专利名称：一种电熔镁砂和水玻璃及其制备方法
技术领域：
本发明属于耐火材料技术领域。具体涉及一种电熔镁砂和水玻璃及其制备方法。
背景技术：
电熔镁砂是一种纯度高、熔点高和结构致密的碱性耐火材料，被广泛地应用于冶金行业、玻璃工业、水泥工业、家电加热器和高温化学工业等诸多领域。随着科学技术的飞速发展，耐火材料的格局已发生重大改变，电熔镁砂大量用于炼钢炉衬，高纯镁砂在耐火材料中的优势也更加的突出。随着电熔镁砂应用范围的不断扩展，其需求量逐年增加，综合价格不断上升。但作为耐火原料的电熔镁砂，主要来源于辽宁的菱镁矿，随着几十年的开采以及镁砂的大量消耗，菱镁矿资源日趋紧张，电熔镁砂的制备成本也随之升高；另外电炉熔炼菱镁石制备电熔镁砂也存在能耗大和污染环境的问题。因此，寻找更好的替代菱镁石来制备电熔镁砂的方法就尤为重要。我国的镁橄榄石资源丰富，但对其开发应用比较单一，镁橄榄石在钢铁、铸造行业的用量占90%以上，但粒度要求严格，仅需要粗、中粒度，使得细粉全部积压；在生产中，由于镁橄榄石易脆的特点，其细粉量占总量的1/3以上，大大地浪费了资源，并且湿法生产线产生的细粉进入河流，严重污染了环境。在高铝矾土资源日趋紧缺的今天，研究、开发和利用碱性耐火材料来替代铝硅质耐火材料已迫在眉睫。因此，研究如何充分和高效利用镁橄榄石，解决其应用面狭窄、产品附加值低和污染环境的问题就显得意义重大。“用废旧镁碳砖生产电熔镁砂”(CN98114035. 1)专利技术，涉及了一种用废旧镁碳砖生产电熔镁砂的方法，利用石墨在1000°c很容易燃烧的原理来分离出氧化镁，虽然工艺简单，成本有所降低，但是大量气体的排出造成了对空气的严重污染；“镁晶材料生产方法”(ZL02138725. 7)和“高纯镁橄榄石晶体材料的工业化生产方法”(ZL200710051314. 4) 专利技术，虽在一定程度上实现了对镁橄榄石的利用，但最终产物高纯镁橄榄石却不及电熔镁砂和水玻璃附加值高、应用广泛；“一种利用高纯镁橄榄石制备电熔镁砂和硅铁合金的方法” (ZL200710053618. 4)专利技术，通过高温熔融利用焦炭或无烟煤还原镁橄榄石，再经精炼沉淀，使镁橄榄石中的MgO与硅铁完全分离，进而得到电熔镁砂和冶炼用的硅铁合金， 但该专利在高温条件下C会还原部分的MgO，造成镁的挥发损失，且反应所产生大量的C02 气体会导致环境污染和生产安全事故，并且熔融温度较高，消耗资源。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的就是提供一种环境友好、成本低和安全生产的电熔镁砂和水玻璃的制备方法。用该方法制备的电熔镁砂和水玻璃应用广泛且附加值
尚ο为实现上述目的，本发明采用的技术方案是先将镁橄榄石与钠盐按摩尔比为 1 (0. 8 1. 2)混合，置入中温炉，在900 1200°C的条件下保温1 2小时，自然冷却； 取出后置入电弧炉，然后在1900 2100°C条件下熔融，保温1 3小时，上层为硅酸钠，中间为电熔镁砂，下层为铁酸钠；经自然冷却后分离，即得电熔镁砂和水玻璃。上述技术方案中钠盐为无水碳酸钠或为苛性钠，粒径小于0. 5mm ；镁橄榄石的主要化学成分是，MgO含量为37 48wt%、SiO2含量为39 Mwt %和!^e2O3含量为8 12wt%，镁橄榄石的粒径小于0. 5mm。由于采用上述技术方案，本发明不仅解决了镁的流失问题还可得到高附加值的电熔镁砂和水玻璃，且反应温度较低，无大量气体生成，可达到对镁橄榄石细粉的高效综合利用，并解决其污染环境的问题。本发明用镁橄榄石细粉替代菱镁石来制备电熔镁砂，其原料镁橄榄石细粉和钠盐助剂价格低廉，所制备的产物电熔镁砂价格昂贵，水玻璃也为工业常用产品，不仅能大大降低成本，且可实现清洁、环保和安全生产，故本发明有很大的商业价值。因此，本发明具有成本低、环境友好和安全生产的特点；所制备的电熔镁砂和水玻璃应用广泛且附加值高。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制为避免重复，先将本具体实施方式
所涉及到原料的有关技术参数统一描述如下， 实施例中不再赘述钠盐粒径小于0. 5mm ；镁橄榄石的主要化学成分是MgO含量为37 48wt%, SiO2含量为39 44wt%，!^e2O3含量为8 12wt% ；镁橄榄石粒径小于0. 5mm。实施例1 一种电熔镁砂和水玻璃及其制备方法。先将镁橄榄石与无水碳酸钠按摩尔比为 1 (0. 8 0. 9)混合，置入中温炉，在900 1000°C的条件下保温1 1. 5小时，自然冷却；取出后置入电弧炉，然后在1900 2000°C条件下熔融，保温1 2小时，上层为硅酸钠， 中间为电熔镁砂，下层为铁酸钠；经自然冷却后分离，即得电熔镁砂和水玻璃。经检测本实施例所制备的电熔镁砂的MgO为94. 42 95. 01wt%, SiO2为1. 