一種適用于電熔鎂砂冶煉的菱鎂礦制團(tuán)工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電熔鎂冶煉菱鎂礦球團(tuán)及其制備方法。本發(fā)明電熔鎂冶煉菱鎂礦球團(tuán)呈橢球體，所述電熔鎂冶煉菱鎂礦球團(tuán)包括：菱鎂礦粉、無機粘合劑和高分子粘合劑，其中無機粘合劑占總質(zhì)量的5-40％、高分子粘合劑占總質(zhì)量的0.001-0.05％，其余為菱鎂礦粉。本發(fā)明還公開了一種電熔鎂冶煉菱鎂礦球團(tuán)的制備方法。本發(fā)明對團(tuán)礦的粘合劑選擇、粘合劑用量、制團(tuán)壓力進(jìn)行了優(yōu)化，所選粘合劑高效、無害，該電熔鎂冶煉菱鎂礦球團(tuán)采用了混捏、壓密、成型的制團(tuán)工序，并設(shè)計了團(tuán)礦形狀為橢球形，形成了完整的適用于電熔鎂砂生產(chǎn)，利用菱鎂礦粉為原料的團(tuán)礦制備工藝。
【專利說明】-種適用于電熔鎂砂冶煉的菱鎂礦制團(tuán)工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電熔鎂冶煉技術(shù)，尤其涉及一種電熔鎂冶煉菱鎂礦球團(tuán)及其制備方 法。

【背景技術(shù)】
[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，占全國總量的85%，居全國首位。我國的菱鎂產(chǎn)業(yè)現(xiàn)已發(fā)展成為獨具特色 的資源性優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，年產(chǎn)各種鎂砂及制品1500萬噸，產(chǎn)量居世界首位。
[0003] 我國擁有的菱鎂礦資源中，低品位菱鎂礦占總儲量近一半。由于開采缺乏科學(xué)依 據(jù)、隨意性大，采富棄貧、亂采濫掘現(xiàn)象非常嚴(yán)重。致使有些礦山的礦石回采率不足50 %，相 當(dāng)一部分優(yōu)質(zhì)菱鎂礦山遭到嚴(yán)重破壞。經(jīng)過幾十年的開采，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(qū)已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)需要。
[0004] 在現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)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(qū)低品位菱鎂礦達(dá)數(shù)億噸，多用于覆蓋路面或填埋，造成資源的嚴(yán)重浪費，影響 當(dāng)?shù)丨h(huán)境，縮短礦山服務(wù)年限。菱鎂礦資源是不可再生的礦產(chǎn)資源，失去資源也就失去了生 存和發(fā)展的基礎(chǔ)。對中國這樣一個發(fā)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(jìn)行選礦處理，而選礦需要對原礦 進(jìn)行粉碎。同時在優(yōu)質(zhì)菱鎂礦的開采和粗加工過程中會產(chǎn)生大量粉料。這些粉料的如何利 用關(guān)系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，耐火材料和建筑材料中使用的是碳酸鎂分解產(chǎn)物氧 化鎂。其化學(xué)反應(yīng)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(jié)晶粒大，結(jié)構(gòu)致密，抗渣 性強材料，熱震穩(wěn)定性好，是一種優(yōu)良的高溫電氣絕緣材料，也是制作高檔鎂磚，鎂碳磚及 不定形耐火材料的重要原料，主要用于制造各種鎂磚、鎂鋁磚、搗打料、補爐料、鋪筑煉鋼爐 底等。
[0010] 電熔鎂砂是主要的生產(chǎn)方式之一是用精選的優(yōu)質(zhì)天然菱鎂礦礦石在電弧爐中熔 融制得。由于菱鎂礦中二氧化碳超過50%，熔煉過程中產(chǎn)氣量大，爐內(nèi)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(jìn)行成型處理，如同煉鐵 過程中對鐵礦粉進(jìn)行制團(tuán)或燒結(jié)。目前較成熟的方法是制團(tuán)。
[0012] 制團(tuán)對團(tuán)礦的要求是不能引入雜質(zhì)、有較高的常溫（25°C )強度、有較高的高溫 (500°C )強度；對制備工藝的要求是便于操作和較低的成本。
