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编辑:admin   分类:耐火知识   发布:2021-03-22 18:17   浏览:
摘要: 再生镁碳质耐材二次高温中粉化和开裂如何解决? ...
上次我们发了关于使用废旧耐火材料并不是偷工减料的文章,引起了很多耐材客户的关注。后台收到很多关于这方面的留言,有些是质疑的,有些则是询问到用量的,有些是关于回收料在二次使用过程中产生新物质的问题。今天这篇文章是甘肃酒钢科力耐材在关于回收的镁碳质耐火材料在二次高温使用过程中产品的一些物理和化学性能发生变化,针对这些问题哪些方法可以解决再生镁碳质产品的粉化和开裂等。
摘要:
传统耐火材料服务模式中,使用后的耐火材料作为废弃物由钢厂进行堆积或填埋处理,大多没有回收利用,这造成了资源浪费和环境污染等多方面的社会问题。系统性研究耐火材料循环再利用技术,是耐材生产性服务业与高温工业互动发展的需要。回收镁碳质耐火材料在高温使用过程中金属铝粉、硅粉易与碳反应生成Al4C3、SiC,体积也增大了1.65倍,并且由于回收料中存在着一定量致密度较小的假颗粒,使产品的显气孔率增大、体积密度减小,所以其常温耐压强度和高温抗折强度有所降低。对于回收镁碳质耐火材料的再利用,主要通过加热水浴方法,将回收加工的镁碳质颗粒进行水化处理,预先把碳化铝除去,这样就解决了再生镁碳质产品的粉化和开裂;另一方面碳化铝经过一系列的变化会形成氧化铝,进而再生成镁铝尖晶石,对提高镁质产品的抗侵蚀性有好处。
随着近十几年国内钢铁冶金、有色金属等高温行业不断发展和国家环保政策的影响,绿色环保越来越受重视。因此加快用后耐材回收利用,扩大资源综合利用,研究系统化循环新技术等措施的开展,不断发展循环产业和环保绿色耐材,符合行业发展的新趋势。国外许多国家都非常重视废旧耐火材料的循环利用,拥有系统的耐火材料循环再利用科研团队,并制定了法令法规严格限制废旧耐火材料的排放量,极大地促进了废旧耐火材料的循环利用,其中发达国家的循环利用率已达60%以上,目前我国对耐火材料循环利用技术的研究与应用才刚刚起步。近两年来由于国家环保政策的影响,回收再利用技术不断发展,使用范围和品种不断增加。回收利用这些镁碳质耐火材料作为骨料和颗粒使用,不需高温煅烧或烧结,可节约能源有效降低原料成本和处置成本。
技术原理
回收镁碳质耐火材料生产镁碳质产品主要粒级按照安德森粒级配比设定颗粒级配,采用镁碳质回收颗粒料、96电熔镁砂、95鳞片石墨,添加碳化硼(金属铝粉、硅粉)为防氧化剂,采用热塑性酚醛树脂、乌洛托品为结合剂,制备出再生镁碳质产品,同时在再生镁碳质产品中引入不同粒度的回收镁碳质耐火材料后均不同程度地降低了材料的致密度、常温耐压强度、高温抗折强度和抗渣侵蚀性,这主要是由于引入≤0.088mm回收料中的灰分对其各项性能的影响,相比较颗粒粒级越大对其影响越小,其中3~5mm的回收料对镁碳质产品致密度影响最小,引入1~3mm的回收料对镁碳质产品常温耐压强度和高温抗折强度影响最小,根据以上情况,综合产品性能,应选择合理的1~3mm、3~5mm加入量,杜绝1mm以下回收料的加入。
水化去除碳化铝经过一系列的变化会形成氧化铝,进而再生成镁铝尖晶石,对提高产品的抗侵蚀性有好处。对于添加物硅粉,高温时生成的SiC,仍可以作为抗氧化剂而提高再生镁碳质产品的抗氧化性,因此不必除去。对于碳化硼,它是非常好的抗氧化剂,在用后镁碳质产品里仍然保持原状,留在再生镁碳质产品内仍能发挥良好的抗氧化作用。而在用后镁碳质产品的脱碳层里,碳化硼会转化成氧化硼,高温下它会与氧化镁反应生成低熔物。因此对于含有碳化硼的镁碳质产品,在再生前应将其脱碳烧结层去除。
存在的问题
2.1假颗粒问题
