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1、 菱镁矿生产氧化镁工艺1.菱镁矿概况菱镁矿，又称菱苦土，是我国优势矿产资源，也是重要的出口矿产品之一，分子式为MgCO3，属三方晶系，是镁的碳酸盐矿物,理论成分为MgO占47.81%、CO2占52.19%，常有铁、锰替代镁，但天然菱镁矿的含铁量一般不高，是制造碱性镁质耐火材料和提取金属镁的主要原料。菱镁矿形成于含镁热液交代沉积形成的碳酸盐地层或富含镁的超基性火成岩经热液蚀变的地层中,在多期变质和多期形变的作用下形成变质层状菱镁矿矿床和热液交代滑石矿床,菱镁矿受应力作用生成滑石矿,在区域性热动力作用下形成两矿床相间分布的状态,因此在含镁热液交代沉积形成的菱镁矿中常含有一定量的滑石。因其成矿条件的
2、不同分为:晶质菱镁矿和非晶质菱镁矿,见表1。晶质菱镁石按结晶颗粒大小分为：粗结晶(大于5mm)、中晶质(l-5mm)、细晶质(小于1mm)。隐晶质镁石的成分一般较纯，是由0.001mm的晶粒组成的。表1 菱镁矿的物理性质种类密度(gcm-3)莫氏硬度光泽条痕颜色形状晶质2.90-3.123.5-4.5玻璃光泽白色白、灰粒状非晶质2.90-3.004-6暗淡或土状白色乳白块状非晶质菱镁矿在中国储量极少,大石桥地区的菱镁矿主要是结晶质的。属于方解石族、三方晶系、解理完全、具有玻璃光泽、呈粒状或致密块状集合体,矿物中常见的杂质有与MgCO3类质同象的铁和猛的碳酸盐,硅酸盐矿物,如滑石(3MgO4Si
3、O2H2O)、蛇纹石(3MgO2SiO22H2O)和石英(SiO2)及硅酸盐银质矿物。由于杂质的存在,使结晶质镁石的颜色呈灰白色、微带浅黄色、青灰色、灰褐色及肉红色等。Ca2+和Mg2+由于阳离子半径相差过大，不能相互代替,但组成了复化合物CaMg(CO3)2，在其晶体结构中Ca2+和Mg2+相间排列,秩序井然，具有稳定的化学性质，形成白云石，菱镁矿的主要矿物及脉石矿物组成。2.XX菱镁矿资源现状菱镁矿是世界上最重要的耐火原料之一。XX菱镁矿石的储量、产量及镁质耐火材料生产量、出口量均居世界首位。XX菱镁矿资源主要分布在海城、大石桥、岫岩、凤城、宽甸、XX等地区，目前已经地质勘查的矿区有12个
4、，保有储量25.77亿t，约占全国总储量的85%，约占世界总储量的20%。XX菱镁矿品位高，杂质少，工业利用价值高。在已探明的总保有储量中，LM-46、LM-45品级菱镁矿储量占总储量的一半以上，其中LM-46品级以上的菱镁矿占总储量的40%左右。此外，XX省菱镁矿资源集中，矿床巨大，如海城-大石桥菱镁矿带的矿体长50km，宽26km，而且埋藏浅，极适合露天大规模机械化开采；另外, 矿带处于经济发达的辽南地区的丘陵地带, 公路、铁路运输十分方便。这些有利条件使XX的菱镁矿采矿业迅速发展, 并逐渐形成中国乃至世界的菱镁矿石生产、供应基地。XX现有矿山开采企业121家，年开采量约1200万1500
5、万t, 全部供省内生产企业使用。目前已开采的菱镁矿山中，大型菱镁矿山(储量5 000万t)有4座，中型菱镁矿山(储量在1000万5000万t)有9座；从分布情况看，海城地区33座，大石桥地区有27座，岫岩地区有22座，凤城地区有10座，宽甸地区有10座，XX地区3座，其他地区零星分布16座小矿山。3.XX地区菱镁矿主要产品及生产现状菱镁矿石主要用于煅烧轻烧氧化镁、烧结镁砂、电熔镁砂等耐火原料。XX现有各类用于生产耐火原料的煅烧炉窑2771座，其中轻烧窑1367座，重烧窑454座，电熔炉950座。2008年共生产轻烧氧化镁395万t，其中出口15.8万t；生产烧结镁砂(含中档镁砂、高纯镁砂)45
6、2万t；其中出口63.8万t；生产电熔镁砂128万t，其中出口37.4万t；生产合成镁砂14万t，其中出口4万t。3.1轻烧氧化镁轻烧氧化镁是一种十分重要的基础镁质原料, 所有镁质深加工产品都必须以它为基础原料。根据其化学成分及形状不同分别应用于压球制造各种品位的高纯镁砂和中档镁砂;与含Al2O3原料合成尖晶石等复合材料;生产电熔镁砂(耐火级或电工级);作转炉脱硫粉剂的基础原料;作深加工镁质制品的基础原料, 如轻质MgO、轻质MgCO3 等;作镁肥和菱镁化工产品的基础原料。3.2烧结镁砂烧结镁砂主要用于低档镁砖的生产以及作为补炉料的主体原料。由于采用二、三级菱镁矿原石, 并用竖窑生产, 产品的
