CN108585824A - 一种镁铝尖晶石原料的制备方法 - Google Patents

一种镁铝尖晶石原料的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种镁铝尖晶石原料的制备方法，涉及材料领域，本发明通过使用失重式计量秤将Al2O3和MgO合理配比，然后将配比料经上料、熔炼、检选、破碎、筛分、磨细后形成所需的镁铝尖晶石原料，本发明具有操作步骤简单，获得的镁铝尖晶石原料杂质含量低，高温性能好等特点，适合大范围的推广和应用。

Description

一种镁铝尖晶石原料的制备方法
技术领域
本发明涉及材料领域，具体涉及一种镁铝尖晶石原料的制备方法。
背景技术
已知的，镁铝尖晶石属于一种镁铝氧化物，其主要成分为氧化铝和氧化镁，镁铝尖晶石有天然形成和人工合成两种，其化学式为MgAl2O4或者MgO•Al2O3，镁铝尖晶石密度为3.58g/cm3，其莫氏硬度为8，熔点为2135℃，是熔点较高的耐火材料的主要原料，导热系数（1000℃）为5.82W/(m.k)，线膨胀系数上（20-1000℃）为7.6×10-6℃-1，与刚玉的相近，比方镁石的小得多，弹性模量也明显比方镁石的小。镁铝尖晶石抗铁渣、K2O和Na2O的硫酸盐侵蚀性强和抗热震性能良好，还原气氛下体积稳定性优良和抗游离CO2、SO2、和SO3的侵蚀性好。
我国在20世纪80年代开始用矾土和菱镁矿(或轻烧MgO)合成镁铝尖晶石原料。近年来，还开展了一系列制取镁铝尖晶石结合镁质制品工艺的研究，取得了不少成就，但是性能优异的高纯制品却一直苦于高的烧成温度而受到限制。
国内某些大型钢铁企业的耐火材料研究者及专家研制并应用了镁铝尖晶石不烧砖。通过活性石灰回砖窑的生产实际，研制开发了镁铝尖晶石不烧砖。使用表明，研制的镁铝尖晶石不烧砖在活性石灰回转窑的烧成使用寿命达1年以上。长时间以来，直接结合镁铬砖由干具有优良的抗渣性和耐侵蚀性，被普遍用于大型碱性回转窑。但随着环保问题的日益严重，镁铬制品在使用后产生的六价铬已成为世界公认的问题，为此，研究耐剥落性好，热膨胀率低，组织脱化少及耐侵蚀的镁铝系耐火材料，作为镁铬系耐火材料最佳替代材料应用于碱性回转窑。自20世纪初不定形耐火材料出现之后，就逐步在冶金行业得到广泛的应用。目前，一些工业发达国家的不定型耐火产量几乎占耐火材料总量的一半，钢铁行业应用范围最广，使用最大的耐火材料是镁铝系不定型耐材，约占不定型耐材生产总量的85%，被广泛应用在转炉、钢包、铁包、加热炉及高炉，几乎遍及所有冶金热工设备等。由于天然铝镁尖晶石极少发现，工业上应用的镁铝尖晶石全部都是人工合成的，因此，提供一种镁铝尖晶石原料的制备方法就成了本领域技术人员的长期技术诉求。
发明内容
为克服背景技术中存在的不足，本发明提供了一种镁铝尖晶石原料的制备方法，本发明通过使用失重式计量秤将Al2O3和MgO合理配比，然后将配比料经上料、熔炼、检选、破碎、筛分、磨细后形成所需的镁铝尖晶石原料，本发明具有操作步骤简单，获得的镁铝尖晶石原料杂质含量低，高温性能好等。
为实现如上所述的发明目的，本发明采用如下所述的技术方案：
一种镁铝尖晶石原料的制备方法，所述生产方法具体包括如下步骤：
第一步、首先将Al2O3和MgO经失重式计量秤配料后提升送至熔融电弧炉的料仓，然后送到熔融电弧炉内经2000℃～3000℃高温进行熔炼后，将熔液倒入接包车运送至冷却区进行冷却；
第二步、接上步，将大块熔块从接包车中倒出，冷却后用重锤砸成小块，然后采用破碎机进行初步破碎，得到一定粒度的物料；
第三步、接上步，将上述一定粒度的物料通过提升机输送至筛机平台进行筛分，得到四种粒度范围的段砂，分别进入不同的料仓；
第四步、接上步，1～3mm粒度的物料进入成品料仓，5～10mm粒度和10～25mm粒度的物料分别进入对辊破碎机进行第二次破碎，破碎后的物料通过提升机回到筛分平台进行再次筛分；
第五步、接上步，0～5mm粒度的物料进入带筛球磨机进行磨细，然后提升后磁选筛分，得到0～1mm粒度、0～0.2mm粒度、0.2～0.5mm粒度、0.5～1mm粒度的段砂；
第六步、接上步，0～0.2mm粒度的物料通过提升机输送至筛机平台进行一次筛分得到0～0.08mm粒度和0.08～0.2mm粒度的段砂，0～1mm粒度、0.2～0.5mm粒度、0.5～1mm粒度的段砂作为成品进入成品料仓；
第七步、接上步，0.08～0.2mm粒度的段砂进行经再次筛分得到180#和80#的号砂，0～0.08mm粒度的段砂经再次筛分得到325目细粉和240#号砂，然后分别送至指定的成品仓待包装；
第八步、接上步，所需粒度产品以外的物料送至球磨机磨细，然后经分级***分级后得到200目或325目的尖晶石细粉提升到成品仓，大于200目或325目的物料返回球磨机重新磨细。
所述的镁铝尖晶石原料的制备方法，所述第一步中Al2O3的含量为50%～90%，MgO的含量为10%～50%。
所述的镁铝尖晶石原料的制备方法，所述第一步中熔融电弧炉为直径为5.2米的360KVA倾倒式熔融电弧炉。
所述的镁铝尖晶石原料的制备方法，所述第一步中MgO的原料为菱镁矿、轻烧镁砂、镁砂、碳酸镁、氢氧化镁中的任意一种。
所述的镁铝尖晶石原料的制备方法，所述第一步中Al2O3的原料为工业氧化铝、氢氧化铝、铝矾土生料、铝矾土轻烧料、铝矾土孰料中的任意一种。
