專利名稱：一種電熔鎂橄欖石及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于耐火材料技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種電熔鎂橄欖石及其制備方法。
背景技術(shù)：
鎂橄欖石屬于島狀構(gòu)造的硅酸鹽，是橄欖石族礦物的一種。鎂橄欖石的硬度大、熔點(diǎn)和耐火度都較高，且具備不水化、化學(xué)組成穩(wěn)定和與其它原料相容性好的特點(diǎn)；另外，獨(dú)特的鎂硅體系使其即可抗酸性渣也可抗堿性渣侵蝕，并且從常溫至熔點(diǎn)間無晶型轉(zhuǎn)變，晶型穩(wěn)定，因此是耐火材料良好的組成礦物。在鋼鐵工業(yè)中使用鎂橄欖石耐火材料的部位主要有出鐵口堵塞材料、出鐵槽、混鐵車和盛鋼桶內(nèi)襯等；由于其抗蠕變能力和耐侵蝕性較好而用作玻璃窯爐的蓄熱室格子磚。鎂橄欖石在耐火材料領(lǐng)域雖有一定的應(yīng)用但不廣泛，限制其成為高級耐火材料的因素就是其較差的抗熱震性能。在橄欖石族礦物中，由于地質(zhì)生成條件的因素，自然狀態(tài)下的鎂橄欖石中存在大量的2價(jià)元素固溶體及雜質(zhì)包裹體，其中Fe2+與Mg2+的離子半徑相近，礦物中Mg2+與Fe2+可以任意比例替換，形成完全類質(zhì)同象混合物，因此在鎂橄欖石中總是存在一部分鐵橄欖石， 國內(nèi)外鎂橄欖石原料中狗203含量一般為7 llwt%。鐵橄欖石的存在一方面會嚴(yán)重降低鎂橄欖石的耐火度；另一方面在煅燒情況下鐵橄欖石分解生成的FeO會發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生較大的體積效應(yīng)，再加上鎂橄欖石本身的高熱膨脹系數(shù)，使鎂橄欖石的熱震穩(wěn)定性受到了極大的影響。因此鎂橄欖石中鐵雜質(zhì)的存在嚴(yán)重制約了鎂橄欖石的廣泛應(yīng)用?！版V晶材料生產(chǎn)方法”(ZL02138725. 7)專利技術(shù)，涉及了一種高溫熔融狀態(tài)下利用碳還原來去除金屬氧化物雜質(zhì)，再冷卻分離來制備晶體鎂橄欖石的方法。此方法存在以下的缺點(diǎn)(1)加入的輔料重?zé)V砂價(jià)格昂貴，加入量較多，大大地增加了生產(chǎn)成本；(2)抗氧化劑石墨電極0.5 的加入量不能把鎂橄欖石中的鐵完全還原掉，更不能還原硅并最終合成硅鐵合金；在碳與Si02、Fe2O3的反應(yīng)中，碳是優(yōu)先與F^O3反應(yīng)，然后再與S^2 反應(yīng)，按7 Ilwt %的!^e2O3含量以及碳顆粒燃燒能量分配系數(shù)為0. 7計(jì)算，理論上需要 1. 2 1. 7wt%的碳才能完全把鎂橄欖石中的!^e2O3還原成單質(zhì)鐵，要得到硅鐵合金則需要再加1. 6 2. 的碳，因此“鎂晶材料生產(chǎn)方法”專利技術(shù)中0. 5 的抗氧化劑加入量太少，不能實(shí)現(xiàn)專利中所述的最終結(jié)果。“一種高純電熔鎂橄欖石的制備方法” (CN200910061248. 8)專利技術(shù)，涉及一種在鎂橄欖石原礦中添加助劑，經(jīng)過高溫熔融，再經(jīng)過冷卻結(jié)晶來分離制備高純電熔鎂橄欖石的方法。該技術(shù)中所加的助劑為菱鎂礦、輕燒鎂和鎂砂，這在一定程度上增加了生產(chǎn)成本； 另外單純的經(jīng)過高溫熔融和再結(jié)晶的工藝不可能將鎂橄欖石中的鐵雜質(zhì)去除，因此不能得到高純電熔鎂橄欖石?！耙环N利用鎂橄欖石制備電熔鎂砂和硅鐵合金的方法”(ZL200710053618. 4)專利技術(shù)，通過高溫熔融狀態(tài)下利用碳把鎂橄欖石中的硅、鐵全部還原出來，再經(jīng)過冷卻分離， 進(jìn)而得到高級耐火材料電熔鎂砂以及硅鐵合金。此方法存在以下問題高溫狀態(tài)下，碳的大量存在會造成SiA和MgO被還原成SiO氣體和Mg蒸氣揮發(fā)掉，造成了大量的鎂和硅流失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的就是提供一種成本較低和工藝簡單的電熔鎂橄欖石制備方法。用該方法制備的電熔鎂橄欖石完全可作為高級耐火材料使用，附加產(chǎn)物硅鐵合金也使用廣泛。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將100份的鎂橄欖石和2 3份的還原劑混合，成球后置于電弧爐中，在1900 2200°C條件下熔融還原，保溫 2 5個(gè)小時(shí)，經(jīng)自然冷卻后分離，得到電熔鎂橄欖石和硅鐵合金。