鎂鈣質耐火原料礦產概況及生產工藝
作者:admin 發布時間:2019-12-12 02:12:29 點擊率:765
鎂鈣質耐火原料礦產概況及生產工藝,白云石為制造鎂鈣耐火材料的主要原料。白云石為CaCO,和MgCO2的復鹽,化學表達式為CaMg(CO2)2,含CaO30.4%,MgO21.7%,CO247.9%。加熱后,白云石中的MgCO2在750℃左右分解;CaCO2在950℃左右分解。白云石和冷酸緩慢作用。白云石為三方晶系的礦物,其折射率nm=1.681~1.695,1.500~1.513,相對密度2.8~2.9,硬度3.5~4。
白云石礦床屬于沉積礦床,其成因又分為海相沉積白云石礦床和瀉湖相沉積白云石礦床。其中,海相沉積的白云石礦床規模巨大,礦石質量較好,如遼寧營口陳家堡子礦床、河北遵化魏家井礦床、江蘇南京幕府山礦床、湖南湘鄉白云石礦床。瀉湖相沉積的白云石礦床規模較小,礦石質量也較差。
我國白云石資源豐富,且多產于震旦紀的巖層中,如東北的遼河群、內蒙古的桑干群、福建的金匹群中都有白云巖產出。其次,震旦-寒武紀中白云石礦床也比較廣泛,如遼東半島、冀東、內蒙古、山西、江蘇等地也有大型礦床產出。石炭、二疊紀中的白云石礦床多分布于湖北、湖南、廣西、貴州等地。
優質耐火原料是制造優質耐火制品的前提。對于鎂鈣或白云石耐火材料來說,耐火原料對于制品的性能就更加重要。
白云石耐火材料具有難燒結和易水化的特點。如果燒結不致密,白云石砂中的CaO的結晶就不夠完整,砂中還會具有很多開放氣孔。這樣,大氣中的水蒸氣,或窯氣中的CO2、SO2等酸性氣體就會進入材料內部,與容易發生水化的CaO反應,致使材料快速損毀。所以,為提高鎂鈣耐火材料的抗水化性、抗CO2、SO2等酸性氣體的侵蝕性以及高溫體積穩定性,特別要求使用燒結良好的高純、致密、低氣孔率的鎂鈣或白云石砂作為制磚原料。
白云石的制砂工藝分電熔制砂、一步燒砂、摻雜燒砂、兩步燒砂(輕燒水化、輕燒壓球)等。
電熔法和一步抄雜法制砂不僅能耗大、成本高,所制產品的性能也不理想,試驗證明,采用電熔工藝制取白云石砂具有鎂鈣偏析和高致密砂產率低的問題;采用一步摻雜工藝制取白云石砂具有生坯燒成收縮大、燒成熱效率低、所制耐火制品燒結溫度窄等問題。
國內外采用一步法和兩步法工藝制取鎂鈣砂。兩步輕燒水化是將白云石輕燒、水化后,加入細磨的輕燒鎂粉,經混練、成型、干燥,再經高溫鍛燒制得致密原料。我國的山東等地就采用這種工藝制取鎂鈣砂。
兩步壓球鍛燒是將白云石輕燒、粉碎、細磨、成型后,再經高溫鍛燒制得致密原料。例如,將高純白云石輕燒后在200MPa下等靜壓成型后,在1600℃般燒可獲體積密度大于3.34g/cm²的熟料。目前,安徽池州的祿思偉公司就采用了這種工藝。
一步法的關鍵需要尋找純度適中、燒結性良好的白云石礦石。原德國Wulfrath公司就是采用這種工藝。一步法燒砂工藝所用的白云石礦石應具有如下特征:①雜質總量為0.6%~1.2%;②雜質分布均勻;③細晶粒結構;④熔劑物質Al2O2和Fe2O3的含量均≤0.2%。“八五”攻關期間,原中國建筑材料科學研究院通過對全國數十個硫點白云石礦石的研究,最后在天津附近找到了符合一步法制取優質白云石熟料要求的礦石。表6-27顯示了部分結果。
冀東地區具有高純度、易燒結的白云石原料。20世紀90年代初,原天津耐火器材廠請德國Wulfrath公司對冀東的原料進行了燒結實驗,該白云石原料得到了德方認可。當時,Wulfrath公司采用一步法和回轉窯制取白云石砂。由于制砂成本很低,所制白云石制品和鎂質制品相比具有價格優勢。10年后,Wulfrath的繼承者LWB在池州成立了祿思偉公司,采用兩步壓球工藝生產鎂鈣砂。兩步法的能源消耗和生產成本明顯高于一步法。不過,兩步法可以燒制純度達99%的白云石砂,或者添加輕燒鎂粉燒制富鎂白云石砂及氧化鎂含量更高的鎂鈣砂。