所述的镁铝尖晶石原料的制备方法，所述第二步中破碎机为颚式破碎机。
所述的镁铝尖晶石原料的制备方法，所述第三步中提升机为斗式提升机。
采用如上所述的技术方案，本发明具有如下所述的优越性：
本发明通过使用失重式计量秤将Al2O3和MgO合理配比，然后将配比料经上料、熔炼、检选、破碎、筛分、磨细后形成所需的镁铝尖晶石原料，本发明具有操作步骤简单，获得的镁铝尖晶石原料杂质含量低，高温性能好等特点，适合大范围的推广和应用。
具体实施方式
通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，本发明并不局限于下面的实施例；
本发明所述的一种镁铝尖晶石原料的制备方法，所述生产方法具体包括如下步骤：
第一步、首先将Al2O3和MgO经失重式计量秤配料后提升送至熔融电弧炉的料仓，然后送到熔融电弧炉内经2000℃～3000℃高温进行熔炼后，将熔液倒入接包车运送至冷却区进行冷却；所述Al2O3的含量为50%～90%，MgO的含量为10%～50%；需要说明的是，Al2O3的含量为50%～90%是指占总量的50%～90%，MgO的含量同样是指占总量的10%～50%；所述熔融电弧炉为直径为5.2米的360KVA倾倒式熔融电弧炉；所述MgO的原料为菱镁矿、轻烧镁砂、镁砂、碳酸镁、氢氧化镁中的任意一种；所述Al2O3的原料为工业氧化铝、氢氧化铝、铝矾土生料、铝矾土轻烧料、铝矾土孰料中的任意一种；
第二步、接上步，将大块熔块从接包车中倒出，冷却后用重锤砸成小块，然后采用破碎机进行初步破碎，得到一定粒度的物料；所述破碎机为颚式破碎机；
第三步、接上步，将上述一定粒度的物料通过提升机输送至筛机平台进行筛分，得到四种粒度范围的段砂，分别进入不同的料仓；所述提升机为斗式提升机；
第四步、接上步，1～3mm粒度的物料进入成品料仓，5～10mm粒度和10～25mm粒度的物料分别进入对辊破碎机进行第二次破碎，破碎后的物料通过提升机回到筛分平台进行再次筛分；
第五步、接上步，0～5mm粒度的物料进入带筛球磨机进行磨细，然后提升后磁选筛分，得到0～1mm粒度、0～0.2mm粒度、0.2～0.5mm粒度、0.5～1mm粒度的段砂；
第六步、接上步，0～0.2mm粒度的物料通过提升机输送至筛机平台进行一次筛分得到0～0.08mm粒度和0.08～0.2mm粒度的段砂，0～1mm粒度、0.2～0.5mm粒度、0.5～1mm粒度的段砂作为成品进入成品料仓；
第七步、接上步，0.08～0.2mm粒度的段砂进行经再次筛分得到180#和80#的号砂，0～0.08mm粒度的段砂经再次筛分得到325目细粉和240#号砂，然后分别送至指定的成品仓待包装；
第八步、接上步，所需粒度产品以外的物料送至球磨机磨细，然后经分级***分级后得到200目或325目的尖晶石细粉提升到成品仓，大于200目或325目的物料返回球磨机重新磨细。
利用本发明制备的镁铝尖晶石原料杂质含量很低 (MgO+Al2O3>99%), 尤其是氧化硅含量，这样尖晶石的高温性能很好。
本发明在制备时，为了促进尖晶石的反应和烧结，可选择添加一定数量的外加剂，如B2O3、MgCl2、MgF2、AlF3、TiO2、Fe2O3、BC4、BaCO3、ZnO、BaO等。
除了原料的化学成分以外，Al2O3的晶形也对尖晶石的合成有一定的影响。由于γ-Al2O3的晶体结构较α- Al2O3更接近尖晶石。γ- Al2O3的密度较α- Al2O3小，由它生产尖晶石产生的体积膨胀较小。此外，由于生成γ- Al2O3的温度较低，活性较高。所以用γ- Al2O3代替α- Al2O3可以制得尖晶石含量高，气孔率低及晶粒尺寸大的尖晶石。
本发明在制备时，合成镁铝尖晶石的配比，即MgO/ Al2O3比（摩尔比）直接影响合成砂的性能。MgO/ Al2O3比大于1时，随MgO/ Al2O3比的增大，尖晶石砂的颗粒体积密度逐渐增大；当MgO/ Al2O3的比小于1时，随MgO/ Al2O3比的降低，尖晶石砂的颗粒体积密度也逐渐增大。当MgO/ Al2O3的比等于1时，体积密度最小。此外，镁铝尖晶石的组成也随着特殊条件的改变而变化。如在高温下刚玉-尖晶石材料中的Al2O3会继续固溶入尖晶石中形成富镁尖晶石，温度降低，富镁尖晶石又会脱溶出Al2O3。
生产电熔尖晶石的配料一般采用富镁的形式，MgO含量10%～50%，MgO含量过高或过低都会使熔化不佳，造成熔体黏度高。生产电熔尖晶石的关键是如何获得结构均匀的产品。一般而言，上部和周边含较多蜂窝状气孔，其中符合化学计量组成的尖晶石熔块气孔率最大，而富MgO熔块和加入Cr2O3的熔块气孔率均较低。
因镁铝尖晶石具有良好的抗侵蚀能力、抗磨蚀能力，热震稳定性好。其主要的用途有：
1、代替镁铬砂制造镁铝尖晶石砖用于水泥回转窑，不但避免了铬公害，而且具有良好的抗剥落性；
2、用于制作钢包浇注料，大大提高钢板衬的抗侵蚀能力。使其广泛应用于炼钢用耐火材料；
3、用于玻璃窑蓄热室、石灰窑、电炉炉顶及其他强化操作的热工设备；
4、制取优质的预合成尖晶石作为不定形及定形高纯耐火材料的新的原料。
本发明未详述部分为现有技术。
为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。

