河南洛阳市洛华粉体工程特种耐火材料有限公司研发的“长寿命大型回转窑浇注料整体炉衬技术”系列， 针对工业固废、危废以及贫瘠矿问题进行了技术创新，并取得明显经济、环保、社会效益。

李红涛 

有关统计显示，我国工业固废、危 废产生量每年约有33亿吨，历年堆存 的工业固废总量超过 600 亿吨，占地 超过 200 万公顷，并且这个数字还在 以每年 8%左右的速度增长。预计到 2021年年底，我国工业固废产生量将 突破46亿吨。 

工业固废、危废不但浪费资源、占 用土地，而且还会带来严重的环境和 安全隐患，危害生态环境和人体健 康。随着近几年环保领域不断深化， 使工业环保迎来 10 多年来的新一轮 高峰期。随着工业环保的关注度提 升，工业固废处理行业的市场空间有 望进一步打开，并向万亿规模挺近，前 景大好。而河南省洛阳市洛华粉体工 程特种耐火材料有限公司，凭借研发 的“长寿命大型回转窑浇注料整体炉 衬技术”系列，在行业内开拓出了属于 自己的一片天地。 

锌浸出渣固废处理回转窑

工业固废污染环境 “废物利用”箭在弦上 

改革开放以来，我国经济保持30 多年的稳速增长，成为世界第二经济 大国，取得了举世瞩目的成就。伴随 着经济社会的快速发展，我国工业领 域也取得了可喜成绩。但与此同时， 国家为其付出了巨大的资源环境代 价。工业固废污染问题以及后续资源 综合利用发展不足，成为影响经济可 持续发展的一个重要阻碍点。 工业固废，即工业固体废物，一般意义上指代在工业生产过程中排入环 境的各种废渣、粉尘及其他废物。可 分为一般工业废物，如高炉渣、钢渣、 赤泥、有色金属渣、煤渣、盐泥等，以及 工业有害固体废物。 当下，工业固废对环境构成了巨 大威胁，同时也被业内人士视作一种 “放错了位置的资源”。这些工业固废 不单会大面积占用土地资源，更会造 成水体、土壤和大气污染，甚至会通过 水、气、生物等媒介传播疾病。如何进 行有效的工业固废处理是我国当下的 重点问题之一，其可持续资源化利用 影响着我国绿色循环经济及现代化工 业的发展。 此外，由于我国是一个典型的发 展中国家，重工业还占据着很高的比 例，冶金工业更是一种极为常见的工 业类型。除去冶炼废渣这种在生产过 程中产生的固体废物，在前期开采过 程中，会随选矿排出大量的尾矿，随着 矿产资源利用程度的提高，矿石的可 开采品位相应降低，尾矿排出量也在 增加。世界各国每年排出的尾矿量约 50 亿吨，而我国在 2000 年尾矿排放 量就达 6 亿吨左右，目前堆存的废弃 物已达 200 亿吨之多，而且还在以每 年几亿吨的速度增加。 在此情况下，党中央、国务院高度 重视环境保护工作，将其作为转变经 济发展方式的重要手段以及推进生态 文明建设的根本措施。习近平总书记 多次强调，“绿水青山就是金山银山” “要坚持节约资源和保护环境的基本 国策”“像保护眼睛一样保护生态环 境，像对待生命一样对待生态环境” “生态环境保护是功在当代、利在千秋 的事业”。 正如党的十九大报告提出，建设 生态文明是中华民族永续发展的千年 大计，生态文明建设是我国社会今后 发展的长期主旋律。大宗工业固废的 资源综合利用是生态文明建设的重要 内容和抓手。在此宏观环境下，大宗 工业固废综合利用产业迎来发展“井 喷期”。 而具体到冶金行业，具体到每一 位冶金工业人，把金属贫瘠矿、选矿矿 渣、冶化工艺中的尾渣物料继续进行 分解提炼，把金属、非金属、其他化工 物料在分解提炼过程中进行物质性转 化和能量分配，使之归于自然界的稳 定性结构，重新作为新增资源使用，珍 惜资源不浪费，不把污染留给后人，也 成为其刻不容缓的责任与使命。 

