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中国镁质耐火原料主要产品、生产现状以及存在的问题

编辑:耐火浇注料   时间:2021-03-26    浏览:   

 

我国是菱镁资源最为富足的国家,不仅总量大,而且品类繁多。从1950年开始,河南耐火砖 我们国家就逐渐开始了对菱镁资源的开发和利用,但是由于当时的技术水平低下,在开发和利用方面并没有得到很好的发展。到了20世纪70、80年代,我们国家的菱镁资源的开发和利用又有了进展性的突破。因为这一时期,我国钢铁产业正进入崭新的阶段,对耐火材料的需求量比较大,所以菱镁矿的消费也随之增加。到了1990年左右,我国成立了菱镁矿行业协会,使得一直以来杂乱无章的产业得到了有效的管理,我们的菱镁行业逐渐走向正轨。不仅在产业水平方面有了很大的提高,而且产品的质量也得到了升级,与此同时也开发了新的生产工艺和技术,可以说从根本上推动了这个行业的发展和综合利用。以下是中国镁质耐火原料主要产品、生产现状以及存在的问题

 

1、轻烧氧化镁

目前,中国以菱镁石为原料,通过反射炉轻烧加工为轻烧氧化镁粉(CCM)。轻烧氧化镁的数量大,用途广,是一种十分重要的镁质基础原料。根据其不同的化学组成、粒度和性能,分别应用于:经压球煅烧成各种品位的烧结镁砂(DBM),与含Al2O3、CaO等的原料合成镁铝尖晶石砂、镁钙砂等复合材料,生产电熔镁砂(FM,耐火级或电工级),生产转炉溅渣护炉镁球等。上述产品主要作为耐火材料制品的原料。此外,它还是镁化工产品如轻质Mgo、轻质MsCO,、镁肥、镁建材、饲料添加剂等的原料。

传统的轻烧氧化镁是用菱镁石在反射炉中焙烧而成的。采用反射炉生产轻烧氧化镁历经七八十年的生存发展还未淘汰,是因为该窑炉有其突出特点:1)工艺简单、实用;2)投资小,上马快,易操作;3)适合辽南地区菱镁石特点。

近十几年来,对反射炉的生产工艺也进行了较大改进,主要表现在:

(1)改用清洁燃料,将原直接烧烟煤改为以简易煤气发生炉生产的煤气作燃料进行焙烧,避免燃料灰分对轻烧氧化镁污染;基本解决了黑烟排放对环境的污染,并提高了热效率。

(2)对窑型进行改造,增大窑的容积,提高了产量,降低燃料单耗。早期反射炉仅7.8 m3,产量10 t·d-1;以后扩大为18 m3,产量20 t·d-1。经不断改进窑型和蓖板材质,目前反射炉单炉产量可达约30 t·d-1,燃耗相应不断下降。

但是,中国以菱镁石经反射炉焙烧生产轻烧氧化镁粉目前仍存在以下问题:(1)采矿活动简单,人工分采;(2)人工操作,窑温稳定性差,能耗高;(3)人窑用块矿,碎矿弃之,料耗高;(4)烟气未经处理,污染环境;(5)冷却敞开式,劳动条件差,导致目前招工难;(6)研磨设备简单,粒度控制差,最终产品品质低,波动大。

因此,中国轻烧氧化镁生产必须实行采矿一成品一包装全过程控制,高铝砖 按用户要求生产,并研究和推广先进轻烧氧化镁焙烧技术和炉窑。推荐将大型悬浮窑、多层炉(耗式炉MHK)用于轻烧和高效轻烧氧化镁。

2、烧结镁砂

国标GB/T 2273--2007规定了Mgo质量分数为83%一98%的适用于生产耐火材料用的各种烧结镁砂的理化性能。从历史沿革看,烧结镁砂被称为冶金砂、重烧镁砂、中档镁砂、高纯镁砂。

