[發明專利]一種電熔鎂橄欖石及其制備方法

有效

• 申請號: 201110245710.7
• 申請日: 2011-08-24
• 公開（公告）號: CN102336576A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: 李遠兵;卓玉俠;張文澤;馬明軍;李亞偉;荊自奇;趙雷;朱成陽
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學;西峽宏泰鎂橄欖石有限公司
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66;C04B35/657;C22B4/06
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 樊戎

技術領域

本發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，晶型穩定，因此是耐火材料良好的組成礦物。在鋼鐵工業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Fe₂O₃含量一般為7～11wt％。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0.5～1wt％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SiO₂、Fe₂O₃的反應中，碳是優先與Fe₂O₃反應，然后再與SiO₂反應，按7～11wt％的Fe₂O₃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Fe₂O₃還原成單質鐵，要得到硅鐵合金則需要再加1.6～2.4wt％的碳，因此“鎂晶材料生產方法”專利技術中0.5～1wt％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。

“一種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：高溫狀態下，碳的大量存在會造成SiO₂和MgO被還原成SiO氣體和Mg蒸氣揮發掉，造成了大量的鎂和硅流失。

發明內容

本發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℃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。