專利名稱：一種電熔鎂橄欖石及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于耐火材料技術領域。具體涉及一種電熔鎂橄欖石及其制備方法。
背景技術：
鎂橄欖石屬于島狀構造的硅酸鹽，是橄欖石族礦物的一種。鎂橄欖石的硬度大、熔點和耐火度都較高，且具備不水化、化學組成穩(wěn)定和與其它原料相容性好的特點；另外，獨特的鎂硅體系使其即可抗酸性渣也可抗堿性渣侵蝕，并且從常溫至熔點間無晶型轉變，晶型穩(wěn)定，因此是耐火材料良好的組成礦物。在鋼鐵工業(yè)中使用鎂橄欖石耐火材料的部位主要有出鐵口堵塞材料、出鐵槽、混鐵車和盛鋼桶內襯等；由于其抗蠕變能力和耐侵蝕性較好而用作玻璃窯爐的蓄熱室格子磚。鎂橄欖石在耐火材料領域雖有一定的應用但不廣泛，限制其成為高級耐火材料的因素就是其較差的抗熱震性能。在橄欖石族礦物中，由于地質生成條件的因素，自然狀態(tài)下的鎂橄欖石中存在大量的2價元素固溶體及雜質包裹體，其中Fe2+與Mg2+的離子半徑相近，礦物中Mg2+與Fe2+可以任意比例替換，形成完全類質同象混合物，因此在鎂橄欖石中總是存在一部分鐵橄欖石， 國內外鎂橄欖石原料中狗203含量一般為7 llwt%。鐵橄欖石的存在一方面會嚴重降低鎂橄欖石的耐火度；另一方面在煅燒情況下鐵橄欖石分解生成的FeO會發(fā)生晶型轉變，產生較大的體積效應，再加上鎂橄欖石本身的高熱膨脹系數，使鎂橄欖石的熱震穩(wěn)定性受到了極大的影響。因此鎂橄欖石中鐵雜質的存在嚴重制約了鎂橄欖石的廣泛應用。“鎂晶材料生產方法”(ZL02138725. 7)專利技術，涉及了一種高溫熔融狀態(tài)下利用碳還原來去除金屬氧化物雜質，再冷卻分離來制備晶體鎂橄欖石的方法。此方法存在以下的缺點(1)加入的輔料重燒鎂砂價格昂貴，加入量較多，大大地增加了生產成本；(2)抗氧化劑石墨電極0.5 的加入量不能把鎂橄欖石中的鐵完全還原掉，更不能還原硅并最終合成硅鐵合金；在碳與Si02、Fe2O3的反應中，碳是優(yōu)先與F^O3反應，然后再與S^2 反應，按7 Ilwt %的!^e2O3含量以及碳顆粒燃燒能量分配系數為0. 7計算，理論上需要 1. 2 1. 7wt%的碳才能完全把鎂橄欖石中的!^e2O3還原成單質鐵，要得到硅鐵合金則需要再加1. 6 2. 的碳，因此“鎂晶材料生產方法”專利技術中0. 5 的抗氧化劑加入量太少，不能實現專利中所述的最終結果。“一種高純電熔鎂橄欖石的制備方法” (CN200910061248. 8)專利技術，涉及一種在鎂橄欖石原礦中添加助劑，經過高溫熔融，再經過冷卻結晶來分離制備高純電熔鎂橄欖石的方法。該技術中所加的助劑為菱鎂礦、輕燒鎂和鎂砂，這在一定程度上增加了生產成本； 另外單純的經過高溫熔融和再結晶的工藝不可能將鎂橄欖石中的鐵雜質去除，因此不能得到高純電熔鎂橄欖石?！耙环N利用鎂橄欖石制備電熔鎂砂和硅鐵合金的方法”(ZL200710053618. 4)專利技術，通過高溫熔融狀態(tài)下利用碳把鎂橄欖石中的硅、鐵全部還原出來，再經過冷卻分離， 進而得到高級耐火材料電熔鎂砂以及硅鐵合金。此方法存在以下問題高溫狀態(tài)下，碳的大量存在會造成SiA和MgO被還原成SiO氣體和Mg蒸氣揮發(fā)掉，造成了大量的鎂和硅流失。

發(fā)明內容