2.1冶金砂

在中国第一个五年计划(1952--1957年)期间,原苏联援建的中国第一个生产碱性耐火材料工厂——鞍山钢铁公司大石桥镁砖厂一期工程投产,制砂车间采用了矿石细磨、成球盘、炉篦机、回转窑的半干法工艺,生产冶金砂用于平炉烧结炉底和修补。随着炼钢平炉改为转炉,该产品在20世纪90年代被淘汰。

2.2重烧镁砂

目前,中国烧结镁砂总产量每年为400万~450万t,沿袭行业习惯,将烧结镁砂大体分为重烧镁砂、中档镁砂、高纯镁砂。

重烧镁砂

重烧镁砂

20世纪80年代之前,在长达30多年期间,全国烧结镁砂的生产主要由原鞍钢大石桥镁矿承担,先后采用25、32、40、47和55 m3的竖窑,以焦炭为燃料,块状菱镁石为原料,采取一步煅烧和人工出料生产w(MgO)≈92%的重烧镁砂,为全国的炼钢平炉用砖提供原料。该工艺缺陷是:

(1)矿石利用率低。细颗粒矿石不能利用。

(2)杂质含量高。焦炭中的灰分会对镁砂造成污染,使镁砂的SiO2、耐火砖材料厂家 Al2O3含量增加,最高Mgo含量(w)仅能保证92%。

(3)连续操作程度差。大块菱镁石矿受热分解产生小颗粒矿粘附于窑壁,产生“粘窑”,窑内物料易发生“结坨”,这都造成窑内料流及热工制度的改变频繁,导致停运事故,无法实现机械化操作。

(4)镁砂的致密度低。菱镁矿在窑内预热带分解,放出CO2变成轻烧MgO,但其MgCO3母盐假象依然存在,不利于镁砂的进一步致密化,导致烧结镁砂的体积密度仅为3.0~3.1 g·cm-3。

(5)环境污染严重。菱镁矿分解出大量的CO2和燃烧的烟气夹杂着细小焦炭粒子及轻烧粉尘飞出窑外,污染环境,且高温烟气治理困难。

目前中国重烧镁砂仍采用二、三级矿石在固体燃料竖窑中煅烧生产。重烧镁砂的w(MgO)=90%~92%,体积密度约3.10 g·cm-3。重烧镁砂是生产普通镁质烧成砖及不定形耐火材料的主要原料,辽宁省目前年产量估计250万t。由于可以利用三级矿,产品价格低且有市场,目前难以淘汰。

2.3中档镁砂

为了提高镁砂的致密度和纯度,中国耐火材料界开展了二步煅烧镁砂的工艺研究和工业试验。采用适合国情的新工艺、新流程,促进了烧结镁砂生产的技术进步。20世纪80年代初期,海城镁矿利用优质菱镁矿石经反射炉轻烧,雷蒙磨细磨,半干法二段压球,焦炭竖窑煅烧,生产出了w(MgO)≥95%、体积密度≥3.20 g·cm-3的中档镁砂。该成果迅速被推广,形成了年产几十万吨的规模。此后该工艺还被推广用于生产合成镁钙砂等合成砂产品。

目前中档镁砂可分为94、95两个牌号,体积密度为3.20~3.25 g·cm-3。中档镁砂是镁砂的重要品种,主要用于生产中档镁砖、直接结合镁砖、镁尖晶石砖以及一些镁质不定形耐火材料。

2.4高纯镁砂

1980年,原冶金部矿山司组织实施《天然菱镁矿制取优质高纯镁砂新工艺技术及高温竖窑》课题,在海城镁矿建年产0.7万t高纯镁砂中试生产线,针对大结晶菱镁石难烧结特点,开发了菱镁石轻烧、磨细、高压压球和死烧的“二步煅烧”新工艺,经数年攻关,制成了w(MgO)≥98%、体积密度为3.30 g·cm-3的高纯镁砂,达到了攻关目标。立足利用粉矿,采用了浮选工艺,又从欧洲引进年产5万t高纯镁砂生产线的关键设备(悬浮焙烧炉、辊式磨、高压压球机、高温油竖窑等),自主攻关结合引进结束了我国没有高纯镁砂的历史。