回转窑有“功”有“过” 改进创新成必然 

在我国环保工业对多种贫瘠矿和 工业尾渣进行处理的过程中，大型回 转窑凭借其在工艺运行中显示出的环 保、节能、易操作等显著性能，成为处 理工业固废和危废的主流设备之一。 回转窑，又叫旋转煅烧窑，俗称旋 窑。在施工过程中，其通过回转圆筒 设备，对固体物料进行机械、物理或化 学处理，现已广泛应用于建材、化工、 环保等诸多生产领域。而在冶金行 业，冶金回转窑设备也同样占有一席 之地，其主要用来对矿石、精矿、中间 产物进行烧结、焙烧等加热处理。如 今，随着我国冶金工业的蓬勃发展，对 回转窑的需求越来越多，规格也越来 越大。那么，这个高温冶化工作人员 眼中的“宠儿”，又是凭借哪些性能，在 冶金行业牢牢站稳脚跟的呢？ ——设备体型大，物料包容性强， 无论是泥浆状物料或者块状团粒状物 料，无论是颗粒状还是粉状物料，都可 以采用回转窑这种设备进行处理，而 且根据物料特点可以采用多样灵活的 加料形式。 ——相对于窑内的物料，回转窑 的工作容积可以被看作无穷大，满足 对大规模大处理量的工艺要求。 ——借助回转窑的机械转动模 式，入窑物料获得了自身的动能和势 能。在使物料一直保持较为激烈的相 互碰撞、翻滚、摩擦的运动状态下，促 进热态下物料的转变，降低了回转窑 内物料对其他冶化能量的要求。这也 是回转窑特有的节能模式。 ——回转窑装备可以对物料进行 “细功慢火”加热冶化。入窑的任何物 料，将渐次提升冶化场强的积累值，以 提高冶化效率，降低能源成本。 ——在回转窑中，物料从窑尾加 入，并与产生的热烟气逆向而行，激发 物料的冶化反应以便获得更高的冶化 能级。这种直接利用热烟气提高冶化 过程的“正反馈”热效应的节能形式， 也是回转窑冶化工艺所特有的。 ——回转窑具备弹性半闭合工作 腔体的特点，具有自我平复突发事件、 防燃防爆的能力。让含有激化的活性物料和含有液态物质的物料直接进窑 处理的高负荷短流程工艺成为可能。 

此外，回转窑设备体量大、制作难 度相对较小、产量大、易操作，因而容 易为投资者所接受。采用大型回转窑 也由此成为冶金行业的重要设备之 一。但是，由于传统的回转窑炉衬的 品质和使用寿命不能满足工业的需 要，现阶段人们只能把回转窑放在比 较低端的物料处理工艺中，无法充分 显示其从冶金装备形式上的节能、大 产量、适应性强等诸多优点。在倡导 增强科技创新精神和创新能力的政策 引领下，为进一步处理工业固废、危废 问题，在冶金工业领域，回转窑也面临 着进一步改进利用，以充分迎合当今 冶金工艺的局面。 

专注技术三十载 开启炉衬设计新风向 

回转窑的技术性能和运转情况， 在很大程度上决定着企业产品的质 量、产量和成本。“只要大窑转，就有千 千万”这句民谣，就是对生产中回转窑 重要程度的生动描述。而在回转窑装 置中，炉衬又可谓左右其运转强弱的 “心脏式”关键部件。

一般来说，传统的回转窑装置往 往选择采用耐火砖砌筑炉衬。这种 砖砌炉衬的耐火度高、使用寿命长， 能根据煅烧原料，使其尺寸稳定、强 度增加至加工成型。但由于其力学 结构是贴靠式依靠楔形耐火砖之间 的侧压力进行维持，是一种松散式力 学结构，在回转窑旋转运行时，往往 会产生滑差移位，致使炉衬在回转窑 的运行中，一直处于耐火砖之间、耐火 砖与外钢壳之间不断的碰撞和剐蹭， 相互自我损坏的状态下，造成回转窑 运行中衬砖破损、炉衬崩塌，引发突发 停炉事件，对企业损失巨大，也使得大 型回转窑装备处于“买得起，用不起， 养不起”的状态。 

河南省洛阳市洛华粉体工程特种 耐火材料有限公司（以下简称“洛华公 司”），是一家专业从事耐火材料产品 生产以及炉衬设计建造的全产业链耐 火材料公司，也是我国第一批民营高 科技企业。自1993年成立以来，公司 在技术负责人李朝侠的带领下，累计 进行创造性、改良性设计、改造和建造 的各种炉窑耐火保温炉（窑）衬近 2000 座，涉及包含冶金、化工、建材、 电力、国防特种化工、贫瘠矿处理及垃 圾处理等多种行业各种炉型近百种。 由其设计和建造的炉窑炉衬除了具有 节能环保的特点以外，还具有显著的 扩产、提高设备运行效率、抗灾害、长 期稳定运行数年甚至数十年“0”检修 率的长寿命稳定运行的特点。

截至目前，洛华公司在耐火材料产 品和炉窑炉衬设计方面获得的专利已 达52项。其中，发明专利31项，实用新 型专利19项，在审发明专利2项；获中 国有色金属工业科学技术奖一等奖4 项、二等奖1项、三等奖3项；获中国高 技术产业促进会科学技术成果奖1项； 另被列入国家火炬推广项目1项、国家 重点新产品项目1项、国家重点节能推 广目录项目2项。2010年，洛华公司 被中国有色工业协会授予“中国有色工 业高温材料暨炉窑技术中心”的荣誉。 

