潘永忠

（浙江嘉吉石化工程有限公司，浙江 湖州 313100）

0 引言

現(xiàn)階段，綠色發(fā)展理念的提出使大眾環(huán)保意識大幅增強(qiáng)，各行各業(yè)也在用實(shí)際行動踐行著綠色發(fā)展理念，因此，如何利用環(huán)境友好型耐火材料逐漸取代傳統(tǒng)耐火材料是值得研究的重要問題。

1 環(huán)境友好型耐火材料的基本內(nèi)涵

環(huán)境友好型耐火材料是針對傳統(tǒng)耐火材料提出的新型概念，具體而言，此類材料使用的原材料在被使用過程中不會再生成對環(huán)境和人體有毒有害的物質(zhì)，在施工過程中粉塵的數(shù)量大大減少，使用后期的殘留材料可以被再次利用，具有一定的再生價值，而不是直接變成工業(yè)垃圾。通過分析環(huán)境友好型耐火材料的基本內(nèi)涵可以得知，對其內(nèi)涵的理解是圍繞傳統(tǒng)耐火材料使用前、使用中、使用后三個環(huán)節(jié)展開的探討，以傳統(tǒng)耐火材料在使用過程中產(chǎn)生的危害為基本對象。

2 環(huán)境友好型耐火材料的種類劃分

2.1 新型無氟耐酸料

相比于新型無氟耐酸料，以往使用的耐酸料在一般情況下是利用耐酸粉料作為原材料，以硅酸鈉為結(jié)合劑，硅酸鈉物質(zhì)可以使耐酸料硬化。為了更好地減少以往使用耐酸料存在的各種弊端，新型無氟耐酸料選擇四種原料，分別是石英砂、黏土、鋁礬土以及硅微粉，仍然利用碳酸鈉作為結(jié)合劑，將水泥作為促凝劑，大大地增強(qiáng)了碳酸鈉的硬化性能。

2.2 新型生物可溶性耐火纖維

新型生物可溶性耐火纖維很好地減小了使用傳統(tǒng)耐火材料帶來的不良影響，具有可降解、無害、綠色的重要特點(diǎn)。圖1 和圖2 是將硅酸鋁纖維和可溶性耐火纖維進(jìn)行對比研究的結(jié)果，在操作過程中，將硅酸鋁纖維和可溶性耐火纖維分別放進(jìn)相同的模擬人體肺液內(nèi)，溶解時間設(shè)置為72h。從圖1 可以看出，可溶性耐火纖維在溶解過程中呈現(xiàn)一層均勻的水化層，但圖2 中的硅酸鋁纖維在溶解之后沒有形成這種水化層。由此可見，可溶性耐火纖維能夠與人體肺液進(jìn)行相互溶解，這種無損于人體健康的產(chǎn)品屬于環(huán)境友好型耐火材料之一。

圖1 生物可溶性耐火纖維溶解

2.3 低溫碳素?fù)v打料

低溫碳素?fù)v打料是一種結(jié)合劑，具有結(jié)焦值偏低的特點(diǎn)，為了更好地應(yīng)對此種結(jié)合劑存在的結(jié)焦值偏低的問題，可以在結(jié)合劑中分別加入兩種不同類型的添加劑，這兩種添加劑是化學(xué)純的硝基苯芳烴化合物、硝基甲苯芳烴化合物，添加劑的加入可以有效提升結(jié)合劑的性能。圖3 為隨著添加劑含量的增加結(jié)合劑的結(jié)焦值出現(xiàn)不同程度的變化情況，使兩者之間的關(guān)系更加清晰地呈現(xiàn)出來。從圖3 可以看出，當(dāng)添加劑的加量達(dá)到5%時，結(jié)合劑的結(jié)焦值達(dá)到最高，接近44.5%。

