一種硅磚用新型環(huán)保礦化劑的制備方法和使用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種成本低、工藝簡單、工藝流程短、化學成分穩(wěn)定、且利于硅磚生產(chǎn)過程中亞穩(wěn)方石英向鱗石英轉(zhuǎn)變的礦化劑以及它的制備方法和使用方法。本發(fā)明以錳礦選礦剩余的尾礦材料為初始料，進行二次加工，通過顆粒整形，磨細加工，再加入一定數(shù)量鐵質(zhì)物質(zhì)，烘干處理制備而得。使用方法為把這種礦化劑與水進行混合充分攪拌，形成漿體混合物，把漿體混合物加入到硅磚初始料中即可，漿體混合物加入量為硅磚初始料總重量的0.8-1.2％。
【專利說明】一種硅磚用新型環(huán)保礦化劑的制備方法和使用方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種硅磚用礦化劑的制備方法，尤其涉及一種以錳礦尾礦作為初始料來制備礦化劑的方法及其使用方法。
【背景技術】
[0002]硅磚所用的礦化劑在硅磚生產(chǎn)中的作用是加速石英在燒成時轉(zhuǎn)化為低密度的變體(鱗石英和方石英)，并且不降低其耐火度，并能防止磚坯燒成時因發(fā)生過度膨脹而產(chǎn)生疏松和開裂。
[0003]目前國內(nèi)硅磚生產(chǎn)使用的礦化劑大多為氧化鈣、氧化亞鐵系列，其中鐵鱗的制備通常需要干燥、細磨、篩分等生產(chǎn)工藝；石灰乳的制備需要消化、濕磨、調(diào)配、陳腐等生產(chǎn)工藝，然后，石灰與鐵鱗共磨后以石灰乳的形式加入坯料中，并要求鐵鱗中含F(xiàn)e203+Fe0>90 %。鐵鱗是在鋼材加熱和軋制過程中，由于表面受到氧化而形成氧化鐵層，氧化鐵層剝落下來形成的魚鱗狀物。鐵鱗的主要組成是Fe2O3和FeO，而在硅磚生產(chǎn)過程中起主要礦化作用的是Fe0( 二價鐵)，F(xiàn)eO和SiO2在約1178°C即達到最低共熔點產(chǎn)生液相，促進燒成中形成的亞穩(wěn)方石英通過溶析作用向鱗石英轉(zhuǎn)變。因此要求鐵鱗中FeO的含量大于80%。但由于鐵鱗的產(chǎn)生過程可知，如果鋼材加熱和軋制在溫度、環(huán)境等方面的要求不同，則產(chǎn)生的鐵鱗成分也會有很大的區(qū)別，這是一個完全不受控的過程。當鐵鱗供不應求的時候，則大量不合格的鐵鱗魚目混珠，造成娃磚廣品合格率的大幅度下降；并且，如果鐵鱗中Fe2O3量過多，F(xiàn)e2O3會促進2C0=C02+C反應，使碳素在硅磚的氣孔中沉積和石墨化，從而引起焦爐爐體的疏松，因此通常要加一部分MnO 來代替Fe2O3,同時MnO的加入對于提高焦爐硅磚的導熱率也有極大的幫助。
[0004]綜上所述，礦化劑具有穩(wěn)定的氧化亞鐵含量對磚磚質(zhì)量至關重要。隨著焦爐大型化的進程，對焦爐用硅磚的要求也越來越高，高導熱率、鱗石英轉(zhuǎn)化率的提高，真比重的提高等，這樣就對大型焦爐用生產(chǎn)所需各個環(huán)節(jié)，尤其是保證硅磚礦物相轉(zhuǎn)化的礦化劑的要求也提出了更高的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了解決上述技術問題存在的不足，提供一種成本低、工藝簡單、FeO含量大于80%,化學成分穩(wěn)定、且利于娃磚生產(chǎn)過程中亞穩(wěn)方石英向鱗石英轉(zhuǎn)變的礦化劑以及它的制備方法和使用方法。
[0006]本發(fā)明所采用的技術方案是:以錳礦選礦剩余的尾礦材料為初始料，進行二次加工,通過顆粒整形,磨細加工,再加入一定數(shù)量鐵質(zhì)物質(zhì),烘干處理制備而得。