32 1. 49wt%，体积密度为3. 44 3. 53g · cm_3 ；本实施例所制备的水玻璃的模数M为2. 7 实施例2一种电熔镁砂和水玻璃及其制备方法。先将镁橄榄石与苛性钠按摩尔比为 1 (0.9 1.0)混合，置入中温炉，在1000 1100°C的条件下保温1.5 2小时，自然冷却；取出后置入电弧炉，然后在2000 2100°C条件下熔融，保温2 3小时，上层为硅酸钠， 中间为电熔镁砂，下层为铁酸钠；经自然冷却后分离，即得电熔镁砂和水玻璃。经检测本实施例所制备的电熔镁砂的MgO为95. 35 96. 23wt%,Si02为1. 07 1. 23wt%，体积密度为3. 47 3. 50g · cm_3 ；本实施例所制备的水玻璃的模数M为3. 0 3. 1。实施例3一种电熔镁砂和水玻璃及其制备方法。先将镁橄榄石与无水碳酸钠按摩尔比为 1 (1.0 1.1)混合，置入中温炉，在1050 1150°C的条件下保温1.5 2小时，自然冷却；取出后置入电弧炉，然后在2000 2100°C条件下熔融，保温2 3小时，上层为硅酸钠， 中间为电熔镁砂，下层为铁酸钠；经自然冷却后分离，即得电熔镁砂和水玻璃。
经检测本实施例所制备的电熔镁砂的MgO为97. 79 98. 02wt%, SiO2为0. 56 0. 88wt%，体积密度为3. 56 3. 61g · cm_3 ；本实施例所制备的水玻璃的模数M为3. 2 3. 4。实施例4一种电熔镁砂和水玻璃及其制备方法。先将镁橄榄石与苛性钠按摩尔比为 1 (11 1.2)混合，置入中温炉，在1100 1200°C的条件下保温1 1.5小时，自然冷却；取出后置入电弧炉，然后在1900 2000°C条件下熔融，保温1 2小时，上层为硅酸钠， 中间为电熔镁砂，下层为铁酸钠；经自然冷却后分离，即得电熔镁砂和水玻璃。经检测本实施例所制备的电熔镁砂的MgO为97. 01 97. 66wt%, SiO2为0. 89 0. 95wt%，体积密度为3. 49 3. 58g · cm—3 ；本实施例所制备的水玻璃的模数M为3. 1 本具体实施方式
不仅解决了镁的流失问题还可得到高附加值的电熔镁砂和水玻璃，且反应温度较低，无大量气体生成，可达到对镁橄榄石细粉的高效综合利用，并解决其污染环境的问题。本具体实施方式
用镁橄榄石细粉替代菱镁石来制备电熔镁砂，其原料镁橄榄石细粉和钠盐助剂价格低廉，所制备的产物电熔镁砂价格昂贵，水玻璃也为工业常用产品，不仅能大大降低成本，且可实现清洁、环保和安全生产，故本发明有很大的商业价值。因此，本具体实施方式
具有成本低、环境友好和安全生产的特点，其制品应用广泛和附加值高；所制备的电熔镁砂的MgO为94. 42 98. 02wt%, SiO2为0. 56 1. 49wt%, 体积密度为3. 44 3. 61g · cm_3 ；所制备的水玻璃模数M为2. 7 3. 4。
权利要求
1.一种电熔镁砂和水玻璃的制备方法，其特征在于先将镁橄榄石与钠盐按摩尔比为 1 (0. 8 1. 2)混合，置入中温炉，在900 1200°C的条件下保温1 2小时，自然冷却， 取出后置入电弧炉，然后在1900 2100°C条件下熔融，保温1 3小时，经自然冷却后分离，即得电熔镁砂和水玻璃。
2.根据权利要求1所述的电熔镁砂和水玻璃的制备方法，其特征在于所述的钠盐为无水碳酸钠或为苛性钠，粒径小于0. 5mm。
3.根据权利要求1所述的电熔镁砂和水玻璃的制备方法，其特征在于所述的镁橄榄石的主要化学成分是MgO含量为37 48wt %，SiO2含量为39 Mwt %，Fe2O3含量为8 12wt% ；镁橄榄石的粒径小于0. 5mm。
4.根据权利要求1 3项中任一项所述的电熔镁砂和水玻璃的制备方法所制备的电熔镁砂和水玻璃。
全文摘要
本发明涉及一种电熔镁砂和水玻璃及其制备方法。其技术方案是先将镁橄榄石与钠盐按摩尔比为1∶(0.8～1.2)混合，置入中温炉，在900～1200℃的条件下保温1～2小时，自然冷却；取出后置入电弧炉，然后在1900～2100℃条件下熔融，保温1～3小时，上层为硅酸钠，中间为电熔镁砂，下层为铁酸钠；经自然冷却后分离，即得电熔镁砂和水玻璃。其中钠盐为无水碳酸钠或为苛性钠，粒径小于0.5mm；镁橄榄石的主要化学成分是MgO含量为37～48wt％、SiO2含量为39～44wt％和Fe2O3含量为8～12wt％，镁橄榄石的粒径小于0.5mm。本发明具有成本低、环境友好和安全生产的特点；所制备的电熔镁砂和水玻璃应用广泛且附加值高。
文档编号C04B35/66GK102351440SQ20111016957
公开日2012年2月15日 申请日期2011年6月22日 优先权日2011年6月22日
发明者吴清顺, 张文泽, 李亚伟, 李淑静, 李远兵, 桑绍柏, 赵雷, 马明军 申请人:武汉科技大学