【中國耐火材料網】
隨著冶金工業及其他高溫工業的發展,耐火材料行業也在迅速發展。我國是耐火材料生產大國,其耐火材料產量比美、日、英、法、德、俄等國加起來還要多,占世界總產量的65%～69%。隨著冶金等高溫工業節能減排力度的加大,耐火材料行業的節能減排及耐火材料在高溫工業中的節能減排作用不可忽視。
筆者認為,耐火材料的節能環保工作應該從4 個方面加以理解和認定:一是耐火材料生產過程中要消耗大量的能源,排放大量的煙塵、粉塵,污染環境,必須采取措施加以治理。二是熱工設備選擇合適的耐火材料,有效利用耐火材料的熱導率、熱容等性能,節約能源,延長使用壽命,會對節約能源做出貢獻。三是耐火材料本身必須是無毒無害的環境友好型產品。四是利用工農業生產及日常生活排出的廢棄物生產耐火材料,既減少廢棄物占用土地導致的環境污染,又減少天然耐火原料的開采量,一舉兩得。
耐火材料生產過程的節能環保
耐火材料生產過程大致為:原料礦山開采-原料高溫鍛燒或電熔-破碎與粉碎-篩分-配料與混合-成型-干燥-燒成-檢驗-成品。以下按順序分析耐火材料生產過程的節能環保工作如何做:礦山開采。耐火材料行業屬于資源型行業,最初的原料是從礦山開采出來的。我國耐火材料產量約2400 萬噸～3000 萬噸,大約1.5 噸～2.5 噸原料生產1 噸耐火材料,因此,每年開采的耐火原料大約5000 萬噸～6000 萬噸。我國的耐火原料礦山私采亂挖現象嚴重,浪費資源,污染環境。為了保護環境,必須整頓耐火原料礦山的開采秩序,加強管理,按采礦技術規范進行開采。同時,要將廢棄的巖石和土壤回填到采場,平整土地,重新綠化,或再造農田。
耐火原料礦石大部分與其他有益礦物共生,在礦山開采時,應該全部開采出來,分別加以利用。特別在采煤時,應該將煤層頂板或底板的鋁土礦或煤矸石、耐火黏土同時開采出來,這樣既避免了資源浪費又減少了廢棄物的排放。此外,應該加強低品位礦石的利用研究,盡量減少廢棄物的排放量。對菱鎂礦、鋁土礦的選礦提純也是勢在必行。減少礦山開采量的另一個辦法就是用后殘存耐火材料的再生利用。據有關資料介紹,我國用后廢棄的耐火材料每年大約有450 萬噸～525 萬噸,如果能把這部分用后耐火材料回收當作耐火原料利用,不但減少礦山開采量,而且減少廢棄物的排放。
耐火原料煅燒(或電熔)。從礦山開采出來的天然耐火原料,一般不能直接生產耐火材料,大部分需要高溫煅燒(或電熔)成熟料。這樣一方面消耗大量能源,另一方面排出大量煙氣等有害氣體污染環境。到目前為止,我國煅燒耐火原料產生的煙氣,大部分都排放到大氣中,必須引起重視。耐火原料的煅燒或電熔,必須對排放的污染物進行治理。
煅燒耐火原料設備的選擇,必須加以重視。目前來看,用連續生產的機械化豎窯,投資少,見效快,利用系數較高,生產效益高,熱耗低,可燃氣,可燃油,也可用焦炭、煤等固體燃料,而且溫度可以控制,還可在豎窯上安裝廢氣回收裝置,節能降耗,保護環境。無論是高純鎂砂、板狀剛玉等高檔耐火原料,還是一般的耐火黏土、高鋁礬土,都可以用豎窯煅燒。
最好的節能減排辦法就是耐火原料不用煅燒或電熔,用生料直接生產耐火材料。耐火原料煅燒的目的是使其體積穩定,避免制品燒成過程因體積效應產生廢品。其實有許多耐火原料在加熱過程中的體積變化不大,如蠟石、硅石、橄欖石、紅柱石、硅線石、蘭晶石、鋯英石等,都可以用生料生產耐火磚和不定形耐火材料,并且有實際生產的經驗。
耐火原料的破碎、粉碎、篩分、配料及混合。無論定型或不定形耐火材料,都要求原料合理的粒度配比。可是一般耐火原料都難以滿足粒度要求,必須經過破碎、粉碎、篩分才能進行配料、混合,在這個過程中不可避免地產生粉塵,密封不好就飄浮在大氣中,污染環境,危害人的身體健康。環保部門必須加強對耐火材料企業的排查力度,制定嚴格的防塵標準,淘汰落后不達標的企業。
制品的干燥、燒成。制品的干燥溫度一般不高,大多數企業利用制品燒成的余熱來進行干燥,極少數企業有單獨干燥設備。制品的燒成溫度越高,能耗越大。在保證使用效果的前提下,降低燒成溫度能夠節約能源。降低制品的燒成溫度有很多方法,如加入超微粉或納米粉,加入助燒劑,采用特殊結合劑等。
如果耐火制品不燒,更是節能。例如,高鋁磚燒成溫度在150 攝氏度以上,而磷酸鹽結合不燒高鋁磚僅在50 攝氏度左右烘烤,強度卻超過高溫燒成的高鋁磚。
筆者認為,耐火材料的發展方向應該是燒成制品盡量用生料制磚,不定形耐火材料及不燒磚盡量利用回收的用后耐火材料做原料,當然有的生料也可使用,如蘭晶石、紅柱石、葉蠟石、橄欖石等。我國耐火材料行業應該加強兼并重組,淘汰落后產能,提高綜合實力,這樣才更有能力開發環境友好型新產品,強化防塵環保。