白云石尾矿传统煅烧研究.pdf

第3 4 卷 2 0 1 4 年0 8 月 矿冶 工 程 M I N I N GA N DM E T A L L U R G I C A LE N G I N E E R I N G V 0 1 ．3 4 A u g u s t2 0 1 4 白云石尾矿传统煅烧研究① 张江江，张玉柱，邢宏伟，胡长庆，龙跃，李 杰 河北联合大学冶金与能源学院，河北省现代冶金技术重点实验室，河北唐山0 6 3 0 0 9 摘要在达到白云石尾矿脱硫所需的较好煅白质量的条件下，对传统煅烧白云石尾矿进行实验研究，测定最佳煅烧温度和时间。 结果表明传统煅烧白云石尾矿所需最佳煅烧温度和煅烧时间分别是11 0 0o C 和1 2 0m i n 。 关键词白云石尾矿；温度；时间 中图分类号T F 5 3 4 ．1文献标识码A d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．0 2 5 3 6 0 9 9 ．2 0 1 4 ．0 8 ．1 2 9 文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 4 0 8 0 4 6 7 0 3 金属镁由于其优良的机械加工性能和物理化学性 能，正以“时代金属”的角色在冶金材料的舞台上出 现，再加上其蕴藏量非常丰富，被誉为2 1 世纪最有前 途的绿色金属工程材料和轻量化材料u 。2J 。我国是全 球金属镁生产第一大国，对白云石尾矿进行煅烧可以 冶炼镁，从而利用镁对铁水进行脱硫口。6 ] 。 烧时间后断电，等炉膛冷却到室温后将样品拿出，进行 称重，记录煅烧后的煅白的质量。 实验中对白云石尾矿破碎采用圆盘破碎机，功率 为1 5k W 、转速6 5 0r ／m i n 、给料最大粒度4 5m m 、出料 粒度6 1 0m m 。传统煅烧实验所用的煅烧装置为箱 式电阻炉。 1 实验条件与方法2 实验结果与分析 实验材料白云石尾矿的化学组成分析结果见表1 。2 ．1 煅烧温度和时间对烧损率的影响 表1 实验用白云石尾矿化学组成分析结果 质量分数 ／％ 为更好的确定白云石煅烧的最佳煅烧温度和煅烧 时间范围，实验分两个阶段进行。 实验第一个阶段用天平分别称取4 份质量均为 1 0 0g 的白云石，倒入刚玉坩埚内待用，并进行编号。 实验分四次进行，每次实验的时间均为1 2 0m i n 。调整 箱式电阻炉温度控制器上的保温温度，4 次实验的温 度分别为9 5 0 、10 0 0 、11 0 0 和12 0 0 ℃。当温度达到 设定温度时，开始计时，1 2 0m i n 后断电。炉膛冷却到 室温后将样品拿出，进行称重，记录煅烧后的煅白的 质量。 实验第二阶段根据第一阶段的实验数据分析确 定在哪一煅烧温度下，白云石的烧损率较好，并将该温 度定为第二阶段实验的煅烧温度。用天平分别称取4 份质量均为1 0 0g 的白云石，倒人刚玉坩埚内待用，并 进行编号。实验分4 次进行，每次实验的温度相同。 煅烧的时间分别为8 0 、1 0 0 、1 2 0 和1 4 0m i n 。到达煅 白云石尾矿的烧损率白云石尾矿的烧损率指白 云石尾矿在煅烧过程中可烧去的质量百分数 如白云 石尾矿中的水分、C O 和有机物等 。白云石尾矿的烧 损率可用式 1 计算 形．一职 叼烧损 二≯1 0 0 ％ 1 W1 式中形。为白云石尾矿的质量，g ；形为煅烧后残存的 段白尾矿的质量，g 。 2 ．1 ．1第一阶段传统煅烧实验 当煅烧时间恒定均为1 2 0m i n 时，煅烧温度对烧 损率的影响如图1 所示。 