01. 前言概述
我國是世界上鎂砂生產大國,年產量己達到6×106噸。產品部分用于生產制備耐火材料外,大部分用于出口,出口量占國際市場貿易總額的60%。但我國的鎂砂生成卻存在礦石開采過度無序,生成技術及工藝落后等諸多問題,因此高品位的菱鎂礦越來越少,生產的鎂砂產品質量也越來越差,不僅不能滿足我國鋼鐵行業(yè)發(fā)展需要,而且在國際上也難以獲得高競爭力,利潤空間小。因此,近年來各高校、科研院所、企業(yè)越來越重視肇慶高純鎂砂產品的研究。
肇慶高純鎂砂是一種高純度、高熔點(2825℃)、結構致密的鎂砂產品,有97、98兩個牌號。其中特優(yōu)級高純鎂砂在我國并沒有穩(wěn)定供應的產品,在遼寧僅后英集團和岫巖萬成集團等幾家企業(yè)能生產供應優(yōu)級高純鎂砂,其他均為高純普通砂。高純鎂砂在鋼鐵冶煉、玻璃、水泥、高溫化學等工業(yè)領域均有廣泛應用。
高純鎂砂的生產工藝主要有化學法和浮選煅燒法兩大類。以鹽湖鎂鹽及海水為原料,人工合成高純鎂砂是美國、日本和西歐等國的研究重點,目前己經開發(fā)出高品質的人工合成鎂砂。我國在這方面的研究相對滯后,研究較多的是堿法、石灰石法以及氨法等,但我國鹽湖鎂鹽的資源豐富,尤其是青海的柴達木盆地,有高達48.15億噸的鹽湖鎂鹽和31.43億噸的水鎂石儲量,因此發(fā)展?jié)摿薮蟆_|寧等菱鎂礦豐富的地區(qū)則多采用浮選煅燒法,由于礦石質量難以保證,生產的鎂砂無論是純度,還是體積密度都無法與化學法進行競爭。
02. 化學法
方法一:氯化銨浸出-煅燒法
以菱鎂礦為原料,采用化學選礦提純除雜方法制得的鎂砂氧化鎂含量達到99.21%。
(1)生產原理
以低品位菱鎂礦為原料,采用氯化鉸循環(huán)浸出-氨法沉鎂技術生成高純鎂砂,MgO含量≥99.97%,密度達3.41g/cm3。
(2)工藝流程
菱鎂礦→煅燒→NH4Cl浸出→浸出液→氨法沉鎂→Mg(OH)2→二步煅燒→高純鎂砂
方法二:氨法
(1)生產原理
將一定濃度的氯化鎂溶液精過濾后與氨水混合,方程式如下:
2NH3+2H2O+Mg2+→Mg(OH)2↓+2NH4+(5)
反應結束后進行過濾,得到沉淀和濾液。過濾得到的Mg(OH)2沉淀經煅燒或電熔得到最終產物鎂砂;過濾得到的濾液為一次母液,雖然其中的Mg2+含量較低低,但NH4+含量較多,故要進行回收。
(2)工藝特點
氨法工藝的優(yōu)點在于:一、工藝比較簡單;二、原料氨水價格低廉,且反應的副產品氯化銨可以回收,成本低;三、反應過程中不受SO42-,CO32-,HCO3-等雜質的影響,凈化成本低,產品純度高。
氨法工藝的缺點在于:一、氫氧化鎂為膠狀沉淀,顆粒較細,濾餅含水量高,過濾困難使產品的純度難以得到保證;二、一方面反應形成的NH3-NH4C1的緩沖體系使溶液的pH值長時間穩(wěn)定在9.0左右,Mg2+不易沉淀完全,另一方面反應會消耗大量的原料氨水,因此氫氧化鎂產率難以得到提高,僅為80%左右。
(3)生產中應注意的幾個問題
采用氨法制備高純鎂砂,首先要做好鹵水的前置處理工序,控制濃度在并采用脫碳水作為溶劑;其次要嚴格控制工藝因素,如反應溫度(50-60℃)、反應時間(pH大于12時氨化反應達到平衡時間為15min)、鎂和氨物質的量比(1:1.2)、以及反應物料的濃度(30g/L左右)等;第三優(yōu)化煅燒工藝,因為無論是一步煅燒法還是二步煅燒法,燒結溫度都需達到1800℃,所以必須在保證產品質量的前提下降低燒結溫度,控制能耗,降低成本。
03. 浮選煅燒法
鍛燒菱鎂礦是我國目前生產鎂砂的最主要方法的方法。在“天然菱鎂礦制取優(yōu)質高純鎂砂新工藝技術及高溫堅窯”課題的引領下,為解決大結晶菱鎂石難燒結等諸多難題,經過數(shù)年的自主攻關試驗,終于開發(fā)了切實可行、符合我國國情、生產效果優(yōu)異的將菱鎂礦輕燒、磨細、壓球和再死燒的“二步煅燒”新工藝。
將該工藝與處理粉礦的浮選工藝相結合,并采用高溫油堅窯、懸浮焙燒爐、高壓壓球機、輥式磨等設備,生產的高純鎂砂MgO質量分數(shù)在98%以上,體積密度達3.30g/cm3,結束了我國沒有高純鎂砂的歷史。隨著工業(yè)生產實踐的發(fā)展,浮選煅燒工藝也得到不斷優(yōu)化完善,生產出的高純鎂砂各項性能質量指標均大幅提高,其中氧化鎂含量、體積密度為、CaO/SiO2比等關鍵指標均已達國際先進水平。
上一篇:肇慶新型建材之“鎂碳磚”的介紹!
下一篇:肇慶白云石的應用進展是怎樣的?