一種適用於電熔鎂砂冶煉的菱鎂礦制團工藝的製作方法

2023-07-26 20:42:36

一種適用於電熔鎂砂冶煉的菱鎂礦制團工藝的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種電熔鎂冶煉菱鎂礦球團及其製備方法。本發明電熔鎂冶煉菱鎂礦球團呈橢球體，所述電熔鎂冶煉菱鎂礦球團包括：菱鎂礦粉、無機粘合劑和高分子粘合劑，其中無機粘合劑佔總質量的5-40％、高分子粘合劑佔總質量的0.001-0.05％，其餘為菱鎂礦粉。本發明還公開了一種電熔鎂冶煉菱鎂礦球團的製備方法。本發明對團礦的粘合劑選擇、粘合劑用量、制團壓力進行了優化，所選粘合劑高效、無害，該電熔鎂冶煉菱鎂礦球團採用了混捏、壓密、成型的制團工序，並設計了團礦形狀為橢球形，形成了完整的適用於電熔鎂砂生產，利用菱鎂礦粉為原料的團礦製備工藝。
【專利說明】-種適用於電熔鎂砂冶煉的菱鎂礦制團工藝

【技術領域】
[0001] 本發明涉及電熔鎂冶煉技術，尤其涉及一種電熔鎂冶煉菱鎂礦球團及其製備方 法。

【背景技術】
[0002] 中國是世界上菱鎂礦資源較為豐富的國家之一，而且分布比較集中，其中遼寧省 菱鎂礦儲量豐富，佔全國總量的85%，居全國首位。我國的菱鎂產業現已發展成為獨具特色 的資源性優勢產業，年產各種鎂砂及製品1500萬噸，產量居世界首位。
[0003] 我國擁有的菱鎂礦資源中，低品位菱鎂礦佔總儲量近一半。由於開採缺乏科學依 據、隨意性大，採富棄貧、亂採濫掘現象非常嚴重。致使有些礦山的礦石回採率不足50 %，相 當一部分優質菱鎂礦山遭到嚴重破壞。經過幾十年的開採，商品級的菱鎂礦已越來越少，特 別是高品位的菱鎂礦在某些地區已經不能滿足生產需要。
[0004] 在現有生產技術條件下，氧化鎂含量42%?45%的低品位菱鎂礦大量被廢棄。僅 遼寧營口地區低品位菱鎂礦達數億噸，多用於覆蓋路面或填埋，造成資源的嚴重浪費，影響 當地環境，縮短礦山服務年限。菱鎂礦資源是不可再生的礦產資源，失去資源也就失去了生 存和發展的基礎。對中國這樣一個發展中的大國來說，資源形勢不容樂觀。
[0005] 解決問題的主要和重要方式是對低品位菱鎂礦進行選礦處理，而選礦需要對原礦 進行粉碎。同時在優質菱鎂礦的開採和粗加工過程中會產生大量粉料。這些粉料的如何利 用關係到有限資源的合理和高效利用。
[0006] 菱鎂礦中主要成分為碳酸鎂，耐火材料和建築材料中使用的是碳酸鎂分解產物氧 化鎂。其化學反應如下：
[0007] MgC03+H20 = Mg (OH) 2+C02
[0008] 碳酸鎂分解為氧化鎂理論上損失近52 %，也就是說碳酸鎂中二氧化碳含量超過一 半。
[0009] 電熔鎂砂是耐火材料最重要的原料之一，具有純度高，結晶粒大，結構緻密，抗渣 性強材料，熱震穩定性好，是一種優良的高溫電氣絕緣材料，也是製作高檔鎂磚，鎂碳磚及 不定形耐火材料的重要原料，主要用於製造各種鎂磚、鎂鋁磚、搗打料、補爐料、鋪築煉鋼爐 底等。
[0010] 電熔鎂砂是主要的生產方式之一是用精選的優質天然菱鎂礦礦石在電弧爐中熔 融製得。由於菱鎂礦中二氧化碳超過50%，熔煉過程中產氣量大，爐內料層必須保持氣路通 暢，所以碎料和粉料通常對熔煉過程是有害的。
[0011] 為了在電熔鎂砂熔煉過程利用粉料，就必須將菱鎂礦粉進行成型處理，如同煉鐵 過程中對鐵礦粉進行制團或燒結。目前較成熟的方法是制團。
[0012] 制團對團礦的要求是不能引入雜質、有較高的常溫（25°C )強度、有較高的高溫 (500°C )強度；對製備工藝的要求是便於操作和較低的成本。
[0013] 電熔鎂砂是高端耐火材料,它主要利用氧化鎂高的熔點（超過2800°C )，雜質的引 入會降低氧化鎂純度，所形成的多元化合物會大大降低材料的熔點，從而降低材料的耐火 度，因此從原料到製造過程都要避免雜質的引入。較高的常溫強度可以避免團礦在運輸、搬 運、下料過程中團礦的破損。較高的高溫強度則可以避免高溫時團礦的提前粉化，避免由粉 化帶來的氣路堵塞，從而避免由氣體聚集造成的噴爐狀況，以保證熔煉的平穩運行。


