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耐火材料天然原料的均化、提純和改性 |
來源:中國粉體技術網 更新時間:2014-12-29 09:54:15 瀏覽次數: |
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(中國粉體技術網/遠志)天然原料可以直接或經過簡單加工(破碎、粉磨或燒成等)后用于耐火材料的生產。這些原料種類繁多,如耐火粘土、礬土、藍晶石族礦物、硅石、葉臘石、硅藻土、菱鎂礦、橄欖石、蛇紋石、滑石、鎂質粘土、綠泥石、白云石、石灰石、鉻鐵礦、鋯英石等。
天然原料生產工藝簡單,生產成本低,但性能不穩定,產品附加值低,同時選礦過程發生大量低品位礦或尾礦殘留,易造成資源浪費。目前一般采用下面三種方法來應對該問題:
(1)天然原料的均化,提高原料的性能穩定性;
(2)天然原料的提純,包括低品位礦的利用和現有原料的提純,使其品位上升;
(3)天然原料的改性,使原料性能得到突變,獲得新的用途,提高產品附加值。
目前在礬土、焦寶石和鎂橄欖石的均化、提純和開發方面做了很多工作,下面分別予以介紹。
1 礬土基原料的均化、提純和開發
我國有豐富的礬土資源,建國以來,國家先后在原山西陽泉高鋁礬土礦、貴州貴陽耐火材料廠、河南澠池煅燒廠依托當地鋁土礦資源,建立了高鋁耐火原料生產基地。但目前礬土生產仍以煅燒天然塊料為主,品種單一,質量波動大,資源利用差,能耗比較高,污染較嚴重,產品附加值低。在目前鋁礬土資源日益匱乏的情況下,需要重視耐火原料的研究,采取均化、提純等技術路線,開發優質合成新材料,使天然原料的品位、質量發生質的提升,提高原料附加值和資源的利用率。
國內外的均化料生產一般采用濕法均化工藝,即采用的是濕法制粉、真空擠泥成型、干燥、燒結的生產工藝。該工藝盡管比較成熟,但存在著工藝流程長、能耗高、消耗大量水資源等缺點。為克服濕法工藝的缺點,新型的半干法均化工藝應運而生。新型半干法工藝簡單地說就是干法制粉、半干法造粒、成型、燒結制備均化料的工藝。
2 焦寶石原料的均化和開發
我國焦寶石資源儲量豐富,根據相關資料顯示,到2009年為止,河南省共有耐火粘土礦區72處,儲量3310萬t,主產地為焦作、平頂山等,郟縣、魯山、寶豐等縣區為平頂山地區硬質粘土(焦寶石)的主要產地,儲量約占全省的35%(w)。焦寶石是優質硬質粘土的代表,品位較低,現階段主要用來生產粘土質耐火材料,應用范圍不廣,造成大量焦寶石礦堆積無法利用。王鑫、靳斐等以焦寶石、高鋁礬土為主要原料,輔以工業氧化鋁、軟質粘土等,采用均化或除雜質工藝經高溫煅燒研制了不同氧化鋁含量的莫來石、低膨脹堇青石和高鋁瓷球原料等。
3 橄欖石廢棄粉礦制備鎂橄欖石原料
河南西峽是我國橄欖石的主要產地,出產的橄欖石中鎂橄欖石相(2MgO·SiO2)占85%(w)以上,其次為鐵橄欖石等,具有較高的商業價值。西峽橄欖石的主要用途是用做鑄造型砂、煉鋼出鋼口引流砂,用量占總產量的90%以上。這兩種用途對粒度(粗、中顆粒)要求嚴格,加工過程中產生的大量細顆粒無法使用,大量堆積,造成了資源的浪費。
鎂橄欖石具有耐高溫(M2S熔點是1890℃)、橄欖石廢棄粉礦粒度較小等特點,具有制備合成料的便利條件。因此采用橄欖石廢棄粉礦制備鎂橄欖石合成料是可行的技術方案。石干等采用西峽橄欖石廢棄礦粉,研究了輕燒鎂粉加入量和煅燒溫度對合成鎂橄欖石材料相組成、顯微結構和燒結性能的影響,以及用該合成料制備的鎂橄欖石制品的性能。試制的合成料中鎂橄欖石含量約80%(w),并含有少量鎂鐵尖晶石和方鎂石。
4 電熔鎂橄欖石
氧化鎂資源一般包括鎂砂、氯化鎂和鎂橄欖石。隨著堿性耐火材料的發展,由于菱鎂礦資源的消耗和氯化鎂開發的高成本,鎂橄欖石的開發日益迫切。鎂橄欖石是一種硅酸鎂礦物,具有高熱膨脹系數和高熔點(1890℃)。對于煉鋼工業,鎂橄欖石是一種很好的材料。電熔鎂橄欖石是通過碳熱還原反應制備的新型耐火原料,它具有較低的Fe2O3含量(0.2-0.4%)。
武漢科技大學研究者將電熔鎂橄欖石引入澆注料中,研究了硅灰含量對電熔鎂橄欖石澆注料性能的影響。研究結果表明:隨著硅灰含量的增加,澆注料體積密度和強度均隨之增加。但是電熔鎂橄欖石澆注料的熱震穩定性不好,并且在試樣顯微結構中發現了少量的較大氣孔和低熔相。
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