硅钢级氧化镁的研究进展

1、姓名:* 学号：* 专业：*硅钢级氧化镁的研究进展摘要：随着中国电工钢产量的增加,硅钢级氧化镁需求量不断增加,传统的以白云石为原料制备氧化镁的工艺已经无法满足市场需求。中国是一个卤水资源丰富的国家,因此,研究如何资源化综合利用盐湖资源变得越来越重要。硅钢级氧化镁是一种制备取向硅钢的涂层材料,主要用于取向硅钢高温退火处理阶段,起到隔离剂、绝缘膜层、脱硫、脱磷等作用。综述了制备硅钢级氧化镁的制备方法、工艺流程、研究进展,指出了硅钢级氧化镁制备技术的发展方向。关键词：硅钢级氧化镁；白云石；菱镁矿；卤水；碳铵法我国有丰富的镁资源，不仅有海水、盐卤、井卤等液体资源，还有十分丰富的菱镁矿、白云石、水镁石、

2、蛇纹石等天然矿物资源。其中，菱镁矿储量占世界总储量的四分之一，居世界之首，但品位较低，经煅烧后产品中氧化镁的最高含量为9092。氧化镁的用途和其经济价值受纯度的影响。国民经济建设需求大量的镁化合物，其中需要量最大，品种最多的是氧化镁系列产品。冶金、耐火材料及建材行业需要大量的轻烧粉、重烧粉、电熔氧化镁；橡胶、陶瓷等行业需要工业氧化镁，以上属于大宗传统产品；氯丁橡胶、氟橡胶及胶粘剂和密封材料需要各种活性氧化镁，电加热需要的电工级氧化镁，炼制钢板需要的硅钢级氧化镁。11 硅钢级氧化镁的制备方法 目前,制备硅钢级氧化镁的原料主要有菱镁矿(MgCO3)、白云石(CaCO3·MgCO3)、含镁

3、工业副产品、海水或盐湖卤水(MgCl2)等,生产工艺可分为以碱式碳酸镁为中间体的镁矿碳化法和碳铵法、以碱式氯化镁为中间体的卤水热解法。1.1盐湖卤水制备硅钢级氧化镁水氯镁石(MgCl2·6H2O)经溶解、过滤除去固体悬浮物杂质后得到卤水,与氨反应制备中间体氢氧化镁:MgCl2+2NH3+2H2O=Mg(OH)2+2NH4Cl氢氧化镁在高温下煅烧得到氧化镁:Mg(OH)2=MgO+H2O21.2镁矿碳化法制备硅钢级氧化镁 镁矿碳化法(白云石、菱镁矿等)在高温下进行煅烧,煅烧料氧化镁经过水化、碳化、过滤,达到镁与杂质完全分离的目的,含镁滤液再进行热解,生成碱式碳酸镁沉淀,沉淀经过滤、煅烧

4、,最后制得氧化镁产品,工艺流程如图13,图2。图2 菱镁矿制备特种硅钢级氧化镁的工艺流程图4Zhou Xiangyang等以水菱镁石3MgCO3·Mg(OH)2·3H2O为原料,采用碳化法制备出了硅钢级氧化镁。将原料装入管式电阻炉中,在750煅烧1. 5 h,煅烧料在90下,每50 g料加1 L水进行水化反应1 h,滤液再通入CO2,在40、CO2分压为0. 40. 6 MPa和终点pH为7的条件下进行碳化反应。碳化液经过滤,滤液在90下热解生成碱式碳酸镁沉淀,沉淀再经过滤、干燥后,放入管式电阻炉中在900煅烧1 h,最终得到水化率<4%(质量分数)、悬浮性为6 mm

5、/h的硅钢级氧化镁。研究发现,水化率和视比容随碱式碳酸镁煅烧温度(8001 000)升高而降低,悬浮性随温度升高而增加。徐旺生等将白云石同无烟煤在高温电阻炉内煅烧,煅烧产物用水进行消化反应,采用粗筛-两级旋流分离-真空筛滤组合法过滤,滤液进行碳化反应,碳化液中MgO质量浓度为2630 g/L、CaO质量浓度为4245 g/L,过滤后的重镁水溶液经过热解转化为碱式碳酸镁沉淀,再经陈化、洗涤、离心脱水、干燥后,在950980下煅烧为氧化镁,获得粒径3m、水化率为3. 2% (质量分数)且各项指标优于企业标准的硅钢级氧化镁。研究表明,热解温度高于85,产物粒子明显增大;热解温度低于55,则在分解器内

6、分解不完全,导致产率降低。以矿石为原料采用镁矿碳化法制备硅钢级氧化镁,受原料中含有的钙等杂质的影响,产品纯度很难达标,同时,还存在能耗较高、生产成本高等缺点,虽然河北科技大学开发的低温热解技术在降低能耗方面已经有所突破,但是该法的产品纯度很难达标,尚没有应用于工业化生产。31.3碳铵法制备硅钢级氧化镁碳铵法是将碳酸铵、碳酸氢铵等沉淀剂与精制含镁溶液在反应器中进行加热反应,生成碱式碳酸镁中间体,料液经过滤、洗涤、干燥、煅烧、热处理等工序,得到氧化镁产品,工艺流程见图3图3 卤水碳铵法生产硅钢级氧化镁的工艺流程图51.4卤水热解法制备硅钢级氧化镁卤水热解法是将原料经过物理、化学方法净化,净化液再在