簡而言之,制取鎂鈣砂的要點是提高原料的灼燒基密度,減少粒子半徑,減少團聚和使雜質均勻分布,制取鎂鈣砂可以采用下述工藝:
①采用易燒結原料,用一步法通過回轉窯生產白云石砂
②采用兩步活化鍛燒用隧道窯燒制鎂白云石砂;
③采用兩步壓球法生產鎂白云石或白云石砂。
白云石礦床屬于沉積礦床,其成因又分為海相沉積白云石礦床和瀉湖相沉積白云石礦床。其中,海相沉積的白云石礦床規模巨大,礦石質量較好,如遼寧營口陳家堡子礦床、河北遵化魏家井礦床、江蘇南京幕府山礦床、湖南湘鄉白云石礦床。瀉湖相沉積的白云石礦床規模較小,礦石質量也較差。
我國白云石資源豐富,且多產于震旦紀的巖層中,如東北的遼河群、內蒙古的桑干群、福建的金匹群中都有白云巖產出。其次,震旦-寒武紀中白云石礦床也比較廣泛,如遼東半島、冀東、內蒙古、山西、江蘇等地也有大型礦床產出。石炭、二疊紀中的白云石礦床多分布于湖北、湖南、廣西、貴州等地。
優質耐火原料是制造優質耐火制品的前提。對于鎂鈣或白云石耐火材料來說,耐火原料對于制品的性能就更加重要。
白云石耐火材料具有難燒結和易水化的特點。如果燒結不致密,白云石砂中的CaO的結晶就不夠完整,砂中還會具有很多開放氣孔。這樣,大氣中的水蒸氣,或窯氣中的CO2、SO2等酸性氣體就會進入材料內部,與容易發生水化的CaO反應,致使材料快速損毀。所以,為提高鎂鈣耐火材料的抗水化性、抗CO2、SO2等酸性氣體的侵蝕性以及高溫體積穩定性,特別要求使用燒結良好的高純、致密、低氣孔率的鎂鈣或白云石砂作為制磚原料。
白云石的制砂工藝分電熔制砂、一步燒砂、摻雜燒砂、兩步燒砂(輕燒水化、輕燒壓球)等。
電熔法和一步抄雜法制砂不僅能耗大、成本高,所制產品的性能也不理想,試驗證明,采用電熔工藝制取白云石砂具有鎂鈣偏析和高致密砂產率低的問題;采用一步摻雜工藝制取白云石砂具有生坯燒成收縮大、燒成熱效率低、所制耐火制品燒結溫度窄等問題。
國內外采用一步法和兩步法工藝制取鎂鈣砂。兩步輕燒水化是將白云石輕燒、水化后,加入細磨的輕燒鎂粉,經混練、成型、干燥,再經高溫鍛燒制得致密原料。我國的山東等地就采用這種工藝制取鎂鈣砂。
兩步壓球鍛燒是將白云石輕燒、粉碎、細磨、成型后,再經高溫鍛燒制得致密原料。例如,將高純白云石輕燒后在200MPa下等靜壓成型后,在1600℃般燒可獲體積密度大于3.34g/cm²的熟料。目前,安徽池州的祿思偉公司就采用了這種工藝。
一步法的關鍵需要尋找純度適中、燒結性良好的白云石礦石。原德國Wulfrath公司就是采用這種工藝。一步法燒砂工藝所用的白云石礦石應具有如下特征:①雜質總量為0.6%~1.2%;②雜質分布均勻;③細晶粒結構;④熔劑物質Al2O2和Fe2O3的含量均≤0.2%。“八五”攻關期間,原中國建筑材料科學研究院通過對全國數十個硫點白云石礦石的研究,最后在天津附近找到了符合一步法制取優質白云石熟料要求的礦石。表6-27顯示了部分結果。
冀東地區具有高純度、易燒結的白云石原料。20世紀90年代初,原天津耐火器材廠請德國Wulfrath公司對冀東的原料進行了燒結實驗,該白云石原料得到了德方認可。當時,Wulfrath公司采用一步法和回轉窯制取白云石砂。由于制砂成本很低,所制白云石制品和鎂質制品相比具有價格優勢。10年后,Wulfrath的繼承者LWB在池州成立了祿思偉公司,采用兩步壓球工藝生產鎂鈣砂。兩步法的能源消耗和生產成本明顯高于一步法。不過,兩步法可以燒制純度達99%的白云石砂,或者添加輕燒鎂粉燒制富鎂白云石砂及氧化鎂含量更高的鎂鈣砂。
簡而言之,制取鎂鈣砂的要點是提高原料的灼燒基密度,減少粒子半徑,減少團聚和使雜質均勻分布,制取鎂鈣砂可以采用下述工藝:
①采用易燒結原料,用一步法通過回轉窯生產白云石砂
②采用兩步活化鍛燒用隧道窯燒制鎂白云石砂;
③采用兩步壓球法生產鎂白云石或白云石砂。