【發明內容】

[0014] 本發明的目的在於，針對上述現有菱鎂礦粉料不能用於電熔鎂砂生產的問題，提 出一種電熔鎂冶煉菱鎂礦球團，以實現菱鎂礦粉料資源的合理和高效利用。
[0015] 為實現上述目的，本發明採用的技術方案是：一種電熔鎂冶煉菱鎂礦球團，該 電熔鎂冶煉菱鎂礦球團呈橢球體，所述電熔鎂冶煉菱鎂礦球團包括：菱鎂礦粉、無機粘 合劑和高分子粘合劑，其中無機粘合劑佔總質量的5-40 %、高分子粘合劑佔總質量的 0. 001-0. 05%，其餘為菱鎂礦粉。所述橢球體三個軸向的剖視圖均為橢圓。
[0016] 進一步地，所述菱鎂礦粉為選礦後的精礦粉；或優質菱鎂礦的碎礦或粉礦。菱鎂 礦粉純度（MgO含量）按生產需求選定；礦粉顆粒較大時應考慮級配，大於1mm碎礦量小於 20%。所述菱鎂礦粉的粒徑為0. 037-3mm。
[0017] 進一步地，所述無機粘合劑為輕燒粉。所述輕燒粉粒度小於0.35mm，為工業品，純 度和雜質種類按生產需求選定。
[0018] 進一步地，所述高分子粘合劑為羧甲基纖維素和/或聚丙烯醯胺。當粘合劑為羧 甲基纖維素和聚丙烯醯胺，所述羧甲基纖維素和聚丙烯醯胺的質量比為40 :60?1 :100。
[0019] 進一步地，所述羧甲基纖維素取代度大於0. 6,粘度大於500MPa/S。
[0020] 進一步地，所述聚丙烯醯胺固體分子量大於200萬。為工業品，是一種線性的高分 子聚合物，易溶於水，其水溶液幾近透明的粘稠液體，屬非危險品、無毒、無腐蝕性。
[0021] 進一步地，所述橢球體的電烙鎂冶煉菱鎂礦球團的X :y :z軸之比為3:4:5? 5:6:7。
[0022] 進一步地，所述電烙鎂冶煉菱鎂礦球團X、y、z軸分別為15mm、20mm、25mmm，或X、 y、z 軸分別為 30mm、40mm、50mmm，或 X、y、z 軸分別為 50mm、60mm、70mmm。
[0023] 本發明的另一個目的，還公開了一種電熔鎂冶煉菱鎂礦球團的製備方法，包括以 下步驟：
[0024] (1)、按照重量配比將菱鎂礦粉與無機粘合劑混合，形成混合粉料；
[0025] (2)、按照重量配比將混合粉料與高分子粘合劑混合，加入少量水，保證混捏料含 水率為7 % -10 %，優選為8-9 %，並用混捏機進行混捏，形成混捏料；
[0026] (3)、將混捏料通過對輥壓密機進行壓密，壓密機壓力10_30MPa，優選為 15-25MPa，形成壓密料；
[0027] (4)、將壓密料通過對輥壓密機制團，製成團礦溼料，制團壓力為10_40MPa，優選為 20-30MPa ；
[0028] (5)、將團礦溼料進行自然乾燥或加熱乾燥，當含水量小於2%後得到電熔鎂冶煉 菱鎂礦球團。
[0029] 進一步地，所述高分子粘合劑為羧甲基纖維素CMC和/或聚丙烯醯胺PAM，所述羧 甲基纖維素CMC溶液按常規方法配製，配製後半小時後使用。所述聚丙烯醯胺PAM溶液按 常規方法配製，配製24小時後使用。
[0030] 本發明電熔鎂冶煉菱鎂礦球團配方科學、合理，該球團的製備方法簡單易行，與現 有技術相比較具有以下優點：
[0031] (1)、團礦的形狀會影響團礦在爐內自身重力輸送行為和在外力下的輸送行為，本 發明電熔鎂冶煉菱鎂礦球團呈橢球體，與現有正球形相比較，可減小球團流動性，增強可控 性，易於填料；能在熔池上方形成穩定的料層，形成預熱帶；在電極升降式，不會阻礙電極 活動；並使團礦具有更好地抗壓能力。
[0032] (2)、本發明採用了無機粘合劑（輕燒粉）和高分子粘合劑（CMC和PAM)複合粘合 齊U，可以同時增強團礦的常溫強度和高溫強度。輕燒粉是菱鎂礦在較低溫度下焙燒的產品， 其主要成分是氧化鎂，與電熔鎂砂的化學組成基本相同，但是它的密度較低。在菱鎂礦粉料 加入輕燒粉既是製備電熔鎂砂的原料，又是團礦的粘合劑，其作用保證了團礦有好的高溫 強度和足夠的常溫強度；高分子粘合劑常溫粘結力強，防水性能好，主要保證團礦有好的常 溫強度並對高溫強度起增強作用；無機與高分子粘合劑起到了互補的作用。
[0033] 本發明中無機粘合劑（輕燒粉）與高分子粘合劑基本上不會引人雜質。輕燒粉是 熔煉電熔鎂砂的原料之一，而高分子粘合劑為碳水化合物，在碳酸鎂分解溫度下就可以全 部分解，並可以為熔煉提供部分熱量。
[0034] (3)、本發明電熔鎂冶煉菱鎂礦球團的製備方法中制團前的壓密對提高和穩定團 礦質量具有重要作用。壓密料具有小的塊狀形狀，為進一步形成大的塊體提供了基礎，並保 證大的塊體內部均勻。制團壓力對團礦強度具有重要作用。當制團壓力從20MPa提高到 30MPa時，團礦強度（常溫和高溫）均提高了 20%以上。
[0035] 本發明對團礦的粘合劑選擇、粘合劑用量、制團壓力進行了優化，所選粘合劑具有 高效、無害的效果，採用了混捏、壓密、成型的制團工序，並設計了團礦形狀，形成了完整的 適用於電熔鎂砂生產，利用菱鎂礦粉料為原料的團礦製備工藝。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0036] 圖1為實施例1電熔鎂冶煉菱鎂礦球團的製備方法。

