CN106186740B - 一种利用菱镁矿精矿一步焙烧高纯镁砂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用菱镁矿精矿一步焙烧高纯镁砂的方法，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，采用菱镁矿精矿精制—压球—重烧工艺，可得到MgO≥97.5％、体密度>3.2g/cm3的高纯镁砂。该工艺攻克了菱镁矿焙烧过程中粉化的问题，有效简化了高纯镁砂工艺流程，扩大了可利用菱镁矿资源范围，降低了生产能耗，可有效提高企业经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用菱镁矿精矿一步焙烧高纯镁砂的方法，属于耐火材料生产技术领域。
背景技术
菱镁矿是一种碳酸镁矿物，是镁的主要来源。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，是我国重要的优势非金属矿种之一。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日益需求，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。
由于菱镁矿在焙烧过程中的粉化，导致一直以开发块状菱镁矿矿石为主。经过近八十年的开发，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％的高档镁砂产品。依靠天然的矿山生产高纯镁砂产品难度越来越大，特别是稳定的、持续的生产市场所需求高纯镁砂更加困难。
菱镁矿选矿提质技术成熟，选矿提质-深加工代表性企业海城镁矿耐火材料总厂选矿系统已运行近三十年，年处理MgO>46％，SiO2<0.9％的菱镁矿一级矿粉12万吨。但由于菱镁矿仅能用于生产电熔镁砂，产品结构较单一，市场容量有限，难以大规模消纳菱镁矿精矿，并导致菱镁矿选矿提质至今仍未能实现大规模的推广应用。
能否利用菱镁矿精矿通过技术创新实现有效焙烧生产高纯菱镁矿，这样不仅可以满足市场对于高纯镁砂的需求，同时可以有效实现低品质菱镁矿资源的高效、高值利用，实现菱镁矿矿山的可持续发展，是人们迫切需要解决的问题。
目前，高纯镁砂工业生产中主要采用二步焙烧法进行生产，先将菱镁矿块矿(粒径150mm～300mm)加热至1000℃～1200℃制备轻烧氧化镁，然后磨细，高压干法压球养生后送高温竖窑在1700℃～1850℃焙烧生产高纯镁砂(MgO≥97.5％)。中国发明专利200510073273.X和200610046056.6分别采用二步焙烧法探索利用镁砂竖窑除尘粉和菱镁矿碎矿粉、高硅菱镁矿高温焙烧生产低档镁砂。二步焙烧工艺在轻烧磨粉压球过程中粉尘污染严重，能耗过高；同时由于轻烧生产过程不能实现提质，二步焙烧工艺生产高纯镁砂对于原矿品质同样要求较高。
此外，近年来国内一些科研工作者探索采用一步焙烧法生产镁砂，但一直未见工业实践的报道。中国发明专利200810010194.8公开了一种采用天然隐晶质菱镁矿一步煅烧高纯镁砂的工艺，主要利用粒度在2-30mm的菱镁矿特等矿直接在2100℃～2200℃下进行焙烧生产MgO≥98％的菱镁矿。菱镁矿精矿一步焙烧法生产高纯镁砂，主要有二方面的问题，一是菱镁矿焙烧过程中在600～800℃粉化，严重时堵塞炉膛，气体不能有效流通，生产正常组织困难；二是菱镁矿焙烧过程中CO2大量逸出，形成多孔的轻烧氧化镁，一步焙烧生产高纯镁砂会导致体密不足3.2g/cm3；该发明专利通过2100℃～2200℃下高温焙烧实现矿石迅速通过粉化温度带，抑制矿石粉化；同时通过高于常规镁砂焙烧温度1800℃的2100℃～2200℃下的焙烧，实现MgO重熔结晶体密>3.2g/cm3。中国发明专利201110205858.8公开了一种利用菱镁矿尾矿一步焙烧生产重烧镁砂的方法，采用菱镁矿尾矿(≤0.1mm)、碎矿(≤15mm)和结合剂按比例混合后压球，干燥后进入高温竖窑焙烧低档镁砂；该发明主要是利用镁矿中的杂质生成低熔点化合物作为粘结剂，实现菱镁矿分解产生的氧化镁二次粘结，从而解决菱镁矿焙烧过程粉化，保障气体在炉内的均匀流通，实现球团在炉内的顺利焙烧，进而获得镁砂。
综上所述，菱镁矿浮选精矿焙烧生产高纯镁砂尚未得到有效的解决，本发明针对上述问题，开发了一种利用菱镁矿精矿一步焙烧高纯镁砂的方法，针对低品位菱镁矿浮选精矿(MgO≥47％)，通过攻克了菱镁矿焙烧过程中的粉化问题，实现菱镁矿精矿在高温竖窑中的连续、稳定焙烧，形成了菱镁矿精矿精制—压球—重烧工艺，可得到MgO≥97.5％、体密度>3.2g/cm3的高纯镁砂，有效简化了高纯镁砂工艺流程，扩大了可利用菱镁矿资源范围，降低了生产能耗，可有效提高企业经济效益。
发明内容
本发明针对目前高纯镁砂生产存在的问题，以低品位菱镁矿浮选精矿(MgO≥47％)为对象，通过攻克了菱镁矿焙烧过程中的粉化问题，实现菱镁矿精矿在高温竖窑中的连续、稳定焙烧，形成了菱镁矿精矿精制—压球—重烧工艺，可得到MgO≥97.5％、体密>3.2g/cm3的高纯镁砂。
一种利用菱镁矿精矿一步焙烧高纯镁砂的方法，以菱镁矿浮选精矿为原料，包括以下步骤：
(1)精制：将菱镁精矿粉精制，精制过程分为两步，第一步添加粘结剂，第二步是进行陈化；
(2)压球：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；
(3)重烧：将陈化后料球在高温竖窑焙烧得到MgO含量≥97.5％、体密度>3.2g/cm3的高纯镁砂。
