[发明专利]一种射频等离子技术生产磷酸镁水泥用氧化镁的方法

说明书

本发明公开了一种联合采用气流粉碎‑射频等离子技术制备磷酸镁水泥用重烧氧化镁的方法。将菱镁矿、赤泥、氧化硼混合配料，先经气流粉碎得到超细粉体，再经射频等离子高温处理，获得无需再次粉磨的低活性呈球形的氧化镁。本发明通过复合少量氧化硼显著降低氧化镁的活性，相比传统的提高温度来降低氧化镁活性的方法，具有明显的低碳技术优势，且满足磷酸镁水泥对低活性重烧氧化镁的需要。

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种联合采用气流粉碎-射频等离子技术制备磷酸镁水泥用重烧氧化镁的方法。

背景技术

磷酸镁水泥主要由重烧氧化镁、磷酸盐组分、缓凝剂组分组成，其中重烧氧化镁和磷酸盐占比通常在85%-95%之间。可能的磷酸盐类型为磷酸二氢铵、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠等，其中的一种或两种复合都是可行的，所配制的磷酸镁水泥强度发展与磷酸盐种类有一定的关系。缓凝组分通常是硼砂、硼酸或以硼砂为主要组分的复合缓凝剂。磷酸盐和硼砂都是化学工业原料，价格较高；一定煅烧温度和活性要求使得氧化镁制备也是高能耗的。尤其是氧化镁，一般来说菱镁矿在850℃即可脱水形成氧化镁，而用于磷酸镁水泥的氧化镁其烧成温度需要到1600℃，达到“死烧”状态以降低氧化镁的活性。考虑到氧化镁在磷酸镁水泥中占比高达75%，从源头上降低氧化镁的制备成本可显著降低磷酸镁水泥的总成本。

含硼物质如硼砂、硼酸等，是磷酸镁水泥重要的缓凝组分，虽然少量但不可或缺。关于硼砂的作用机理主要是吸附在氧化镁颗粒表面、形成镁硼电子对，以延缓鸟粪石的快速沉积。实际上，行业内在调控磷酸镁水泥性能需要调整硼砂掺量时，往往是按照氧化镁的质量来进行调整的。因此，一定程度上可以认为，硼主要与氧化镁存在相互作用相互依存的关系。目前硼砂主要是在磷酸镁水泥配制过程中引入的，这和氧化镁的烧成是两个完全不同的阶段。

菱镁矿煅烧制备氧化镁，一些生产工艺采用传统沸腾炉，煤粉燃烧后的灼烧会影响氧化镁的组成；也有采用工业电炉烧制电熔镁砂，通常烧成温度在1500-1600℃。等离子燃烧技术是指采用直流空气等离子体作为点火源，实现窑炉的冷态启动不用一滴油的无油点火的燃烧技术，目前在熟料烧成技术的应用主要集中在煤粉点火，已被证实具有明显的低碳优势与比较高的运行效率。

通常重烧氧化镁的颗粒形貌呈不规则块状，一般而言，规则形貌如球形颗粒比不规则颗粒有着比较低的需水量；简而言之，重烧氧化镁通过颗粒整形，磷酸镁水泥的需水量将进一步降低。目前磷酸镁水泥重烧氧化镁的烧成过程并没有对颗粒形貌进行主动的干预。

由上述分析可知，重烧氧化镁的烧成能耗是制约磷酸镁水泥可持续发展的重要因素。较高的烧成温度才能使氧化镁获得较低的活性，低活性氧化镁才能满足磷酸镁水泥可施工性的要求，因此温度与活性是氧化镁低成本制备的矛盾所在。以较低的温度获得低活性的氧化镁，同时氧化镁呈规则的颗粒形貌，这是本领域技术人员所追求的关键技术，也是磷酸镁水泥可持续发展所迫切需要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种联合采用气流粉碎-射频等离子技术制备磷酸镁水泥用重烧氧化镁的方法，在较低温度下降低氧化镁的活性，同时在烧成过程中对氧化镁的颗粒形貌整形，为磷酸镁水泥提供一种低活性、颗粒形貌规则的氧化镁，赋予磷酸镁水泥良好的流变性能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明联合气流粉碎与射频等离子系统用于磷酸镁水泥的氧化镁制备，包括两个主要步骤，首先将混合均匀的90-95重量份菱镁矿、5-10重量份赤泥、0.5-2重量份氧化硼经气流粉碎得到超细粉体；再经射频等离子系统进行等离子煅烧处理，获得低活性、球形化的重烧氧化镁。

进一步，所述气流粉碎是通过一种气流粉碎分级机实现的，其主要的运行参数为：压缩空气流量5~15 L/min、装机功率5~30kW、生产能力10~150 kg/h、出料粒径范围2~50μm。