【具體實施方式】
[0037] 以下結合實施例對本發明進一步說明：
[0038] 實施例1
[0039] 圖1為實施例1電熔鎂冶煉菱鎂礦球團的製備方法。
[0040] 本實施例公開了一種電熔鎂冶煉菱鎂礦球團，該電熔鎂冶煉菱鎂礦球團呈橢球 體，X、y、Z軸分別為30mm、40mm、50mmm。本發明電烙鎂冶煉菱鎂礦球團呈橢球體與現有正 球形相比較，可減小球團流動性，增強可控性，易於填料；能在熔池上方形成穩定的料層，形 成預熱帶；在電極升降式，不會阻礙電極活動。
[0041] 該電熔鎂冶煉菱鎂礦球團包括：菱鎂礦粉、無機粘合劑和高分子粘合劑，其中無機 粘合劑佔總質量的20%、高分子粘合劑佔總質量的0. 02%，其餘為菱鎂礦粉。所述菱鎂礦 粉為原礦產於大石橋地區菱鎂礦經選礦後的粉料，粉料粒度為0. 35-0. 074mm，粉料含MgO 量均大於46. 7%。所述無機粘合劑為輕燒粉，所述輕燒粉粒度小於0.35mm，為工業品。所 述高分子粘合劑為羧甲基纖維素和聚丙烯醯胺，所述羧甲基纖維素和聚丙烯醯胺的質量比 為40:60。所述羧甲基纖維素取代度大於0.6,粘度大於500MPa/S。所述聚丙烯醯胺固體 分子量大於200萬，含量大於93%。本實施例中粘合劑為無機和高分子複合粘合劑，基本上 無雜質引入，粘合效果佳。本實施例中採用的輕燒粉、羧甲基纖維素和聚丙烯醯胺均為市售 產品。
[0042] 本實施例還公開了一種上述電熔鎂冶煉菱鎂礦球團的製備方法，如圖1所示，包 括以下步驟：
[0043] (1)、按照重量配比將菱鎂礦粉與無機粘合劑混合，形成混合粉料；
[0044] (2)、按照重量配比將混合粉料與高分子粘合劑混合，加入少量水，保證混捏料含 水率為7% -10%，並用混捏機進行混捏，形成混捏料；本實施例中混捏使用雙螺旋混捏機 完成。
[0045] (3)、將混捏料通過對輥壓密機進行壓密，壓密機壓力lOMPa，形成壓密料；
[0046] (4)、將壓密料通過對輥壓密機制團，製成團礦溼料，制團壓力為20MPa ;
[0047] (5)、將團礦溼料進行自然乾燥或加熱乾燥，當含水量小於2%後得到電熔鎂冶煉 菱鎂礦球團。
[0048] 其中高分子粘合劑為羧甲基纖維素 CMC和聚丙烯醯胺PAM，所述羧甲基纖維素 CMC 溶液按常規方法配製，配製後半小時後使用。所述聚丙烯醯胺PAM溶液按常規方法配製，配 制24小時後使用。
[0049] 實施例2
[0050] 本實施例公開了一種電熔鎂冶煉菱鎂礦球團，其成分與實施例1相同，製備方法 與實施例1基本相同用，不同的本實施例中步驟（4)的制團壓力為30MPa。
[0051] 對比例1
[0052] 本對比例與實施例1製備方法相同，區別在於，所述電熔鎂冶煉菱鎂礦球團中粘 合劑僅採用無機粘合劑輕燒粉，所述輕燒粉佔電熔鎂冶煉菱鎂礦球團總質量的20%。
[0053] 對比例2
[0054] 本對比例與實施例2製備方法相同，區別在於，所述電熔鎂冶煉菱鎂礦球團中粘 合劑僅採用無機粘合劑輕燒粉，所述輕燒粉佔電熔鎂冶煉菱鎂礦球團總質量的20%。
[0055] 分別檢測了實施例1、實施例2、對比例1和對比例2得到電熔鎂冶煉菱鎂礦球團 的在常溫和500°C下的抗壓強度，按GB/T 14201-1993標準進行測試。測試結果如表1所 示：
[0056] 表1不同電熔鎂冶煉菱鎂礦球團的在常溫和500°C下的抗壓強度
[0057]