由于回收料中存在着一定量致密度较小的假颗粒,同时回收料中含有数量较多且粒度小的残碳,而这些残碳会使物料不容易被树脂润湿,且不容易混匀,因此使试样的显气孔率增大、体积密度减小。此外,由于假颗粒的强度较低会导致随着回收料加入量的增加,试样的常温耐压强度和高温抗折强度有所降低。
2.2水化问题
回收镁碳质耐火材料主要原料有镁砂、石墨,外加树脂结合剂和金属铝粉、硅粉等抗氧化剂,经高压压制成型的耐火制品。但镁(铝)碳在高温使用过程中金属铝粉、硅粉易与碳反应生成Al4C3、SiC,其中回收后镁碳质产品中Al4C3在高温下会与结合剂产生的水发生反应:Al4C3+12H2O=4Al(OH)3+3CH4↑,该反应产生CH4气体,同时反应生成的固体体积也增大了1.65倍,因此必须去除其中的Al4C3成分。
2.3加入量的影响
回收料中存在假颗粒致密度较小,此外回收料中含有数量多且粒度小的残碳,使物料不容易被树脂润湿、不容易混匀,混料量越多,物料越难混匀,成型致密度越小。随着混料量的增大,试样的体积密度减少,但其气孔率未见有明显变化。常温强度下降主要与回收料中假颗粒造成密度下降有关,高温主要与回收料中存在一定量的杂质有关。回收料中碳化铝含量未处理完全,导致砖坯内部气孔增多、强度降低。随着回收料加入量的增加,试验的显气孔率增大,体积密度减小。
3.1消除假颗粒
对回收后的镁碳质耐火材料进行回收利用,在经过拣选、除铁渣、破碎、筛分等工艺后,回收颗粒中存在大量骨料与基质共存的假颗粒,假颗粒的体积密度低、气孔和裂纹等缺陷多,再利用时会明显降低再生制品的体积密度,成型时易出现二次破碎、影响产品质量,因此为确保产品质量稳定,必须去除假颗粒。
通过对轮碾机改造,最大限度消除假颗粒,设备改造主要满足以下几点:(1)选择合理的轮碾机,碾轮与物料、物料与底板必须保证一定摩擦力,防止轮碾过程中物料堆积;(2)通过调整轮碾与底板间距,在去除颗粒表面附着物及假颗粒时,不造成对回收骨料的破坏;(3)轮碾机的处理时间不易过程,过长容易导致颗粒二次粉碎,因此应选择合理的轮碾时间;(4)处理后的镁碳质颗粒需二级筛分去除筛下粉料;轮碾机的处理时间短、效率高,但不能有效去除假颗粒,轮碾时间过长会造成颗粒料的体积密度随碾压时间的增加变化不明显。且易导致颗粒料二次粉碎,因此根据试验数据采集,镁碳颗粒料碾压处理的最佳时间是6-8min。
3.2水化处理方案
根据现场生产实际情况,制作专门加热装置,通过水浴加热方法,将回收加工的镁碳质颗粒进行水化处理,预先把碳化铝除去,这样就解决了再生镁碳质耐火材料的粉化和开裂。经水化烘干处理后的镁碳质颗粒MgO含量可达到76%,与水化烘干处理前相比MgO含量提高4%左右。
处理前后颗粒对比分析
4.1颗粒外观对比
通过轮碾和水化加工处理后,得到合格的镁碳质颗粒,回收镁碳质颗粒净化前后对比见图3。处理后颗粒外观表面假颗粒明显减少,颗粒圆度好,粒级分布较为均匀。
4.2颗粒指标对比
回收镁碳质相关产品的应用
5.1产品方案确定
由于再生镁碳质颗粒与正常镁砂相比体密有差异,为确保产品的致密度,根据安德生颗粒级配要求,共设定三组配比系数对产品指标进行对比分析,考虑到回收镁碳质颗粒中引入5%~6%的石墨,因此镁碳质产品中石墨的含量按照6%~7%添加,回收镁碳质颗粒加入量设定30%、40%、50%三个加入量。
可以看出回收镁碳质耐火产品中的方案2、方案3、方案4、方案5、方案6各项指标均满足产品标准要求。
5.2产品工业使用情况
通过试验指标分析确定方案2、方案5体密及气孔率等主要指标良好,综合考虑后,选取方案5进行产品生产并组织工业使用。采用回收的镁碳质耐火材料共计生产镁碳质产品305t,使用回收镁碳质颗粒154t,在某钢厂钢包使用的平均指标为126.2炉,炉均侵蚀1.6mm,使用效果良好,与行业同类产品指标相当。