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含鉻耐材
鎂鉻磚是常見耐火材料，但生產(chǎn)過程中易產(chǎn)生六價鉻污染，對人體和環(huán)境造成危害。為應(yīng)對污染，需優(yōu)化生產(chǎn)工藝、研發(fā)替代材料、控制使用條件及妥善處理廢棄物。這關(guān)乎人體健康、環(huán)境安全和工業(yè)發(fā)展，需共同努力實現(xiàn)綠色發(fā)展。
隨著行業(yè)的不斷發(fā)展，一些問題也逐漸浮出水面，其中最為突出的問題之一便是鎂鉻磚在生產(chǎn)和使用過程中產(chǎn)生的六價鉻污染。
鎂鉻磚作為一種常見的耐火材料，廣泛應(yīng)用于水泥、鋼鐵等行業(yè)的生產(chǎn)過程中。然而，鎂鉻磚在生產(chǎn)和使用過程中，由于其原料中含有鉻的化合物，如鉻綠(Cr2O3)和電熔鎂鉻砂，這些化合物在高溫下容易氧化形成六價鉻。六價鉻是一種極為危險的物質(zhì)，具有強氧化性、高毒性和致癌性。當鎂鉻磚在生產(chǎn)和使用過程中受到磨損或破損時，其中的六價鉻會釋放到環(huán)境中，造成嚴重的污染。
01六價鉻的危害
六價鉻主要來源于：鉻礦冶煉、耐火材料、電鍍、制革、顏料和化工等工業(yè)生產(chǎn)以及燃料燃燒排放出的含鉻廢氣、廢水和廢渣等。六價鉻在自然界不能被分解，會污染土壤和地下水，容易被人體吸收，可通過消化、呼吸道、皮膚及粘膜，在體內(nèi)蓄積，現(xiàn)已被國際癌癥研究機構(gòu)(IARC)確認為具有強致癌性。因此，六價鉻的污染問題引起了全世界范圍的重視。
無鉻化耐火材料的趨勢已經(jīng)越來越緊，下游行業(yè)從環(huán)保和綠色考慮，應(yīng)該優(yōu)先選用無鉻化的環(huán)保耐火材料產(chǎn)品，畢竟一旦窯爐的排放上進行限制時，再去尋求環(huán)境友好型無鉻化產(chǎn)品就有點晚了。
02水泥生產(chǎn)中鉻的污染
水泥中六價鉻的來源主要有4個：原燃料、破碎粉磨設(shè)備、鎂鉻磚、工業(yè)廢渣。其中，原料和破碎設(shè)備影響相對較低，含鉻工業(yè)廢渣容易控制，因此燒成系統(tǒng)含鉻耐火材料成為水泥六價鉻主要污染源。
以鎂鉻磚為例，水泥工業(yè)年需鎂鉻磚40萬噸以上，產(chǎn)生含Cr6+0.1%的殘磚約20萬噸，向環(huán)境排放Cr6+約200噸/年。每生產(chǎn)1噸水泥產(chǎn)生鎂鉻殘磚0.1kg，向環(huán)境排放Cr6+0.1g。需凈水0.1/0.05=2t稀釋才能使其達到IV級標準(Cr6+<0.05mg·L-1);更需凈水10噸稀釋才能使其達到I級標準(Cr6+<0.01mg/L-1)。200噸Cr6+：需要凈水40億噸稀釋達到IV級標準。
03常見的無鉻化耐火材料
鎂鋁尖晶石磚：該磚是為了改善鎂磚的熱震穩(wěn)定性，在配料中加入鎂鋁尖晶石制成的以方鎂石和鎂鋁尖晶石為主要礦物的鎂質(zhì)磚。鎂鋁尖晶石磚熱震穩(wěn)定性較好、抗侵蝕能力強，但其掛窯皮性能較差，主要應(yīng)用于水泥窯上下過渡帶。