7、空气或者热气流中热解,逐渐失去结晶水,最后煅烧得到氧化镁及盐酸,工艺流程如图4。2硅钢级氧化镁的研究进展硅钢级氧化镁是用于制造取向硅钢片的氧化镁涂层材料，是一种高附加值的氧镁产品。目前，美国和日本在硅钢级氧化镁的研究和制备方面走在前列，我国硅钢氧化镁的研究起步较晚，直到1988年才建成了一条年产ZO0t硅钢级氧化镁的生产线，替代日本进口产品，用于武钢取向硅钢生产。经过多年发展，虽然我国己经成为化镁出口大国，但是特种氧化镁工业普遍生产规模小，产品质量不稳定，自动化、细化水平低，硅钢级氧化镁仍然不能自足。2008年国内企业硅钢级高纯氧化镁需求为10万t，而国内产量1000t左右，远远无法满足企业需

8、要。目前，我国已攻克向硅钢生产技术难关，武钢、宝钢、鞍钢等大型企业纷纷新建取向硅钢生产线，因此，硅钢级氧化镁市场潜力巨大，有必要加强对硅钢级氧化镁制备技术的研究。5 硅钢级氧化镁的取名实际上指明了它的用途,即适用于制造取向硅钢片的氧化镁。它具有特殊的品质: 1)有高的化学纯度,一般要求w(MgO)98%;2)在水中有良好的悬浮性能,方便涂布; 3)具有低的水化率,减少退火时间、排水时间及生成铁的氧化物,它是衡量硅钢级氧化镁的重要指标; 4)具有一定的活性; 5)对硅钢片表面的粘结性要强。它是硅钢片制造过程中的高温退火隔离剂,绝缘涂层生成剂,钢中的脱磷剂、脱硫剂。还可用于高级密封陶瓷、耐火坩埚、

9、特殊抛光剂等。中国硅钢级氧化镁由华东师范大学于1988年研发成功,并同上海实业振泰化工有限公司合作实现工业化生产,长期应用于武钢取向硅钢片生产,替代了日本进口产品。产品的氧化镁含量及水化率等指标优于日本产品,改变了武钢引进1.7 m轧机后重大化工原料长期依赖进口的局面。1999年又成功开发出第二代硅钢氧化镁,满足了武钢取向硅钢片生产向薄型系列发展的需求。为改善电磁性能,提高硅钢性能牌号,现正开发第三代硅钢氧化镁。目前中国鞍钢、宝钢准备新建硅钢生产线,将对硅钢级氧化镁的需求量日益增加,已引起业内人士的重视。63硅钢级氧化镁制备的发展趋势在硅钢级氧化镁的生产工艺中,由于对氧化镁纯度、粒径、水化率等

10、的严格要求,矿石资源越来越少,而且品位越来越低,杂质含量高,产品质量不稳定;海水或盐湖卤水资源十分巨大而且廉价,生产成本低,杂质含量低,适合生产硅钢级氧化镁,中国仅盐湖卤水中镁盐储量就高达48.16亿t,大量盐湖卤水中镁资源得不到综合利用不仅造成巨大的浪费,而且还影响钾肥生产。因此,以海水或者盐湖卤水为原料生产高纯硅钢级氧化镁,具有较大优势,将是该行业发展的一个必然趋势。以石灰为沉淀剂,虽然生产成本低,但对石灰纯度、活性要求高,同时会引入对硅钢质量十分有害的钙离子,除杂比较困难,产品质量得不到保证,还存在渣量大,环境污染严重等问题;以碳酸钠、氢氧化钠等为沉淀剂,生产成本很高,且会引入杂质离子,

11、能耗较高,产品质量不稳定;而以氨水、碳酸铵或碳酸氢铵为沉淀剂,由于其来源广泛,比较廉价,且不会引入杂质离子,产品纯度高,也可实现氨水及二氧化碳的循环利用,因此,在未来一个时期内,以氨水、碳酸铵或碳酸氢铵为沉淀剂,采用碱式碳酸镁作为中间产物将是一个发展趋势。34结束语硅钢级氧化镁是一种比较经济的氧化镁涂层材料,同时也是一种高附加值的氧化镁产品。中国是镁化合物生产大国,居世界第一位,但产品档次低,生产规模普遍偏小,自动化控制水平低、能耗高,高纯、高质量、高附加值的氧化镁的研究、制备和应用方面仍然远远落后于发达国家。加快硅钢级氧化镁制备的研究和应用至关重要,采用先进技术、先进设备,提升生产水平,开发高纯度镁系列产品,将中国由氧化镁生产大国转为氧化镁生产。参考文献:1 胡庆福，胡晓湘，宋丽英 化工进展J 中国专用氧化镁开发现状及其发展建议 2005年第24卷第1期 2 李俊丽,徐徽,陈白珍,石西昌 湖南有色金属J 盐湖卤水制备硅钢级氧化镁的研究 第24卷第1期2008年2月 3 马力言,陈为亮,李楠,王迎