[发明专利]一种利用硼泥制备合成镁橄榄石的方法

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，特别涉及一种利用硼泥制备合成镁橄榄石的方法。

背景技术

硼泥是硼砂生产中产生的废渣, 其颜色为浅棕色, 属于不易溶性物质, 具一定的黏性,可塑性较好,相对密度2.3g/cm³, 堆积密度1.8g/cm³, 粒径150目左右, 新产生的硼泥内含30%左右的游离水。硼泥呈碱性, pH值为8~10。硼泥中含有氧化镁、氧化钙、氧化钠等碱性物质。硼泥所排放之处, 寸草不生, 其碱液可溶入到地下水中, 使周围的农田减产,严重者可以使农作物绝产, 并且对周围的饮用水产生污染。由于硼泥颗粒较细, 在失去水分以后, 常常会随风飞散,对大气环境产生污染。硼泥对生态环境的污染、大气环境的污染已成为一种公害。

大石桥地区是我国硼化物的主产区之一，硼砂企业有近五十年的历史。大石桥地区硼砂生产线都采用碳碱法组织生产，其工艺过程是：将焙烧过的熟硼矿物（90%通过150目）与碱液按固液比1.4~1.6混合，配成料浆，投入碳解釜中，升温至125~135℃，通入二氧化碳，压力控制在0.6MPa左右，反应12~24小时，然后在过滤机中进行固液分离，其滤液经结晶离心分离得95%硼砂，再经气体干燥而得99.5%硼砂，滤饼为硼泥。生产一吨硼砂就要产生3~4吨硼泥，多年来已经积攒了大量的硼泥，造成了很大的环境污染问题。

大石桥地区的镁橄榄岩是硼镁矿伴生在一起矿藏，是沉积变质再造型硼矿床，天然的橄榄石矿物中通常含有少量的蛇纹石、云母、透闪石、滑石等, 这些矿物在高温下分解后会产生顽火辉石MgO·SiO2 等低熔点矿物相。天然镁橄榄石矿石最大的特点是烧失量大，杂质含量高，近年来采用煅烧工艺对其高温烧成，也只能做一些低档耐火材料（如出钢口填料等）使用，不能生产高档制品。天然的镁橄榄石矿物含有0~10%的铁橄榄石，铁橄榄石熔点低（1205℃）从而影响镁橄榄石的高温性能；其中还含有一点SiO₂、Al₂O₃等杂质，它们可以形成钙镁橄榄石（CaO·MgO·SiO₂），透辉石（CaO·Al₂O·2SiO₂），钙长石（CaO·Al₂O₃·2SiO₂），堇青石（2MgO·2Al₂O₃·5SiO₂）等低熔物，降低制品的耐火度和荷重软化温度；天然镁橄榄石组成成分的复杂性，决定了其烧结后矿物组成的多样性，进而造成其物理化学性质的不稳定性，从而影响了其在耐火材料生产和应用中的推广。

现有的技术中也有采用天然镁橄榄石与轻烧氧化镁等混合后高温焙烧，制备合成镁橄榄石的方法，焙烧时采用白煤作为燃料，制备成本较高，且合成效果并不理想。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用硼泥制备合成镁橄榄石的方法，采用硼泥作为原料制备合成镁橄榄石，在治理硼泥的环境污染同时，制备出性能良好的镁橄榄石。

本发明的制备方法按以下步骤进行：

1、将粒度均为150~240目的轻烧氧化镁粉和天然镁橄榄石粉加入到硼泥中，制成混合物料，加入量按重量比为硼泥:天然镁橄榄石粉:轻烧氧化镁粉=1:0~0.3:0.5~0.8；

2、向混合物料中加入结合剂氯化镁并混合均匀，获得结合物料，氯化镁的加入量为混合物料总重量的1~3%；

3、向结合物料中加入水并混合均匀，水的加入量为结合物料总重量的12~15%，然后用压球机压制成球状物料，压制时的压力为45±5 MPa；再将球状物料静置养护至少24h；

4、将养护后的球状物料与煤混合后置于高温竖窑中，燃料与坯料的比例按重量比为6~7:1，然后加热至1550~1650℃保温3~4h进行高温煅烧，制成合成镁橄榄石。

上述方法的球状物料的直径为30~60mm。

上述的合成镁橄榄石的成分按重量百分比含MgO60~70%，SiO₂20~32%，Fe₂O₃3~7%，Al₂O₃1.3~2.2%，CaO2.2~2.5%，B₂O₃0.5~1%，余量为烧失成分和少量杂质，体积密度2.65~2.8g/cm³，粒度5~40mm。