[發(fā)明專利]一種射頻等離子技術(shù)生產(chǎn)磷酸鎂水泥用氧化鎂的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111301594.6
• 申請(qǐng)日: 2021-11-04
• 公開（公告）號(hào): CN113880463B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫化強(qiáng);湯凡雄
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B2/10
• 分類號(hào): C04B2/10;C04B12/02
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 修斯文;蔡學(xué)俊

本發(fā)明公開了一種聯(lián)合采用氣流粉碎?射頻等離子技術(shù)制備磷酸鎂水泥用重?zé)趸V的方法。將菱鎂礦、赤泥、氧化硼混合配料，先經(jīng)氣流粉碎得到超細(xì)粉體，再經(jīng)射頻等離子高溫處理，獲得無需再次粉磨的低活性呈球形的氧化鎂。本發(fā)明通過復(fù)合少量氧化硼顯著降低氧化鎂的活性，相比傳統(tǒng)的提高溫度來降低氧化鎂活性的方法，具有明顯的低碳技術(shù)優(yōu)勢(shì)，且滿足磷酸鎂水泥對(duì)低活性重?zé)趸V的需要。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種聯(lián)合采用氣流粉碎-射頻等離子技術(shù)制備磷酸鎂水泥用重?zé)趸V的方法。

背景技術(shù)

磷酸鎂水泥主要由重?zé)趸V、磷酸鹽組分、緩凝劑組分組成，其中重?zé)趸V和磷酸鹽占比通常在85%-95%之間。可能的磷酸鹽類型為磷酸二氫銨、磷酸二氫鉀、磷酸二氫鈉等，其中的一種或兩種復(fù)合都是可行的，所配制的磷酸鎂水泥強(qiáng)度發(fā)展與磷酸鹽種類有一定的關(guān)系。緩凝組分通常是硼砂、硼酸或以硼砂為主要組分的復(fù)合緩凝劑。磷酸鹽和硼砂都是化學(xué)工業(yè)原料，價(jià)格較高；一定煅燒溫度和活性要求使得氧化鎂制備也是高能耗的。尤其是氧化鎂，一般來說菱鎂礦在850℃即可脫水形成氧化鎂，而用于磷酸鎂水泥的氧化鎂其燒成溫度需要到1600℃，達(dá)到“死燒”狀態(tài)以降低氧化鎂的活性。考慮到氧化鎂在磷酸鎂水泥中占比高達(dá)75%，從源頭上降低氧化鎂的制備成本可顯著降低磷酸鎂水泥的總成本。

含硼物質(zhì)如硼砂、硼酸等，是磷酸鎂水泥重要的緩凝組分，雖然少量但不可或缺。關(guān)于硼砂的作用機(jī)理主要是吸附在氧化鎂顆粒表面、形成鎂硼電子對(duì)，以延緩鳥糞石的快速沉積。實(shí)際上，行業(yè)內(nèi)在調(diào)控磷酸鎂水泥性能需要調(diào)整硼砂摻量時(shí)，往往是按照氧化鎂的質(zhì)量來進(jìn)行調(diào)整的。因此，一定程度上可以認(rèn)為，硼主要與氧化鎂存在相互作用相互依存的關(guān)系。目前硼砂主要是在磷酸鎂水泥配制過程中引入的，這和氧化鎂的燒成是兩個(gè)完全不同的階段。

菱鎂礦煅燒制備氧化鎂，一些生產(chǎn)工藝采用傳統(tǒng)沸騰爐，煤粉燃燒后的灼燒會(huì)影響氧化鎂的組成；也有采用工業(yè)電爐燒制電熔鎂砂，通常燒成溫度在1500-1600℃。等離子燃燒技術(shù)是指采用直流空氣等離子體作為點(diǎn)火源，實(shí)現(xiàn)窯爐的冷態(tài)啟動(dòng)不用一滴油的無油點(diǎn)火的燃燒技術(shù)，目前在熟料燒成技術(shù)的應(yīng)用主要集中在煤粉點(diǎn)火，已被證實(shí)具有明顯的低碳優(yōu)勢(shì)與比較高的運(yùn)行效率。

通常重?zé)趸V的顆粒形貌呈不規(guī)則塊狀，一般而言，規(guī)則形貌如球形顆粒比不規(guī)則顆粒有著比較低的需水量；簡(jiǎn)而言之，重?zé)趸V通過顆粒整形，磷酸鎂水泥的需水量將進(jìn)一步降低。目前磷酸鎂水泥重?zé)趸V的燒成過程并沒有對(duì)顆粒形貌進(jìn)行主動(dòng)的干預(yù)。

由上述分析可知，重?zé)趸V的燒成能耗是制約磷酸鎂水泥可持續(xù)發(fā)展的重要因素。較高的燒成溫度才能使氧化鎂獲得較低的活性，低活性氧化鎂才能滿足磷酸鎂水泥可施工性的要求，因此溫度與活性是氧化鎂低成本制備的矛盾所在。以較低的溫度獲得低活性的氧化鎂，同時(shí)氧化鎂呈規(guī)則的顆粒形貌，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員所追求的關(guān)鍵技術(shù)，也是磷酸鎂水泥可持續(xù)發(fā)展所迫切需要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種聯(lián)合采用氣流粉碎-射頻等離子技術(shù)制備磷酸鎂水泥用重?zé)趸V的方法，在較低溫度下降低氧化鎂的活性，同時(shí)在燒成過程中對(duì)氧化鎂的顆粒形貌整形，為磷酸鎂水泥提供一種低活性、顆粒形貌規(guī)則的氧化鎂，賦予磷酸鎂水泥良好的流變性能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明聯(lián)合氣流粉碎與射頻等離子系統(tǒng)用于磷酸鎂水泥的氧化鎂制備，包括兩個(gè)主要步驟，首先將混合均勻的90-95重量份菱鎂礦、5-10重量份赤泥、0.5-2重量份氧化硼經(jīng)氣流粉碎得到超細(xì)粉體；再經(jīng)射頻等離子系統(tǒng)進(jìn)行等離子煅燒處理，獲得低活性、球形化的重?zé)趸V。

進(jìn)一步，所述氣流粉碎是通過一種氣流粉碎分級(jí)機(jī)實(shí)現(xiàn)的，其主要的運(yùn)行參數(shù)為：壓縮空氣流量5~15 L/min、裝機(jī)功率5~30kW、生產(chǎn)能力10~150 kg/h、出料粒徑范圍2~50μm。