本發(fā)明涉及一種環(huán)境友好的菱鎂礦精礦輕燒高品質氧化鎂的方法，屬于耐火材料生產(chǎn)技術領域。
背景技術：
輕燒氧化鎂是代表性的氧化鎂產(chǎn)品，是生產(chǎn)各種品質中檔鎂砂、高純鎂砂及電熔鎂砂的重要中間產(chǎn)品，輕燒氧化鎂的品質是影響下游鎂砂產(chǎn)品品質的核心要素。
輕燒氧化鎂主要采用菱鎂礦塊礦(粒度150mm～300mm)豎爐輕燒——熱選的工藝生產(chǎn)。由于菱鎂礦在焙燒過程中粉化，氧化鎂塊礦經(jīng)豎爐輕燒后粉化為0.05mm～5mm的輕燒氧化鎂粉，輕燒氧化鎂粉自豎爐排出后溫度高達600℃，無法直接進行熱選，目前工業(yè)上采用人工將高溫的輕燒氧化鎂粉攤開呈薄層，自然冷卻至常溫后，再進入熱選工序。熱選是利用輕燒后的氧化鎂與雜質(CaSiO3、FeSiO3)粒度、硬度、比重的不同通過篩分的方式進行分離，冷卻后的輕燒氧化鎂通過不同孔徑的篩子進行篩分分離雜質從而獲得高品質的輕燒氧化鎂。但熱選不能徹底分離雜質，僅能分離一部分，導致輕燒氧化鎂的品質仍嚴重制約于進入輕燒豎爐的菱鎂礦的品質。由于輕燒氧化鎂粉自輕燒豎爐排出、自然冷卻降溫、熱選均處于開放式操作，粉塵無組織排放嚴重，對環(huán)境影響極大。輕燒氧化鎂粉自輕燒豎爐排出時，空氣中粉塵濃度瞬時高達3000mg/m3；自然冷卻降溫過程中，輕燒氧化鎂堆場附近空氣中粉塵濃度在500～1000mg/m3；熱選過程中，空氣中粉塵濃度瞬時高達5000mg/m3；據(jù)不完全統(tǒng)計，噸輕燒氧化鎂自豎爐排出至熱選獲得合格氧化鎂粉，粉塵無組織散逸近20kg。海城地區(qū)是遼寧最重要的輕燒鎂產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)，主流輕燒鎂企業(yè)全部采用菱鎂塊礦--豎窯煅燒工藝，2015年冬季，遼寧省多次爆發(fā)重度霧霾，環(huán)境保護部現(xiàn)場督察，海城地區(qū)菱鎂礦輕燒企業(yè)因環(huán)境問題全面停產(chǎn)整治，迫切需要新型、環(huán)境友好的菱鎂礦輕燒氧化鎂的技術。
近年來，針對菱鎂礦輕燒過程國內(nèi)開展了大量的研究，但研究的重心在于菱鎂礦的輕燒過程的實現(xiàn)，如沸騰爐輕燒氧化鎂(中國專利CN85108710)、懸浮爐輕燒氧化鎂(中國專利CN85106397、201020131767.5)、回轉窯輕燒氧化鎂(中國專利200710011301.4、90107753.4)、隧道窯輕燒氧化鎂(中國專利200610047061.9、200510046995.6、200910148368.1)、反射窯輕燒氧化鎂(中國專利201320654961.5)、輕燒氧化鎂熱選工藝(中國專利200610134894.9、201110049511.9)等等，但對于整個氧化鎂輕燒過程的粉塵污染控制問題均未做研究、討論。此外，盡管上述專利對菱鎂礦輕燒工藝、設備研究較多，但截至目前均未能實現(xiàn)菱鎂礦精礦工業(yè)規(guī)模的輕燒，菱鎂礦浮選精礦工業(yè)大規(guī)模輕燒仍未實現(xiàn)突破。
