李國年

　　我國每年大約產生41.1億噸的工業固廢，其中尾礦
、冶金廢渣、煤矸石
、粉煤灰等鋁矽係固廢占比不小。這些固廢大多被簡單堆放或填埋，利用率僅為58%。大量固廢堆積不僅占用土地
，還可能造成土壤汙染、產生二次汙染。另一邊，冶金行業高溫爐體卻麵臨著耐火材料能耗高
、天然原料依賴強的難題。如今，一個雙向奔赴的解決方案“應運而生”——yonggongyegufeizhibeilvguixiqingzhinaihuocailiao

，jipojielegufeichulinanti
，youweiyejinxingyejienengshengjitigonglexinlujing
，youliyugongyegufeiziyuangaoxiaoliyongyijiyejingaoxingnengnaihuocailiaodeqinglianghuahegongnenghuafazhan。

　　製備輕質骨料 從廢料到寶藏

　　尾礦、冶金廢渣
、粉煤灰、煤矸石等工業固廢往往富含鋁和矽，這正是製備鋁矽係輕質耐火材料的理想原料。中國尾礦堆積量超222億噸，鐵尾礦、銅尾礦、鋁lv土tu礦kuang尾wei礦kuang通tong過guo添tian加jia造zao孔kong劑ji或huo直zhi接jie燒shao製zhi，可ke製zhi備bei多duo孔kong陶tao瓷ci和he輕qing質zhi耐nai火huo骨gu料liao。鋁lv土tu礦kuang尾wei礦kuang經jing活huo化hua處chu理li後hou
，能neng製zhi成cheng輕qing質zhi低di溫wen泡pao沫mo陶tao瓷ci。冶ye金jin行xing業ye每mei年nian排pai出chu的de高gao爐lu渣zha、鋼渣、鋁灰以往利用率不足30%
，含有較高氧化鋁和氧化矽，適合製備鋁矽係輕質骨料。在“十四五”規劃中，煤矸石與粉煤灰作為典型的鋁矽係固廢
，被鼓勵用於新型建築材料。研究顯示，摻入粉煤灰可生成高硬礦相，製備低密度、高強度的輕質骨料，添加鐵的氧化物作為發泡劑，能進一步優化其性能。電瓷廢料、水處理汙泥等工業固廢也展現出巨大的發展潛力

，可製備出氣孔率高
、導熱係數低的輕質隔熱材料。

　　從“天然”到“人造” 性能提升明顯

　　為什麼研究人員要執著於用固廢製備“人造骨料”
？傳統的天然骨料資源有限，且成分不穩定
、孔道結構缺陷多
、使用溫度受限(一般低於1200℃)，難以滿足冶金熔煉爐等工作環境的溫度要求。利用固廢製備的人工合成輕質骨料，則具備強度高


、成分均勻
、高溫性能優異的特點。研究表明，複相莫來石空心球、微孔莫來石等新型骨料製備的耐火材料
，不僅導熱係數低，體積穩定性好，還能用於工作溫度為1200℃~1500℃的工業爐高溫部位，性能有明顯提升。

　　突破瓶頸 提升抗侵蝕能力

　　將輕質材料用於嚴苛的冶金環境
，其抗熔體侵蝕能力是關鍵。研究成果表明：通tong過guo調tiao控kong氣qi孔kong率lv和he孔kong道dao結jie構gou，可ke以yi改gai善shan耐nai火huo材cai料liao的de抗kang渣zha性xing能neng。輕qing質zhi氧yang化hua鋁lv基ji耐nai火huo材cai料liao中zhong的de微wei孔kong結jie構gou具ju有you較jiao大da的de比bi表biao麵mian積ji和he反fan應ying活huo性xing，易yi與yu鋼gang液ye反fan應ying生sheng成cheng致zhi密mi層ceng
，有you效xiao阻zu礙ai鋼gang液ye進jin一yi步bu滲shen透tou，比bi傳chuan統tong片pian狀zhuang氧yang化hua鋁lv基ji耐nai火huo材cai料liao的de抗kang侵qin蝕shi能neng力li更geng優you異yi。經jing過guo模mo擬ni精jing煉lian實shi驗yan證zheng明ming
，輕qing質zhi耐nai火huo材cai料liao對dui鋼gang水shui潔jie淨jing度du的de影ying響xiang主zhu要yao集ji中zhong在zai冶ye煉lian初chu期qi，中zhong後hou期qi與yu使shi用yong傳chuan統tong耐nai火huo材cai料liao無wu異yi。這zhe些xie研yan究jiu結jie果guo為wei鋁lv矽gui係xi輕qing質zhi耐nai火huo材cai料liao在zai冶ye金jin行xing業ye大da規gui模mo應ying用yong掃sao清qing了le關guan鍵jian障zhang礙ai。

　　未來展望 推動綠色冶金發展

　　利用工業固廢製備輕質耐火材料
，是一項技術可行、性能優越
、且具備明確應用前景的綠色技術。未來，技術人員還需在3個方向深入研究：一是按成分對工業固廢分類

，開發適合不同固廢類型的輕質骨料製備工藝；二是通過微孔化和基質均勻化技術，降低材料體積密度和導熱係數，提高抗渣侵蝕能力；三是設計出結構功能一體化的新型耐火材料，滿足冶金行業對高性能材料的需求。

　　（作者係東北大學冶金學院綠色耐材&冶金塗層課題組碩士研究生）