耐火材料是高溫工業(yè)重要的基礎(chǔ)材料，我國是世界最大的耐火材料生產(chǎn)國，2015年產(chǎn)量約為2800萬噸。耐火材料在使用過程中，經(jīng)常由于工作面的侵蝕或剝落而被廢棄。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，每年產(chǎn)生的用后耐火材料超過800萬噸。這些用后耐火材料很少被科學(xué)、高效利用，大多被就地掩埋或降級使用，造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。例如，粉塵污染；氧化鋯耐火原料具有放射性；用后鎂鉻磚中的Cr6+可致癌，并污染地下水；耐火纖維和石棉具有致癌性；瀝青和樹脂揮發(fā)分帶來污染等。
資源對所有國家都是非常重要的，尤其是眾多不可再生資源。用后耐火材料的回收再利用得到越來越多的重視，研究工作得以不斷深入開展。由于用后耐火材料分布在全國各地，如能得到充分有效利用，不僅能減少耐火礦物的開采量，降低耐火原料生產(chǎn)、制備過程中的費(fèi)用和能耗，還可節(jié)約耐火原料的運(yùn)輸成本，有利于資源節(jié)約、節(jié)能和環(huán)保，具有顯著的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。
國外重視用后耐火材料再利用
一些國家尤其是發(fā)達(dá)國家非常重視對用后耐火材料的再利用，從資源、環(huán)保的高度去認(rèn)識(shí)，甚至制定法令、法規(guī)嚴(yán)格限制用后耐火材料的排放量，極大地促進(jìn)了對用后耐火材料再利用的研究，發(fā)達(dá)國家用后耐火材料再利用率已達(dá)到60%以上，并在不斷提高。
日本有的鋼廠以廢磚為主原料，開發(fā)出了鋼包底周邊搗打料、鋼包澆注料以及定型產(chǎn)品。例如，用85%再生料和15%的新料生產(chǎn)出電爐熔池部位用不燒鎂磚，以90%的再生料和10%新料生產(chǎn)出電爐渣線用鎂碳磚，以及全部用再生料生產(chǎn)出RH底燒成鎂鉻磚等。黑崎公司用廢舊剛玉石墨制品作為原料，開發(fā)出了浸入式水口磚。鹿島鋼鐵公司開發(fā)出了滑板磚的二次利用工藝，采用表面打磨、澆注料澆注復(fù)原法、圓環(huán)鑲嵌法，使修復(fù)后的滑板達(dá)到了與新滑板相同的使用效果；出鐵溝廢舊耐火材料被重復(fù)使用，主要用作A12O3-SiC-C質(zhì)澆注料的骨料。大同特鋼公司知多廠針對大量用后廢棄耐火磚占地面積增大的問題，進(jìn)行了廢磚循環(huán)使用技術(shù)的開發(fā)。例如，該廠將廢磚分類、粉碎加工后調(diào)整成分和粒度，選擇含MgO-C、Al2O3-MgO-C的鋼包廢磚替代輕燒白云石磚作為LF爐（鋼包爐）造渣劑，通過工業(yè)性試驗(yàn)，在成渣性、脫S速度方面的精煉性能優(yōu)良，且操作過程中鋼液不沸騰，達(dá)到了預(yù)期的試驗(yàn)效果；選擇AOD爐白云石廢磚替代CaO作為電爐不銹鋼冶煉造渣劑，不僅達(dá)到了原有冶煉效果，而且起到了抑制耐火磚中MgO熔損的作用；選擇MgO-C、MgO廢磚作為主要原材料制備再生耐火磚，以廢磚為主要原材料制備MgO質(zhì)不定形耐火材料和Al2O3質(zhì)搗打料，并成功應(yīng)用于鋼包熱負(fù)荷低的部位和非嚴(yán)重侵蝕部位。新日鐵針對用后耐火材料，擬將其破碎、篩分成粉料，用熔化粉粒爐再生為氧化渣，從而實(shí)現(xiàn)用后耐火材料的100%循環(huán)使用。
1987年在法國成立的Valoref公司專門做全球廢棄耐火材料生意，處理來源于法國及其國外的玻璃窯用后耐材。法國壓鑄玻璃窯用耐火材料回收利用率1993年是24%，1997年就達(dá)到60%。Valoref公司發(fā)明了許多回收再利用工藝技術(shù)，其原料都來自于玻璃工業(yè)、鋼鐵工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、焚燒工業(yè)的廢棄耐火材料，該公司還開發(fā)出一種最佳回收利用拆爐法。
意大利Officine Meccaniche di Pon-zano Venetto公司開發(fā)出一種回收用后耐火材料技術(shù)，主要用于回收各種窯爐、中間包、鑄錠模和鋼包內(nèi)襯耐火材料，并將所回收的耐火材料直接噴吹入爐，以保護(hù)爐壁。
