CN1301228C - 一种烧结镁砂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种烧结镁砂的制备方法,以菱镁矿为原料,通过轻烧、冷却、水化、球磨、过滤、干燥、轻烧、成型、煅烧工艺制得烧结镁砂。该方法工艺流程简单,无粉尘产生,不会对环境造成污染,尤其适合加工低品位的菱镁矿,可减少资源的浪费,降低生产成本。制得的烧结镁砂产品体积密度≥3.40g/cm3,组成成分中以重量百分含量计MgO≥97.5%,CaO/SiO2≥2,是高纯度、高密度的优质耐火原料。
Description
技术领域
本发明涉及耐火材料生产技术领域,具体涉及烧结镁砂的制备方法。
背景技术
随着现代科学技术的不断发展,冶金及相关高温领域对耐火材料质量的要求越来越高。而生产高质量耐火材料的前提条件是要有高纯度、高密度的耐火原料。
镁砂是重要的碱性耐火原料,我国天然菱镁矿(MgCO3)资源丰富,其储藏量为30.1亿吨,约占世界总储量的1/4。因此,我国主要是利用天然菱镁矿生产镁砂的。尽管我国的镁质资源得天独厚,但其资源总量还是有限的,特别是能够生产优质镁砂的特级矿石(M47)在可采储量中的比例很小,而且越来越少。例如,海城镁矿的下房身矿区特级矿石仅占总储量的5%左右。目前广泛开采使用的多为特级、一级(M46)的菱镁矿,而这些高品质的矿粉和低品位的矿石常常被当作废石堆积。据统计,在已探明的总储量中,一级品以上的矿石约占总储量的40%,开采过程中产生的粉矿(粒度<40mm)占采出矿石的30~40%。这样不仅浪费了我国的宝贵的镁质资源,减少了矿山的使用年限,同时弃矿也占用了大量农用土地,污染了环境。现有技术中,热选法会造成粉尘污染,并且筛分效率不高,生产效率低;重选方法不能处理粒度低于1mm的矿石,造成资源浪费;浮选方法工艺流程繁琐复杂,耗资巨大。
发明内容
针对现有技术的缺陷,本发明提供一种高纯度、高体积密度烧结镁砂的制备方法。
本发明方法是以菱镁矿为原料,通过轻烧、冷却、水化、球磨、过滤、干燥、轻烧、成型、煅烧工艺制得烧结镁砂,尤其适合加工低品位的菱镁矿。具体工艺如下:
①轻烧。在回转窑、悬浮焙烧窑、多层炉、沸腾炉或反射炉内,加入菱镁矿原料,使用无灰燃料于800~1000℃条件下轻烧1~2小时。发生的主要化学反应如下:
②冷却。轻烧后的矿物于空气中自然冷却至100~200℃。
③水化。将冷却后的矿物投入到2~4倍于矿物体积的水中,水温为常温,使矿物中的MgO快速水化,经上述工艺处理的MgO具备较高的水化反应活性,发生的化学反应如下:
④将上述步骤③得到的物料包括矿物和水直接加入到球磨机中,球磨2~3小时。球磨过程中,水化反应仍继续进行。
⑤过滤。对球磨后的浆料进行过滤,弃去滤渣,滤液中矿物粒度达到小于25μm:将滤液于80~90℃条件下保温处理2~3小时,使MgO完全水化生成Mg(OH)2,然后对滤液再进行过滤处理,弃去滤渣,所得滤液中以Mg(OH)2为主要成分的矿物粒度达到小于1μm。
⑥干燥。将滤液于100~200℃温度条件下干燥处理8~15小时,除去滤液中的水,得到以Mg(OH)2为主要成分的固体矿物。
⑦轻烧。在回转窑、悬浮焙烧窑、多层炉、沸腾炉或反射炉内,加入步骤⑥得到的矿物,于600~800℃条件下轻烧1~3小时,得到以MgO为主要成分的矿物。发生的主要反应如下:
⑧成型。以上述步骤⑦得到的矿物为原料,于200~300MPa压力条件下,制成成型的矿物。
⑨煅烧。将成型的矿物放入竖窑或回转窑内,采用无灰燃料煅烧,于1800~2000℃条件下煅烧2~3小时,使矿物结构致密化,最后得到高密度镁砂。
表征镁砂烧结程度和致密性的一个重要指标是体积密度。体积密度,即制品干重与总体积之比值,也称为容积重量,用g/cm3表示。计算公式如下:
