CN106186737A - 一种环境友好的菱镁矿精矿轻烧高品质氧化镁的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环境友好的菱镁矿精矿轻烧氧化镁的方法，属于耐火材料生产技术领域。以低品位菱镁矿浮选精矿为原料，采用菱镁矿精矿压球—轻烧—风选工艺，从源头解决了菱镁矿轻烧过程中无组织粉尘排放难题，同时实现菱镁矿中CaO、SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃等杂质的深度分离，可得到MgO≥98％的高品质轻烧氧化镁。该工艺攻克了菱镁矿焙烧过程中粉化的问题，实现了菱镁矿清洁、环保的轻烧过程，同时有效扩大了可利用菱镁矿资源范围，实现了低品位菱镁矿生产高附加值的高品质轻烧氧化镁，可有效提高企业环境效益、经济效益。

Description

一种环境友好的菱镁矿精矿轻烧高品质氧化镁的方法

技术领域

本发明涉及一种环境友好的菱镁矿精矿轻烧高品质氧化镁的方法，属于耐火材料生产技术领域。

背景技术

轻烧氧化镁是代表性的氧化镁产品，是生产各种品质中档镁砂、高纯镁砂及电熔镁砂的重要中间产品，轻烧氧化镁的品质是影响下游镁砂产品品质的核心要素。

轻烧氧化镁主要采用菱镁矿块矿(粒度150mm～300mm)竖炉轻烧——热选的工艺生产。由于菱镁矿在焙烧过程中粉化，氧化镁块矿经竖炉轻烧后粉化为0.05mm～5mm的轻烧氧化镁粉，轻烧氧化镁粉自竖炉排出后温度高达600℃，无法直接进行热选，目前工业上采用人工将高温的轻烧氧化镁粉摊开呈薄层，自然冷却至常温后，再进入热选工序。热选是利用轻烧后的氧化镁与杂质(CaSiO₃、FeSiO₃)粒度、硬度、比重的不同通过筛分的方式进行分离，冷却后的轻烧氧化镁通过不同孔径的筛子进行筛分分离杂质从而获得高品质的轻烧氧化镁。但热选不能彻底分离杂质，仅能分离一部分，导致轻烧氧化镁的品质仍严重制约于进入轻烧竖炉的菱镁矿的品质。由于轻烧氧化镁粉自轻烧竖炉排出、自然冷却降温、热选均处于开放式操作，粉尘无组织排放严重，对环境影响极大。轻烧氧化镁粉自轻烧竖炉排出时，空气中粉尘浓度瞬时高达3000mg/m³；自然冷却降温过程中，轻烧氧化镁堆场附近空气中粉尘浓度在500～1000mg/m³；热选过程中，空气中粉尘浓度瞬时高达5000mg/m³；据不完全统计，吨轻烧氧化镁自竖炉排出至热选获得合格氧化镁粉，粉尘无组织散逸近20kg。海城地区是辽宁最重要的轻烧镁产业聚集区，主流轻烧镁企业全部采用菱镁块矿--竖窑煅烧工艺，2015年冬季，辽宁省多次爆发重度雾霾，环境保护部现场督察，海城地区菱镁矿轻烧企业因环境问题全面停产整治，迫切需要新型、环境友好的菱镁矿轻烧氧化镁的技术。

近年来，针对菱镁矿轻烧过程国内开展了大量的研究，但研究的重心在于菱镁矿的轻烧过程的实现，如沸腾炉轻烧氧化镁(中国专利CN85108710)、悬浮炉轻烧氧化镁(中国专利CN85106397、201020131767.5)、回转窑轻烧氧化镁(中国专利200710011301.4、90107753.4)、隧道窑轻烧氧化镁(中国专利200610047061.9、200510046995.6、200910148368.1)、反射窑轻烧氧化镁(中国专利201320654961.5)、轻烧氧化镁热选工艺(中国专利200610134894.9、201110049511.9)等等，但对于整个氧化镁轻烧过程的粉尘污染控制问题均未做研究、讨论。此外，尽管上述专利对菱镁矿轻烧工艺、设备研究较多，但截至目前均未能实现菱镁矿精矿工业规模的轻烧，菱镁矿浮选精矿工业大规模轻烧仍未实现突破。