[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(zhì)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，因此從原料到制造過程都要避免雜質(zhì)的引入。較高的常溫強度可以避免團(tuán)礦在運輸、搬 運、下料過程中團(tuán)礦的破損。較高的高溫強度則可以避免高溫時團(tuán)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(wěn)運行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明的目的在于，針對上述現(xiàn)有菱鎂礦粉料不能用于電熔鎂砂生產(chǎn)的問題，提 出一種電熔鎂冶煉菱鎂礦球團(tuán)，以實現(xiàn)菱鎂礦粉料資源的合理和高效利用。
[0015] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種電熔鎂冶煉菱鎂礦球團(tuán)，該 電熔鎂冶煉菱鎂礦球團(tuán)呈橢球體，所述電熔鎂冶煉菱鎂礦球團(tuán)包括：菱鎂礦粉、無機粘 合劑和高分子粘合劑，其中無機粘合劑占總質(zhì)量的5-40 %、高分子粘合劑占總質(zhì)量的 0. 001-0. 05%，其余為菱鎂礦粉。所述橢球體三個軸向的剖視圖均為橢圓。
[0016] 進(jìn)一步地，所述菱鎂礦粉為選礦后的精礦粉；或優(yōu)質(zhì)菱鎂礦的碎礦或粉礦。菱鎂 礦粉純度（MgO含量）按生產(chǎn)需求選定；礦粉顆粒較大時應(yīng)考慮級配，大于1mm碎礦量小于 20%。所述菱鎂礦粉的粒徑為0. 037-3mm。
[0017] 進(jìn)一步地，所述無機粘合劑為輕燒粉。所述輕燒粉粒度小于0.35mm，為工業(yè)品，純 度和雜質(zhì)種類按生產(chǎn)需求選定。
[0018] 進(jìn)一步地，所述高分子粘合劑為羧甲基纖維素和/或聚丙烯酰胺。當(dāng)粘合劑為羧 甲基纖維素和聚丙烯酰胺，所述羧甲基纖維素和聚丙烯酰胺的質(zhì)量比為40 :60?1 :100。
[0019] 進(jìn)一步地，所述羧甲基纖維素取代度大于0. 6,粘度大于500MPa/S。
[0020] 進(jìn)一步地，所述聚丙烯酰胺固體分子量大于200萬。為工業(yè)品，是一種線性的高分 子聚合物，易溶于水，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(jìn)一步地，所述橢球體的電烙鎂冶煉菱鎂礦球團(tuán)的X :y :z軸之比為3:4:5? 5:6:7。
[0022] 進(jìn)一步地，所述電烙鎂冶煉菱鎂礦球團(tuán)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(fā)明的另一個目的，還公開了一種電熔鎂冶煉菱鎂礦球團(tuán)的制備方法，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(yōu)選為8-9 %，并用混捏機進(jìn)行混捏，形成混捏料；
[0026] (3)、將混捏料通過對輥壓密機進(jìn)行壓密，壓密機壓力10_30MPa，優(yōu)選為 15-25MPa，形成壓密料；
[0027] (4)、將壓密料通過對輥壓密機制團(tuán)，制成團(tuán)礦濕料，制團(tuán)壓力為10_40MPa，優(yōu)選為 20-30MPa ；
[0028] (5)、將團(tuán)礦濕料進(jìn)行自然干燥或加熱干燥，當(dāng)含水量小于2%后得到電熔鎂冶煉 菱鎂礦球團(tuán)。
[0029] 進(jìn)一步地，所述高分子粘合劑為羧甲基纖維素CMC和/或聚丙烯酰胺PAM，所述羧 甲基纖維素CMC溶液按常規(guī)方法配制，配制后半小時后使用。所述聚丙烯酰胺PAM溶液按 常規(guī)方法配制，配制24小時后使用。
[0030] 本發(fā)明電熔鎂冶煉菱鎂礦球團(tuán)配方科學(xué)、合理，該球團(tuán)的制備方法簡單易行，與現(xiàn) 有技術(shù)相比較具有以下優(yōu)點：
[0031] (1)、團(tuán)礦的形狀會影響團(tuán)礦在爐內(nèi)自身重力輸送行為和在外力下的輸送行為，本 發(fā)明電熔鎂冶煉菱鎂礦球團(tuán)呈橢球體，與現(xiàn)有正球形相比較，可減小球團(tuán)流動性，增強可控 性，易于填料；能在熔池上方形成穩(wěn)定的料層，形成預(yù)熱帶；在電極升降式，不會阻礙電極 活動；并使團(tuán)礦具有更好地抗壓能力。