本發(fā)明針對菱鎂礦輕燒過程的粉塵污染的問題，開發(fā)了一種環(huán)境友好的菱鎂礦精礦輕燒氧化鎂的方法，通過攻克菱鎂礦焙燒過程中粉化的問題，實現(xiàn)菱鎂礦精礦球團焙燒；通過輕燒過程球團爐內(nèi)降溫，實現(xiàn)球團低溫排出，可以直接進入碎磨風選；通過全密閉負壓的碎磨-風選系統(tǒng)，從源頭解決了菱鎂礦輕燒過程中粉塵無組織排放難題，實現(xiàn)了菱鎂礦清潔、環(huán)保的輕燒過程。
另一方面，由于菱鎂礦在焙燒過程中的粉化，目前國內(nèi)輕燒氧化鎂工業(yè)生產(chǎn)仍主要沿用上世紀三、四十年代開發(fā)的菱鎂塊礦-豎窯煅燒工藝，僅能處理>200mm的塊礦資源。經(jīng)過近八十年的開發(fā)，國內(nèi)優(yōu)質的特等礦和一等礦日趨枯竭，原礦品質下降，致產(chǎn)品指標逐漸變差，近二十年已無法生產(chǎn)MgO≥98％的高檔氧化鎂產(chǎn)品。盡管菱鎂礦選礦提質技術成熟，海城鎂礦耐火材料總廠選礦系統(tǒng)年處理MgO>46％，SiO2<0.9％的菱鎂礦12萬噸，已運行近三十年，但菱鎂礦精礦仍主要用于生產(chǎn)電熔鎂砂，目前仍未實現(xiàn)菱鎂礦精礦輕燒大規(guī)模工業(yè)應用。
本發(fā)明開發(fā)的一種環(huán)境友好的菱鎂礦精礦輕燒氧化鎂的方法，不僅有效解決了菱鎂礦輕燒過程的粉塵污染的問題，同時可實現(xiàn)菱鎂礦選礦精礦的有效輕燒。因此本發(fā)明開發(fā)的一種環(huán)境友好的菱鎂礦精礦輕燒氧化鎂的方法，在選礦除雜的基礎上，通過風選進一步除雜，有效實現(xiàn)菱鎂礦中CaO、SiO2、Fe2O3、Al2O3等雜質的深度分離，可以生產(chǎn)MgO≥98％的高品質輕燒氧化鎂，可為下游生產(chǎn)高檔氧化鎂產(chǎn)品提供有力的原料支撐。
本發(fā)明開發(fā)的一種環(huán)境友好的菱鎂礦精礦輕燒氧化鎂的方法，從源頭解決了菱鎂礦輕燒過程中粉塵無組織排放難題，成功利用低品位菱鎂礦浮選精礦生產(chǎn)高品級氧化鎂產(chǎn)品，有效擴大了可利用菱鎂礦資源范圍，實現(xiàn)了低品位菱鎂礦生產(chǎn)高附加值的高品質輕燒氧化鎂，可有效提高企業(yè)環(huán)境效益、經(jīng)濟效益，對于我國菱鎂礦行業(yè)可持續(xù)發(fā)展和菱鎂礦資源綜合開發(fā)具有重要意義。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對目前菱鎂礦輕燒氧化鎂行業(yè)的粉塵污染問題，以低品位菱鎂礦浮選精礦(MgO≥47％)為對象，通過攻克菱鎂礦焙燒過程中的粉化問題，CaO、SiO2、Fe2O3、Al2O3等雜質深度分離問題，從源頭解決了菱鎂礦輕燒過程中粉塵無組織排放，同時實現(xiàn)低品位菱鎂礦生產(chǎn)MgO≥98％高品質輕燒氧化鎂，有效提高企業(yè)環(huán)境效益、經(jīng)濟效益。
一種環(huán)境友好的菱鎂礦精礦輕燒高品質氧化鎂的方法，以菱鎂礦浮選精礦為原料，包括以下步驟：
