CN111057842A - 应用二氧化碳碳化法制备菱镁矿粉矿生球的方法 - Google Patents

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张中军
王宝林
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Abstract

本发明涉及一种应用二氧化碳碳化法制备菱镁矿粉矿生球的方法，包括以下步骤：称取一定量的菱镁矿粉矿，向称取的菱镁矿粉矿中加入MgO粉，再经过搅拌混合将物料充分混匀，向充分混匀物料中加水并进行机械搅拌、焖料，启动圆盘造球机并且向圆盘造球机中加入焖后物料作为母球料，向母球料加水造母球，当母球形成后，视母球长大情况，向母球打水或者加料促使母球长大，当球团长到合适粒度时，停止打水和加料，球团在球盘内滚压一段时间。将生球放入竖窑中，利用通气装置通入CO2。本发明技术具有球团粘结力大、生料球团焙烧强度高、焙烧过程环保的优点。

Description

应用二氧化碳碳化法制备菱镁矿粉矿生球的方法
技术领域
本发明属于菱镁矿综合利用技术领域，具体涉及一种应用二氧化碳碳化法制备菱镁矿粉矿生球的方法。
背景技术
菱镁矿是我国的优势资源，在现已探明储量中，中国约占世界总储量的26.5%。我国的菱镁矿资源主要分布在辽宁和山东，其中辽宁约占全国总资源的85%，辽宁菱镁矿资源主要分布在海城和大石桥。菱镁矿应用最为广泛的领域是制备镁质耐火材料，由于镁质耐火材料具有较高的耐火性、耐碱侵蚀等优异的物理化学特性，很多企业会通过高温煅烧等工艺将天然菱镁矿制成用于生产各类镁质耐火材料，如：轻烧镁砂、烧结镁砂、电熔镁砂等。然而所生产的烧结镁砂中大多使用竖窑，竖窑生产只能使用块状矿石，所以很多矿山企业一般在采矿过程中，将大量粉矿碎矿抛弃在矿区得不到利用，其中相当一部分粉矿和碎矿是优质矿石。
菱镁矿区废弃的有利用价值的粉矿不仅造成了严重的资源浪费，同时对矿区的环境和生态造成不同程度的影响。国内外相关专家学者做了大量相关研究，利用粉矿和碎矿通过造球或造块等方式利用品位相对较高的粉状或是粒状菱镁矿。据有关报道，菱镁矿粉矿造球和造块的方法有很多，包括利用有机结合剂的菱镁矿粉矿的造球技术、利用无机结合剂的菱镁矿粉矿的造球技术等。虽然有机结合剂和无机结合剂的粘结效果都相当优异，但是这两种类型的结合剂在压球料焙烧过程中都存在一些问题，有机结合剂如糊精、CMC、PVB等在高温下会生成CO2和有毒气体，同时有机物挥发会在菱镁矿压球料中留下孔隙，降低烧后镁砂致密性，而且有些有机结合剂会带有一定程度的毒性；无机结合剂（比如MgCl2、MgSO4等）虽然不会对烧后镁砂原料的机械性能造成影响，但是无机结合剂在焙烧过程也会影响环境。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种应用二氧化碳碳化法制备菱镁矿粉矿生球的方法，该技术是一种低成本和环境友好的菱镁矿粉矿造球技术，所制备的菱镁矿粉矿生球具有合适的生球粒度，抗压强度和落下强度，符合菱镁矿粉矿压球料用于竖窑煅烧的粒度和强度要求。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
应用二氧化碳碳化法制备菱镁矿粉矿生球的方法，其特征在于，具体操作步骤如下：
步骤一，以质量百分比计，将80-99%菱镁矿粉矿和1-20% MgO粉，以50-80r/min搅拌混合20-30min，得混合粉料；
步骤二，外加混合粉料总质量5-25%的水，以50-250g/min的速度向混合粉料中滴加，同时搅拌，得润湿物料；
步骤三，将所述润湿物料在室温下、密封焖料30-50min，得焖后物料；
步骤四，将所述焖后物料作为母球料加入到圆盘造球机中，圆盘造球机转动速度为30-70r/min，向母球料中用喷滴方式以50-100g/min速度加水造母球，当母球形成后，继续向母球打水、加料促使母球长大为球团，当球团粒径达到100-150mm时停止打水和加料，让球团在圆盘造球机内滚压10-20min，即制得菱镁矿粉矿生球坯；
步骤五，将所述菱镁矿粉矿生球放于竖窑中，并通温度为200-400℃的1vol% - 20vol%CO2 60-120min；后自然降温至100℃以下，出料，即制得增强的菱镁矿粉矿生球。
所述步骤一中菱镁矿粉矿的粒度为15mm以下，MgO粉的粒度为1mm以下。
所述步骤一中菱镁矿粉矿中MgO折烧料含量≥94%。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：1）本发明所选用的MgO粉与其他结合剂相比，通过添加MgO粉制得的菱镁矿粉矿生球经过焙烧后得到的镁砂纯度提高1-2%。2）本发明与单纯的使用MgO作为粘结剂制备的菱镁矿粉矿生球相比，抗压强度提高2.5-10%、落下强度提高15-20%。3）本发明选择向竖窑中通入CO2，这种方法不仅能够改善菱镁矿粉矿生球的力学性能，而且还能够充分利用菱镁矿粉矿焙烧过程中产生的CO2，减少废气向空气中的排放，能够有效的防止自然环境受到污染和破坏。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的制备方法做进一步说明
对比例1：以糊精为结合剂
本对比例所用菱镁矿粉矿理化指标
Figure DEST_PATH_IMAGE001
将9.8kg的粒度为15mm以下的菱镁矿粉矿和0.2kg糊精通过混合、造球，制得一种利用有机结合剂的菱镁矿粉矿生球。