[0032] (2)、本發(fā)明采用了無機粘合劑（輕燒粉）和高分子粘合劑（CMC和PAM)復(fù)合粘合 齊U，可以同時增強團(tuán)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(chǎn)品， 其主要成分是氧化鎂，與電熔鎂砂的化學(xué)組成基本相同，但是它的密度較低。在菱鎂礦粉料 加入輕燒粉既是制備電熔鎂砂的原料，又是團(tuán)礦的粘合劑，其作用保證了團(tuán)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(jié)力強，防水性能好，主要保證團(tuán)礦有好的常 溫強度并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(fā)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(zhì)。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，并可以為熔煉提供部分熱量。
[0034] (3)、本發(fā)明電熔鎂冶煉菱鎂礦球團(tuán)的制備方法中制團(tuán)前的壓密對提高和穩(wěn)定團(tuán) 礦質(zhì)量具有重要作用。壓密料具有小的塊狀形狀，為進(jìn)一步形成大的塊體提供了基礎(chǔ)，并保 證大的塊體內(nèi)部均勻。制團(tuán)壓力對團(tuán)礦強度具有重要作用。當(dāng)制團(tuán)壓力從20MPa提高到 30MPa時，團(tuán)礦強度（常溫和高溫）均提高了 20%以上。
[0035] 本發(fā)明對團(tuán)礦的粘合劑選擇、粘合劑用量、制團(tuán)壓力進(jìn)行了優(yōu)化，所選粘合劑具有 高效、無害的效果，采用了混捏、壓密、成型的制團(tuán)工序，并設(shè)計了團(tuán)礦形狀，形成了完整的 適用于電熔鎂砂生產(chǎn)，利用菱鎂礦粉料為原料的團(tuán)礦制備工藝。

【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(tuán)的制備方法。

【具體實施方式】
[0037] 以下結(jié)合實施例對本發(fā)明進(jìn)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(tuán)的制備方法。
[0040] 本實施例公開了一種電熔鎂冶煉菱鎂礦球團(tuán)，該電熔鎂冶煉菱鎂礦球團(tuán)呈橢球 體，X、y、Z軸分別為30mm、40mm、50mmm。本發(fā)明電烙鎂冶煉菱鎂礦球團(tuán)呈橢球體與現(xiàn)有正 球形相比較，可減小球團(tuán)流動性，增強可控性，易于填料；能在熔池上方形成穩(wěn)定的料層，形 成預(yù)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(tuán)包括：菱鎂礦粉、無機粘合劑和高分子粘合劑，其中無機 粘合劑占總質(zhì)量的20%、高分子粘合劑占總質(zhì)量的0. 02%，其余為菱鎂礦粉。所述菱鎂礦 粉為原礦產(chǎn)于大石橋地區(qū)菱鎂礦經(jīng)選礦后的粉料，粉料粒度為0. 35-0. 074mm，粉料含MgO 量均大于46. 7%。所述無機粘合劑為輕燒粉，所述輕燒粉粒度小于0.35mm，為工業(yè)品。所 述高分子粘合劑為羧甲基纖維素和聚丙烯酰胺，所述羧甲基纖維素和聚丙烯酰胺的質(zhì)量比 為40:60。所述羧甲基纖維素取代度大于0.6,粘度大于500MPa/S。所述聚丙烯酰胺固體 分子量大于200萬，含量大于93%。本實施例中粘合劑為無機和高分子復(fù)合粘合劑，基本上 無雜質(zhì)引入，粘合效果佳。本實施例中采用的輕燒粉、羧甲基纖維素和聚丙烯酰胺均為市售 產(chǎn)品。
[0042] 本實施例還公開了一種上述電熔鎂冶煉菱鎂礦球團(tuán)的制備方法，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%，并用混捏機進(jìn)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(jìn)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(tuán)，制成團(tuán)礦濕料，制團(tuán)壓力為20MPa ;
[0047] (5)、將團(tuán)礦濕料進(jìn)行自然干燥或加熱干燥，當(dāng)含水量小于2%后得到電熔鎂冶煉 菱鎂礦球團(tuán)。
