Евсеева Е.Ю.

Инновационный Евразийский Университет, Казахстан

Эффективные способы утилизации отработанных огнеупорных материалов

Большинство отходов используются как вторичное сырье в огнеупорном производстве.

Огнеупорный лом (шамотных, магнезиальных, периклазоуглеродистых и хромомагнезиальных огнеупоров), образующийся при разборке огнеупорной футеровки и кладки печей, является основной частью огнеупорных отходов и находит широкое промышленное применение.

В таблице 1 приведены доли отходов огнеупоров различных процессов черной металлургии [1, 2]:

Доля огнеупорных отходов, %	Производство
10	Доменное
6	Предварительная подготовка чугуна (удаление серы и фосфора)
7	Кислородно-конвертерное
3	Мартеновское
2	Электросталеплавильное
25	Внепечная обработка стали
15	Непрерывная разливка стали
10	Разливка стали в слитки
78	Всего по производству металла
22	Другие производства

Таблица 1 - Доля отходов огнеупоров различных процессов черной металлургии

Из таблицы 1 следует, что около 60% отходов огнеупоров образуется при производстве стали, 16% − при производстве чугуна. Около 22% составляют отходы огнеупоров коксохимического, прокатного производства, термической обработки и литья составляют 22%.

Гранулометрический состав лома колеблется от 200-100 мм до пылевидных частиц. Значительное количество огнеупорного лома образуется на предприятиях черной металлургии и в литейных производствах машиностроительных заводов. Большая часть огнеупорных отходов образуется при замене футеровок плавильных агрегатов, установок внепечной обработки и разливки стали, нагревательных и сушильных печей.

Ассортимент огнеупорной продукции с использованием огнеупорных отходов довольно разнообразен. Шамотный лом используется для производства молотого шамота, мергелей, которые составляют бетонные смеси. Также шамотный лом используется как отощающая добавка, снижающая содержание глинистой составляющей при производстве таких огнеупорных изделий как нормальный и клиновый кирпич, сифонный припас, фасонные изделия, легковесный и пористый кирпич, жаропрочный бетон.

Магнезиальный лом используется для получения торкрет-масс, то есть неформованных порошкообразных огнеупорных материалов для нанесения покрытий, а так же используется для получения заправочного порошка. Из лома хромомагнезитовых, хромитопериклазовых и магнезитодоломитовых огнеупоров приготавливают порошки для загущения шлака и наварки его в виде огнеупорного твердого защитного слоя (гарнисажа) на футеровку рабочего пространства конвертера.

Лом динасовых изделий используется для приготовления бетонных блоков для футеровки термических и нагревательных печей. Порошок динаса как освежающая добавка добавляется взамен кварцевого песка в состав формовочных смесей.

В России разработана технология получения водной керамической вяжущей суспензии (ВКВС), основу которой составляет кремнезоль (коллоидный раствор кремнезёма). В смесь вводят добавки для дисперсного твердения с водной керамической вяжущей суспензией. Вводимые добавки содержат силикаты кальция (нефелиновый шлам, сталеплавильные и феррохромовые шлаки). Шихту огнеупоров перемешивают с добавлением водной керамической вяжущей суспензии отвердителей. Изделия сушат при температуре 70-80°С. При температуре 130-150°С изделия становятся прочными при раздавливании 12-14 Н/мм². Изделия обжигают. При температуре 1400°С изделия достигают прочность 25-28 Н/мм². Применяя водную керамическую вяжущую суспензию можно производить на основе отходов множество изделий из следующих огнеупоров: шамота, динаса, муллита, магнезита, магнезитохромита, периклаза, форстерита. [2, 3].

В Японии и Китае для повышения степени повторного использования огнеупорного лома огнеупорные заводы построены вблизи металлургического производства. Применяется ручная и механизированная сортировка, дробление, магнитная сепарация и введение в шихту новых огнеупоров. Отличием данных стран от других в сфере утилизации отработанных огнеупорных материалов является стремление утилизировать дорогостоящие огнеупоры: пластины шиберных затворов из плавленых AI₂О₃-SiC корунда и карбида кремния или кирпичи из алюмомагнезиально-углеродистого сырья.

Швеция импортирует огнеупоры (до 50%), а также сырье для производства высококачественных огнеупоров.

Огнеупорный лом применяют для производства периклазовых и хромитопериклазовых огнеупорных масс, сталеразливочных ковшей, для производства алюмосиликатных огнеупорных бетонов.

На рисунке 1 представлена блок-схема по производству огнеупорных основных масс, которая используется на одном из шведских заводов, работающем на вторичном сырье.

Рисунок 1 – Блок-схема цеха по производству огнеупорных основных масс на базе вторичного сырья в Швеции:

1 - сборник; 2 - грохот; 3 - щековая дробилка: 4 - барабанная сушилка; 5 - магнитный сепаратор; 6 -виброжелоб; 7 - элеватор; 8 - классификатор; 9 -коническая дробилка; 10 – конвейер; 11 - трубчатый транспортер; 12 - объемные весы; 13 - вибромельница; 14 - смеситель; 15 - классификатор; 16 - бункера; 17 - устройство фасовки

Вместе с ломом применяют огнеупорную глину, графит, окись алюминия, огнеупорный цемент и химические вяжущие вещества.

Таким образом, повторное использование огнеупорных изделий является очень эффективным, так как не требует дополнительных затрат ручного труда и энергии, но позволяет экономить первичные огнеупоры.

Литература:

1) Вторичные материальные ресурсы черной металлургии. Справочник в 2-х т. т.1: Лом и отходы черных металлов и огнеупорных материалов / под ред. Хомского Г.С. – М.: Экономика, 1986. – 229 с.

2) К.А. Черепанов, М.В. Темлянцев, Е.Н. Темлянцева, А.А. Терре Рециклинг боя огнеупорных изделий в металлургии // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 2004. – №12. – С. 69-73.

3) К.А. Черепанов, М.В. Темлянцев Переработка и утилизация отходов – один из путей рационального использования природных ресурсов // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 2004. – №12. – С. 73-77.