上述技術(shù)方案中還原劑為焦炭或?yàn)闊o煙煤，粒徑小于0. 5mm ；鎂橄欖石為廢棄鎂橄欖細(xì)粉或?yàn)槭惺坻V橄欖石細(xì)粉，鎂橄欖石的主要化學(xué)成分及其含量是MgO含量為38 47wt%, SiO2含量為39 44wt%, Fe2O3含量為7 Ilwt% ；鎂橄欖石的粒徑小于0. 5讓。由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明通過控制還原劑的加入量以及工藝條件，在保證去除鎂橄欖石中鐵雜質(zhì)的情況下，解決了生產(chǎn)中鎂、硅流失的問題；采用廢棄或市售鎂橄欖石細(xì)粉為原料，還原劑為工業(yè)常用的焦炭或無煙煤，且反應(yīng)溫度較低，故工藝簡單和生產(chǎn)成本低。制品電熔鎂橄欖石的MgO為55. 13 55. 72wt%,Si02為41. 89 42. 38wt%,Al2O3 為 1. 73 1. 89wt%, Fe2O3 為 0. 16 0. 29wt%禾口 CaO 為 0. 27 0. 36wt%，可作為高級耐火材料使用；產(chǎn)物硅鐵合金也為工業(yè)生產(chǎn)的常用材料，附加值高，應(yīng)用也廣泛。因此，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對鎂橄欖石細(xì)粉的高效綜合利用，成本低廉，工藝簡單，產(chǎn)物附加值高且應(yīng)用廣泛，有很大的商業(yè)價(jià)值。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，并非對其保護(hù)范圍的限制為避免重復(fù)，先將本具體實(shí)施方式
所涉及到原料的有關(guān)技術(shù)參數(shù)統(tǒng)一描述如下， 實(shí)施例中不再贅述焦炭和無煙煤的粒徑小于0. 5mm ；鎂橄欖石的主要化學(xué)成分是，MgO含量為38 47wt%、SiO2含量為39 Mwt %和1 含量為7 1 Iwt %，鎂橄欖石粒徑小于 0. 5mmο實(shí)施例1一種電熔鎂橄欖石及其制備方法。按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將100份的廢棄鎂橄欖石和2 2. 5份的焦炭混合，成球后置于電弧爐中，在1900 2000°C條件下熔融還原，保溫2 3小時(shí)，上層為鎂橄欖石，下層為硅鐵合金，經(jīng)自然冷卻后分離，得到電熔鎂橄欖石和硅鐵合金。經(jīng)檢測，本實(shí)施例制備的電熔鎂橄欖石的組分及其含量是MgO為55. 13 55. 29wt %, SiO2 為 42. 12 42. 38wt %, Al2O3 為 1. 81 1. 89wt %, Fe2O3 為 0. 16 0. 24wt%, CaO 為 0. 27 0. 31wt%。實(shí)施例2一種電熔鎂橄欖石及其制備方法。按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將100份的市售鎂橄欖石和 2. 5 3份的無煙煤混合，成球后置于電弧爐中，在1950 2050°C條件下熔融還原，保溫 2. 5 3. 5個(gè)小時(shí)，上層為鎂橄欖石，下層為硅鐵合金，經(jīng)自然冷卻后分離，得到電熔鎂橄欖石和硅鐵合金。經(jīng)檢測，本實(shí)施例制備的電熔鎂橄欖石的組分及其含量是MgO為55. 39 55. 46wt %, SiO2 為 42. 24 42. 3Iwt %, Al2O3 為 1. 73 1. 80wt %, Fe2O3 為 0. 21 0. 27wt%, CaO 為 0. 31 0. 35wt%0實(shí)施例3一種電熔鎂橄欖石及其制備方法。按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將100份的市售鎂橄欖石和
2.5 3份的焦炭混合，成球后置于電弧爐中，在2050 2150°C條件下熔融還原，保溫
3.5 4. 5個(gè)小時(shí)，上層為鎂橄欖石，下層為硅鐵合金，經(jīng)自然冷卻后分離，得到電熔鎂橄欖石和硅鐵合金。經(jīng)檢測，本實(shí)施例制備的電熔鎂橄欖石的組分及其含量是MgO為55. 67 55. 72wt %, SiO2 為 42. 17 42. 29wt %, Al2O3 為 1. 76 1. 84wt %, Fe2O3 為 0. 23 0. 29wt %，CaO 為 0. 28 0. 33wt %。實(shí)施例4一種電熔鎂橄欖石及其制備方法。按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將100份的廢棄鎂橄欖石和4 5份的無煙煤混合，成球后置于電弧爐中，在2100 2200°C條件下熔融還原，保溫4 5個(gè)小時(shí)，上層為鎂橄欖石，下層為硅鐵合金，經(jīng)自然冷卻后分離，得到電熔鎂橄欖石和硅鐵合