累累硕果加身，铸就企业辉煌。 探寻荣誉与成就的背后，是洛华公司 技术人员们数十年如一日的执着与坚 守。洛华公司技术总负责人李朝侠， 原在冶金部洛阳耐火材料研究院（今 “中钢公司耐研院”）工作，曾参与冶金 部“6.5”“7.5”多项耐火材料攻关项 目。早在 20 世纪 80 年代，李朝侠就 开始了对回转窑炉衬耐火材料和炉衬 结构的研究，在掌握了大量的理论基础 之后，李朝侠又陆续在沈阳冶炼厂、开 封炼锌厂、金川公司一冶炼厂等多家大 中型冶炼企业，针对不同类型的回转窑 进行整体浇注料炉衬建造试验，从而积 累了丰富而又宝贵的实战经验。 

多年来，经过李朝侠与技术团队 人员的刻苦攻关，洛华公司在耐火浇 注料和大型高强浇注料钢构耐火混 凝土建造技术的基础上，最终发明了 以耐火浇注料整体炉衬取代了耐火 砖的巨型钢构耐火混凝土建造工程技 术——“长寿命大型回转窑浇注料整 体炉衬技术”系列。和旧式回转窑炉 衬技术相比，该技术系列针对炉衬结 构和炉衬材料，进行了颠覆性的改造 创新，并在各项方面均显示出显著优 越的性能： 

——针对大型回转窑损毁机理的 研究，首次以“滑差移位”命名和确认 了回转窑炉衬的自我损坏机理。从而 确定了高强浇注料整体炉衬悬挂在回 转窑筒体上，和回转窑同步旋转的炉 衬形式。

——建立了整体浇注料耐火炉衬 的内部力学分析模型，使浇注料整体 炉衬具有了设计思想和计算基础。 

——根据力学分析模型，设计了 浇注料整体炉衬“金字塔式”的高效节 约的锚固矩阵形式。使浇注料整体炉 衬从建造初期的原始状态，一直到在 使用60mm 厚的薄壳状态下，都不崩 塌不掉块，使得回转窑炉衬可以长期 高负荷连续运行。 

——根据惯性和“滑差移位”原 理，在回转窑钢外壳和回转窑炉衬中 设计了空腔夹层，使回转窑炉衬和筒 体钢外壳同步运动而又成为具有弹性 的整体系统，避免了二者任何状态下 的剐蹭和撞击。同时，空腔夹层也是 保温隔离层，使回转窑运行时更为节 能环保。——为原来没有控制功能的回转 窑筒体设置了挡料圈、分料锥、隔离栅 等功能件，这些功能构件可以改善甚 至改变物料的流束形状和运行速度， 在回转窑中部和边缘部形成更高级别 的热场，使回转窑扩产并更加节能。 

——发明了“长条性连续施工 法”，该方法简便直观、可靠易学易普 及，有利于促使该项技术迅速标准化、 产业化。

——针对巨大型密闭炉壳的耐火 耐火土方面，设计和配置了安全、快速 有效的烘烤投运配套技术，使得该项 技术可以迅速向广大用户平移推广。 

经过不懈努力，2015年，“长寿命 大型回转窑浇注料整体炉衬技术”系 列通过了中国高技术产业协会和高技 术产业研究院的科技成果鉴定，与会 专家一致给予了高度评价。2016年， 经过国家发改委节能处和国家节能总 公司的多个专家的审核评议，最终被 国家发改委列入第七批国家重点节能 低碳技术推广目录。2017年，该项技 术被评为我国十大重点节能减排推广 项目之一。 

品质永无止境 用心铸就未来 

在数十年的推广过程中，“长寿命 大型回转窑浇注料整体炉衬技术”系 列设备运行时间明显优于国家对大型 设备停产检修率的要求，并处置了大 量工业固废、危废以及贫瘠矿，经济、 环保、社会效益明显，因而受到广大用 户的喜爱与认可。 

如红土镍矿为典型的贫瘠矿，含 镍品位仅在 0.8% ~3%左右。2011 年，在北京恩菲设计研究院的推荐下， 洛华公司利用“长寿命大型回转窑浇 注料整体炉衬技术”中的“红土镍矿还原—— 吹 炼 冶 化 流 程 工 艺 ”，为 “RKEF法”红土镍铁生产企业——福 建鼎信实业有限公司的 1#回转窑进 行了从炉衬设计、耐火材料生产、筑炉 施工建造、烘炉投运的整体设计布局， 并取得了明显效果。此次工程让洛华 公司在业内迅速取提高了知名度，随 后受邀向 10 余家大型红土镍铁企业 进行了示范工程建造，并以“0”检修率 的状态满负荷连续使用至现在，取得 了出人意料的优异效果（有一些企业 最近更换了回转窑的高温部分）。 