煅烧温度／℃ 图1 煅烧温度与烧损率的关系 ①收稿日期2 0 1 4 0 4 2 4 基金项目国家科技支撑计划项目 2 0 1 2 B A E 0 9 B O O 作者简介张江江 1 9 8 7 一 ，女，河北衡水人，硕士研究生，主要研究方向为资源的综合利用与节能减排。 万方数据 矿冶工程 第3 4 卷 由图1 分析可知，当白云石尾矿的质量和煅烧时 间恒定时，白云石尾矿的烧损率随煅烧温度的升高而 增大。按照白云石烧损率要达到4 6 ．5 ％一4 7 ．5 ％才能 进行后续还原反应的要求，当煅烧温度高于l2 0 0o C 时，白云石的烧损率大于4 7 ．3 ％，是过烧；而当煅烧温 度小于9 5 0o C 时，白云石尾矿的烧损率小于4 5 ．3 ％，是 欠烧。当温度在10 0 0 ～12 0 0o C 范围内时，白云石的 烧损率介于4 6 ．5 ％- 4 7 ．3 ％之间，符合煅烧的要求。因 为当煅烧温度在11 0 0o C 时，烧损率为4 7 ．0 ％，烧损率 的值较好，所以选定该温度为第一阶段传统煅烧实验 的固定煅烧温度，以确定不同煅烧时间对白云石尾矿 烧损率的影响。 2 ．1 ．2 第二阶段传统煅烧实验 煅烧温度恒定均为11 0 0 。C ，煅烧时间对烧损率的 影响如图2 所示。 煅烧时间I m i ． 图2 煅烧时间与烧损率的关系 与第一阶段的实验分析类似，由图2 分析可知，当 煅烧温度恒定时，白云石尾矿的烧损率随煅烧时间的 增加而增大。当煅烧时间低于1 0 0m i n 时，白云石尾 矿的烧损率低于4 6 ．8 ％，如煅烧时间高于1 4 0m i n 时， 烧损率高于4 7 ．4 ％；当煅烧时间为8 0m i n 时，白云石的 烧损率仅为4 5 ．6 ％，白云石属于欠烧，均达不到要求。 故在1 0 0 ～1 4 0r a i n 时问范围内，白云石的烧损率为 4 6 ．8 ％～4 7 ．4 ％，煅烧效果较佳，即所得的煅白质量较好。 综上所述，为了更好的控制煅烧的条件，防止过烧 和欠烧现象的产生以得到较好质量的煅白尾矿，才能进 行后续的还原反应。采用传统煅烧方式，需将白云石尾 矿在l0 0 0 ～12 0 0 ℃的温度下，煅烧1 0 0 - 1 4 0m i n 。 2 ．2 煅烧温度和时间对煅白水化活性度的影响 煅白的水化活性度是指煅白中的C a O 与M g O 的 吸水能力，煅烧白云石的水化活性度与煅烧条件 温 度、时间、白云石块度 有关。用传统的煅烧方式，如 果煅烧温度超过12 0 0o C 或者低于10 0 0o C ，则煅白的 水化活性度较低。若煅白过烧，则水化活性度会降低； 若煅白欠烧，则水化活性度很低，低于某标准值时，镁 的还原效率会很低，不利于生产。 煅白的水化活性度可以用实验方法测定。称取3 g 煅白，置人称样瓶中，加入5m L 水，然后将称样瓶放 在烘干箱内于1 5 0 ℃温度下烘1 ．5h ，在称其质量，按 式 2 即可算出水化活性度 职’一形，’ 水化活性度 乇≯1 0 0 ％ 2 w 1 式中形．’为煅白的质量，g ；职’为吸湿烘干后煅白的质 量，g 。 煅白的水化活性度也可通过理论值计算得出。对 烧损率合格的煅白经化学分其中M g O 的百分含量为 2 1 ．1 6 ，C a O 的百分含量为2 9 ．5 l ，按3g 计算，其中含 M g O 为1 ．1 7 6g ，C a O 为1 ．6 9 2g 。 M g O 与H 0 按M g O H 2 0 一- - - M g O H 2 式反应， 则M g O 的吸水量为0 ．5 2 9g 。C a O 与H 2 0 按C a O H 2 0 - - C a O H 式反应，C a O 的吸水量为0 ．5 4 4g 。