專利名稱：一種電熔鎂鋁尖晶石及其制造方法
技術領域：
本發明屬于耐火材料技術領域。具體涉及一種電熔鎂鋁尖晶石及其制造方法。
背景技術：
我國鎂資源主要有菱鎂礦儲量約31億噸、鎂橄欖石儲量約30億噸、青海鹽湖蘊藏的MgCl2 約32億噸，其中菱鎂礦主要集中在遼寧，鎂橄欖石主要集中河南西峽、陜西商南、湖北宜昌 和東北等。作為耐火原料的鎂砂主要來源于遼寧的菱鎂礦，隨著鎂砂的消耗，菱鎂礦資源也 日益緊張；而青海鹽湖提供鎂砂的提取成本較高而受到限制，因此有必要對我國中部的鎂橄 欖石進行有效利用。
自然界中的橄欖石常以鎂橄欖石(Mg2Si04)和鐵橄欖石(Fe2Si04)固溶體的形成存在， 橄欖石礦床與其它礦物共生，含有一定量的鉻鐵礦和鎳礦石等以包裹體的形成存在于橄欖石 晶體顆粒的裂隙中。 一般來說，橄欖石的化學組成為MgO含量39 49W， &02含量38~44%， Fe203含量7 11。/。，由于氧化鐵的存在，降低了鎂橄欖石的高溫性能和抗渣性能，限制了鎂橄 欖石應用。目前，鎂橄欖石的應用僅限于鑄造砂、冶金輔料、出鋼口引流砂、耐火材料修補 料和中間包干式搗打料、鎂橄欖石輕質材料和建筑材料等方面，應用面較窄，產品的技術附 加值較低。
鎂鋁尖晶石(MgAl204)是一種性能優良的耐火原料，制備方法分電熔法和燒結法兩種， 不論是電熔或燒結鎂鋁尖晶石的合成，其原料Al203主要來源于鋁礬土或工業氧化鋁，MgO 來源于輕燒氧化鎂或菱鎂礦；例如"礬土基電熔高純尖晶石及其制備方法"(ZL 200510018056.0)發明專利、"合成鎂鋁尖晶石及其制備方法"(01115504.3)和合成鎂鋁尖晶 石的方法(ZL88106918.3)等，這些發明中的MgO均來源于資源緊缺的菱鎂礦或菱鎂礦輕燒 處理后的輕燒氧化鎂，相對成本較高。

發明內容
本發明的目的是達到鎂橄欖石的高效綜合利用，提供一種以鎂橄欖石MgO源、應用范圍 廣、附加值高、成本較低的電熔鎂鋁尖晶石及其制造備方法。
為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是先將18 50wt。/。的鎂橄欖石、50~82%的 鋁礬土或工業氧化鋁進行混合，再外加2~10%的焦炭或無煙煤、0.8 2wt。/。的鐵屑，混合均 勻；然后將上述混合物置入電弧爐或感應爐中，于1800 2300。C熔融還原，還原出橄欖石和
鋁礬土中的Fe203、 Si02和Ti02等雜質，保溫2 5小時；最后經沉淀、分離，制得電熔鎂鋁 尖晶石。
所述的鎂橄欖石的主要化學成分是MgO含量為39~49wt%、 Si02含量為38~42wt%、 Fe2。3含量為7~llwt%。
所述的鋁礬土為特級鋁礬土、 一級鋁礬土、 二級鋁礬土A類、二級鋁礬土B類中的一種， A1203的含量分別為特級鋁礬土的A1203大于85 wt %、 一級鋁礬土的A1203為80~85 wt %、 二級鋁礬土 A類的A1203為70~80 wt %、 二級鋁礬土 B類的A1203為60-70 wt %。
由于采用上述技術方案，使鎂橄欖石中的MgO和鋁礬土或工業氧化鋁中的A1203反應生 成鎂鋁尖晶石，與硅鐵完全分離。所制成的電熔鎂鋁尖晶石應用范圍廣、附加值高、成本較 低，達到了鎂橄欖石的高效綜合利用。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明作進一步描述
