一种利用镁橄榄石制备电熔镁砂和硅铁合金的方法

摘要

本发明涉及一种利用镁橄榄石制备电熔镁砂和硅铁合金的方法。其技术方案是：将镁橄榄石或与焦炭或与无烟煤按重量比为1∶0.1～0.16置入电弧炉中，在1900～3000℃条件下熔融还原，保温0.5～2小时，经自然冷却后分离。其中：镁橄榄石的主要化学成份是，MgO含量为39～49wt％、SiO2含量为38～42wt％、Fe2O3含量为7～11wt％。本发明通过高温熔融还原镁橄榄石，经精炼沉淀，使镁橄榄石中MgO和硅铁完全分离，分离得到耐火级的电熔镁砂和冶炼用硅铁合金。所制备的最终产品电熔镁砂和硅铁合金应用范围广，附加值高，达到了镁橄榄石的高效综合利用。

说明书

技术领域

本发明属于制备电熔镁砂和硅铁合金的技术领域。具体涉及一种利用镁橄榄石制备电熔镁砂和硅铁合金的方法。

背景技术

我国镁资源主要有菱镁矿储量约31亿吨、镁橄榄石储量约30亿吨、青海盐湖蕴藏的MgCl₂约32亿吨，其中菱镁矿主要集中在辽宁，镁橄榄石主要集中河南西峡、陕西商南、湖北宜昌和东北等。作为耐火原料的镁砂主要来源于辽宁的菱镁矿，随着镁砂的消耗，菱镁矿资源也日益紧张；而青海盐湖提供镁砂的提取成本较高而受到限制，因此有必要对我国中部的镁橄榄石进行有效的资源化利用。

自然界中的橄榄石常以镁橄榄石(Mg₂SiO₄)和铁橄榄石(Fe₂SiO₄)固溶体的形成存在，橄榄石矿床与其它矿物共生，含有一定量的铬铁矿和镍矿石等以包裹体的形成存在于橄榄石晶体颗粒的裂隙中。一般来说，镁橄榄石的化学组成为主要有MgO、SiO₂、Fe₂O₃，由于氧化铁的存在，降低了镁橄榄石的高温性能和抗渣性能，限制了镁橄榄石应用。目前，镁橄榄石的应用仅限于铸造砂、冶金辅料、出钢口引流砂、耐火材料修补料和中间包干式捣打料、镁橄榄石轻质材料和建筑材料等方面，应用面较窄，产品的技术附加值较低。

中国发明专利ZL 02138725.7阐述了一种镁晶材料生产方法，该方法是高温熔融下，采用碳还原除去镁橄榄石中的氧化铁、氧化铬、氧化钛等金属氧化物，经过磁选除去存在于镁橄榄石(2MgO.SiO₂)中的硅铁等金属，得到纯晶体镁橄榄石，也称镁晶材料(2MgO.SiO₂)。该方法的缺点主要体现在：  (1)熔融还原过程中，碳不仅还原了镁橄榄石中的Fe₂O₃，同时也还原了镁橄榄石中的SiO₂；在SiO₂存在的条件下，碳热还原法难以将Fe₂O₃完全还原成金属Fe，实现镁橄榄石中硅和铁分离；(2)专利ZL 02138725.7中最终产品镁晶材料没有电熔镁砂和硅铁合金应用范围广，附加值高。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺简单的利用镁橄榄石制备电熔镁砂和硅铁合金的生产方法，所制备的产品应用范围广、附加值高。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：将镁橄榄石或与焦炭或与无烟煤按重量比为1∶0.1～0.16置入电弧炉中，在1900～3000℃条件下熔融还原，保温0.5～2小时，经自然冷却后分离。得到耐火材料用的电熔镁砂和冶炼用的硅铁合金。

其中：镁橄榄石的主要化学成份是，MgO含量为39～49wt％、SiO₂含量为38～42wt％、Fe₂O₃含量为7～11wt％。

由于采用上述技术方案，本发明通过高温熔融还原镁橄榄石，经精炼沉淀，使镁橄榄石中MgO与硅铁完全分离，得到了耐火材料用的电熔镁砂和冶炼用的硅铁合金。所制备的最终产品电熔镁砂和硅铁合金应用范围广，附加值高，达到了镁橄榄石的高效综合利用。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述：

实施例1：

一种利用镁橄榄石制备电熔镁砂和硅铁合金的方法。将1000公斤的镁橄榄石与焦炭100公斤混合后置于电弧炉中，使混合物熔融。控制炉液温度在2600～3000℃，保温1小时，上层为电熔镁砂，下层为硅铁合金，经自然冷却后分离，得到耐火材料用的电熔镁砂和冶炼用的硅铁合金。其中：电熔镁砂的MgO为97.8wt％、SiO₂为0.9wt％、CaO为0.6％、体积密度为3.54g/cm³；硅铁合金的Si为76.1wt％、Al为0.32wt％、C为0.12wt％、P为0.023wt％、S为0.015wt％。

本实施例中的镁橄榄石的化学成分是：MgO为46.28wt％、SiO₂为39.57wt％、Fe₂O₃为8.97wt％、Al₂O₃为0.35wt％、CaO为0.31wt％、灼减为2.61wt％。

实施例2：

一种利用镁橄榄石制备电熔镁砂和硅铁合金的方法。将1000公斤的镁橄榄石与120公斤的无烟煤混合后置于电弧炉中，使混合物熔融。控制炉液温度在2300～2500℃，保温1小时，然后倒入中间包，上层为电熔镁砂，下层为硅铁合金，经自然冷却后分离，得到耐火材料用的电熔镁砂和冶炼用的硅铁合金。其中：电熔镁砂的MgO为97.1wt％、SiO₂为1.1wt％、CaO为0.8wt％、体积密度为3.48g/cm³；硅铁合金的Si为77.4wt％、Al为0.53wt％、C为0.13wt％、P为0.025wt％、S为0.012wt％。

本实施例中的镁橄榄石的化学成分是：MgO为44.23wt％、SiO₂为41.55wt％、Fe₂O₃为8.82wt％、Al₂O₃为0.82wt％、CaO为0.57wt％、灼减为1.91wt％。

实施例3：

一种利用镁橄榄石制备电熔镁砂和硅铁合金的方法。将1000公斤的镁橄榄石与160公斤的焦炭混合后置于电弧炉中，使混合物熔融。控制炉液温度在1900～2200℃，保温1小时，上层为电熔镁砂，下层为硅铁合金，经自然冷却后分离，得到耐火材料用的电熔镁砂和冶炼用的硅铁合金。其中：电熔镁砂的MgO为96.8wt％、SiO₂为1.5wt％、CaO为0.7wt％、体积密度为3.46g/cm³；硅铁合金的Si为78.3wt％、Al为0.62wt％、C为0.14wt％、P为0.027wt％、S为0.017wt％。

本实施例中的镁橄榄石的化学成分是，MgO为42.39wt％、SiO₂为45.21wt％、Fe₂O₃为7.98wt％、Al₂O₃为0.93wt％、CaO为0.51wt％、灼减为2.22wt％。

本具体实施方式通过高温熔融还原镁橄榄石，经精炼沉淀，使镁橄榄石中MgO与硅铁完全分离，分离得到耐火材料用的电熔镁砂和冶炼用的硅铁合金。所制备的最终产品电熔镁砂和硅铁合金应用范围广，附加值高，达到了镁橄榄石的高效综合利用。