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高纯镁砂的生产工艺
浏览:277 发布日期:2021-06-11
在2021年6月11日,我国是世界上镁砂消费大国,年产量己到达6×106吨。产品局部用于消费制备耐火材料外,大部分用于出口,出口量占国际市场贸易总额的60%。但我国的镁砂生成却存在矿石开采过度无序,生成技术及工艺落后等诸多成绩,因而高品位的菱镁矿越来越少,消费的镁砂产品质量也越来越差,不只不能满足我国钢铁行业开展需求,而且在国际上也难以获得高竞争力,利润空间小。因而,近年来各高校、科研院所、企业越来越注重高纯镁砂产品的研讨。
 
 
高纯镁砂是一种高纯度、高熔点(2825℃)、构造致密的镁砂产品,有97、98两个牌号。其中特优级高纯镁砂在我国并没有波动供给的产品,在辽宁仅后英集团和岫岩万成集团等几家企业能消费供给优级高纯镁砂,其他均为高纯普通砂。高纯镁砂在钢铁冶炼、玻璃、水泥、低温化学等工业范畴均有广泛应用。
 
高纯镁砂的生产工艺次要有化学法和浮选煅烧法两大类。以盐湖镁盐及海水为原料,人工合成高纯镁砂是美国、日本和西欧等国的研讨重点,目前己经开发出高品质的人工合成镁砂。我国在这方面的研讨绝对滞后,研讨较多的是碱法、石灰石法以及氨法等,但我国盐湖镁盐的资源丰厚,尤其是青海的柴达木盆地,有高达48.15亿吨的盐湖镁盐和31.43亿吨的水镁石储量,因而发展潜力宏大。辽宁等菱镁矿丰厚的地域则多采用浮选煅烧法,由于矿石质量难以保证,消费的镁砂无论是纯度,还是体积密度都无法与化学法停止竞争。
 
化学法:
 
办法一:氯化铵浸出-煅烧法
 
以菱镁矿为原料,采用化学选矿提纯除杂办法制得的镁砂氧化镁含量到达99.21%。
 
(1)消费原理
 
以低档次菱镁矿为原料,采用氯化铰循环浸出-氨法沉镁技术生成高纯镁砂,MgO含量≥99.97%,密度达3.41g/cm3。
 
(2)工艺流程
 
菱镁矿→煅烧→NH4Cl浸出→浸出液→氨法沉镁→Mg(OH)2→二步煅烧→高纯镁砂
 
办法二:石灰石一苦卤法
 
a)消费原理
 
石灰石锻烧后制备生石灰:
 
CaCO3→CaO+CO2(1)
 
生石灰与水混合变成石灰乳:
 
CaO+H2O→Ca(OH)2(2)
 
石灰乳与氯化镁反响制得氢氧化镁:
 
MgCl2+Ca(OH)2→Mg(OH)2↓+CaCl2(3)
 
氢氧化镁受热分解生成氧化镁:
 
Mg(OH)2→MgO+H2O(4)
 
(2)消费中应留意的几个成绩
 
①卤水中MgCl2质量浓度是决议产物过滤功能的重要要素,需控制在107-113g/L之间。假如MgCl2含量过高,生成的晶体颗粒会较小、较细,招致过滤困难;假如MgCl2含量过低,生成的晶体颗粒会较大,虽利于过滤,但由于母液夹带过多,不只影响设备生产能力,而且难以保证回收率。
 
②工业用水中有少量的CO32一、HCO3一、以及游离的CO2,当与卤水中的Mg2+发作反响并生成沉淀时会极大影响产品的质量和收率,所以必需要有脱碳措施,而且失掉Mg(OH)2也要用脱碳水停止洗濯,将氯离子洗净。
 
③Ca(OH)2的粒度需小于0.071mm。
 
④石灰在空气中极易失活,所以必需要密封寄存。
 
办法二:氨法
 
(1)消费原理
 
将一定浓度的氯化镁溶液精过滤后与氨水混合,方程式如下:
 
