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烧结镁砂的等级分类、生产工艺方法及性能

  在耐火材料工业中,用菱镁矿轻烧的镁砂或用海水、卤水化学法生产的轻镁砂,在回转窑或立窑中于15002000℃煅烧,使镁砂通过晶粒长大和致密化转变为几乎惰性的镁砂,称为烧结镁砂或重烧镁砂。

  (1)烧结镁砂的生产工艺。

  根据原料的不同烧结特性和镁砂产品的技术要求,镁砂生产过程可采用一步煅烧或两步煅烧工艺。镁砂的质量主要由镁砂的含量、体积密度、氧化钙/二氧化硅比和晶体尺寸来评价。为了生产高质量的菱镁矿,净化后的菱镁矿精矿一般送入轻烧炉进行轻烧(10001100℃),得到轻烧(也称轻烧)镁砂,然后用球磨机压制,在再燃窑中烧结。以下三种方法常用于两步煅烧。

  ①多层炉-回转窑或立窑法。

  这是一种通过在多层炉中轻烧菱镁矿精矿[MgO或Mg(OH)2],然后在回转窑或竖窑中再燃烧来生产高质量菱镁矿的方法。例如,比利时NESA公司采用浮选法制备菱镁矿精矿(碳酸镁),干燥后的菱镁矿精矿通过螺旋输送机送入多层炉,经预热、轻烧、冷却后生产轻烧镁砂。

  多层炉由环形炉膛和垂直圆筒组成,外径7850毫米,12层,30个燃烧器。以重油为原料,轻烧温度为900℃。每层炉缸都设有交替的或周边和中心漏料孔,利用安装在耙臂上的耙齿将物料通过漏料孔从一层耙到下一层。充分燃烧的轻烧镁砂通过螺旋输送机供应给双辊球磨机。喂料温度约700℃,压球机辊筒约750mm,辊筒宽度约320mm,辊筒额定转速10.7r/min,调节范围516r/min,总压3520kN。当压球机转速为16r/min时,所需电机功率为168kW,所需冷却水为9。压制好的球团被送入竖窑,在2000℃的烧成温度下进行再燃。焙烧后的球团从竖窑中排出,经冷却器冷却至90℃左右后即可运输。

  朝鲜镁矿公司利用金青港附近的大型露天菱镁矿,采用浮选法制备菱镁矿精矿,然后将矿浆泵入9台碟式离心机脱水。脱水后的精矿通过输送机输送至8个中间料仓,并供应至4个多层炉进行轻烧。制备的轻烧镁砂粉末用约110%的水润湿。四球压机用于无粘结剂的两级压球,先预压后压死。为了增加力量,球被打包了。公司可年产50×104t菱镁矿精矿,年产20×104t优质菱镁矿。

  ②悬浮焙烧炉-回转窑或立窑法。

  国外的普波尔型悬浮焙烧炉——回转窑或立窑生产镁砂时,一般采用三级换热器将浮选精矿加热到接近轻烧温度,然后送入悬浮焙烧炉轻烧。制备轻烧镁粉后,进入700,900℃的球压机,以15t/cm2的压力压制成颗粒。这些小球由升降机送到振动筛。筛出粉料后,将温度在500~750℃之间的球团放入回转窑或立窑中重新烧结,烧结温度为1800.2万℃。从窑中排出的烧结菱镁矿用移动式篦冷机或筒式冷却器冷却到6080℃。

  ③回转窑-回转窑法。

  这是一种在回转窑中轻烧,用压球机压球,然后在另一个回转窑中再燃的方法。在希腊斯卡里斯蒂利财团金融矿业航运公司采用的回转窑中,菱镁矿精矿在1000℃下轻烧,轻烧后的氧化物粉末压成球,然后在回转窑中于2000℃下重新煅烧。烧结镁砂的性能为镁砂95%,体积密度为3.43.5克/立方厘米。

  (2)烧结镁砂的性能。

  烧结镁砂的质量主要由镁砂含量、颗粒体积密度和氧化钙/二氧化硅比来评价。一般来说,镁砂中的镁砂含量要高,二氧化硅、氧化钙、氧化铝和氧化铁等杂质成分要低。这样,镁砂的主相是方镁石,用较少的水泥,形成较好的方镁石直接结合结构。氧化钙/二氧化硅的比例决定了镁砂中基体的相组成,理论上预期质量比小于0.93或大于1.86。从而获得高熔点的矿物。

  此外,当CaO/SiO2较低时,硅酸盐成为包围镁砂晶体的膜或壳。当CaO/SiO2较高时,硅酸盐的成膜作用不太明显,硅酸盐以孤立状态出现,而方镁石晶体直接相互结合,有利于镁砂的高温性能。耐火材料行业普遍认为CaO:SiO2比例小于3:1的镁砂不是优质产品,CaO:SiO2=(3:1)(8:1)的镁砂是市场上较受欢迎的产品,但不能超过这个范围的极限,因为会带来副作用。镁砂含量越高,氧化钙和二氧化硅含量越低,氧化钙和二氧化硅的比例越大,烧结镁砂的高温强度、抗渣性和体积稳定性越好。