菱镁矿粉矿生球的抗压强度即荷重实验生球开始裂变形时所负荷的重量，为了保证生球在竖窑中焙烧时能够承受料柱压力而不致破碎，要求所述制得的菱镁矿粉矿生球的抗压强度一般为15~20Kg/球；菱镁矿粉矿生球的落下强度以生球自0.5m高处自由落于钢板上不碎的次数不小于4次为好。菱镁矿粉矿生球的直径为150mm，抗压强度为15.39Kg/球，落下强度4次。
对比例2：以CMC为结合剂
本对比例所用菱镁矿粉矿理化指标
Figure 439053DEST_PATH_IMAGE002
将9.0kg的粒度为15mm以下的菱镁矿粉矿和1.0kg CMC通过混合、造球，制得一种利用有机结合剂的菱镁矿粉矿生球。
菱镁矿粉矿生球的抗压强度即荷重实验生球开始裂变形时所负荷的重量，为了保证生球在竖窑中焙烧时能够承受料柱压力而不致破碎，要求所述制得的菱镁矿粉矿生球的抗压强度一般为15~20Kg/球；菱镁矿粉矿生球的落下强度以生球自0.5m高处自由落于钢板上不碎的次数不小于4次为好。菱镁矿粉矿生球的直径为125mm，抗压强度为18.53Kg/球，落下强度5次。
对比例3：以PVC为结合剂
本对比例所用菱镁矿粉矿理化指标
Figure DEST_PATH_IMAGE003
将8.5kg的粒度为15mm以下的菱镁矿粉矿和1.5kg PVA通过混合、造球，制得一种利用有机结合剂的菱镁矿粉矿的菱镁矿粉矿的生球。
菱镁矿粉矿生球的抗压强度即荷重实验生球开始裂变形时所负荷的重量，为了保证生球在竖窑中焙烧时能够承受料柱压力而不致破碎，要求所述制得的菱镁矿粉矿生球的抗压强度一般为15~20Kg/球；菱镁矿粉矿生球的落下强度以生球自0.5m高处自由落于钢板上不碎的次数不小于4次为好。菱镁矿粉矿生球的直径为125mm，抗压强度为18.62Kg/球，落下强度7次。
实施例1：
本实施例所用菱镁矿粉矿理化指标
Figure 293876DEST_PATH_IMAGE004
将9.8kg菱镁矿粉矿和0.2kg MgO粉，以80r/min搅拌混合30min，得混合粉料；外加0.8kg水，以80g/min向混合粉料中滴加，同时机械搅拌，得润湿物料； 将所述润湿物料在室温下、密封焖料50min，得焖后物料；将所述焖后物料作为母球料加入到圆盘造球机中，圆盘造球机转动速度为70r/min，向母球料中以50g/min速度加水造母球，当母球形成后，继续向母球打水、加料促使母球长大为球团，当球团粒径达到150mm时停止打水和加料，让球团在圆盘造球机内滚压20min，即制得菱镁矿粉矿生球坯；将所述菱镁矿粉矿生球放于竖窑中，并通温度为300℃的3vol%的CO2 60min；后自然降温至100℃以下，出料，即制得增强的菱镁矿粉矿生球。
菱镁矿粉矿生球的抗压强度即荷重实验生球开始裂变形时所负荷的重量，为了保证生球在竖窑中焙烧时能够承受料柱压力而不致破碎，要求所述制得的菱镁矿粉矿生球的抗压强度一般为15~20Kg/球；菱镁矿粉矿生球的落下强度以生球自0.5m高处自由落于钢板上不碎的次数不小于4次为好。本实施例所述制得的菱镁矿粉矿的生球直径为150mm，菱镁矿粉矿生球的抗压强度为18.2Kg/球，落下强度为6次。
实施例2：
本实施例所用菱镁矿粉矿理化指标
Figure DEST_PATH_IMAGE005
将9.0kg菱镁矿粉矿和1.0kgMgO粉，以65r/min搅拌混合25min，得混合粉料；外加1.0kg水，以100g/min向混合粉料中滴加，同时机械搅拌，得润湿物料； 将所述润湿物料在室温下、密封焖料40min，得焖后物料；将所述焖后物料作为母球料加入到圆盘造球机中，圆盘造球机转动速度为50r/min，向母球料中以75g/min速度加水造母球，当母球形成后，继续向母球打水、加料促使母球长大为球团，当球团粒径达到135mm时停止打水和加料，让球团在圆盘造球机内滚压15min，即制得菱镁矿粉矿生球坯；将所述菱镁矿粉矿生球放于竖窑中，并通温度为300℃的10vol%的CO2 90min；后自然降温至100℃以下，出料，即制得增强的菱镁矿粉矿生球。
菱镁矿粉矿生球的抗压强度即荷重实验生球开始裂变形时所负荷的重量，为了保证生球在竖窑中焙烧时能够承受料柱压力而不致破碎，要求所述制得的菱镁矿粉矿生球的抗压强度一般为15~20Kg/球；菱镁矿粉矿生球的落下强度以生球自0.5m高处自由落于钢板上不碎的次数不小于4次为好。本实施例所述制得的菱镁矿粉矿的生球直径为135mm，菱镁矿粉矿生球的抗压强度为19.1Kg/球，落下强度为7次。
实施例3
本实施例所用菱镁矿粉矿理化指标
Figure 11297DEST_PATH_IMAGE002
将8.5kg菱镁矿粉矿和1.5kgMgO粉，以50r/min搅拌混合20min，得混合粉料；外加1.5kg水，以150g/min向混合粉料中滴加，同时机械搅拌，得润湿物料； 将所述润湿物料在室温下、密封焖料30min，得焖后物料；将所述焖后物料作为母球料加入到圆盘造球机中，圆盘造球机转动速度为30r/min，向母球料中以100g/min速度加水造母球，当母球形成后，继续向母球打水、加料促使母球长大为球团，当球团粒径达到120mm时停止打水和加料，让球团在圆盘造球机内滚压10min，即制得菱镁矿粉矿生球坯；将所述菱镁矿粉矿生球放于竖窑中，并通温度为250℃的20vol%的CO2 120min；后自然降温至100℃以下，出料，即制得增强的菱镁矿粉矿生球。
菱镁矿粉矿生球的抗压强度即荷重实验生球开始裂变形时所负荷的重量，为了保证生球在竖窑中焙烧时能够承受料柱压力而不致破碎，要求所述制得的菱镁矿粉矿生球的抗压强度一般为15~20Kg/球；菱镁矿粉矿生球的落下强度以生球自0.5m高处自由落于钢板上不碎的次数不小于4次为好。本实施例所述制得的菱镁矿粉矿的生球直径为120mm，菱镁矿粉矿生球的抗压强度为20.0Kg/球，落下强度为8次。

