CN106145716A - 一种利用菱镁矿粉状尾矿制备轻烧氧化镁的方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用菱镁矿粉状尾矿制备合格轻烧镁粉的方法，以MgO≥44％的菱镁矿粉状尾矿为原料，采用菱镁矿粉矿-改性陈化-压球-轻烧工艺，成功保持焙烧过程中球团的强度，有效解决了菱镁矿球团轻烧过程中粉化的问题，可直接得到符合HGT 2573-2012工业轻质氧化镁相关牌号标准的合格的轻烧镁球团产品。本发明紧密结合现有的菱镁矿块矿焙烧工艺，采用工业上目前块矿焙烧使用的焙烧设备，无需大量改造即可实现菱镁矿粉矿的利用。简化了菱镁矿粉矿资源化利用工艺流程，大幅降低了生产能耗，提高了经济效益。

Description

一种利用菱镁矿粉状尾矿制备轻烧氧化镁的方法
技术领域
本发明属于耐火材料生产技术领域，涉及一种利用菱镁矿粉状尾矿制备轻烧氧化镁的方法。
背景技术
菱镁矿是一种碳酸镁矿物，是镁的主要来源。它是我国非金属矿种的优势矿产之一，以菱镁矿为原料制备的各种镁盐产品在冶金、化工、建材等行业应用广泛。我国菱镁矿资源丰富，矿石储量居世界第一位，但随着高品位菱镁矿的不断消耗，市场对高档镁盐产品的需求日益增多，如何提高菱镁矿的综合利用率，越来越多的受到大家的关注。
目前，在辽宁省海城至营口大石桥一带，是我国重要的菱镁矿资源基地，目前主要采用菱镁矿块矿(直径200-400mm)低温煅烧法生产轻烧粉(MgO)。菱镁矿低温煅烧法是直接将优质镁矿块矿直接运送至炉窑进行煅烧，从而得到合格的轻烧粉(MgO)，而菱镁矿的粉状矿由于无法直接进入炉窑煅烧，故一般作为尾矿堆填至尾矿库。而随着堆积尾矿量的增大，资源化开发利用菱镁矿粉状尾矿成为重点。在过去的三十年中，针对菱镁矿粉状尾矿的焙烧开展了大量的研究与实践，沸腾焙烧、悬浮焙烧、回转窑焙烧，但焙烧成本居高不下，约500元/t-轻烧粉(菱镁矿块矿焙烧约250元/t-轻烧粉)，不能实现菱镁矿粉状尾矿的经济、高效处理，至今菱镁矿粉状尾矿仍主要以堆存为主，资源综合利用率低，对周围环境影响严重。在过去的生产实践中，尝试采用尾矿压球--入炉焙烧的方式，但升温过程中粉化严重，炉窑堵塞，无法在工业上稳定焙烧获得合格的轻烧粉。
发明内容
针对菱镁矿粉状尾矿难以资源化开发利用的技术难题，本发明的发明人经过辛勤探索和不懈努力，在深入研究菱镁矿性质的基础上，从菱镁矿粉表面改性、焙烧制度优化二个角度出发，提出了菱镁矿粉--改性陈化--制球--焙烧轻烧粉的工艺流程，压制的菱镁矿球团在焙烧过程中保持足够强度，实现球团焙烧过程不粉化，获得合格的轻烧粉。
本发明紧密结合现有的菱镁矿块矿焙烧工艺，采用工业上目前块矿焙烧使用的焙烧设备，无需大量改造即可实现菱镁矿粉矿的利用。已完成100t/d级工业试验表明，焙烧成本约150元/t-轻烧粉，可有效实现菱镁矿粉矿经济焙烧，对提高我国海城地区资源利用率、减轻环境影响具有重要意义。
本发明所提供的一种利用菱镁矿粉状尾矿制备轻烧氧化镁的方法，具体技术方案如下：
(1)烘干：将菱镁矿粉烘干。
(2)改性陈化：向烘干后的菱镁矿粉中添加粘结剂，然后陈化。
(3)制球：将陈化后的矿粉加水搅拌均匀，在压球机中压制成料球，随后继续陈化。
(4)轻烧：将陈化后料球在竖炉、回转窑或反射炉内轻烧，得到轻烧镁粉成品。
进一步地，为确保轻烧镁粉成品的品质，要求菱镁矿粉中的MgO≥44％，对菱镁矿粉状尾矿没有特殊要求，包括经浮选后品位达标的任何菱镁矿尾矿。
进一步地，改性陈化步骤中粘结剂为轻烧氧化镁、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸铵、聚丙烯酸酰胺中的一种或者几种混合物，粘结剂添加比例为0.1～10wt％。
进一步地，改性陈化步骤中陈化过程分为两阶段，首先将加入添加剂的矿粉在压碾机中混合均匀，混合时间30～45min，随后陈化12～24h。本步骤主要使添加剂与矿粉物理混合均匀，陈化的作用是使添加剂在空气的作用下初步与矿粉颗粒形成包裹。
进一步地，制球步骤中陈化后的矿粉继续压碾且配水10％～15％，送压球车间。本步骤的作用是进一步使添加剂与矿粉混合均匀且形成添加剂对矿粉的完全包裹，使矿粉颗粒之间形成紧密接触提高粘接强度，加速在轻烧中球团的成型，从而避免轻烧过程中的粉化。
进一步地，制球步骤中压球机中压制成料球的压力为100～400MPa。
进一步地，制球步骤中压制成型的料球继续陈化，陈化时间72～96h，使球团中添加剂与矿粉进步固化成型，并挥发过量的水分。
进一步地，轻烧步骤中料球在竖炉、回转窑或反射炉内轻烧温度为800～1200℃，升温速度为10～30℃/min，轻烧时间为1～10h，降温速度控制小于5℃/min。由于轻烧过程中镁矿晶型发生转变放出大量气体，这也是常规轻烧过程中镁矿粉化的主要原因，故升温速度的控制主要避免过快的气体放出造成球团的崩裂，使反应相对平缓。
本发明中除另有说明的以外，比例、百分比均为质量比。
通过本发明提供的方法，镁矿球团可在轻烧过程中避免发生球团粉化，在减少操作工序，缩短流程的同时，可实现由菱镁矿粉制取高活性轻烧氧化镁优质产品的工业化生产，解决了制备轻烧氧化镁生产中的问题，使我国丰富的菱镁矿资源得以充分发挥其应有的作用。
本发明所提供的方法，使粉状菱镁矿尾矿粉轻烧过程中保持球团形貌及强度，不发生粉化，不仅简化了工艺流程，也降低了能耗，提高了经济效益。粉体活性<80s，烧失率<0.1％，符合HGT 2573-2012工业轻质氧化镁相关牌号标准。
具体实施方式
实施例1
一种利用菱镁矿粉状尾矿制备轻烧氧化镁的方法中，首先将MgO≥44％的菱镁矿干燥，随后将7％粘结剂(轻烧氧化镁5％、聚丙烯酸1％、聚丙烯酸钠1％)加入干燥过后的矿粉中，均匀搅拌30min，并陈化12h。陈化后配水12％，在压球机中采用200MPa压力压制成料球，继续陈化72h。将料球在竖炉内1000℃轻烧5h，升温速度20℃/min，降温速度5℃/min。即可得到合格的轻烧镁球团产品。
实施例2
一种利用菱镁矿粉状尾矿制备轻烧氧化镁的方法中，首先将MgO≥44％的菱镁矿干燥，随后将10％粘结剂(聚丙烯酸3％、聚丙烯酸钠1％、聚丙烯酸铵3％、聚丙烯酸酰胺3％)加入干燥过后的矿粉中，均匀搅拌60min，并陈化18h。陈化后配水10％，在压球机中采用400MPa压力压制成料球，继续陈化80h。将料球在竖炉内800℃轻烧10h，升温速度10℃/min，降温速度4℃/min。即可得到合格的轻烧镁球团产品。
实施例3
一种利用菱镁矿粉状尾矿制备轻烧氧化镁的方法中，首先将MgO≥44％的菱镁矿干燥，随后将9％粘结剂(轻烧氧化镁4％、聚丙烯酸铵2％、聚丙烯酸酰胺3％)加入干燥过后的矿粉中，均匀搅拌50min，并陈化24h。陈化后配水15％，在压球机中采用300MPa压力压制成料球，继续陈化96h。将料球在竖炉内1200℃轻烧4h，升温速度30℃/min，降温速度4℃/min。即可得到合格的轻烧镁球团产品。