因 此，3g 煅白总吸水量为M g O 与C a O 的吸水量之和，即 1 ．0 7 3g 。理论煅烧白云石的水化活性度的计算值为 阢’一形．’ 水化活性度 二≮} 1 0 0 ％ W I 1 ．0 7 3x1 0 0 ％3 5 ．8 ％． I I } IJ ‘历 3 ，．甚‘炀． 3 因此，根据理论计算，煅烧白云石的水化活性度在 煅烧条件 温度、时间、白云石的块度 较好的情况下 可达3 6 ％左右。 如果白云石煅烧条件控制较好，煅白确实具有较 大的水化活性度，根据煅白的M g O 、C a O 的含量计算 的水化活性度应与实际测量值相近。如果不同则说明 煅白中的M g O 或C a O 不具有活性或反应性，那么这种 煅白不是过烧就是欠烧。 2 ．2 ．1第一阶段传统煅烧实验 当煅烧时问恒定，每组煅烧时间均为1 2 0m i n 时， 煅烧温度对水化活性度的影响如图3 所示。 摹 ＼ 魁 掣 蠼 S 若 煅烧温度／℃ 图3 煅烧温度与煅白的水化活性度的关系 万方数据 2 0 1 4 年0 8 月 张江江等白云石尾矿传统煅烧研究 根据白云石尾矿煅烧温度与烧损率关系实验分析 可得，当煅烧温度在10 0 0 一l2 0 0o C 内时，白云石的烧 损率符合工艺要求。由图3 分析可知，煅白的水性度 随煅烧温度的升高而增大。在10 0 0 12 0 0c c 范围 内，煅白的水化活为3 5 ．3 ％一3 6 ．4 ％，符合理论值要求， 即煅烧条件控制得较好。而当煅烧温度为9 5 0 ℃时， 煅白的水化活性度仅为3 3 ．3 ％，数值较低与理论值相 差较大，煅白的质量不佳。 2 ．2 ．2 第二阶段传统煅烧实验 煅烧温度不变，每组煅烧温度均为11 0 0 ℃，煅烧 时间对水化活性度的影响如图4 所示。由图4 分析可 知，在1 0 0 0 ～1 2 0 0o C 温度下煅烧1 0 0 1 4 0m i n 获得 葶 ＼ 魁 趟 妇 g 苗 煅烧时间／r a i n 图4 煅烧时间与煅白的水化活性度的关系 的煅白具有较好的水化活性度，煅烧的条件控制得好。 当煅烧时间为1 2 0m i n 时，煅白的水化活性度为3 6 ．3 ％， 符合理论计算值的要求。 3 结论 在达到白云石尾矿脱硫所需的较好煅白质量的条 件下，对传统煅烧白云石尾矿进行实验研究，所需最佳 煅烧温度10 0 0 12 0 0 ℃下煅烧时间1 0 0 1 4 0m i n 时，获得的煅白具有较好的水化活性度。 参考文献 [ 1 ] Z u oT i e y o n g ，D oW e n b o ．T h ed e v e l o p i n gs t r a t e g yo fC h i n e s em a g n e s i ． u ma l l o y [ J ] ．J o u m a lo fG u a n g d o n gN o n F e r r o u sM e t a l s ，2 0 0 5 z 1 1 4 ． [ 2 ] 柳一呜，喻新平．白云石的综合开发利用[ J ] ．云南化工，2 0 0 3 ，3 0 1 5 7 ． [ 3 ]湘潭钢铁厂等镁砂实验小组．碳酸氢镁法 常压 从白云石尾矿 中制取金属镁砂实验[ J ] ．耐火技术，1 9 7 7 3 1 4 ． [ 4 ]冯聚和．铁水预处理与钢水炉外精炼[ M ] ．北京冶金工业出版 社．2 0 0 6 ． [ 5 ] 杨天钧，高征铠，刘述临，等．铁水炉外脱硫的新进展[ J ] ．钢铁， 1 9 9 9 1 6 5 6 9 ． [ 6 ]叶树峰，赵俊学，张铭，等．铁水脱硫剂的研究和发展[ J ] ．江西 冶金，1 9 9 8 ，2 1 5 - 8 ． 万方数据