2006-2010年,大石桥金鼎公司(原鞍钢大石桥镁矿)同奥镁公司(RHI)合作建成年产10万t高纯镁砂项目,其中烧结砂与电熔砂各为年产5万t。采用菱镁石级外碎矿浮选工艺提高菱镁石纯度,采用多层炉(MHK)轻烧。其烧结镁砂生产线的轻烧氧化镁用球磨一选粉机制粉,经高压压球机成球、以液化石油气为燃料的高温竖窑煅烧后生产出了w(MgO)=98%,体积密度为3.40 g·cm-3、m(CaO)/m(SiO2)>2的高质量烧结镁砂,达到国际先进水平。

立足我国国情,现在高纯镁砂的生产工艺大都为:选用优质菱镁矿,在以煤气为燃料的反射窑中轻烧,将轻烧粉用雷蒙机细磨,用高压压机干法压球,最后在高温油竖窑中进行煅烧,最终生产出埘(MgO)=97%,体积密度为3.25~3.30 g·cm-3的高纯镁砂。该工艺的装备完全国产化,产品满足了我国大部分高档镁质耐火材料所需镁砂的要求,并有一定量出口。

高纯镁砂有97、98两个牌号,目前在中国市场上其实并没有稳定供应的产品,在辽宁仅少数几家企业能生产供应加(MgO)≥97.5%、m(CaO)/m(SiO2)≥2,体积密度≥3.30 g·cm-3的优级高纯镁砂,如后英集团和岫岩万成集团,且供不应求。目前,辽宁省中档镁砂与高纯镁砂年产量约200万t。

3、电熔镁砂

电熔镁砂的发展是伴随MgO-C砖生产技术的发展而迅速发展的。优质MgO-C砖要求镁砂不仅要有较高的纯度和密度,而且要有较大的晶粒尺寸,因此这种镁砂通常由电熔工艺获得。电熔镁砂以菱镁矿(制备普通电熔镁砂)或轻烧Mgo(制备大结晶电熔镁砂)为原料在电熔炉中经熔融和缓慢冷却而制得。但由于生产电熔镁砂要消耗大量电能,属于国家能源政策限制发展的产业,其发展将受到分类电价政策实施的冲击。

3.1 电熔镁砂的技术开发

电熔镁砂生产企业技术开发的重点是节能、提高菱镁矿资源综合利用和烟尘治理。主要技术措施有:

(1)开展制备电熔镁砂综合节能技术研究。20世纪90年代以前,我国的电熔镁砂炉的容量大都为300~600 kVA。为了制得晶粒更大的电熔镁砂和节约电能,不断提高电炉功率,现在大部分电熔炉容量在1 400 kVA以上,合资企业达3 500 kVA,国家863技术攻关开发的大电炉达到5 000 kVA;对电熔镁砂炉实行节能供电,节能智能控制并研制新型节能电熔镁炉。

(2)烟尘治理,余热回收。辽宁省正采取相应的治理措施,总结经验以解决电熔炉生产的烟尘污染和镁砂熔砣冷却的余热回收。

3.2电熔镁砂生产的资源问题

目前辽南地区电熔镁砂产品主要分为:普通电熔镁砂、二钙砂、大结晶砂三大类。辽宁省目前电熔镁砂年产量近170万t。辽南地区电熔镁砂目前以w(MgO)>47%的菱镁石为原料,由于目前菱镁矿品位下降,98(MgO的质量分数)品级电熔镁砂仅达97.2%。因此,采用浮选工艺,以精矿粉与轻烧氧化镁压球配矿石入炉电熔,不仅可大幅降低电熔镁砂的单位电耗,且高品位电熔镁砂收获率也相应提高。


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