Claims (7)

1.一种镁铝尖晶石原料的制备方法，其特征是：所述生产方法具体包括如下步骤：
第一步、首先将Al2O3和MgO经失重式计量秤配料后提升送至熔融电弧炉的料仓，然后送到熔融电弧炉内经2000℃～3000℃高温进行熔炼后，将熔液倒入接包车运送至冷却区进行冷却；
第二步、接上步，将大块熔块从接包车中倒出，冷却后用重锤砸成小块，然后采用破碎机进行初步破碎，得到一定粒度的物料；
第三步、接上步，将上述一定粒度的物料通过提升机输送至筛机平台进行筛分，得到四种粒度范围的段砂，分别进入不同的料仓；
第四步、接上步，1～3mm粒度的物料进入成品料仓，5～10mm粒度和10～25mm粒度的物料分别进入对辊破碎机进行第二次破碎，破碎后的物料通过提升机回到筛分平台进行再次筛分；
第五步、接上步，0～5mm粒度的物料进入带筛球磨机进行磨细，然后提升后磁选筛分，得到0～1mm粒度、0～0.2mm粒度、0.2～0.5mm粒度、0.5～1mm粒度的段砂；
第六步、接上步，0～0.2mm粒度的物料通过提升机输送至筛机平台进行一次筛分得到0～0.08mm粒度和0.08～0.2mm粒度的段砂，0～1mm粒度、0.2～0.5mm粒度、0.5～1mm粒度的段砂作为成品进入成品料仓；
第七步、接上步，0.08～0.2mm粒度的段砂进行经再次筛分得到180#和80#的号砂，0～0.08mm粒度的段砂经再次筛分得到325目细粉和240#号砂，然后分别送至指定的成品仓待包装；
第八步、接上步，所需粒度产品以外的物料送至球磨机磨细，然后经分级***分级后得到200目或325目的尖晶石细粉提升到成品仓，大于200目或325目的物料返回球磨机重新磨细。
2.根据权利要求1所述的镁铝尖晶石原料的制备方法，其特征是：所述第一步中Al2O3的含量为50%～90%，MgO的含量为10%～50%。
3.根据权利要求1所述的镁铝尖晶石原料的制备方法，其特征是：所述第一步中熔融电弧炉为直径为5.2米的360KVA倾倒式熔融电弧炉。
4.根据权利要求1所述的镁铝尖晶石原料的制备方法，其特征是：所述第一步中MgO的原料为菱镁矿、轻烧镁砂、镁砂、碳酸镁、氢氧化镁中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的镁铝尖晶石原料的制备方法，其特征是：所述第一步中Al2O3的原料为工业氧化铝、氢氧化铝、铝矾土生料、铝矾土轻烧料、铝矾土孰料中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的镁铝尖晶石原料的制备方法，其特征是：所述第二步中破碎机为颚式破碎机。
7.根据权利要求1所述的镁铝尖晶石原料的制备方法，其特征是：所述第三步中提升机为斗式提升机。
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Applicant before: LUOYANG LIER ZHONGJING PHOTOVOLTAIC MATERIAL CO., LTD.

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