【權利要求】
1. 一種電熔鎂冶煉菱鎂礦球團，其特徵在於，該電熔鎂冶煉菱鎂礦球團呈橢球體，所述 電熔鎂冶煉菱鎂礦球團包括：菱鎂礦粉、無機粘合劑和高分子粘合劑，其中無機粘合劑佔總 質量的5-40%、高分子粘合劑佔總質量的0. 001-0. 05%，其餘為菱鎂礦粉。
2. 根據權利要求1所述電熔鎂冶煉菱鎂礦球團，其特徵在於，所述菱鎂礦粉為選礦後 的精礦粉；或優質菱鎂礦的碎礦或粉礦。
3. 根據權利要求1所述電熔鎂冶煉菱鎂礦球團，其特徵在於，所述無機粘合劑為輕燒 粉。
4. 根據權利要求1所述電熔鎂冶煉菱鎂礦球團，其特徵在於，所述高分子粘合劑為羧 甲基纖維素和/或聚丙烯醯胺。
5. 根據權利要求4所述電熔鎂冶煉菱鎂礦球團，其特徵在於，所述羧甲基纖維素取代 度大於0. 6,粘度大於500MPa/S。
6. 根據權利要求4所述電熔鎂冶煉菱鎂礦球團，其特徵在於，所述聚丙烯醯胺固體分 子量大於200萬。
7. 根據權利要求1所述電熔鎂冶煉菱鎂礦球團，其特徵在於，所述橢球體的電熔鎂冶 煉菱鎂礦球團的X :y :z軸之比為3:4:5?5:6:7。
8. 根據權利要求7所述電熔鎂冶煉菱鎂礦球團，其特徵在於，所述電熔鎂冶煉菱鎂礦 球團 x、y、z 軸分別為 15mm、20mm、25_ii,或 x、y、z 軸分別為 30mm、40mm、50_ii,或 x、y、z 軸 分別為 50mm、60mm、70_ii。
9. 一種權利要求1-8任意一項所述電熔鎂冶煉菱鎂礦球團的製備方法，其特徵在於， 包括以下步驟： (1) 、按照重量配比將菱鎂礦粉與無機粘合劑混合，形成混合粉料； (2) 、按照重量配比將混合粉料與高分子粘合劑混合，加入少量水，保證混捏料含水率 為7% -10%，並用混捏機進行混捏，形成混捏料； (3) 、將混捏料通過對輥壓密機進行壓密，壓密機壓力10-30MPa，形成壓密料； (4) 、將壓密料通過對輥壓密機制團，製成團礦溼料，制團壓力為10-40MPa ; (5) 、將團礦溼料進行自然乾燥或加熱乾燥，當含水量小於2%後得到電熔鎂冶煉菱鎂 礦球團。
【文檔編號】C01F5/06GK104192876SQ201410413223
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月21日 優先權日:2014年8月21日
【發明者】孫挺, 王林山, 韓丹, 崔俊峰, 王玉紅, 麼革, 崔薇薇, 何佔高, 劉希洋, 崔毅, 崔軍, 閆志剛 申請人:東北大學, 大石橋市隆達耐火材料有限公司