本發(fā)明旨在克服現有技術缺陷，目的就是提供一種成本較低和工藝簡單的電熔鎂橄欖石制備方法。用該方法制備的電熔鎂橄欖石完全可作為高級耐火材料使用，附加產物硅鐵合金也使用廣泛。為實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是按質量份數計，將100份的鎂橄欖石和2 3份的還原劑混合，成球后置于電弧爐中，在1900 2200°C條件下熔融還原，保溫 2 5個小時，經自然冷卻后分離，得到電熔鎂橄欖石和硅鐵合金。上述技術方案中還原劑為焦炭或為無煙煤，粒徑小于0. 5mm ；鎂橄欖石為廢棄鎂橄欖細粉或為市售鎂橄欖石細粉，鎂橄欖石的主要化學成分及其含量是MgO含量為38 47wt%, SiO2含量為39 44wt%, Fe2O3含量為7 Ilwt% ；鎂橄欖石的粒徑小于0. 5讓。由于采用上述技術方案，本發(fā)明通過控制還原劑的加入量以及工藝條件，在保證去除鎂橄欖石中鐵雜質的情況下，解決了生產中鎂、硅流失的問題；采用廢棄或市售鎂橄欖石細粉為原料，還原劑為工業(yè)常用的焦炭或無煙煤，且反應溫度較低，故工藝簡單和生產成本低。制品電熔鎂橄欖石的MgO為55. 13 55. 72wt%,Si02為41. 89 42. 38wt%,Al2O3 為 1. 73 1. 89wt%, Fe2O3 為 0. 16 0. 29wt%禾口 CaO 為 0. 27 0. 36wt%，可作為高級耐火材料使用；產物硅鐵合金也為工業(yè)生產的常用材料，附加值高，應用也廣泛。因此，本發(fā)明實現了對鎂橄欖石細粉的高效綜合利用，成本低廉，工藝簡單，產物附加值高且應用廣泛，有很大的商業(yè)價值。
具體實施例方式下面結合具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的描述，并非對其保護范圍的限制為避免重復，先將本具體實施方式
所涉及到原料的有關技術參數統(tǒng)一描述如下， 實施例中不再贅述焦炭和無煙煤的粒徑小于0. 5mm ；鎂橄欖石的主要化學成分是，MgO含量為38 47wt%、SiO2含量為39 Mwt %和1 含量為7 1 Iwt %，鎂橄欖石粒徑小于 0. 5mmο實施例1一種電熔鎂橄欖石及其制備方法。按質量份數計，將100份的廢棄鎂橄欖石和2 2. 5份的焦炭混合，成球后置于電弧爐中，在1900 2000°C條件下熔融還原，保溫2 3小時，上層為鎂橄欖石，下層為硅鐵合金，經自然冷卻后分離，得到電熔鎂橄欖石和硅鐵合金。經檢測，本實施例制備的電熔鎂橄欖石的組分及其含量是MgO為55. 13 55. 29wt %, SiO2 為 42. 12 42. 38wt %, Al2O3 為 1. 81 1. 89wt %, Fe2O3 為 0. 16 0. 24wt%, CaO 為 0. 27 0. 31wt%。實施例2一種電熔鎂橄欖石及其制備方法。按質量份數計，將100份的市售鎂橄欖石和 2. 5 3份的無煙煤混合，成球后置于電弧爐中，在1950 2050°C條件下熔融還原，保溫 2. 5 3. 5個小時，上層為鎂橄欖石，下層為硅鐵合金，經自然冷卻后分離，得到電熔鎂橄欖石和硅鐵合金。經檢測，本實施例制備的電熔鎂橄欖石的組分及其含量是MgO為55. 39 55. 46wt %, SiO2 為 42. 24 42. 3Iwt %, Al2O3 為 1. 73 1. 80wt %, Fe2O3 為 0. 21 0. 27wt%, CaO 為 0. 31 0. 35wt%0實施例3一種電熔鎂橄欖石及其制備方法。按質量份數計，將100份的市售鎂橄欖石和
2.5 3份的焦炭混合，成球后置于電弧爐中，在2050 2150°C條件下熔融還原，保溫