进一步地，步骤(1)中所述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0.5～40％。
进一步地，步骤(1)中陈化过程分为两阶段，首先将加入粘结剂的矿粉在压碾机中混合均匀，混合时间30～45min，随后陈化6～24h，陈化温度10℃～45℃。通过对该工艺过程的控制，使添加剂与矿粉物理混合均匀，消除矿石表面应力。
进一步地，步骤(1)中陈化后的矿粉继续压碾且配水5％～15％，然后进入压球工序。通过对该工艺过程的控制，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，有益于获得更加致密的球团，从而获得体密更高的镁砂产品。
进一步地，步骤(2)中压制成料球的压力为100～800MPa。
进一步地，步骤(2)中压制成型的料球继续陈化，陈化时间72～96h，陈化后球团含水0.1％～8％。通过对该工艺过程的控制，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，步骤(3)中料球在高温竖窑内焙烧温度为1500～2000℃，升温速度为10～50℃/min，焙烧时间为1～10h。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，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。
进一步地，步骤(3)中焙烧所用燃料为燃料油、天然气、焦炭或白煤的一种或几种，燃料灰分小于6％，热值大于30000kJ/kg。
进一步地，所述菱镁精矿粉的MgO含量≥47％。
通过本发明提供的方法，菱镁矿浮选精矿压制的菱镁矿球团可在焙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MgO≥97.5％、体密度>3.2g/cm3高纯镁砂的工业化生产，解决了制备高纯镁砂生产中的问题，可为实现我国丰富菱镁矿资源的综合利用提供支撑。
具体实施方式
实施例1
一种利用菱镁矿精矿一步焙烧高纯镁砂的方法中，首先将MgO≥47.5％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300MPa压力压制成料球，继续陈化72h。将料球在高温竖窑内1800℃焙烧5h，天然气加热，升温速度20℃/min，降温速度5℃/min。即可得到合格的MgO≥97.5％、体密度>3.2g/cm3的高纯镁砂产品。
实施例2
一种利用菱镁矿精矿一步焙烧高纯镁砂的方法中，首先将MgO≥47.8％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。将料球在高温竖窑内1750℃焙烧10h，重油加热，升温速度10℃/min，降温速度4℃/min。即可得到合格的MgO≥97.5％、体密度>3.2g/cm3的高纯镁砂产品。
实施例3
一种利用菱镁矿精矿一步焙烧高纯镁砂的方法中，首先将MgO≥47.3％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。将料球在高温竖窑内1850℃焙烧4h，重油加热，升温速度30℃/min，降温速度4℃/min。即可得到合格的MgO≥97.5％、体密度>3.2g/cm3的轻烧镁球团产品。
Claims (7)
1.一种利用菱镁矿精矿一步焙烧高纯镁砂的方法，以菱镁矿浮选精矿为原料，其特征在于，包括以下步骤：
(1)精制：将菱镁精矿粉精制，精制过程分为两步，第一步添加粘结剂，第二步是进行陈化；陈化过程分为两阶段，首先将加入粘结剂的矿粉在压碾机中混合均匀，混合时间30～45min，随后陈化6～24h，陈化温度10℃～45℃；
(2)压球：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；
(3)重烧：将陈化后料球在高温竖窑焙烧得到MgO含量≥97.5％、体密度>3.2g/cm3的高纯镁砂，料球在高温竖窑内焙烧温度为1500～2000℃，升温速度为10～50℃/min，焙烧时间为1～10h。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述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0.5～40％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中陈化后的矿粉继续压碾且配水5％～15％，然后进入压球工序。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中压制成料球的压力为100～800MPa。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中压制成型的料球继续陈化，陈化时间72～96h，陈化后球团含水0.1％～8％。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中焙烧所用燃料为燃料油、天然气、焦炭或白煤的一种或几种，燃料灰分小于6％，热值大于30000kJ/kg。
7.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％。
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