實施例1: 一種電熔鎂鋁尖晶石及其制造備方法。先將45 50wt。/。的鎂橄欖石、50~55wt% 的特級鋁礬土 (A1203大于85 wt%)進行混合，再外加4~6 wtn/。的焦炭和0.9~1.2 wt。/。的鐵屑， 混合均勻；然后將上述混合物置于感應爐中，控制爐液溫度在1800 1卯0"C，使混合物熔融 還原，還原出橄欖石和鋁礬土中的Fe203、 Si02和Ti02等雜質，保溫2小時；最后經冷卻、
分離，制得電熔鎂鋁尖晶石。
經檢測，本實施例所制得的電熔鎂鋁尖晶石MgO為31.3wt%、 A1203為62.5 wt %、 Si02 為2.5 wt %、 Fe203為1.4 wt %、體積密度為3.14g/cm3。
其中，鎂橄欖石的化學成分是:MgO為46.28 wt %、Si02為39.57 wt %、Fe203為8.97 wt%、 A1203為0.35 wt %、 CaO為0.31 wt %、灼減為2.61 wt %。
實施例2: —種電熔鎂鋁尖晶石及其制造備方法。先將35~40 wtM的鎂橄欖石、60~65 wt% 的特級鋁礬土 (Al203大于85wt。/。)進行混合，再外加3~5 wt。/。的焦炭和0.8 lwt。/。的鐵屑， 混合均勻；然后將上述混合物置于電弧爐中，控制爐液溫度在1900 200(TC，使混合物熔融， 還原出橄欖石和鋁礬土中的Fe203、 SiCh和Ti02等雜質，保溫2小時；最后經冷卻、分離， 制得電熔鎂鋁尖晶石。本實施例所采用的鎂橄欖石同實施例1。
經檢測，本實施例所制得的鎂鋁尖晶石MgO為23.4 wt %、 A1203為73.0 wt %、 Si02 為2.2 wt %、 Fe203為1.1 wt %，體積密度為3.26g/cm3。
實施例3: —種電熔鎂鋁尖晶石及其制造備方法。先將20 25 wt。/。的鎂橄欖石、75~80wt% 的特級鋁礬土 (Al203大于85 wt%)進行混合，再外加4 6wt。/。的焦炭和l-1.4wty。的鐵屑，
混合均勻；然后將上述混合物置于電弧爐中，控制爐液溫度在2200 2300'C，使混合物熔融， 還原出橄欖石和鋁礬土中的Fe203、 Si02和Ti02等雜質，保溫3小時；最后經冷卻、分離，
制得電熔鎂鋁尖晶石。本實施例所采用的鎂橄欖石同實施例1。
經檢測，本實施例所制得的鎂鋁尖晶石MgO為10.8wt。/。、 A1203為85.3 wt%、 Si02為 1.9wt%、 Fe203為1.0wt%、體積密度為3.39g/cm3。
實施例4: 一種電熔鎂鋁尖晶石及其制造備方法。先將40-45 wty。的鎂橄欖石、55 60wt% 的一級鋁礬土 (Ab03為80 85 wt%)進行混合，再外加4 6wt。/。的無煙煤和1 1.5wt。/。的鐵 屑，混合均勻；然后將上述混合物置于電弧爐中，控制爐液溫度在1800 1900°C，使混合物
熔融，還原出橄欖石和鋁礬土中的Fe203、 Si02和Ti02等雜質，保溫4小時；最后經冷卻、 分離，制得電熔鎂鋁尖晶石。其中，鎂橄欖石的主要化學成分是MgO為44.23 wt%、 Si02 為41.55 wt%、 Fe203為8.82 wt%、 A1203為0.82 wt%、 CaO為0.57 wt%、灼減為1.91%。