[0007]我國的錳礦絕大多數(shù)屬于貧礦，必須進行選礦處理。但由于多數(shù)錳礦石屬細?；蛭⒓毩Ｇ恫?，并有相當數(shù)量的高鐵礦和共(伴)生有益金屬，錳礦選礦方法為機械選(包括洗礦、篩分、強磁選和浮選)，以及火法富集、化學選礦法等，因此無論是那種選礦方法，選礦后的尾礦則具有大量的鐵質(zhì)物質(zhì)和含CaO和MnO物質(zhì)。[0008]原錳礦尾礦的主要原始指標:Fe0+Fe203的重量占尾礦總重量的40_50%，F(xiàn)eO占FeCHFe2O3總重量的60-65% ；CaO的含量占尾礦總重量的8-10%。
[0009]步驟一、原錳礦尾礦粗選，利用重選、浮選選出Al2O3等其它雜質(zhì)，浮選時加入的NaOH溶液量是尾礦量的I一2倍；
[0010]步驟二、把粗選后的尾礦料，經(jīng)過150-200°c下烘干；
[0011]步驟三、把干燥后的尾礦料，在粉碎設備中進行細粉碎，其粒度分布在3 — 1mm、l-0mm、0-0.088mm、lum_5 μ m 的粒度區(qū)間；
[0012]步驟四、把粉碎后的尾礦料，用造粒機造粒風選，風選造粒后的形狀為直徑為
0.088-0.099mm球型，從而得到這種球型尾礦產(chǎn)品；
[0013]步驟五、把球型尾礦98-99份和含有亞鐵的鐵鱗1-2份進行攪拌混合均勻得到這種礦化劑。
[0014]在步驟一中，重選的過程 利用不同比重的物質(zhì)礦粒在運動的介質(zhì)中由于其運動狀態(tài)-運動速度、方向、途徑的不同而得到分選；同時為了進一步除去尾礦中的Al2O3要加入過量的NaOH溶液，因為氧化鋁是兩性氧化物,它和堿反應,而氧化鐵不和堿反應,待充分反應后將氧化鐵過濾出來即可。因為，在硅磚生產(chǎn)中，Al2O3的存在不僅會增加在高溫下硅石中液體形成的趨勢，而且會延緩硅石的分解，當它與普通催化劑混合時，還會降低其活性。
[0015]因此，步驟一是為了去除雜質(zhì)，提高FeO的含量。
[0016]其中步驟三中尾礦料的粒度3-lmm占1_2%，lum_5 μ m占3-5% ;采用這種超微粉結(jié)合以及最佳的顆粒配比，使礦化劑在硅磚配料混合中均勻分布，反應更充分，加速了硅磚制品中α-石英一亞穩(wěn)方石英一鱗石英的轉(zhuǎn)變，從而抑制了殘余石英的產(chǎn)生的量；另外，顆粒間的空隙，幾乎被超微粉全部填充，從而減少硅磚制品的裂紋，從而提高了硅磚制品的致密度，
[0017]其中步驟四中尾礦產(chǎn)品造粒成球形，是為了加大礦化劑微粒的比表面積使反應更充分，加快硅磚中的亞穩(wěn)方石英向鱗石英轉(zhuǎn)變。
[0018]經(jīng)過步驟一到四(粗選、整形、磨細)后生產(chǎn)成球型尾礦的指標為=FeCHFe2O3的重量占尾礦總重量的58-65%，F(xiàn)eO占FeCHFe2O3總重量的80-85%，CaO的含量占尾礦總重量的10-15%，MnO的含量占尾礦總重量的2-3%，余量為雜質(zhì)。
[0019]余量的雜質(zhì)有ZnO、CuO和PbO等，這些并不影響礦化劑的使用性能。
[0020]本發(fā)明的使用方法:把這種礦化劑與水進行混合充分攪拌，形成漿體混合物，把漿體混合物加入到硅磚初始料中即可，漿體混合物加入量為硅磚初始料總重量的0.8-1.2%,最佳加入量為1.1%。
[0021]在這一步驟中礦化劑與水進行混合充分攪拌，礦化劑中的CaO與水反應生成Ca (OH) 2,形成石灰乳。