(1)壓球：將菱鎂精礦粉與粘結劑、水混合均勻，在壓球機中壓制成料球，然后陳化；
(2)輕燒：將步驟(1)中制備的陳化料球在豎窯焙燒得到輕燒氧化鎂球；
(3)風選：將步驟(2)中燒成的輕燒氧化鎂球碎磨后風力分級，收塵得到輕燒氧化鎂粉。
進一步地，步驟(1)中粘結劑含有輕燒氧化鎂、聚丙烯酸、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸銨、聚丙烯酸酰胺中的一種或多種，粘結劑添加比例為菱鎂精礦粉的0.5～10％。
進一步地，步驟(1)中首先將菱鎂礦精礦粉和粘結劑混合均勻，然后加入5％～15％(以菱鎂礦精礦粉重量為基準)的水在壓碾機中壓碾，壓碾均勻后送壓球機制成料球。通過對該工藝過程的控制，可以使粘結劑與礦粉混合均勻，并進一步通過粘結劑水化薄膜實現(xiàn)對礦粉的完全包裹，使礦粉顆粒之間形成緊密接觸提高粘接強度，有益于獲得更加致密的球團。
進一步地，步驟(1)中料球壓制壓力為100～800MPa，陳化時間24～96h，陳化溫度10℃～65℃，陳化后球團含水0.1％～5％。通過對該工藝過程的控制，可以使球團中粘結劑與礦粉進一步固化成型，揮發(fā)過量的水分，使粘結劑更好的附著在菱鎂礦微觀顆粒的表面，更好的發(fā)揮粘結劑高溫下的粘結作用。
進一步地，步驟(2)中陳化料球在豎窯中部實現(xiàn)菱鎂礦焙燒分解，焙燒溫度為600～1200℃，升溫速度為5～50℃/min，焙燒時間為1～10h，燃料是煤氣、天然氣其中一種或者二種混合物。由于焙燒過程中鎂礦晶型發(fā)生轉變放出大量氣體，這也是常規(guī)焙燒過程中鎂礦粉化的主要原因。通過對粘結劑的添加和升溫速度的控制，避免氣體過快的放出造成球團的崩裂，使反應相對平緩，進而實現(xiàn)球團在焙燒過程中不粉化。
進一步地，步驟(2)中燒成的氧化鎂球團在豎窯下部與冷空氣換熱降溫，降溫速度5～30℃/min，出料口氧化鎂球溫度100℃～300℃，氧化鎂球的MgO含量≥97％。通過對該工藝過程的控制，輕燒豎爐爐內(nèi)煤氣助燃用冷空氣與熱的輕燒氧化鎂球團的熱交換，直接獲得冷態(tài)的輕燒鎂球團，從而解決傳統(tǒng)焙燒方式爐外開放式降溫導致的粉塵大量污染的問題。而傳統(tǒng)焙燒方式菱鎂礦塊礦經(jīng)過焙燒已經(jīng)完全粉化沉積在輕燒爐窯下部，無法實現(xiàn)爐內(nèi)冷卻過程，不得不采取菱鎂礦輕燒氧化鎂粉爐外開放式降溫的方式。
進一步地，輕燒氧化鎂球碎磨系統(tǒng)和風力分級系統(tǒng)全密閉，并且負壓操作，控制粉塵散逸。通過對該工藝過程的控制，保障無粉塵散逸的情況下實現(xiàn)輕燒氧化鎂球團的提質；目前工業(yè)上以開放式的篩分為主，粉塵污染嚴重，雜質分離效率低，獲得最好的產(chǎn)品MgO 97.3％，無法再進一步提質。