美國以前僅將少量廢棄耐火材料回收，其余幾乎全被掩埋。1998年美國能源部、工業(yè)技術(shù)部和鋼鐵生產(chǎn)者聯(lián)合制訂了3年計(jì)劃，以延長耐火材料使用壽命，并回收利用廢棄耐火材料。政府支持以及企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)的合作,加強(qiáng)了對用后耐火材料的研究，其可應(yīng)用的范圍主要包括：脫硫劑、爐渣改質(zhì)劑（造渣劑）、濺渣護(hù)爐添加劑、鋁酸鈣水泥原料、耐火混凝土骨料、鋪路料、陶瓷原料、玻璃工業(yè)原料、屋頂建筑用粒狀材料、磨料、土壤改質(zhì)劑。耐火材料廠與用戶合作，使廢棄耐火材料量減至最少。美國還對用后白云石磚作為土壤調(diào)節(jié)劑和造渣劑進(jìn)行了研究，取得了良好的效果。
印度最早開展對廢棄耐火材料的研究工作可以追溯到1978年，首先是在印度鋼管公司開展的，利用該公司（現(xiàn)為TISCO鋼管分公司）加熱爐產(chǎn)生的廢棄高鋁磚（60%~62%氧化鋁）生產(chǎn)澆注料（56%氧化鋁）、火泥（50%氧化鋁）和耐火可塑料。其中，所開發(fā)的澆注材料主要用于生產(chǎn)燒嘴磚、阻尼器、瓦片等，并能滿足行業(yè)內(nèi)部要求。
我國用后耐火材料再利用亟待發(fā)展
我國對用后耐火材料再利用的研究起步較晚，再利用率相對較低。據(jù)有關(guān)報(bào)道，我國用后耐火材料的再利用率不到30%，得到利用的部分也是以降低產(chǎn)品質(zhì)量為代價(jià)的。近年來，國內(nèi)各大鋼廠和大部分耐火材料廠都十分重視用后耐火材料的回收及再利用，不斷開展研究及應(yīng)用工作。
寶鋼用后耐火材料再利用工作進(jìn)行得較好，高爐主溝澆注料已全部回收用作渣溝澆注料的原料，對用后鎂碳磚進(jìn)行再生處理后制備的再生鎂碳磚具有抗氧化和抗渣性能強(qiáng)、使用壽命長的優(yōu)勢。
武鋼將用后鋁鎂碳?xì)埓u分類、清除雜質(zhì)后，人工將黏渣層和過渡層鏟除，并進(jìn)行磁選和水化處理，用顎式破碎機(jī)將物料破碎至25mm以下，最后用錘式破碎機(jī)加工成所需要的粒度，以制備再生鋁鎂碳磚。
濟(jì)鋼將鋁碳質(zhì)耐火材料（用后廢棄滑板磚、座磚、水口、塞棒）用于鐵溝搗打料，以替代其中部分高鋁料。該公司以用后鎂鉻磚為原料，將其按一定比例加入到RH噴補(bǔ)料里，使用效果良好。同時(shí)，制備的再生鎂鉻磚性能較好，在水泥窯和RH的非關(guān)鍵部位有較好的應(yīng)用前景。
重鋼新區(qū)鋼產(chǎn)量達(dá)650萬噸/年，用后耐火材料回收量約為6萬噸，主要用途包括：用于生產(chǎn)再生鎂碳磚（以轉(zhuǎn)爐和鋼包渣線用后鎂碳磚為原料，經(jīng)過揀選、除去表面雜質(zhì)、水化等處理后進(jìn)行鎂碳磚再生）、再生鎂鉻磚（將用后鎂鉻磚按一定比例加入到RH的噴補(bǔ)料里），以及鋼包內(nèi)襯廢鎂鋁尖晶石澆注料的重新利用（將回收的鋼包內(nèi)襯廢鎂鋁尖晶石澆注料以一定比例加入到水玻璃結(jié)合鎂鋁尖晶石澆注料中，取代原澆注料中的部分新料，但不影響原澆注料的使用性能）、鋁碳化硅質(zhì)鐵溝料的再生利用（利用廢棄鐵溝料生產(chǎn)的鋁碳化硅碳質(zhì)再生料，用于鋁碳化硅碳磚的生產(chǎn)）。
鞍鋼采用鋼包內(nèi)襯用后鋁鎂澆注料作為原料，制備混鐵爐水套內(nèi)襯與中間包永久層澆注料。其應(yīng)用不僅滿足了使用性能的要求，而且中間包永久層使用壽命延長40爐次。
國內(nèi)科研工作者還提出，通過在用后耐火材料中加入適量有益氧化物，改善、優(yōu)化高溫性能，制備優(yōu)質(zhì)改性料；通過超細(xì)磨二次煅燒合成優(yōu)質(zhì)原料；采用用后黏土磚、用后滑板磚合成莫來石；采用用后硅磚，以C為還原劑合成SiC；采用用后滑板磚合成β-Sialon；采用用后滑板磚、用后鎂碳磚合成Mgalon等氧化物與非氧化物復(fù)合材料，使制品具有高強(qiáng)度、抗熱沖擊和抗侵蝕等優(yōu)異性能，作為新型高效耐火材料用于高溫設(shè)備的關(guān)鍵部位，從而實(shí)現(xiàn)資源和能源的有效利用等等。