[0022]另外，加入礦化劑量的多少是非常重要的，加入礦化劑量太多，使晶相轉(zhuǎn)變太快，燒成控制難于控制，易產(chǎn)生裂紋，廢品率加大；加入礦化劑量太少，使晶相轉(zhuǎn)變太慢，會使產(chǎn)品中的殘留石英過多，造成二次體積膨脹過大。當?shù)V化劑漿體混合物加入量為硅磚初始料總重量的0.8-1.1 %之間時，硅磚中的鱗石英的轉(zhuǎn)變率逐漸提高，當加入量為1.1%時，鱗石英的轉(zhuǎn)變率達到最高，當加入量為1.1-1.2%之間時，硅磚中的鱗石英的轉(zhuǎn)變率逐漸降低。[0023]本發(fā)明的有益效果在于:
[0024]我國是有色金屬生產(chǎn)大國，而有色金屬礦山的尾礦量達70%~95%，既造成了大量資源損失于尾礦中，尾礦對環(huán)境等也產(chǎn)生了很大的危害。因此，有色金屬尾礦的治理及綜合開發(fā)利用是當前迫在眉睫問題。
[0025]本發(fā)明利用非常廉價的錳礦尾礦制備硅磚制品的礦化劑，不需再另外加入石灰和MnO，因此本發(fā)明不僅把生產(chǎn)成本降到最低，而且工藝簡單，縮短了整個的工藝流程；同時本發(fā)明還加速了硅磚制品中α -石英一亞穩(wěn)方石英一鱗石英的轉(zhuǎn)變，抑制了殘余石英的產(chǎn)生的量，所形成的液相緩沖了由于轉(zhuǎn)化過程體積膨脹所產(chǎn)生的應力，提高了磚坯的熱震穩(wěn)定性和強度等指標，同時防止了焙燒過程中制品的疏松和開裂現(xiàn)象。由于MnO存在，也在一定程度上提高了硅磚的導熱性能。
[0026]利用本發(fā)明生產(chǎn)硅磚的性能指標為:真密度為2.326—2.330g / cm3，重燒線變化為0.06-0.08%，荷重軟化溫度為1680-1690°C，導熱率(平板法)1.9_2.0W / m.K。
【具體實施方式】
[0027]以下結(jié)合實施例進一步說明本發(fā)明。
[0028]實施例1
[0029]步驟一、原錳礦尾礦粗選，利用重選、浮選選出Al2O3等其它雜質(zhì)，其中加入的NaOH溶液量是尾礦量的I倍；
[0030]步驟二、把粗選后的尾礦料，經(jīng)過150°C下烘干；
[0031]步驟三、把干燥后的尾礦料，在粉碎設備中進行細粉碎，其粒度分布在3-lmm、l_0mm、0—0.088mm、lum-5 μ m 的粒度區(qū)間；3_lmm 占 I %, lum-5 μ m 占 3% ；
[0032]步驟四、把粉碎后的尾礦料,用造粒機造粒,造粒后的形狀為直徑為0.088mm球型，從而得到這種球型尾礦產(chǎn)品；
[0033]步驟五、把球型尾礦98份和含有亞鐵的鐵鱗2份進行攪拌混合均勻得到這種礦化劑。
[0034]本發(fā)明的使用方法:把這種礦化劑與水進行混合充分攪拌，形成漿體混合物，把漿體混合物加入到娃磚初始料中即可，衆(zhòng)體混合物加入量為娃磚初始料總重量的0.8 %。
[0035]實施例2
[0036]步驟一、原錳礦尾礦粗選，利用重選、浮選選出Al2O3等其它雜質(zhì)，其中加入的NaOH溶液量是尾礦量的1.5倍；
[0037]步驟二、把粗選后的尾礦料，經(jīng)過190°C下烘干；
[0038]步驟三、把干燥后的尾礦料，在粉碎設備中進行細粉碎，其粒度分布在3-lmm、l-0mm、0-0.088mm、lum-5 μ m 的粒度區(qū)間；3_lmm 占 1.5%, lum-5 μ m 占 3.8%:
[0039]步驟四、把粉碎后的尾礦料,用造粒機造粒,造粒后的形狀為直徑為0.090mm球型，從而得到這種球型尾礦產(chǎn)品；
[0040]步驟五、把球型尾礦98.5份和含有亞鐵的鐵鱗1.5份進行攪拌混合均勻得到這種礦化劑。
