隨著我國工業(yè)經(jīng)濟的快速發(fā)展,特別是冶金工業(yè)的快速發(fā)展,耐火材料的消耗量越來越大,我國已成為世界上耐火材料生產(chǎn)和消費的第一大國,年產(chǎn)耐火材料2800萬t以上。

　　目前,我國耐火資源的特點是:資源量多,儲量、基礎(chǔ)儲量少;經(jīng)濟可利用性差或經(jīng)濟意義未確定的資源儲量多,經(jīng)濟可利用的資源儲量少;控制和推斷的資源儲量多,探明的資源儲量少。因此,在合理利用耐火資源,努力延緩耐火資源服務(wù)年限的同時,還應(yīng)該充分利用其它一些可用作耐火材料的二次資源,這樣才能使耐火材料工業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

　　釩鐵廢渣(下稱釩鐵渣)是釩鐵生產(chǎn)的副產(chǎn)品,近年來,隨著釩鈦磁鐵礦資源綜合利用力度的加大,攀鋼的釩鐵產(chǎn)量逐年增加,釩鐵渣的產(chǎn)生量也隨之增加。目前,每年產(chǎn)生的釩鐵渣量在1.5萬t以上,如能為其找出一條好的利用途徑,既可解決環(huán)境保護方面的問題,又可為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益。筆者對用釩鐵渣制作人工合成耐火原料的研究情況作一介紹。

　　1釩鐵渣特性

　　1.1外觀

　　釩鐵渣的整體外觀見圖1,渣餅直徑約為1900mm,厚度約為300~450mm。外層為棕黃色的鎂砂層,厚度約為40mm,主要是從罐襯上粘下來的;緊接鎂砂層的是變質(zhì)層,顏色由棕黃逐步變黑,厚度約為20mm;內(nèi)部為黑色的釩鐵渣。上部與空氣接觸,看起來有較多氣孔,比較疏松,下部與釩鐵接觸,結(jié)晶情況比較好,顯得較為致密。為便于區(qū)分,將其分為4個部分。

　　1.2化學(xué)成分

　　釩鐵渣餅不同部位樣品的化學(xué)成分檢驗結(jié)果見表1。可以看出,1#樣的化學(xué)成分主要以MgO為主,2#、3#、4#樣的化學(xué)成分主要以Al2O3和MgO為主,但比例有所不同。幾種樣中Fe2O3、S、P、MFe及TV的含量都比較小,不會對材料的高溫性能產(chǎn)生太大影響。

　　1.3物理性能

　　釩鐵渣餅不同部位樣品與普通耐火材料物理性能檢驗結(jié)果。首先分析耐火度,耐火度是指耐火材料在無荷重時抵抗高溫作用而不熔融和軟化的性能。耐火度的意義不同于熔點,熔點是純物質(zhì)的結(jié)晶相與其液相處于平衡狀態(tài)下的溫度。由于耐火材料一般是由多種礦物組成的多相固體混合物,其熔融是在一定的范圍內(nèi)進行的。耐火度是判定材料能否作為耐火材料使用的重要依據(jù)。國際標準化組織規(guī)定,耐火度達到1500益以上的無機非金屬材料即為耐火材料[3]。就耐火度而言,幾個樣品的耐火度均大于1790益,可用作較高使用溫度下的耐火材料。強度也是很重要的指標,與普通耐火材料(高鋁廢磚、焦寶石、硅石)相比,1#、2#樣的強度比較高,而3#、4#樣的強度指標不是很理想。1#、2#、3#、4#樣的體積密度和吸水率指標屬正常水平。

　　表2釩鐵渣餅不同部位耐火材料物理性能

　　釩鐵渣餅的1#部位可作為降級的MgO質(zhì)耐火原料分開加以利用;2#部位屬過渡層,化學(xué)成分與3#、4#差別比較大,內(nèi)部結(jié)構(gòu)與化學(xué)成分也不均勻,SiO2與Fe2O3的含量相對比較高,高溫下會有更多的低熔點相生成,不能利用,需剝離;3#部位的化學(xué)成分作為耐火材料而言比較理想,其耐火度高,強度也高,結(jié)構(gòu)與化學(xué)成分均勻,但最大的問題是結(jié)構(gòu)比較疏松,如與高溫液體接觸會發(fā)生滲透或穿透現(xiàn)象,不能利用,需剝離;4#部位的化學(xué)成分與3#差不多,耐火度高,結(jié)構(gòu)與化學(xué)成分均勻,也比較致密,但強度不是很理想。綜上所述,如釩鐵渣餅直接作為耐火原料加以利用,分離難度高、成本大,可利用的部分少,能利用的部分加入量比較少,利用后的效果也不理想。因此,用釩鐵渣餅制作人工合成耐火原料成為研究的方向。

　　2耐火原料的制備

　　用釩鐵渣餅制作人工合成耐火原料的總體技術(shù)思路是:將渣餅整體破碎,與助燒結(jié)材料共磨,獲得成分均勻的粉體,然后成形,經(jīng)高溫燒成制得人工合成耐火原料。這樣,釩鐵渣餅就可以全部得到利用。

　　實驗室試驗的條件為:將所用原料全部粉磨成小于46滋m(320目)的細粉,按設(shè)計配方以相同操作規(guī)程配料、混料、成形(試樣尺寸為覫50mm伊50mm)、干燥,按設(shè)計方案用箱式電爐燒成。