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廢鎂碳磚的可利用比例大、組成簡單,回收利用價值很高,若不進行回收利用,不僅會產生粉塵污染環境,更是優質鎂砂資源、石墨資源的一種浪費。近期環境保護的勢頭高漲,帶動鎂砂的價格上漲并維持在一個較高的水平。廢鎂碳磚的回收利用能降低鋼包用耐火材料的單耗,用后的廢鎂碳磚可以得到多次應用[5],近期鎂砂原料價格上漲導致鎂碳磚生產成本漲幅在100%以上,為了節省成本,廢鎂碳磚的回收制備再生磚勢在必行。
鎂碳磚再生料的制備
目前,經過揀選、剔除變質層、水化處理的廢鎂碳磚制備再生料的方式有三種:1)不除碳素利用的方式;2)除去樹脂分解產生的結合碳后使用;3)熱處理燒去碳素后使用。第一種方式的鎂碳廢磚利用率最高,但再生料中存在一定量的假顆粒,用來生產再生磚將會對再生磚制品的理化性能不利,若是用來生產對碳含量要求不高且強度要求不高的產品,再生制品受假顆粒的影響較小,但高檔鎂砂和石墨的價值沒有得到充分發揮。第二種方式保留了廢磚中大部分的石墨,熱處理、篩分后假顆粒所占比例降低,需要采用外來燃料來進行加熱,制造再生料成本偏高,目前未見過有相關應用的報道。第三種方式燒掉了有用的碳素原料,極大減少了假顆粒所占比例,采用外來燃料加熱等增加了制造成本,這種再生料用于生產再生磚以外的其它產品不能體現高檔鎂砂的價值。目前制備再生鎂砂的相關研究報道較少,可以進行相關方向的探索研究。處理好假顆粒的問題,采用廢鎂碳磚初級使用法[6]生產再生鎂碳磚能實現資源的最優化利用。
廢鎂碳磚破碎后會產生大量的假顆粒,含有大量假顆粒的鎂碳再生料直接利用得不到高質量的產品,可以通過碾磨法、浸漬法、浮選法處理再生料中的假顆粒[7]。碾磨法需要注意碾磨時間、碾磨壓力的把握,最佳的效果是假顆粒中的骨料與細粉全部分離;浸漬法對于廢鎂碳磚的處理不適用,浸漬法對致密制品的高溫體積密度、顯氣孔率、強度會有不利影響,增加了生產成本,假顆粒的存在對非致密制品的影響不是太大,無需進行浸漬處理;鎂碳磚再生細粉料可以進行浮選處理,除去石墨含量較高的細粉,避免對再生制品性能產生影響。劉金山等[8]進行了再生顆粒料制備工藝的探索,新工藝提升了再生料的品質,提高了再生耐火材料骨料收得率。
侯振東開發了一種廢鎂碳磚熱處理生產再生鎂砂的專利,該專利將廢鎂碳磚破碎為20~8 mm顆粒,取少量顆粒加入燃燒池內點燃,到火旺時逐步加入顆粒料,邊燒邊加,直到池滿為止,保持燃燒池內溫度在1 350~1 400 ℃,燃燒時間為8~12 h,待顆粒冷卻后破碎至8 mm以下,制備了再生鎂砂,混合均勻后備用,廢鎂碳磚的利用率接近80%。裴七合[10]開發了一種再生鎂砂專利,該專利采用外來燃料加熱,將廢鎂碳磚料加熱到至800~1000 ℃,廢磚內的石墨開始燃燒作燃料,鼓風1 350~1 400 ℃,物料表面形成脫碳層,繼續鼓風600~650 ℃,保溫一段時間使物料中的結合劑氧化,冷卻、出窯、剝去脫碳層,破碎、碾壓、篩分以后得到再生鎂砂。
總的說來,廢鎂碳磚水化、破碎后制備的再生料對廢磚的利用率最高,成本最低,但再生料加入量受到了限制,且不能很好的保證再生磚質量的穩定,相關配套的制備、處理再生料的機器有待改善,鎂碳再生料的利用還需考慮鎂砂與再生料價格的差異、再生料加入量以及對壽命等的影響,確保能夠做到降本增效。除去結合碳的方式在理論上是可行的,實際上可行性不大,再生料在高于1000 ℃加熱后仍會有未燒透的鎂碳廢磚料,廢鎂碳磚中殘余結合碳的含量本來就很低,650℃左右處理效果應不會很明顯。廢鎂碳磚除去碳素后利用率有一定的下降,再生鎂砂中有一部分假顆粒,產生較大比例的細粉,生產再生磚時用不完,這也會降低廢鎂碳磚利用率,再生鎂砂細粉加入量過多會影響再生磚性能。這種廢磚利用方式更容易受到原材料價格波動的影響,生產成本高,降低其高性價比。