本发明针对菱镁矿轻烧过程的粉尘污染的问题，开发了一种环境友好的菱镁矿精矿轻烧氧化镁的方法，通过攻克菱镁矿焙烧过程中粉化的问题，实现菱镁矿精矿球团焙烧；通过轻烧过程球团炉内降温，实现球团低温排出，可以直接进入碎磨风选；通过全密闭负压的碎磨-风选系统，从源头解决了菱镁矿轻烧过程中粉尘无组织排放难题，实现了菱镁矿清洁、环保的轻烧过程。

另一方面，由于菱镁矿在焙烧过程中的粉化，目前国内轻烧氧化镁工业生产仍主要沿用上世纪三、四十年代开发的菱镁块矿-竖窑煅烧工艺，仅能处理>200mm的块矿资源。经过近八十年的开发，国内优质的特等矿和一等矿日趋枯竭，原矿品质下降，致产品指标逐渐变差，近二十年已无法生产MgO≥98％的高档氧化镁产品。尽管菱镁矿选矿提质技术成熟，海城镁矿耐火材料总厂选矿系统年处理MgO>46％，SiO₂<0.9％的菱镁矿12万吨，已运行近三十年，但菱镁矿精矿仍主要用于生产电熔镁砂，目前仍未实现菱镁矿精矿轻烧大规模工业应用。

本发明开发的一种环境友好的菱镁矿精矿轻烧氧化镁的方法，不仅有效解决了菱镁矿轻烧过程的粉尘污染的问题，同时可实现菱镁矿选矿精矿的有效轻烧。因此本发明开发的一种环境友好的菱镁矿精矿轻烧氧化镁的方法，在选矿除杂的基础上，通过风选进一步除杂，有效实现菱镁矿中CaO、SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃等杂质的深度分离，可以生产MgO≥98％的高品质轻烧氧化镁，可为下游生产高档氧化镁产品提供有力的原料支撑。

本发明开发的一种环境友好的菱镁矿精矿轻烧氧化镁的方法，从源头解决了菱镁矿轻烧过程中粉尘无组织排放难题，成功利用低品位菱镁矿浮选精矿生产高品级氧化镁产品，有效扩大了可利用菱镁矿资源范围，实现了低品位菱镁矿生产高附加值的高品质轻烧氧化镁，可有效提高企业环境效益、经济效益，对于我国菱镁矿行业可持续发展和菱镁矿资源综合开发具有重要意义。

发明内容

本发明针对目前菱镁矿轻烧氧化镁行业的粉尘污染问题，以低品位菱镁矿浮选精矿(MgO≥47％)为对象，通过攻克菱镁矿焙烧过程中的粉化问题，CaO、SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃等杂质深度分离问题，从源头解决了菱镁矿轻烧过程中粉尘无组织排放，同时实现低品位菱镁矿生产MgO≥98％高品质轻烧氧化镁，有效提高企业环境效益、经济效益。

一种环境友好的菱镁矿精矿轻烧高品质氧化镁的方法，以菱镁矿浮选精矿为原料，包括以下步骤：

(1)压球：将菱镁精矿粉与粘结剂、水混合均匀，在压球机中压制成料球，然后陈化；

(2)轻烧：将步骤(1)中制备的陈化料球在竖窑焙烧得到轻烧氧化镁球；

(3)风选：将步骤(2)中烧成的轻烧氧化镁球碎磨后风力分级，收尘得到轻烧氧化镁粉。

进一步地，步骤(1)中粘结剂含有轻烧氧化镁、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多种，粘结剂添加比例为菱镁精矿粉的0.5～10％。