7、价位较低, 有一定的市场。该产品生产的主要问题是污染粉尘的排放。3.3中档镁砂中档镁砂是含MgO约95%(质量分数)的烧结镁砂, 是采用轻烧氧化镁粉为原料湿法成球, 以焦炭为燃料在竖窑内烧结而成的。中档镁砂是镁质制品中一个重要的的镁砂品种, 主要应用于中档镁砖、直接结合砖和镁尖晶石砖, 以及一些镁质不定形耐火材料中。3.4电熔镁砂由于电熔镁砂结晶大、致密, 是生产炼钢转炉、电炉以及精炼钢包渣线用镁碳砖不可取代的最佳主体原料, 其中, 低Fe2O3的大结晶电熔镁砂又是电器元件中良好的填充绝缘材料。但由于生产电熔镁砂消耗大量电能, 属国家能源政策限制发展的产业, 其发展将受到实施分类电价政策的冲击
8、。3.5高纯镁砂高纯镁砂主要用作生产高级直接结合镁砖、镁尖晶石砖的主体原料，同时可取代部分电熔镁砂作为炼钢用镁碳砖的原料以降低成本。根据生产实践, 高纯镁砂主要分为3个品种,分别为:特优级镁砂, w(MgO)97.5%，m(CaO)/m(SiO2)2，体积密度3.3gcm-3；优级镁砂，w(MgO)97.2%，体积密度3.28gcm-3；普通镁砂，w(MgO)=96.8%97.2%，体积密度3.25g cm-3。4菱镁矿生产氧化镁主要设备及工艺菱镁矿煅烧生产氧化镁对于煅烧所用的矿石，要求其MgO45%，SiO21.2，CaO 45，Al2O3+SiO24%，菱镁矿(MgCO3)在350开始分解
9、，在1000完全分解。生产时，料直接从窑的上口加入，窑的中下部设有鼓风机向窑内吹助燃空气，由于加料的不均匀性，矿石在窑体的不同部位堆积密度不同，气流上升的过程中在横截面上会产生风洞，风洞太大可能将热量带走，产生欠烧。同时料密实的部位通风差，风洞太小，空气太少，煤未完全燃烧，烧成温度低，也可能产生欠烧情况。所以，由于竖窑本身所具有的缺陷决定了烧成的成品料不可能很均匀，因此拣选是生产烧结镁砂非常重要的工艺，镁砂的烧结温度大约为1500。4.2回转窑回转窑在建材、冶金、化工、环保等许多生产行业中，广泛地使用回转圆筒设备对固体物料进行机械、物理或化学处理，这种设备被称为回转窑，回转窑的结构如图3所示。
10、回转窑的分类：按照外型分分为变径回转窑和通径回转窑，按照用途分可以分为水泥回转窑、陶粒砂回转窑、高岭土回转窑、石灰回转窑等，按照供能效果不同又分为燃气回转窑，燃煤回转窑，混合燃料回转窑。图3 回转窑组成示意图1-轮带2-筒体3-大齿圈4-拖轮5-传动机构6-档轮7-基础菱镁矿通过电磁振动给料器或圆盘给料按生产要求，定量加入窑内，按回转窑长度控制好三带的长度，即冷却带占总长的25%、煅烧带（即反应带）占总长的25%、预热带占总长的50%。矿石加入窑后，在窑气的预热下缓慢升温，以排出其中的水份和有机物，随着窑的转动，逐渐向窑头方向移动，至煅烧带时，矿石的温度应达到800以上。随着窑的转动（回转窑的
11、斜度一般为3%左右，转速控制在0.81.5r/min）,菱镁矿被带至窑内径1/4高度，又随窑壁滑下，这样周而复始的运动前移，由窑尾经预热带到高温煅烧带再到冷却带，再经窑头落入冷却机。物料在窑内的厚度以58cm为宜，不允许在窑内出现断料现象。窑头控制在微负压，以防火焰反扑，窑尾负压控制在29Pa以内，严禁烟囱冒黑烟或白烟。4.3电熔镁炉电熔镁炉是生产电熔镁砂的主要设备，电熔镁炉整体结构如图1所示。1变压器，2短网，3电极夹，4电极，5炉壳，6小车，7电弧，8小车图4电熔镁炉的原理示意图电熔镁炉的结构可以分为两部分：一部分为电熔镁炉的基本结构，另一部分为电熔镁炉的电气结构。在电熔镁炉工作过程中，电
12、极的放电部分埋藏于炉料内部，从工作原理上，属于矿热炉的一种，也称为埋弧电弧电阻炉，电极末端放电产生电弧，以电弧为热源。其整体结构主要由变压器、短网、电极、电极升降装置、炉体等组成。控制室位于炉子旁边，控制电极的升降。目前的工艺流程分一步和两步锻烧熔融法：一步熔融法是以天然菱镁矿石或提纯的菱镁矿精矿粉为原料在电弧炉中经2750以上的高温熔融而成；两步煅烧熔融法是将菱镁矿石或提纯的菱镁矿精矿粉，在竖窑或回转窑内经1000左右轻烧得到轻烧氧化镁粉，再经过细磨，压坯，最后在电弧炉内经高温熔炼制得电熔镁砂。具体电熔镁砂生产工艺简易流程见图2、图3.图2 一步法电容镁砂生产工艺图3 二步法电容镁砂生产工艺电弧炉熔炼电熔镁砂的基本工艺过程分为三个阶段：起炉、熔化和收尾