Claims (8)

1.一种利用菱镁矿粉状尾矿制备轻烧氧化镁的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)烘干：将菱镁矿粉烘干。
(2)改性陈化：向烘干后的菱镁矿粉中添加粘结剂，然后陈化。
(3)制球：将陈化后的矿粉加水搅拌均匀，在压球机中压制成料球，随后继续陈化。
(4)轻烧：将陈化后料球在竖炉、回转窑或反射炉内轻烧，得到轻烧镁粉成品。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，菱镁矿粉中的MgO≥44％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，改性陈化步骤中粘结剂为轻烧氧化镁、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸铵、聚丙烯酸酰胺中的一种或者几种混合物，粘结剂添加比例为0.1～10wt％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，改性陈化步骤中陈化过程分为两阶段，首先将加入添加剂的矿粉在压碾机中混合均匀，混合时间30～45min，随后陈化12～24h。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，制球步骤中陈化后的矿粉继续压碾且配水10％～15％。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，制球步骤中压球机中压制成料球的压力为100～400MPa。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，制球步骤中压制成型的料球继续陈化，陈化时间72～96h。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，轻烧步骤中料球在竖炉、回转窑或反射炉内轻烧温度为800～1200℃，升温速度为10～30℃/min，轻烧时间为1～10h，降温速度控制小于5℃/min。
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