經檢測，本實施例所制得的鎂鋁尖晶石MgO為21.8wt。/。、 A1203為74.0 wt%、 SiCh為 2.0wt%、 Fe2O3為1.0wt0/。，體積密度為3.27g/cm3。
實施例5: —種電熔鎂鋁尖晶石及其制造備方法。先將20~25 wt。/。的鎂橄欖石、75~80wt% 的一級鋁砜土 (Al203為80 85 wt%)進行混合，再外加4~6 wt。/。的焦炭和1.2-1.6wt。/。的鐵 屑，混合均勻；然后將上述混合物置于電弧爐中，控制爐液溫度在1800 1900°C，使混合物 熔融，還原出橄欖石和鋁礬土中的Fe203、 Si02和Ti02等雜質，保溫4小時；最后經冷卻、
分離，制得電熔鎂鋁尖晶石。本實施例所采用的鎂橄欖石同實施例4。
經檢測，本實施例所制得的鎂鋁尖晶石MgO為9.9wt。/。、 A1203為86.3 wt%、 Si02為 1.6wt%、 Fe203為l.lwt。/。，體積密度為3.38g/cm3。
實施例6: —種電熔鎂鋁尖晶石及其制造備方法。先將35-40 wt。/。的鎂橄欖石、60 65wt% 的二級鋁砜土 A類(A1203為70 80 wt%)進行混合，再外加6~8 wt。/。的無煙煤和1.4~2.0wt% 的鐵屑，混合均勻；然后將上述混合物置于電弧爐中，控制爐液溫度在1800 1900°C，使混 合物熔融，還原出橄欖石和鋁礬土中的Fe203、 Si02和Ti02等雜質，保溫5小時；最后經冷
卻、分離，制得電熔鎂鋁尖晶石。其中，鎂橄欖石的主要化學成分是MgO為42.39wt%、 SiO2為45.21wt%、 Fe203為7.98wt%、 A1203為0,93wt%、 CaO為0.51 wt%，灼減為2.22%。
經檢測，本實施例所制得的鎂鋁尖晶石MgO為22.2 wt%、 ^203為73.1 wt%、 Si02 為2.1 wt%、 Fe203為1.2 wt%，體積密度為3.21g/cm3。
實施例7: —種電熔鎂鋁尖晶石及其制造備方法。先將18~24 wty。的鎂橄欖石、76~82wt% 的二級鋁磯土 B類(A1203為60 70 wt%)進行混合，再外加8 10wt。/。焦炭和1,8 2.0wt。/。的
鐵屑，混合均勻；然后將上述混合物置于電弧爐中，控制爐液溫度在2000 210(TC，使混合
物熔融，還原出橄欖石和鋁礬土中的Fe203、 Si02和Ti02等雜質，保溫3小時；最后經冷卻、
分離，制得電熔鎂鋁尖晶石。本實施例所采用的鎂橄欖石同實施例1。
經檢測，本實施例2所制得的鎂鋁尖晶石MgO為11.8 wt%、 A1203為83.3 wt%、 Si02 為2.2wt。/。、 Fe203為1.4wt%，體積密度為3.31g/cm3。
實施例8: —種電熔鎂鋁尖晶石及其制造備方法。先將22 27wt。/。的鎂橄欖石、72~78wt% 的工業氧化鋁進行混合，再外加2.0~3.0 wtM的焦炭和1.0~1.2 wtM的鐵屑，混合均勻；然后 將上述混合物置于電弧爐中，控制爐液溫度在2100 2300'C，使混合物熔融，還原出橄欖石 和鋁礬土中的Fe203、 Si02和Ti02等雜質，保溫4小時；最后經冷卻、分離，制得電熔鎂鋁 尖晶石。本實施例所采用的鎂橄欖石同實施例l。