圖2 硅酸鋁纖維溶解

圖3 添加劑含量變化對結(jié)合劑結(jié)焦值的影響情況

當(dāng)煤焦油添加量達(dá)到60%時，結(jié)合劑的軟化點(diǎn)溫度有所下降，甚至出現(xiàn)低于室內(nèi)溫度的情況，在圖4 中可以明顯看到，這與低溫碳素?fù)v打料結(jié)合劑的軟化點(diǎn)要求具有較高的契合度。就混合型結(jié)合劑而言，添加劑在催化焦化縮聚方面發(fā)揮著突出作用，將添加劑加入單一型的煤焦油中，對煤焦油有著這方面的重要作用。添加劑的使用有效提高了結(jié)合劑的結(jié)焦值，進(jìn)而提升了低溫碳素?fù)v打料的使用性能。

圖4 結(jié)合劑軟化點(diǎn)與煤焦油含量變化

3 環(huán)境友好型耐火材料的發(fā)展趨勢

3.1 確保生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)無害化

就生產(chǎn)過程而言，耐火材料的處理需要經(jīng)過很多道工序，在破粉碎、混煉以及成型等環(huán)節(jié)會出現(xiàn)很多粉塵、噪聲?？刂品蹓m產(chǎn)生量是耐火材料發(fā)展需要面對和解決的重要問題，也是改善生產(chǎn)環(huán)境的重要內(nèi)容，可以采用濕式作業(yè)的方式，加強(qiáng)對粉塵源頭的控制，打造控制粉塵源頭的密閉空間，也可以加強(qiáng)外部防護(hù)。與此同時，對生產(chǎn)過程中存在的余熱問題要加以重視，可以借鑒國外比較前沿和先進(jìn)的處理技術(shù)，例如，負(fù)壓作業(yè)、隔離作業(yè)等。耐火材料在煅燒過程中會產(chǎn)生很多煙氣余熱，如果對此不加以控制，煙氣余熱帶走的熱量將會達(dá)到35%左右，這樣造成熱量浪費(fèi)，直接排出煙氣余熱還會對環(huán)境造成不良影響。

3.2 確保原材料實(shí)現(xiàn)無害化

加強(qiáng)耐火原料控制是提高耐火材料使用性能的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)耐火原料無害化非常重要，只有確保耐火原料具有較高的質(zhì)量、較好的環(huán)保性能，才能更好地滿足各領(lǐng)域行業(yè)的發(fā)展要求。含有ZrO2的耐火材料在應(yīng)用過程中越來越表現(xiàn)出比較優(yōu)異的使用性能，而且在各行業(yè)內(nèi)得到普遍應(yīng)用，但此類材料的放射性問題備受大眾關(guān)注，同時也引發(fā)了很多爭議。除此之外，結(jié)合劑瀝青和樹脂等在應(yīng)用過程中會出現(xiàn)污染環(huán)境、損害人體健康的現(xiàn)象，而且硫酸鹽和氯化物被加熱后會產(chǎn)生很多有害氣體，這些問題是實(shí)現(xiàn)原材料無害化需要解決的重要內(nèi)容，研發(fā)上述原材料替代物的問題值得高度關(guān)注。

3.3 確保用中、用后實(shí)現(xiàn)無害化

含鉻的耐火材料在使用中和使用后會對環(huán)境和人體造成不良影響，此類材料被廣泛應(yīng)用于工業(yè)高溫窯爐內(nèi)襯中，但在堿性和氧化環(huán)境下會生成有害物質(zhì)。工業(yè)高溫行業(yè)充分利用生物可溶性耐火纖維，此種耐火纖維在人體肺液中可以溶解，并且具有較好的抗高溫性能，相比硅酸鋁耐火纖維，其溶解性能更強(qiáng)，給人體帶來的損害更小，基本上不會影響人體的健康。

4 結(jié)論

綠色發(fā)展理念已經(jīng)深入各行各業(yè)，大眾的環(huán)保意識不斷增強(qiáng)，傳統(tǒng)耐火材料在發(fā)展過程中越來越暴露出不同程度的問題和產(chǎn)生了很多不良影響，已然無法滿足綠色發(fā)展理念的基本要求。隨著環(huán)境友好型耐火材料發(fā)展理念的提出，對環(huán)境友好型耐火材料的研究日益增多。關(guān)于環(huán)境友好型耐火材料的探討應(yīng)堅(jiān)持全方位的視角，對耐火材料使用的全過程進(jìn)行監(jiān)督和改善，這樣才能真正提高環(huán)保型耐火材料的使用性能。