3.5 4. 5個小時，上層為鎂橄欖石，下層為硅鐵合金，經自然冷卻后分離，得到電熔鎂橄欖石和硅鐵合金。經檢測，本實施例制備的電熔鎂橄欖石的組分及其含量是MgO為55. 67 55. 72wt %, SiO2 為 42. 17 42. 29wt %, Al2O3 為 1. 76 1. 84wt %, Fe2O3 為 0. 23 0. 29wt %，CaO 為 0. 28 0. 33wt %。實施例4一種電熔鎂橄欖石及其制備方法。按質量份數計，將100份的廢棄鎂橄欖石和4 5份的無煙煤混合，成球后置于電弧爐中，在2100 2200°C條件下熔融還原，保溫4 5個小時，上層為鎂橄欖石，下層為硅鐵合金，經自然冷卻后分離，得到電熔鎂橄欖石和硅鐵合
^^ ο經檢測，本實施例制備的電熔鎂橄欖石的組分及其含量是MgO為55. 61 55. 70wt %, SiO2 為 41. 89 42. 08wt %, Al2O3 為 1. 79 1. 82wt %, Fe2O3 為 0. 17
0.22wt %，CaO 為 0. 32 0. 36wt %。本具體實施方式
通過控制還原劑的加入量以及工藝條件，在保證去除鎂橄欖石中鐵雜質的情況下，解決了生產中鎂、硅流失的問題；采用廢棄或市售鎂橄欖石細粉為原料， 還原劑為工業(yè)常用的焦炭或無煙煤，且反應溫度較低，故工藝簡單和生產成本低。制品電熔鎂橄欖石的 MgO 為 55. 13 55. 72wt %、SiO2 為 41. 89 42. 38wt %、Al2O3 為 1. 73
1.89wt%、F%03為0. 16 0. 29wt%禾口 CaO為0. 27 0. 36wt%，可作為高級耐火材料使用； 產物硅鐵合金也為工業(yè)生產的常用材料，附加值高，應用也廣泛。因此，本具體實施方式
實現了對鎂橄欖石細粉的高效綜合利用，成本低廉，工藝簡單，產物附加值高且應用廣泛，有很大的商業(yè)價值。
權利要求
1.一種電熔鎂橄欖石的制備方法，其特征在于按質量份數計，將100份的鎂橄欖石和 2 3份的還原劑混合，成球后置于電弧爐中，在1900 2200°C條件下熔融還原，保溫2 5個小時，經自然冷卻后分離，得到電熔鎂橄欖石和硅鐵合金。
2.根據權利要求1所述的電熔鎂橄欖石的其制備方法，其特征在于所述的還原劑為焦炭或為無煙煤，粒徑小于0. 5mm。
3.根據權利要求1所述的電熔鎂橄欖石的制備方法，其特征在于所述的鎂橄欖石為廢棄鎂橄欖細粉或為市售鎂橄欖石細粉，鎂橄欖石的主要化學成分及其含量是:MgO含量為 38 47wt%，SiO2含量為39 Mwt %，1 含量為7 llwt% ；鎂橄欖石的粒徑小于 0. 5mm。
4.根據權利要求1 3項中任一項所述的電熔鎂橄欖石的制備方法所制備的電熔鎂橄欖石和硅鐵合金。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電熔鎂橄欖石及其制備方法。其技術方案是按質量份數計，將100份的鎂橄欖石和2～3份的還原劑混合，成球后置于電弧爐中，在1900～2200℃條件下熔融還原，保溫2～5個小時，經自然冷卻后分離，得到電熔鎂橄欖石和硅鐵合金。上述技術方案中還原劑為焦炭或為無煙煤，粒徑小于0.5mm；鎂橄欖石為廢棄鎂橄欖細粉或為市售鎂橄欖石細粉，鎂橄欖石的主要化學成分及其含量是MgO含量為38～47wt％，SiO2含量為39～44wt％，Fe2O3含量為7～11wt％；鎂橄欖石的粒徑小于0.5mm。本發(fā)明實現了對鎂橄欖石細粉的高效綜合利用，成本低廉，工藝簡單，產物附加值高且應用廣泛，有很大的商業(yè)價值。
文檔編號C22B4/06GK102336576SQ201110245710
公開日2012年2月1日 申請日期2011年8月24日 優(yōu)先權日2011年8月24日
發(fā)明者卓玉俠, 張文澤, 朱成陽, 李亞偉, 李遠兵, 荊自奇, 趙雷, 馬明軍 申請人:武漢科技大學, 西峽宏泰鎂橄欖石有限公司