再如，锌浸出渣是锌金属冶炼工 艺中的尾渣物料，锌浸出渣中含有 锌、铁、铅、银等金属元素，工厂主要 是在浸出渣中收取次氧化锌，在中小 企业中，一般采用回转窑法。由于锌 浸出渣含有高污染的浸出液，对回转 窑炉衬损伤侵蚀严重，最好的砖砌炉 衬使用也不足 300 天，而且在使用期 间往往会发生多次停炉修补状况。 为解决这个问题，洛华公司在“长寿 命大型回转窑浇注料整体炉衬技术” 的基础上，为处理工业尾渣研制并申 请了“浇注料炉衬及具有该炉衬的锌 浸出渣回转窑”（ZL201910477732.2） 专利。采用这项专利后，回转窑高温 区段不检修使用寿命提高到 2 年~3 年，是砖砌炉衬的数倍。窑头还可以 配备富氧吹炼工艺，回转窑处理温度 可从 1000℃提高到 1400℃，锌浸出 渣的处理量是原砖砌炉衬的 1.4 倍~ 1.5 倍，配料的还原剂可从焦炭改为 煤粉，碳的配料量减少了30%，回转 窑排出的尾渣中残碳含量从20%以上 减到4%以下，锌浸出渣也得到了彻 底资源化分解。 

如今，洛华公司技术团队又将目 光转向“长寿命大型回转窑浇注料组 合炉衬技术”在处理赤泥方面的资源 化处理的研究开发方面，前期同样取 得了不错的成绩，已经申报了国家专 利。赤泥，是制铝工业提取氧化铝时 排出的污染性废渣，一般平均每生产 1 吨氧化铝，附带产生 1 吨~2 吨赤 泥。我国作为世界第四大氧化铝生 产国，每年排放的赤泥高达数千万 吨。而这些含有大量钠碱侵蚀性液 体的工业固废，一般采取泥膏状地面 堆放的形式进行保存，日积月累，占 据了大量土壤地面，对我国水源、土 壤、空气造成了严重污染，急需处 理。业内现通行的“植被改良法”“建 筑物填充法”，往往选择将赤泥“搬 家”的形式，将其混合黏土后直接铺 设在地面种植植物或加入建筑混凝 土、灰渣砖、建筑陶粒中，这种做法并 非对赤泥进行“无害化”处理，反而破 坏了原本干净的土地，降低了建筑构 件产品的稳定性，从而引起一系列严 重的衍生后果，十分不可取。而另一 种“赤泥物理选铁减量法”，是将赤泥 通过压滤除去部分液体焙烧，然后对 赤泥中的铁磁物进行磁选。这是一 种赤泥综合利用的方式，而非赤泥“无 害化”或者“减量化”处理。因为，虽然 提走了部分铁磁物，但是赤泥总量的 有害物质并没有减少，造成了剩余赤 泥的堆积密度更小，钠盐浓度更大，使 干赤泥更接近可燃爆炸物的“危废”标 准，减量而不减“害”。 

针对此种情况，洛华公司加大了 在赤泥处理方面的研发力度，发明了 “长寿命大型回转窑浇注料整体炉衬 技术”之“回转窑法资源化处理赤泥的 工艺及回转窑”工艺，该工艺采取火法 处理的方式，可望使其转化为金属类 铁磁物、硅铁制品、建材制品、高活性 钠盐微颗粒和气体沉降硅微粉等可用 资源，重新进入社会成为商品，从而在 一定程度上填补了我国的资源缺口。 目前，该工艺专利正在审批之中。 

据统计，洛华公司在“长寿命大型 回转窑浇注料整体炉衬技术”的基础 之上，取得并投入使用的专利已达 21 项。除却上文提到的“红土镍矿还 原——吹炼冶化流程工艺”以及“浇注 料炉衬及具有该炉衬的锌浸出渣回转 窑”。此外还包含“进口闪速炉、Ausmelt 冶 金 炉 用 耐 火 浇 注 料 ” （ZL01127474.3）、“煤气发生炉、工业 硅炉、重碱废液焚烧炉的抗酸碱腐蚀 耐火浇注料”（01127472.7）、“大型工 业窑炉耐热整浇基础及其成形方法” （ZL200810049948.0）、“一种防裂炉 衬用模具”（Zl201320436196.X）等。 

我们也相信，随着洛华公司以及 业内同行对回转窑技术的不断开发， 在未来，冶金行业也终将以更加节约、 节能、环保以及极低的冶化成本，在更 为广阔的领域里取得和利用更多的资 源，而国人心中那份天蓝、水清、山绿 的梦想也终将实现。 （本文配图由洛阳市洛华粉体工程 特种耐火材料有限公司提供）