進一步地，步驟(3)中氧化鎂球采用鼠籠式破碎機、雷蒙磨粉機、高壓輥磨機、歐版磨粉機中的一種進行碎磨，碎磨后粒度在0.074mm以下的輕燒鎂粉占全部輕燒鎂粉的60％以上；碎磨后的輕燒鎂粉采用風力分級，風力分級后物料采用旋風收塵、布袋收塵中的一種或者二種方式捕集得到輕燒氧化鎂粉，輕燒氧化鎂粉的MgO含量≥98％。通過對該工藝過程的控制，對低品位菱鎂礦浮選精礦球團豎爐輕燒氧化鎂球團的進一步提質，根據(jù)雜質的賦存狀態(tài)及分布情況進行碎磨，通過風力分級實現(xiàn)CaO、SiO2、Fe2O3、Al2O3等雜質的分離；輕燒氧化鎂球團MgO≥97％，通過風力分級，可獲得MgO≥98％的高品質輕燒氧化鎂粉。
進一步地，所述菱鎂精礦粉的MgO含量≥47％。
本發(fā)明所涉及的百分比均為質量基準。
本發(fā)明公開了一種環(huán)境友好的菱鎂礦精礦輕燒氧化鎂的方法，以低品位菱鎂礦浮選精礦為原料，采用菱鎂礦精礦壓球—輕燒—風選工藝，從源頭解決了菱鎂礦輕燒過程中無組織粉塵排放難題，同時實現(xiàn)菱鎂礦中CaO、SiO2、Fe2O3、Al2O3等雜質的深度分離，可得到MgO≥98％的高品質輕燒氧化鎂。該工藝攻克了菱鎂礦焙燒過程中粉化的問題，實現(xiàn)了菱鎂礦清潔、環(huán)保的輕燒過程，同時有效擴大了可利用菱鎂礦資源范圍，實現(xiàn)了低品位菱鎂礦生產(chǎn)高附加值的高品質輕燒氧化鎂，可有效提高企業(yè)環(huán)境效益、經(jīng)濟效益。
具體實施方式
實施例1
一種環(huán)境友好的菱鎂礦精礦輕燒氧化鎂的方法中，首先將MgO 47.2％的菱鎂礦精礦、7％粘結劑(輕燒氧化鎂5％、聚丙烯酸1％、聚丙烯酸鈉1％)配水12％后通過壓碾機混合均勻，在壓球機中采用200MPa壓力壓制成料球，陳化72h。將料球在豎爐內(nèi)1000℃輕燒5h，升溫速度20℃/min，降溫速度5℃/min。氧化鎂球團經(jīng)雷蒙磨粉機細磨，細磨后粒度<0.074mm輕燒鎂粉占全部輕燒鎂粉的72％，細磨后輕燒鎂粉采用風力分級，分離獲得細粒級物料為高品質的輕燒氧化鎂粉，MgO≥98％。
實施例2
一種環(huán)境友好的菱鎂礦精礦輕燒氧化鎂的方法中，首先將MgO 47.1％的菱鎂礦精礦、10％粘結劑(聚丙烯酸3％、聚丙烯酸鈉1％、聚丙烯酸銨3％、聚丙烯酸酰胺3％)配水10％后通過壓碾機混合均勻，在壓球機中采用400MPa壓力壓制成料球，陳化80h。將料球在豎爐內(nèi)800℃輕燒10h，升溫速度10℃/min，降溫速度4℃/min。氧化鎂球團經(jīng)鼠籠式破碎機破碎，破碎后粒度<0.074mm輕燒鎂粉占全部輕燒鎂粉的61％，破碎后輕燒鎂粉采用風力分級，分離獲得細粒級物料為高品質的輕燒氧化鎂粉，MgO≥98％。
實施例3
一種環(huán)境友好的菱鎂礦精礦輕燒氧化鎂的方法中，首先將MgO 47.0％的菱鎂礦精礦、9％粘結劑(輕燒氧化鎂4％、聚丙烯酸銨2％、聚丙烯酸酰胺3％)配水15％后通過壓碾機混合均勻，在壓球機中采用300MPa壓力壓制成料球，陳化96h。將料球在豎爐內(nèi)1200℃輕燒4h，升溫速度30℃/min，降溫速度4℃/min。氧化鎂球團經(jīng)歐版磨粉機細磨，細磨后粒度<0.074mm輕燒鎂粉占全部輕燒鎂粉的95％，細磨后輕燒鎂粉采用風力分級，分離獲得細粒級物料為高品質的輕燒氧化鎂粉，MgO≥98％。