2NH3+2H2O+Mg2+→Mg(OH)2↓+2NH4+(5)
 
反响完毕后停止过滤,失掉沉淀和滤液。过滤失掉的Mg(OH)2沉淀经煅烧或电熔失掉最终产物镁砂;过滤失掉的滤液为一次母液,虽然其中的Mg2+含量较低低,但NH4+含量较多,故要停止回收。
 
(2)工艺特点
 
氨法工艺的优点在于:一、工艺比较简单;二、原料氨水价格低廉,且反响的副产品氯化铵可以回收,成本低;三、反响进程中不受SO42-,CO32-,HCO3-等杂质的影响,污染成本低,产品纯度高。
 
氨法工艺的缺陷在于:一、氢氧化镁为胶状沉淀,颗粒较细,滤饼含水量高,过滤困难使产品的纯度难以失掉保证;二、一方面反响构成的NH3-NH4C1的缓冲体系使溶液的pH值长时间波动在9.0左右,Mg2+不易沉淀完全,另一方面反响会耗费少量的原料氨水,因而氢氧化镁产率难以失掉进步,仅为80%左右。
 
(3)消费中应留意的几个成绩
 
采用氨法制备高纯镁砂,首先要做好卤水的前置处置工序,控制浓度在并采用脱碳水作为溶剂;其次要严格控制工艺要素,如反响温度(50-60℃)、反应时间(pH大于12时氨化反响到达均衡工夫为15min)、镁和氨物质的量比(1:1.2)、以及反响物料的浓度(30g/L左右)等;第三优化煅烧工艺,由于无论是一步煅烧法还是二步煅烧法,烧结温度都需到达1800℃,所以必需在保证产品质量的前提下降低烧结温度,控制能耗,降低成本。
 
浮选煅烧法:
 
锻烧菱镁矿是我国目前消费镁砂的最次要办法的办法。在“自然菱镁矿制取优质高纯镁砂新工艺技术及低温坚窑”课题的引领下,为处理大结晶菱镁石难烧结等诸多难题,经过数年的自主攻关实验,终于开发了切实可行、契合我国国情、消费效果优良的将菱镁矿轻烧、磨细、压球和再死烧的“二步煅烧”新工艺。将该工艺与处置粉矿的浮选工艺相结合,并采用低温油坚窑、悬浮焙烧炉、高压压球机、辊式磨等设备,消费的高纯镁砂MgO质量分数在98%以上,体积密度达3.30g/cm3,完毕了我国没有高纯镁砂的历史。随着工业生产理论的开展,浮选煅烧工艺也失掉不时优化完善,消费出的高纯镁砂各项功能质量指标均大幅提高,其中氧化镁含量、体积密度为、CaO/SiO2比等关键目标均已达国际先进程度。
 
以菱镁粉矿制备高纯镁砂的详细工艺为:
 
用辽宁省海城市牌楼镇矿区的废弃一级菱镁矿粉矿,粒度范围为0-15mm,其矿物组成比较简单,次要矿物为菱镁矿、白云石,主要矿物为滑石、斜绿泥石,微量矿物有石英、透闪石、方柱石以及褐铁矿、黄铁矿等。MgO及无害成分SiO2,CaO,Fe2O3,Al2O3,等在矿石中散布平均,并无分明富集景象,无害元素钙、铁以类质同象和微细机械包体方式存在于菱镁矿晶格中。
 
从我国国情动身,消费高纯镁砂的工艺为:以优质菱镁矿为原料,以煤气为燃料,首先在反射窑轻烧,其次将失掉的轻烧粉细磨并干法压球,最初在低温油坚窑中对镁球停止第二次煅烧,消费失掉的高纯镁砂MgO含量97(w)%,体积密度在3.25-3.30g/cm3之间。该工艺的设备已完全国产化,产品质量也满足了我国大部分高档镁质耐火材料对镁砂质量功能的要求。据统计辽宁省目前有高纯油坚窑及中档坚窑近200座,年产高纯镁砂150多万吨,并一定量出口。

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