鐵鋁尖晶石磚：是由鎂砂和預(yù)合成鐵鋁尖晶石制成。燒成中，F(xiàn)e從鐵鋁尖晶石顆粒中擴散出來進入基質(zhì)，形成方鎂石-鎂鐵尖晶石固溶體，提高了掛窯皮性。同時，Mg擴散進入鐵鋁尖晶石顆粒，形成圍繞鐵鋁尖晶石的鎂鋁尖晶石裙邊，降低了磚對氣氛的敏感性，因此，具有優(yōu)良的掛窯皮性能和結(jié)構(gòu)柔韌性，主要應(yīng)用于燒成帶。
鎂鐵尖晶石磚：是通過調(diào)整氧化鐵或鎂鐵尖晶石的摻加量和分布來進一步提高掛窯皮性，與鐵鋁尖晶石磚類似，鎂鐵磚需要窯皮的保護才能獲得較長的使用壽命。
鎂鋯磚：是使用氧化鋯或鋯酸鈣大量取代鎂鋁尖晶石，全面提升鎂質(zhì)材料性能的堿性磚，具有優(yōu)良的高溫機械性能和抗侵蝕性能，但是鋯質(zhì)原材料價格較高，限制了其推廣應(yīng)用。
白云石磚：是由單一原料即燒結(jié)白云石(MgO?CaO)制成的，最大特點是價格優(yōu)勢及窯皮的粘結(jié)性能好，但是易于水化的特性，對于儲存、運輸、及水泥窯操作的穩(wěn)定性要求很高，為此給白云石磚的使用帶來很大困難。
04各地耐火材料無鉻化的應(yīng)用案例
四川某水泥有限公司，針對大型水泥回轉(zhuǎn)窯燒成帶上，以鎂鐵尖晶石磚取代鎂鉻磚，應(yīng)用在4.8*72m回轉(zhuǎn)窯燒成帶上，使用結(jié)果：鎂鐵尖晶石使用效果良好，使用壽命超過預(yù)期，并且在使用階段并未出現(xiàn)因耐火材料的失效而引發(fā)的停窯故障，因此用鎂鐵尖晶石磚鎂鉻磚是可行的。
某耐火材料研究院也論證了無鉻耐火材料MgO-CaO-ZrO2與鎂質(zhì)鐵鋁尖晶石材料用于水泥回轉(zhuǎn)窯燒成帶上的可行性。并指出：MgO-CaO-ZrO2材料適宜用作硅酸鹽水泥的窯襯。
另外針對RH真空爐無鉻耐火材料，寶鋼以鎂砂、鎂鋯合成砂、鋁鎂尖晶石和TiO2為原料，制備了鎂鋯質(zhì)、鎂尖晶石質(zhì)、鎂尖晶石鈦質(zhì)和鎂尖晶石鋯質(zhì)4種高性能無鉻耐火材料，對這些無鉻耐火材料的抗渣性能進行了研究，并與RH真空爐下部槽現(xiàn)用的鎂鉻磚進行比對分析，結(jié)果表明：4種無鉻耐火材料渣侵蝕熔損面積均與鎂鉻磚大致相同，無鉻耐火材料之間變質(zhì)層總面積和渣滲透最大深度也基本相同，但除了鎂鋯磚外的其他三種磚均出現(xiàn)熔蝕流失的疏松狀變質(zhì)層面積大于鎂鉻磚。
以上這些案例都表明，市場上有完全能替代鎂鉻磚的環(huán)保型耐火材料產(chǎn)品。實現(xiàn)無鉻化還需要國家相關(guān)部門建立完善的無鉻化產(chǎn)品強制性法規(guī)，以限制鎂鉻磚的生產(chǎn)和使用，一方面限制耐材企業(yè)生產(chǎn)鎂鉻磚，另一方面加強對水泥、玻璃、鋼鐵行業(yè)污染排放的監(jiān)管，提高含鉻耐材的使用成本，第三還需要對環(huán)境友好型無鉻耐火材料生產(chǎn)廠家和企業(yè)進行政策性的補助或引導。
而耐火材料生產(chǎn)企業(yè)也需要加強技術(shù)性的革新和研發(fā)，加快環(huán)保型耐火材料的速度，同時也要考慮降低材料的生成成本，使下游應(yīng)用行業(yè)在使用無鉻耐火材料時，其使用性能和使用成本都優(yōu)于鎂鉻磚，這樣才能更快的在市場進行推廣開來。
您如何看待環(huán)保無鉻化耐火材料呢?您的行業(yè)現(xiàn)在還在使用含鉻耐火磚嗎?
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