一种电弧炉制备含碳电熔镁砂的方法与流程

本发明涉及电熔镁砂冶炼
技术领域：
，尤其涉及一种电弧炉制备含碳电熔镁砂的方法。
背景技术：
：中国是世界上菱镁矿资源较为丰富的国家之一，在拥有的菱镁矿资源中，低品位菱镁矿占总储量近一半。开采缺乏科学依据、随意性大，采富弃贫、乱采滥掘现象非常严重。在优质菱镁矿的开采和粗加工过程中会产生大量粉料，并且对低品位菱镁矿进行选矿时，需要对原矿粉碎。这些行为造成大量的碎矿和粉矿被废弃，资源得不到有效的利用。电弧炉生产的电熔镁砂是耐火材料最重要的原料之一，是制作镁碳砖、镁铝碳砖及含碳耐火材料的重要原料。目前生产电熔镁砂是将一定块度的菱镁矿原矿石投入电弧炉中直接进行冶炼，每生产1吨电熔镁砂耗电3000~3500度，消耗电极60~70kg。由于是将用原矿直接电熔，其矿石粒度大且导电性差，因此生产过程中出现电极消耗量大、用电量大等问题。因此，如何用更少的电能来冶炼出相同品质的电熔氧化镁是需要解决的问题。国内专利申请号为201010227373.4的发明专利公开一种用废镁碳砖提取再生含碳电熔镁砂的方法，包括以下步骤：①除去废砖表层杂物；②装窑，采用外来燃料加热，升温至800℃~1000℃，物料内的石墨开始燃烧作燃料，鼓风80mm~180mm升温至1350℃~1400℃，物料表层形成脱碳层；③继续鼓风30min~90min，降温到600℃~650℃，保温300min~600min，使物料中的结合剂氧化；④冷却，出窑，剔去脱碳层；⑥破碎，碾压，筛分，成品。采用酚醛树脂在460℃以上发生氧化，失去结合强度的原理，消除了假颗粒。用此方法烧出来的产品，纯度很高，不仅达到了原始电熔镁砂的性能，并且还保留了利用价值很高的石墨，石墨包裹在电熔镁砂的外层，填充了电熔镁砂颗粒内的气孔，增加了颗粒体积密度g/cm3，提高了抗浸蚀性能。该文献未公开在电弧炉电熔处理菱镁矿碎矿、粉矿制砂前，如何使碳成分在高温条件下熔入高温液中，最终碳元素残留在电熔镁砂中的步骤。技术实现要素：本发明的目的是提供一种电弧炉制备含碳电熔镁砂的方法，克服现有技术的不足，通过向电熔原料中加入含碳原料，使得在电弧炉熔融过程中减少电极的损耗，进而达到节能降耗的目的，同时，采用对菱镁矿粉进行压制成球团料的方法，实现对菱镁矿的碎矿和粉矿合理和高效利用，减少资源浪费。为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种电弧炉制备含碳电熔镁砂的方法，其特征在于，所需各原料的重量百分比为：土状石墨和/或石油焦5~8%，酚醛树脂0.3~3%，菱镁矿粉90~94%；其制备过程包括以下步骤：1）混料：将全部配方量的菱镁矿粉、石墨和/或石油焦和酚醛树脂充分混合，先将粒度＞0.15mm的原料以60r/min速度搅拌4min，将其他＞0.074mm粒度≤0.15mm的原料细粉加入，以50r/min速度继续搅拌5min，最后将剩余粒度≤0.074mm的原料倒入，以60r/min速度继续搅拌3min，制成混合粉料、停止搅拌；2）压球团料：将混合粉料送入矿粉压球机加压、成型，制成矿粉球团料，制团压力为10~40mpa，在200~300℃下进行烘干，烘干6-8小时；3）熔融：将干燥后的球团料投入电弧炉中进行冶炼，埋弧熔融时间为10~12h，球团料在电弧炉中经2600~2800℃冶炼。4）冷却：熔融后的熔坨在自然降温冷却7天以上；5）拣选：将冷却后的熔坨破碎成80~120mm粒度，再按照品级分级，最后对分级后的样品分别检测，根据检测结果确定产品等级。所述步骤2）中，干燥采用沸腾干燥机、振动液化床干燥机、带式干燥机中的任一种。所述土状石墨和/或石油焦中的碳元素比例在80wt%以上，其粒度为100目筛下。所述酚醛树脂为热固型酚醛树脂，固化温度为250~300℃，粒度为100目筛下，质量标准yb/t4131－2014的pf-5315、pf-5319、pf-5325中的任一种。所述菱镁矿粉为gb/t34332-2017三级品以上菱镁矿的碎矿或粉矿，其粒度为100目筛下。与现有技术相比，本发明的有益效果是：1）向电熔菱镁矿压球料中提前加入含碳原料，提高电熔料的导电性，减少电极的损耗，进而达到节约电耗的目的。2）采用菱镁矿的碎矿或粉矿压制成球团料的方式冶炼，由于原矿粒度小，结构相对疏松，在电弧炉中冶炼时更容易分解和熔融，使用本方法生产电熔镁砂能够提高生产效益，同时，充分利用了采矿后的废弃资源，能够改善环境，减少资源浪费。附图说明图1为电弧炉制备含碳电熔镁砂的工艺流程。