CN103539136B - 一种工业化生产高纯镁橄榄石晶体材料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种工业化生产高纯镁橄榄石材料的方法，以天然镁橄榄石为原料，加入原料重量0-2%的添加剂，将原料与添加剂置于多个炼钢包中，以三相电弧加热，控制温度在1800-2200^oC，使其全部熔融，撤出三相电弧，在熔融物料中加入原料重量0.1-0.5%的成品高纯镁橄榄石晶体粉末，使矿物熔液在钢包中完成结晶，静态冷却，富集、沉淀剔除天然橄榄石晶格间的铁、镍、铬、钛等金属氧化物、包裹体得到本产品。

Description

一种工业化生产高纯镁橄榄石晶体材料的方法

技术领域

本发明涉及一种新型工业化生产高纯镁橄榄石晶体材料的方法。

背景技术

橄榄石由于地址生成和矿物结构原因，属于世界稀有资源之一。虽然我国资源丰富，但是蚀变严重，未蚀变橄榄石MgO≥44%，灼失量<3%仅有数千万吨，且埋藏在数百米以下的深部，而占90%以上的橄榄石，已不同程度的蚀变成MgO<40%，灼失量>8%的纯橄榄岩和蛇纹石，尤其是矿区表层数亿吨蚀变纯橄榄岩MgO<32%，灼失量>10%，不能为工业直接应用，只能作为低档钙镁磷肥原料，利用率较低。

经过提纯制备的纯晶体镁橄榄石称为镁晶材料。纯净晶体的热稳定性、超高压超强电流绝缘性好，是MgO-SiO₂系列中最稳定的高温相耐火材料和特瓷材料。

CN1396114A公开了一种镁晶材料的生产方法，将镁橄榄石及其重量5-15%的重烧镁砂、0-2%锈铁销、0.5-1%的石墨电极块置入三相电极炉中，控制三相电极弧间温度为2000-3200^oC，使混合物熔融呈液体状离开电弧区，连续加入上述配比物料，控制炉液温度在1900-2000^oC，加热45-60分钟，对弧区连续加料，岩渣经再结晶富集流出炉体到中间包，在中间包中风冷固化，沉入底部的为硅铁合金块，上层的即为镁晶材料，将得到的镁晶块进行粉碎，通过磁选除去少量存在于镁晶块中富集不完整的硅铁合金颗粒。

由于上述专利中所用三相电弧炉是铸钢用的三相电弧炉，只能用钢包接送，异地冷却，连续生产中影响铁合金富集沉淀分离和偏硅酸镁变成正硅酸镁晶体，不能解决工业化大批量连续生产问题。

作为上述专利的改进，CN101037207A公开了一种高纯镁橄榄石晶体材料的工业化生产方法，以天然镁橄榄石为原料，加入原料重量5-30%的添加剂，将原料与添加剂混合后置于多个炼钢包中，以三相电弧加热，控制温度在1800-2200℃，使其全部熔融，撤出三相电弧使其在钢包中完成结晶，静态冷却，富集、沉淀剔除天然橄榄石晶格间的铁、镍、铬、钛等金属氧化物、包裹体得到产品。其中的添加剂为菱镁矿经过重烧后得到的镁砂。该方法的改进之处在于熔融工艺过程中采用多个炼钢包，轮流用三相电弧加热熔融、结晶、冷却，使生产过程能够连续进行。

对于上述两种生产方法，取得一定的效益，但是从生产成本来看，由于添加剂镁砂的费用较贵，在取得高纯镁橄榄石晶体材料的同时，生产成本居高不下。

为此，本发明人试图寻找一种既能取得高纯镁橄榄石晶体，同时还能降低生产成本的工业化生产方法。经过大量的实验发现，再结晶过程中加入一定量的成品高纯镁橄榄石晶体，能够使高纯镁橄榄石晶体材料大量稳定生成，且生成速度更快，所含杂质更少，取得了优异的技术效果，解决了生产成本高的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种将蚀变严重的橄榄石及蛇纹石加工成高纯镁橄榄石材料，且高纯镁橄榄石材料能够稳定大量快速生成，生产过程可连续进行的高纯镁橄榄石晶体材料的工业化生产方法。

本发明的目的是这样实现的：一种工业化生产高纯镁橄榄石材料的方法，以天然镁橄榄石为原料，加入原料重量0-2%的添加剂，将原料与添加剂置于多个炼钢包中，以三相电弧加热，控制温度在1800-2200^oC，使其全部熔融，撤出三相电弧，在熔融物料中加入原料重量0.1-0.5%的成品高纯镁橄榄石晶体粉末，使矿物熔液在钢包中完成结晶，静态冷却，富集、沉淀剔除天然橄榄石晶格间的杂质金属氧化物，例如铁、镍、铬、钛等的金属氧化物，包裹体得到本产品。

所述的添加剂为菱镁矿经过重烧后得到的镁砂。

优选地，所述的成品高纯镁橄榄石晶体粉末的粒径为5um以下，更优选地为1um以下。

在熔融物料中加入原料重量0.1-0.5%的成品高纯镁橄榄石晶体粉末，当用量低于0.1%时，不能使高纯镁橄榄石晶体材料大量稳定生成，且生成速度较慢，所含杂质较多，当用量高于0.5%时，技术效果并无明显提高，反而增加成本，基于上述两方面的考虑，成品高纯镁橄榄石晶体粉末的使用量为原料重量的0.1-0.5%。