[0041]本發(fā)明的使用方法:把這種礦化劑與水進行混合充分攪拌，形成漿體混合物，把漿體混合物加入到娃磚初始料中即可，衆(zhòng)體混合物加入量為娃磚初始料總重量的1.1%。[0042]實施例3
[0043]步驟一、原錳礦尾礦粗選，利用重選、浮選選出Al2O3等其它雜質(zhì)，其中加入的NaOH溶液量是尾礦量的2倍；
[0044]步驟二、把粗選后的尾礦料，經(jīng)過200°C下烘干；
[0045]步驟三、把干燥后的尾礦料，在粉碎設備中進行細粉碎，其粒度分布在3-lmm、l_0mm、0—0.088mm、lum-5 μ m 的粒度區(qū)間；3_lmm 占 2%, lum-5 μ m 占 5% ；
[0046]步驟四、把粉碎后的尾礦料,用造粒機造粒,造粒后的形狀為直徑為0.099mm球型，從而得到這種球型尾礦產(chǎn)品；
[0047]步驟五、把球型尾礦99份和含有亞鐵的鐵鱗1份進行攪拌混合均勻得到這種礦化劑。
[0048]本發(fā)明 的使用方法:把這種礦化劑與水進行混合充分攪拌，形成漿體混合物，把漿體混合物加入到娃磚初始料中即可，衆(zhòng)體混合物加入量為娃磚初始料總重量的1.2%。
【權(quán)利要求】
1.一種硅磚用新型環(huán)保礦化劑的制備方法，其特征在于:步驟一、原錳礦尾礦粗選，利用重選、浮選選出Al2O3等其它雜質(zhì)，浮選時加入的NaOH溶液量是尾礦量的1_2倍；步驟二、把粗選后的尾礦料，經(jīng)過150-200°C下烘干；步驟三、把干燥后的尾礦料，在粉碎設備中進行細粉碎，其粒度分布在3-lmm、1-OmnuO—0.088mm> lum-5 μ m的粒度區(qū)間；步驟四、把粉碎后的尾礦料，用造粒機造粒風選，風選造粒后的形狀為直徑為0.088—0.099mm球型，從而得到這種球型尾礦產(chǎn)品；步驟五、把球型尾礦98-99份和含有亞鐵的鐵鱗I一2份進行攪拌混合均勻得到這種礦化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅磚用新型環(huán)保礦化劑的制備方法，其特征在于:步驟三中尾礦料的粒度3-1_占1-2%，lum-5 μ m占3— 5%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅磚用新型環(huán)保礦化劑的制備方法，其特征在于:步驟一到四后生產(chǎn)成球型尾礦的指標為:Fe0+Fe203的重量占尾礦總重量的58_65%，F(xiàn)eO占FeCHFe2O3總重量的80-85%，CaO的含量占尾礦總重量的10-15%，MnO的含量占尾礦總重量的2-3%，余量為雜質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1制備出的硅磚用新型環(huán)保礦化劑的使用方法，其特征在于:把這種礦化劑與水進行混合充分攪拌，形成漿體混合物，把漿體混合物加入到硅磚初始料中，漿體混合物加入量為硅磚初始料總重量的0.8 — 1.2%。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的硅磚用新型環(huán)保礦化劑的使用方法，其特征在于:漿體混合物加入量為娃磚初始 料總重量的1.1%。
【文檔編號】C04B22/16GK103787607SQ201410041456
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月21日
【發(fā)明者】王黎, 李蒙, 李冬, 王建武, 廖桂華, 鄭德勝 申請人:洛陽理工學院