进一步地，步骤(1)中首先将菱镁矿精矿粉和粘结剂混合均匀，然后加入5％～15％(以菱镁矿精矿粉重量为基准)的水在压碾机中压碾，压碾均匀后送压球机制成料球。通过对该工艺过程的控制，可以使粘结剂与矿粉混合均匀，并进一步通过粘结剂水化薄膜实现对矿粉的完全包裹，使矿粉颗粒之间形成紧密接触提高粘接强度，有益于获得更加致密的球团。

进一步地，步骤(1)中料球压制压力为100～800MPa，陈化时间24～96h，陈化温度10℃～65℃，陈化后球团含水0.1％～5％。通过对该工艺过程的控制，可以使球团中粘结剂与矿粉进一步固化成型，挥发过量的水分，使粘结剂更好的附着在菱镁矿微观颗粒的表面，更好的发挥粘结剂高温下的粘结作用。

进一步地，步骤(2)中陈化料球在竖窑中部实现菱镁矿焙烧分解，焙烧温度为600～1200℃，升温速度为5～50℃/min，焙烧时间为1～10h，燃料是煤气、天然气其中一种或者二种混合物。由于焙烧过程中镁矿晶型发生转变放出大量气体，这也是常规焙烧过程中镁矿粉化的主要原因。通过对粘结剂的添加和升温速度的控制，避免气体过快的放出造成球团的崩裂，使反应相对平缓，进而实现球团在焙烧过程中不粉化。

进一步地，步骤(2)中烧成的氧化镁球团在竖窑下部与冷空气换热降温，降温速度5～30℃/min，出料口氧化镁球温度100℃～300℃，氧化镁球的MgO含量≥97％。通过对该工艺过程的控制，轻烧竖炉炉内煤气助燃用冷空气与热的轻烧氧化镁球团的热交换，直接获得冷态的轻烧镁球团，从而解决传统焙烧方式炉外开放式降温导致的粉尘大量污染的问题。而传统焙烧方式菱镁矿块矿经过焙烧已经完全粉化沉积在轻烧炉窑下部，无法实现炉内冷却过程，不得不采取菱镁矿轻烧氧化镁粉炉外开放式降温的方式。

进一步地，轻烧氧化镁球碎磨系统和风力分级系统全密闭，并且负压操作，控制粉尘散逸。通过对该工艺过程的控制，保障无粉尘散逸的情况下实现轻烧氧化镁球团的提质；目前工业上以开放式的筛分为主，粉尘污染严重，杂质分离效率低，获得最好的产品MgO97.3％，无法再进一步提质。

进一步地，步骤(3)中氧化镁球采用鼠笼式破碎机、雷蒙磨粉机、高压辊磨机、欧版磨粉机中的一种进行碎磨，碎磨后粒度在0.074mm以下的轻烧镁粉占全部轻烧镁粉的60％以上；碎磨后的轻烧镁粉采用风力分级，风力分级后物料采用旋风收尘、布袋收尘中的一种或者二种方式捕集得到轻烧氧化镁粉，轻烧氧化镁粉的MgO含量≥98％。通过对该工艺过程的控制，对低品位菱镁矿浮选精矿球团竖炉轻烧氧化镁球团的进一步提质，根据杂质的赋存状态及分布情况进行碎磨，通过风力分级实现CaO、SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃等杂质的分离；轻烧氧化镁球团MgO≥97％，通过风力分级，可获得MgO≥98％的高品质轻烧氧化镁粉。

进一步地，所述菱镁精矿粉的MgO含量≥47％。

本发明所涉及的百分比均为质量基准。

本发明公开了一种环境友好的菱镁矿精矿轻烧氧化镁的方法，以低品位菱镁矿浮选精矿为原料，采用菱镁矿精矿压球—轻烧—风选工艺，从源头解决了菱镁矿轻烧过程中无组织粉尘排放难题，同时实现菱镁矿中CaO、SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃等杂质的深度分离，可得到MgO≥98％的高品质轻烧氧化镁。该工艺攻克了菱镁矿焙烧过程中粉化的问题，实现了菱镁矿清洁、环保的轻烧过程，同时有效扩大了可利用菱镁矿资源范围，实现了低品位菱镁矿生产高附加值的高品质轻烧氧化镁，可有效提高企业环境效益、经济效益。