Claims (3)

1.应用二氧化碳碳化法制备菱镁矿粉矿生球的方法，其特征在于，具体操作步骤如下：
步骤一，以质量百分比计，将80-99%菱镁矿粉矿和1-20%MgO粉，以50-80r/min搅拌混合20-30min，得混合粉料；
步骤二，外加混合粉料总质量5-25%的水，以50-250g/min的速度向混合粉料中滴加，同时搅拌，得润湿物料；
步骤三，将所述润湿物料在室温下、密封焖料30-50min，得焖后物料；
步骤四，将所述焖后物料作为母球料加入到圆盘造球机中，圆盘造球机转动速度为30-70r/min，向母球料中用喷滴方式以50-100g/min的速度加水造母球，当母球形成后，继续向母球打水、加料促使母球长大为球团，当球团粒径达到100-150mm时停止打水和加料，让球团在圆盘造球机内滚压10-20min，即制得菱镁矿粉矿生球坯；
步骤五，将所述菱镁矿粉矿生球放于竖窑中，并通入温度为200-400℃、浓度为1vol%-20vol%的CO2 ，持续60-120min；然后自然降温至100℃以下，出料，即制得增强的菱镁矿粉矿生球。
2.根据权利要求1所述的应用二氧化碳碳化法制备菱镁矿粉矿生球的方法，其特征在于，所述步骤一中菱镁矿粉矿的粒度为15mm以下，MgO粉的粒度为1mm以下。
3.根据权利要求1所述的应用二氧化碳碳化法制备菱镁矿粉矿生球的方法，其特征在于，所述步骤一中菱镁矿粉矿中MgO折烧料含量≥94%。
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