关于成品高纯镁橄榄石晶体粉末的加入时机选择，如果在原料与添加剂混合时就加入成品高纯镁橄榄石晶体粉末，不能起到促使高纯镁橄榄石晶体材料大量快速生成的技术效果，只有在撤出三相电弧后加入，才能达到最佳地促进高纯镁橄榄石晶体材料大量快速生成的技术效果。

本发明提供的工业化生产高纯镁橄榄石材料的方法，与现有技术相比，优点在于：一方面减少了添加剂镁砂的使用量，另一方面加入少量的成品高纯镁橄榄石晶体粉末，通过静止分层大量迅速得到高纯镁橄榄石晶体材料，大大降低了生产成本；分层后，上层占整个物料重量92%以上为高纯镁橄榄石晶体材料，下层占整个物料重量8%以下为金属氧化物、包裹体，进一步提高了高纯镁橄榄石晶体的生成率，提高了生产效率。

 具体实施方式

以天然镁橄榄石为原料，加入原料重量0-2%的添加剂，添加剂为菱镁矿经过重烧后得到的镁砂，将原料与添加剂置于多个炼钢包中，以三相电弧加热，控制温度在1800-2200^oC，使其全部熔融，撤出三相电弧，在熔融物料中加入原料重量0.1-0.5%的成品高纯镁橄榄石晶体粉末，使矿物熔液在钢包中完成结晶，静态冷却，富集、沉淀剔除天然橄榄石晶格间的杂质金属氧化物，如铁、镍、铬、钛等的金属氧化物，包裹体得到本产品。

实施例1：

以天然镁橄榄石为原料，加入原料重量1%的添加剂，添加剂为菱镁矿经过重烧后得到的镁砂，将原料与添加剂置于多个炼钢包中，以三相电弧加热，控制温度在2200^oC，使其全部熔融，撤出三相电弧，在熔融物料中加入原料重量0.1%的成品高纯镁橄榄石晶体粉末（粒径5um以下），使矿物熔液在钢包中完成结晶，静态冷却，富集、沉淀剔除天然橄榄石晶格间的铁、镍、铬、钛等金属氧化物、包裹体得到本产品。分层后，上层占整个物料重量93%为高纯镁橄榄石晶体材料，下层占整个物料重量7%为金属氧化物、包裹体。

实施例2：

不加入添加剂，其它与实施例1相同。分层后，上层占整个物料重量92%为高纯镁橄榄石晶体材料，下层占整个物料重量8%为金属氧化物、包裹体。

实施例3：

加入0.05%的成品高纯镁橄榄石晶体粉末，其它与实施例1相同。分层后，上层占整个物料重量85%为高纯镁橄榄石晶体材料，下层占整个物料重量15%为金属氧化物、包裹体。

实施例4：

加入0.5%的成品高纯镁橄榄石晶体粉末，其它与实施例1相同。分层后，上层占整个物料重量94%为高纯镁橄榄石晶体材料，下层占整个物料重量6%为金属氧化物、包裹体。

实施例5：

加入0.7%的成品高纯镁橄榄石晶体粉末，其它与实施例1相同。分层后，上层占整个物料重量94%为高纯镁橄榄石晶体材料，下层占整个物料重量6%为金属氧化物、包裹体。

实施例6：

加入0.5%的成品高纯镁橄榄石晶体粉末（粒径1um以下），其它与实施例4相同。分层后，上层占整个物料重量95%为高纯镁橄榄石晶体材料，下层占整个物料重量5%为金属氧化物、包裹体。

对比例1：

在开始时加入成品高纯镁橄榄石晶体粉末，其它与实施例1相同。分层后，上层占整个物料重量90%为高纯镁橄榄石晶体材料，下层占整个物料重量10%为金属氧化物、包裹体。

对比例2：

不加入成品高纯镁橄榄石晶体粉末，其它与实施例1相同。分层后，上层占整个物料重量90%为高纯镁橄榄石晶体材料，下层占整个物料重量10%为金属氧化物、包裹体。

通过实施例1和2的比较可见，即使不加入添加剂也能达到分层后，上层占整个物料重量92%为高纯镁橄榄石晶体材料，下层占整个物料重量8%为金属氧化物、包裹体。

通过实施例1和3的比较可见，加入0.05%的成品高纯镁橄榄石晶体粉末的技术效果较差。

通过实施例1， 4和5的比较可见，加入0.5%的成品高纯镁橄榄石晶体粉末比加入0.1%的成品高纯镁橄榄石晶体粉末的效果要好；加入0.7%成品高纯镁橄榄石晶体粉末比加入0.5%成品高纯镁橄榄石晶体粉末的效果没有进一步提高。

通过实施例1和对比例1-2的比较可见，在开始时加入成品高纯镁橄榄石晶体粉末或是不加入成品高纯镁橄榄石晶体粉末，均不能改善最终晶体材料的生成比率。

通过实施例4和6的比较可见，成品高纯镁橄榄石晶体粉末的粒径为1um以下的效果更好。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种工业化生产高纯镁橄榄石材料的方法，包括如下步骤：以天然镁橄榄石为原料，加入原料重量1%的添加剂，添加剂为菱镁矿经过重烧后得到的镁砂，将原料与添加剂置于多个炼钢包中，以三相电弧加热，控制温度在2200^oC，使其全部熔融，撤出三相电弧，在熔融物料中加入原料重量0.5%粒径1μm以下的成品高纯镁橄榄石晶体粉末，使矿物熔液在钢包中完成结晶，静态冷却，富集、沉淀剔除天然橄榄石晶格间的杂质金属氧化物、包裹体，得到所述高纯镁橄榄石材料。