具体实施方式本发明一种电弧炉制备含碳电熔镁砂的方法，所需各原料的重量百分比为：土状石墨和/或石油焦5~8%，酚醛树脂0.3~3%，菱镁矿粉90~94%；其制备过程包括以下步骤：（1）混料：将全部配方量的菱镁矿粉、石墨和/或石油焦和酚醛树脂充分混合，先将粒度＞0.15mm的原料以60r/min速度搅拌4min，将其他＞0.074mm粒度≤0.15mm的原料细粉加入，以50r/min速度继续搅拌5min，最后将剩余粒度≤0.074mm的原料倒入，以60r/min速度继续搅拌3min，制成混合粉料、停止搅拌；（2）压球团料：将混合粉料送入矿粉压球机加压、成型，制成80~120mm矿粉球团料，制团压力为10~40mpa，在带式干燥机中以200~300℃温度进行烘干，烘干6~8小时；（3）熔融：将干燥后的球团料投入电弧炉中进行冶炼，埋弧熔融时间为10~12h，球团料在电弧炉中经2600~2800℃冶炼。（4）冷却：熔融后的熔坨在自然降温冷却7天以上；（5）拣选：将冷却后的熔坨破碎成80~120mm粒度，再按照品级分级，最后对分级后的样品分别检测，根据检测结果确定产品等级。下面结合实施例对本发明的制备方法作进一步说明：实施例1分别取三种（一级、二级、三级）菱镁矿碎矿或粉矿920kg（相当于重量百分比92%），石油焦60kg（相当于重量百分比6%），酚醛树脂粉20kg（相当于重量百分比2%），用搅拌机混合均匀后通过矿粉压球机加压40mpa、成型，然后在250℃下进行烘干6小时，将干燥后的球团料投入电弧炉中进行冶炼，埋弧熔融时间为12h，熔融后的熔坨在自然降温冷却7天以上，经过冷却后的熔坨破碎成80~120mm粒度，再按照品级分级，最后对分级后的样品分别检测，根据检测结果确定产品等级。按照实施例1所述的方法制备电熔氧化镁，单次耗电量为2800kwh，电极消耗40kg。产品通过化学分析及x射线衍射等手段进行表征，发现添加含碳原料的电熔镁砂成分稳定，衍射图谱特征峰明显，无杂质相生成。实施例1制备方法制备出的电熔镁砂成分的理化指标见表1。表1实施例1制备的电熔镁砂成分理化指标检测项目一级品二级品三级品mgo（wt%）97.1396.4194.77cao（wt%）1.361.512.40sio2（wt%）0.580.671.08c（wt%）0.170.350.52颗粒体积密度（g/cm3）3.563.513.47实施例2分别取三种（一级、二级、三级）菱镁矿碎矿或粉矿910kg（相当于重量百分比91%），土状石墨粉65kg（相当于重量百分比6.5%），酚醛树脂粉25kg（相当于重量百分比2.5%）用搅拌机混合均匀后通过矿粉压球机加压40mpa、成型，然后在275℃下进行烘干6小时，将干燥后的球团料投入电弧炉中进行冶炼，埋弧熔融时间为12h，熔融后的熔坨在自然降温冷却7天以上，经过冷却后的熔坨破碎成80~120mm粒度，再按照品级分级，最后对分级后的样品分别检测，根据检测结果确定产品等级。按照实施例2所述的方法制备电熔氧化镁，单次耗电量为2750kwh，电极消耗50kg。产品通过化学分析及x射线衍射等手段进行表征，发现添加含碳原料的电熔镁砂成分稳定，衍射图谱特征峰明显，无杂质相生成。实施例2制备方法制备出的电熔镁砂成分的理化指标见表2。表2实施例2制备的电熔镁砂成分理化指标检测项目一级品二级品三级品mgo（wt%）97.2696.4195.10cao（wt%）1.241.451.86sio2（wt%）0.550.720.88c（wt%）0.250.330.47颗粒体积密度（g/cm3）3.553.493.46对比例取菱镁矿碎矿或粉矿1000kg，该菱镁矿粉取自gb/t34332-2017一级品菱镁矿的碎矿或粉矿，其粒度为100目筛下。用搅拌机混炼均匀后通过矿粉压球机加压40mpa、成型，将球团料投入电弧炉中进行冶炼，埋弧熔融一次时间为9h，熔融后的熔坨在自然降温冷却9天，经过冷却后的熔坨破碎成80~120mm粒度，再按照品级分级，最后将分级后的样品检测，合格品包装入库。按照对比例的方法制备电熔氧化镁，单次耗电量为3800kwh。产品通过化学分析、x射线衍射和扫描电镜等手段进行表征，结果发现试样内主要矿物相为方镁石，衍射图谱特征峰明显，通过扫描电镜观察杂质主要集中在主晶相方镁石之间晶界处，整个样品内部晶型形态单一，结构中出现了部分微小气孔，阻碍了晶体的进一步长大。对比例所述的制备方法制备出的电熔镁砂成分的理化指标见表3。表3对比例制备的电熔镁砂成分理化指标检测项目一级品二级品三级品mgo（wt%）97.596.4195.08al2o3（wt%）0.190.230.25cao（wt%）0.801.131.36sio2（wt%）1.021.281.50颗粒体积密度（g/cm3）3.443.403.22气孔率（%）1.62.35.7以上所述实施例仅是为详细说明本发明的目的、技术方案和有益效果而选取的具体实例，但不应该限制本发明的保护范围，凡在不违背本发明的精神和原则的前提下，所作的种种修改、等同替换以及改进，均应落入本发明的保护范围之内。当前第1页12