[0048] 其中高分子粘合劑為羧甲基纖維素 CMC和聚丙烯酰胺PAM，所述羧甲基纖維素 CMC 溶液按常規(guī)方法配制，配制后半小時后使用。所述聚丙烯酰胺PAM溶液按常規(guī)方法配制，配 制24小時后使用。
[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(tuán)，其成分與實施例1相同，制備方法 與實施例1基本相同用，不同的本實施例中步驟（4)的制團(tuán)壓力為30MPa。
[0051] 對比例1
[0052] 本對比例與實施例1制備方法相同，區(qū)別在于，所述電熔鎂冶煉菱鎂礦球團(tuán)中粘 合劑僅采用無機粘合劑輕燒粉，所述輕燒粉占電熔鎂冶煉菱鎂礦球團(tuán)總質(zhì)量的20%。
[0053] 對比例2
[0054] 本對比例與實施例2制備方法相同，區(qū)別在于，所述電熔鎂冶煉菱鎂礦球團(tuán)中粘 合劑僅采用無機粘合劑輕燒粉，所述輕燒粉占電熔鎂冶煉菱鎂礦球團(tuán)總質(zhì)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(tuán) 的在常溫和500°C下的抗壓強度，按GB/T 14201-1993標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試。測試結(jié)果如表1所 示：
[0056] 表1不同電熔鎂冶煉菱鎂礦球團(tuán)的在常溫和500°C下的抗壓強度
[0057]

【權(quán)利要求】
1. 一種電熔鎂冶煉菱鎂礦球團(tuán)，其特征在于，該電熔鎂冶煉菱鎂礦球團(tuán)呈橢球體，所述 電熔鎂冶煉菱鎂礦球團(tuán)包括：菱鎂礦粉、無機粘合劑和高分子粘合劑，其中無機粘合劑占總 質(zhì)量的5-40%、高分子粘合劑占總質(zhì)量的0. 001-0. 05%，其余為菱鎂礦粉。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述電熔鎂冶煉菱鎂礦球團(tuán)，其特征在于，所述菱鎂礦粉為選礦后 的精礦粉；或優(yōu)質(zhì)菱鎂礦的碎礦或粉礦。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述電熔鎂冶煉菱鎂礦球團(tuán)，其特征在于，所述無機粘合劑為輕燒 粉。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述電熔鎂冶煉菱鎂礦球團(tuán)，其特征在于，所述高分子粘合劑為羧 甲基纖維素和/或聚丙烯酰胺。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述電熔鎂冶煉菱鎂礦球團(tuán)，其特征在于，所述羧甲基纖維素取代 度大于0. 6,粘度大于500MPa/S。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述電熔鎂冶煉菱鎂礦球團(tuán)，其特征在于，所述聚丙烯酰胺固體分 子量大于200萬。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述電熔鎂冶煉菱鎂礦球團(tuán)，其特征在于，所述橢球體的電熔鎂冶 煉菱鎂礦球團(tuán)的X :y :z軸之比為3:4:5?5:6:7。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述電熔鎂冶煉菱鎂礦球團(tuán)，其特征在于，所述電熔鎂冶煉菱鎂礦 球團(tuán) 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(quán)利要求1-8任意一項所述電熔鎂冶煉菱鎂礦球團(tuán)的制備方法，其特征在于， 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%，并用混捏機進(jìn)行混捏，形成混捏料； (3) 、將混捏料通過對輥壓密機進(jìn)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(tuán)，制成團(tuán)礦濕料，制團(tuán)壓力為10-40MPa ; (5) 、將團(tuán)礦濕料進(jìn)行自然干燥或加熱干燥，當(dāng)含水量小于2%后得到電熔鎂冶煉菱鎂 礦球團(tuán)。
【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(yōu)先權(quán)日:2014年8月21日
【發(fā)明者】孫挺, 王林山, 韓丹, 崔俊峰, 王玉紅, 么革, 崔薇薇, 何占高, 劉希洋, 崔毅, 崔軍, 閆志剛 申請人:東北大學(xué), 大石橋市隆達(dá)耐火材料有限公司