式中m1-干燥试样的质量,g;
m2-饱和试样的表观质量,g;
m3-饱和试样在空气中的质量,g;
DL-在试验温度下,浸渍液体的密度,g/cm3;
Db-耐火制品的体积密度,g/cm3。
体积密度直观地反映了制品的致密程度,它是耐火材料致密制品质量水平的重要衡量指标。
该测量方法称为液体静力称量法。具体步骤是:①测量干燥试样的质量,即m1;②将试样浸渍在液体里,对容器抽真空,抽真空至试样没有气泡放出,关掉真空泵,将容器置于空气中,测量试样悬浮在液体中的质量,即m2;③从浸液中取出试样,除去多余的液滴,放到纱布上,再用纱布擦去试样上附着的液体,然后称量饱和试样在空气中的质量,即m3。
本发明方法工艺流程简单,无粉尘产生,不会对环境造成污染;特别适合加工低品位的菱镁矿,减少了资源的浪费,降低了生产成本;采用本发明方法制备的镁砂,组成成分中以重量百分含量计MgO≥97.5%,CaO/SiO2≥2,体积密度≥3.40g/cm3,是高纯度、高密度的优质耐火原料。
具体实施方式
实施例1
采用大石桥废弃菱镁矿粉矿为原料,粒度范围0~40mm,其矿粉组成比较简单,主要矿物为菱镁矿、滑石,次要矿物为白云石、绿泥石,微量矿物有石英、透闪石以及褐铁矿、黄铁矿等。MgO及有害成分SiO2、CaO、Fe2O3、Al2O3等在矿石中分布均匀,并无明显富集现象,有害元素钙铁以类质同象和微细机械包体形式存在于菱镁矿晶格中,其理化指标见表1。
表1 实施用菱镁矿粉矿的理化指标
组分含量(%) | MgO折熟料 | |||||
MgO | SiO2 | CaO | Al2O3 | Fe2O3 | I.L. | |
46.55 | 1.39 | 0.40 | 0.26 | 0.47 | 50.92 | 94.84 |
①轻烧。在回转窑、悬浮焙烧窑、多层炉、沸腾炉或反射炉内,加入上述原料,使用无灰燃料于1000℃条件下轻烧1小时。
②冷却。轻烧后的矿物于空气中自然冷却至100℃。
③水化。将冷却后的矿物投入到3倍于矿物体积的水中,水温为常温,使矿物中的MgO快速水化。
④将上述步骤③得到的物料包括矿物和水直接加入到球磨机中,球磨2小时。
⑤过滤。对球磨后的浆料进行过滤,弃去滤渣,滤液中矿物粒度达到小于25μm;将滤液于80℃条件下保温处理3小时,使MgO完全水化生成Mg(OH)2,然后对滤液再进行过滤处理,弃去滤渣,所得滤液中以Mg(OH)2为主要成分的矿物粒度达到小于1μm。
⑥干燥。将滤液于200℃温度条件下干燥处理8小时,除去滤液中的水,得到以Mg(OH)2为主要成分的固体矿物。
⑦轻烧。在回转窑、悬浮焙烧窑、多层炉、沸腾炉或反射炉内,加入步骤⑥得到的矿物,于600℃条件下轻烧3小时,得到以MgO为主要成分的矿物。
⑧成型。以上述步骤⑦得到的矿物为原料,于200MPa压力条件下,制成成型的矿物。
⑨煅烧。将成型的矿物放入竖窑或回转窑内,采用无灰燃料煅烧,于1800℃条件下煅烧3小时,使矿物结构致密化,最后得到高密度镁砂,组成成分中以重量百分比计MgO含量为97.7%,CaO/SiO2=2.30,体积密度为3.41g/cm3。
实施例2
以实施例1采用的菱镁矿粉矿为原料。
①轻烧。在回转窑、悬浮焙烧窑、多层炉、沸腾炉或反射炉内,加入上述原料,使用无灰燃料于800℃条件下轻烧2小时。
②冷却。轻烧后的矿物于空气中自然冷却至200℃。
③水化。将冷却后的矿物投入到4倍于矿物体积的水中,水温为常温,使矿物中的MgO快速水化。
④将上述步骤③得到的物料包括矿物和水直接加入到球磨机中,球磨3小时。