^^ ο經(jīng)檢測，本實(shí)施例制備的電熔鎂橄欖石的組分及其含量是MgO為55. 61 55. 70wt %, SiO2 為 41. 89 42. 08wt %, Al2O3 為 1. 79 1. 82wt %, Fe2O3 為 0. 17
0.22wt %，CaO 為 0. 32 0. 36wt %。本具體實(shí)施方式
通過控制還原劑的加入量以及工藝條件，在保證去除鎂橄欖石中鐵雜質(zhì)的情況下，解決了生產(chǎn)中鎂、硅流失的問題；采用廢棄或市售鎂橄欖石細(xì)粉為原料， 還原劑為工業(yè)常用的焦炭或無煙煤，且反應(yīng)溫度較低，故工藝簡單和生產(chǎn)成本低。制品電熔鎂橄欖石的 MgO 為 55. 13 55. 72wt %、SiO2 為 41. 89 42. 38wt %、Al2O3 為 1. 73
1.89wt%、F%03為0. 16 0. 29wt%禾口 CaO為0. 27 0. 36wt%，可作為高級耐火材料使用； 產(chǎn)物硅鐵合金也為工業(yè)生產(chǎn)的常用材料，附加值高，應(yīng)用也廣泛。因此，本具體實(shí)施方式
實(shí)現(xiàn)了對鎂橄欖石細(xì)粉的高效綜合利用，成本低廉，工藝簡單，產(chǎn)物附加值高且應(yīng)用廣泛，有很大的商業(yè)價(jià)值。
權(quán)利要求
1.一種電熔鎂橄欖石的制備方法，其特征在于按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將100份的鎂橄欖石和 2 3份的還原劑混合，成球后置于電弧爐中，在1900 2200°C條件下熔融還原，保溫2 5個(gè)小時(shí)，經(jīng)自然冷卻后分離，得到電熔鎂橄欖石和硅鐵合金。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電熔鎂橄欖石的其制備方法，其特征在于所述的還原劑為焦炭或?yàn)闊o煙煤，粒徑小于0. 5mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電熔鎂橄欖石的制備方法，其特征在于所述的鎂橄欖石為廢棄鎂橄欖細(xì)粉或?yàn)槭惺坻V橄欖石細(xì)粉，鎂橄欖石的主要化學(xué)成分及其含量是:MgO含量為 38 47wt%，SiO2含量為39 Mwt %，1 含量為7 llwt% ；鎂橄欖石的粒徑小于 0. 5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的電熔鎂橄欖石的制備方法所制備的電熔鎂橄欖石和硅鐵合金。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電熔鎂橄欖石及其制備方法。其技術(shù)方案是按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將100份的鎂橄欖石和2～3份的還原劑混合，成球后置于電弧爐中，在1900～2200℃條件下熔融還原，保溫2～5個(gè)小時(shí)，經(jīng)自然冷卻后分離，得到電熔鎂橄欖石和硅鐵合金。上述技術(shù)方案中還原劑為焦炭或?yàn)闊o煙煤，粒徑小于0.5mm；鎂橄欖石為廢棄鎂橄欖細(xì)粉或?yàn)槭惺坻V橄欖石細(xì)粉，鎂橄欖石的主要化學(xué)成分及其含量是MgO含量為38～47wt％，SiO2含量為39～44wt％，F(xiàn)e2O3含量為7～11wt％；鎂橄欖石的粒徑小于0.5mm。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對鎂橄欖石細(xì)粉的高效綜合利用，成本低廉，工藝簡單，產(chǎn)物附加值高且應(yīng)用廣泛，有很大的商業(yè)價(jià)值。
文檔編號C22B4/06GK102336576SQ201110245710
公開日2012年2月1日 申請日期2011年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月24日
發(fā)明者卓玉俠, 張文澤, 朱成陽, 李亞偉, 李遠(yuǎn)兵, 荊自奇, 趙雷, 馬明軍 申請人:武漢科技大學(xué), 西峽宏泰鎂橄欖石有限公司