具体实施方式

实施例1

一种环境友好的菱镁矿精矿轻烧氧化镁的方法中，首先将MgO 47.2％的菱镁矿精矿、7％粘结剂(轻烧氧化镁5％、聚丙烯酸1％、聚丙烯酸钠1％)配水12％后通过压碾机混合均匀，在压球机中采用200MPa压力压制成料球，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。氧化镁球团经雷蒙磨粉机细磨，细磨后粒度<0.074mm轻烧镁粉占全部轻烧镁粉的72％，细磨后轻烧镁粉采用风力分级，分离获得细粒级物料为高品质的轻烧氧化镁粉，MgO≥98％。

实施例2

一种环境友好的菱镁矿精矿轻烧氧化镁的方法中，首先将MgO 47.1％的菱镁矿精矿、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％)配水10％后通过压碾机混合均匀，在压球机中采用400MPa压力压制成料球，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。氧化镁球团经鼠笼式破碎机破碎，破碎后粒度<0.074mm轻烧镁粉占全部轻烧镁粉的61％，破碎后轻烧镁粉采用风力分级，分离获得细粒级物料为高品质的轻烧氧化镁粉，MgO≥98％。

实施例3

一种环境友好的菱镁矿精矿轻烧氧化镁的方法中，首先将MgO 47.0％的菱镁矿精矿、9％粘结剂(轻烧氧化镁4％、聚丙烯酸铵2％、聚丙烯酸酰胺3％)配水15％后通过压碾机混合均匀，在压球机中采用300MPa压力压制成料球，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。氧化镁球团经欧版磨粉机细磨，细磨后粒度<0.074mm轻烧镁粉占全部轻烧镁粉的95％，细磨后轻烧镁粉采用风力分级，分离获得细粒级物料为高品质的轻烧氧化镁粉，MgO≥98％。

Claims (9)

1.一种环境友好的菱镁矿精矿轻烧高品质氧化镁的方法，以菱镁矿浮选精矿为原料，其特征在于，包括以下步骤：

(1)压球：将菱镁精矿粉与粘结剂、水混合均匀，在压球机中压制成料球，然后陈化；

(2)轻烧：将步骤(1)中制备的陈化料球在竖窑焙烧得到轻烧氧化镁球；

(3)风选：将步骤(2)中烧成的轻烧氧化镁球碎磨后风力分级，收尘得到轻烧氧化镁粉。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中粘结剂含有轻烧氧化镁、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多种，粘结剂添加比例为菱镁精矿粉的0.5～10％。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中首先将菱镁矿精矿粉和粘结剂混合均匀，然后加入5％～15％的水在压碾机中压碾，压碾均匀后送压球机制成料球。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中料球压制压力为100～800MPa，陈化时间24～96h，陈化温度10℃～65℃，陈化后球团含水0.1％～5％。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中陈化料球在竖窑中部实现菱镁矿焙烧分解，焙烧温度为600～1200℃，升温速度为5～50℃/min，焙烧时间为1～10h，燃料是煤气、天然气其中一种或者二种混合物。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中烧成的氧化镁球团在竖窑下部与冷空气换热降温，降温速度5～30℃/min，出料口氧化镁球温度100℃～300℃，氧化镁球的MgO含量≥97％。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中轻烧氧化镁球碎磨系统和风力分级系统全密闭，并且负压操作，控制粉尘散逸。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中氧化镁球采用鼠笼式破碎机、雷蒙磨粉机、高压辊磨机、欧版磨粉机中的一种进行碎磨，碎磨后粒度在0.074mm以下的轻烧镁粉占全部轻烧镁粉的60％以上；碎磨后的轻烧镁粉采用风力分级，风力分级后物料采用旋风收尘、布袋收尘中的一种或者二种方式捕集得到轻烧氧化镁粉，轻烧氧化镁粉的MgO含量≥98％。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述菱镁精矿粉的MgO含量≥47％。