⑤过滤。对球磨后的浆料进行过滤,弃去滤渣,滤液中矿物粒度达到小于25μm;将滤液于90℃条件下保温处理2小时,使MgO完全水化生成Mg(OH)2,然后对滤液再进行过滤处理,弃去滤渣,所得滤液中以Mg(OH)2为主要成分的矿物粒度达到小于1μm。
⑥干燥。将滤液于100℃温度条件下干燥处理15小时,除去滤液中的水,得到以Mg(OH)2为主要成分的固体矿物。
⑦轻烧。在回转窑、悬浮焙烧窑、多层炉、沸腾炉或反射炉内,加入步骤⑥得到的矿物,于800℃条件下轻烧1小时,得到以MgO为主要成分的矿物。
⑧成型。以上述步骤⑦得到的矿物为原料,于300Mpa压力条件下,制成成型的矿物。
⑨煅烧。将成型的矿物放入竖窑或回转窑内,采用无灰燃料煅烧,于2000℃条件下煅烧2小时,使矿物结构致密化,最后得到高密度镁砂,组成成分中以重量百分比计MgO含量为98.2%,CaO/SiO2=2.65,体积密度为3.42g/cm3。
实施例3
以实施例1采用的菱镁矿粉矿为原料。
①轻烧。在回转窑、悬浮焙烧窑、多层炉、沸腾炉或反射炉内,加入上述原料,使用无灰燃料于900℃条件下轻烧1.5小时。
②冷却。轻烧后的矿物于空气中自然冷却至150℃。
③水化。将冷却后的矿物投入到2倍于矿物体积的水中,水温为常温,使矿物中的MgO快速水化。
④将上述步骤③得到的物料包括矿物和水直接加入到球磨机中,球磨3小时。
⑤过滤。对球磨后的浆料进行过滤,弃去滤渣,滤液中矿物粒度达到小于25μm;将滤液于85℃条件下保温处理2.5小时,使MgO完全水化生成Mg(OH)2,然后对滤液再进行过滤处理,弃去滤渣,所得滤液中以Mg(OH)2为主要成分的矿物粒度达到小于1μm。
⑥干燥。将滤液于150℃温度条件下干燥处理12小时,除去滤液中的水,得到以Mg(OH)2为主要成分的固体矿物。
⑦轻烧。在回转窑、悬浮焙烧窑、多层炉、沸腾炉或反射炉内,加入步骤⑥得到的矿物,于700℃条件下轻烧2小时,得到以MgO为主要成分的矿物。
⑧成型。以上述步骤⑦得到的矿物为原料,于250MPa压力条件下,制成成型的矿物。
⑨煅烧。将成型的矿物放入竖窑或回转窑内,采用无灰燃料煅烧,于2000℃条件下煅烧2小时,使矿物结构致密化,最后得到高密度镁砂,组成成分中以重量百分比计MgO含量为98.5%,CaO/SiO2=3.08,体积密度为3.45g/cm3。
Claims (2)
1、一种烧结镁砂的制备方法,其特征在于以低品位菱镁矿为原料,通过轻烧、冷却、水化、球磨、过滤、干燥、轻烧、成型、煅烧工艺制得烧结镁砂,具体工艺如下:
①在回转窑、悬浮焙烧窑、多层炉、沸腾炉或反射炉内,加入原料,使用无灰燃料于800~1000℃条件下轻烧1~2小时;
②轻烧后的矿物于空气中自然冷却至100~200℃;
③将冷却后的矿物投入到2~4倍于矿物体积的水中,水温为常温;
④将步骤③得到的物料包括矿物和水直接加入到球磨机中,球磨2~3小时;
⑤对球磨后的浆料进行过滤,弃去滤渣,将滤液于80~90℃条件下保温处理2~3小时,然后对滤液再进行过滤处理,所得滤液中矿物粒度小于1μm;
⑥将滤液于100~200℃温度条件下干燥处理8~15小时,除去滤液中的水,得到固体矿物;
⑦在回转窑、悬浮焙烧窑、多层炉、沸腾炉或反射炉内,加入步骤⑥得到的矿物,于600~800℃条件下轻烧1~3小时;
⑧以步骤⑦得到的矿物为原料,于200~300MPa压力条件下,制成成型的矿物;
⑨将成型的矿物放入竖窑或回转窑内,采用无灰燃料煅烧,于1800~2000℃条件下煅烧2~3小时,得到烧结镁砂产品。
2、按照权利要求1所述的烧结镁砂的制备方法,其特征在于该方法制得的烧结镁砂产品体积密度≥3.40g/cm3,组成成分中以重量百分含量计MgO≥97.5%,CaO/SiO2≥2。
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