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镁碳砖在钢厂中的应用与再循环利用

发表时间:2023-05-23 访问量:43055

镁碳砖是一种优质的耐火材料,其主要原料有电熔镁砂或烧结镁砂、有机结合剂以及鳞片状石墨。镁碳砖具有耐热震性强、抗渣侵性能好以及耐火度高等优点,在转炉、精炼炉和电炉上得到广泛的应用,并且使炉子的使用寿命得到提高。同时由于其在制作过程中无需高温,可使能源节省,并且制作工艺简单,因而在推广及应用。

1、镁碳砖在钢包渣线的应用

随着镁质耐材的逐渐发展,其早期就已慢慢在钢包中的应用于渣线。在转炉上成功使用镁碳砖后,精炼钢包渣线部位也开始使用镁碳砖,并有良好的使用效果。目前,日本和我国一般使用用树脂结合的镁碳砖,其含碳量在12%~20%之间;而欧洲则使用沥青结合的镁碳砖较多,其碳含量大概为10%。日本住友金属集团的旗下钢铁厂用C含量在15%左右,MgO含量在83%左右的镁碳砖代替镁铬砖在VAD渣线部位使用,其使用寿命提高了一半左右。日本的仙台的钢铁厂用镁碳砖代替镁铬砖在精炼钢包中使用,其使用寿命也提高了一半左右。用时,大阪的窑业耐火材料公司研究了抗氧化剂的种类和碳含量对镁碳砖抗渣性、高温抗折强度和抗氧化性的影响,其研究表明,由烧结镁砂、电熔镁砂、15%的磷片石墨和少量镁铝合金制得的镁碳砖使用性能较好。

从1989年7月开始,宝钢股份总公司在300吨钢包渣线中使用一个品种的镁碳砖,其使用寿命达到100次以上;公司在150吨电炉钢包渣线采用低碳镁碳砖,用于冶炼一个品种的钢种,其使用寿命得到大幅度的提高。而上钢五厂在40吨转炉钢包渣线部位使用某厂生产的镁碳砖后,与电熔再结合镁铬砖相比,其局部蚀损不严重且均匀。

2、国内外耐材回收状况

耐火材料有高抗渣侵蚀性、高温稳定性以及热震稳定性等特点。而镁质耐火材料是由烧结镁砂为其主要原料制成的,烧结镁砂由于烧结时间长并且烧结温度高,使得其内部氧化镁的结构紧密、晶粒较大、活性低并且晶格不完整。如欲回收废旧废旧镁碳砖,则需对其一些基础性能有所了解,例如:物相、成分等。

徐庆斌、smith等研究了废弃耐火材料如何回收利用,实验结果表明,由于渣中氧化铁的渗入,使得靠近炉渣部分的石墨与其反应并逐渐消耗。而靠近炉壁的部分的镁碳砖由于耐火材料与炉壁间的空隙有空气,其内部碳被氧化而造成该部分的碳大量损失。而原质层部分由于在镁碳砖的中间部位,不易受渣以及空气的影响,使得该部分的化学成分较为接近原砖成分。综上所述,回收耐材不同层面中碳反应程度不同,推测其易导致三层面的内部结构也有所不同,因此对回收耐材进行基础研究是很有必要的。

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图1试样在转炉中的位置及其内部结构分

而随着耐火材料使用量地增加,厂区堆积的废旧镁碳砖也逐渐增多,为了更好的解决废旧镁碳砖堆积的问题,国内外很多目前很重视对废弃耐火材料的回收利用,此方法可以减少耐材原料的使用、降低生产成本、美化环境等优点。不同的企业对耐材的回收步骤不同,如图2所示为废弃耐火材料处理的一般流程图,图3所示为Valoref公司的废弃耐火材料回收并且加工处理的流程图。显然可以看出图2是针对某种特定耐材回收的流程,而图3步骤则是对废弃耐材进行大规模地回收处理。

然而,目前的含碳耐火制品的种类多且使用范围广,因此对目前大多数厂家的回收流程可借鉴Valoref公司的处理方法,而可采用图1.2的步骤进行实施,但需根据具体实际情况来采取相应的实施方案。实际情况中,处理流程需根据原料条件、成品料粒度以及纯度对不同工序进行取舍。如果在处理中遇到废料中有有害废料的,则需将其富集在一起,同时减少进行处理材料量,这可以大大降低处理的费用。


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