經檢測，本實施例所制得的鎂鋁尖晶石MgO為10.9wt。/。、 Ab03為85.5 wt%、 Si02為 1.4wt%、 Fe203為0.5 wt%，體積密度為3.35g/cm3。
實施例9: 一種電熔鎂鋁尖晶石及其制造備方法。先將46 50wt。/。的鎂橄欖石、50 54wt% 的工業氧化鋁進行混合，再外加5 7wt。/。的焦炭和1.2-1.6 wt。/。的鐵屑，混合均勻；然后將上 述混合物置于電弧爐中，控制爐液溫度在2000 210(TC，使混合物熔融，還原出橄欖石和鋁 磯土中的Fe203、 Si02和Ti02等雜質，保溫3小時；最后經冷卻、分離，制得電熔鎂鋁尖晶 石。本實施例所采用的鎂橄欖石同實施例6。
經檢測，本實施例所制得的鎂鋁尖晶石MgO為30.5wt。/。、八1203為65.6wt%、 Si02為 1.8wt%、 Fe203為0.9 wt%,體積密度為3.14g/cm3。
本具體實施方式
能使鎂橄欖石中的MgO和鋁礬土或工業氧化鋁中的A1203反應生成鎂 鋁尖晶石，與硅鐵完全分離。所制成的電熔鎂鋁尖晶石應用范圍廣、附加值高、成本較低， 達到了鎂橄欖石的高效綜合利用。
權利要求
1、一種電熔鎂鋁尖晶石的制造方法，其特征在于先將18～50wt％的鎂橄欖石、50～82％的鋁礬土或工業氧化鋁進行混合，再外加2～10％的焦炭或無煙煤、0.8～2wt％的鐵屑，混合均勻；然后將上述混合物置入電弧爐或感應爐中，于1800～2300℃熔融還原，保溫2～5小時；最后經沉淀、分離。
2、 根據權利要求1所述的電熔鎂鋁尖晶石的制造方法，其特征在于所述的鎂橄欖石的 主要化學成分是MgO含量為39~49wt%、 Si02含量為38~42wt%、 Fe203含量為7 llwt%。
3、 根據權利要求l所述的電熔鎂鋁尖晶石的制造方法，其特征在于所述的鋁礬土為特級 鋁礬土、 一級鋁礬土、 二級鋁礬土A類、二級鋁礬土B類中的一種，八1203的含量分別為 特級鋁礬土的八1203大于85 wt %、 一級鋁礬土的A1203為80~85 wt %、 二級鋁礬土 A類的 A1203為70~80 wt %、 二級鋁礬土 B類的A1203為60-70 wt %。
4、 根據權利要求1 3項中任一項所述的電熔鎂鋁尖晶石的制造方法所制造的電熔鎂鋁尖晶石o
全文摘要
本發明具體涉及一種電熔鎂鋁尖晶石及其制造方法。其技術方案是先將18～50wt％的鎂橄欖石、50～82％的鋁礬土或工業氧化鋁進行混合，再外加2～10％的焦炭或無煙煤、0.8～2wt％的鐵屑，混合均勻；然后將上述混合物置入電弧爐或感應爐中，于1800～2300℃熔融還原，還原出橄欖石和鋁礬土中的Fe₂O₃、SiO₂和TiO₂等雜質，保溫2～5小時；最后經沉淀、分離，制得電熔鎂鋁尖晶石。所述的鎂橄欖石主要化學成分是MgO含量為39～49wt％、SiO₂含量為38～42wt％、Fe₂O₃含量為7～11wt％。本發明所制成的電熔鎂鋁尖晶石應用范圍廣、附加值高、成本較低，達到了鎂橄欖石的高效綜合利用。
文檔編號C01F7/02GK101186321SQ20071016874
公開日2008年5月28日 申請日期2007年12月11日 優先權日2007年12月11日
發明者吳清順, 李亞偉, 李淑靜, 李遠兵, 段少軍, 蔡鄂漢, 雷 趙, 金勝利, 雷中興, 馬明軍 申請人:武漢科技大學