一种超细菱镁矿粉体及其制备方法和应用

本发明属于耐火原料制造，涉及一种超细菱镁矿粉体及其制备方法和应用。

背景技术：

1、烧结镁砂是一种重要的工业基础原料，烧结镁砂的质量和性能对于相关应用领域的产品质量和经济效益具有重要影响，其中，体积密度是影响镁质材料质量和性能的重要因素。目前，镁砂市场通常将体积密度≥3.40 g/cm3的烧结镁砂称为高密度烧结镁砂。为了制备体积密度≥3.40 g/cm3的高密度烧结镁砂，需要将菱镁矿粉体磨细至2 μm以下。目前，我国的菱镁矿均需要选矿，以提高镁质材料的性能。菱镁矿浮选前的磨矿粒度通常为10 μm~200 μm，其中，74 μm以下的颗粒约占70%。因此，浮选后的菱镁矿粉体不能直接用于高密度烧结镁砂的制备，需要进一步磨细至2 μm以下。

2、在通常条件下，当将浮选后的菱镁矿浆体移至超细研磨机进行超细粉碎时，随着菱镁矿颗粒的减小，菱镁矿浆体粘度增加，流动性变差，研磨介质运动阻力大，导致研磨效率降低。将菱镁矿粉体粒度磨细至2 μm已经是通常研磨工艺条件下的极限。从根本上来说，产生上述现象的原因是由于菱镁矿超细颗粒黏附于研磨介质表面，降低了菱镁矿颗粒与研磨介质之间的摩擦和剪切作用。此外，在菱镁矿超细粉碎过程中，由于菱镁矿晶体结构以及表面能的变化使菱镁矿颗粒表面带电，成为带电颗粒；同时，浮选工艺中残留的浮选剂（主要包括：捕收剂、调整剂以及起泡剂）多为离子型物质，在菱镁矿浆体中具有导电性，进一步加剧颗粒团聚现象，导致能耗上升、研磨时间延长，且难以获得粒度分布均匀、分散性良好的超细粉体。虽然现有技术尝试通过优化研磨参数或添加分散剂改善此问题，但均未能突破粒度与效率的双重限制。

技术实现思路

1、本发明提供了一种超细菱镁矿粉体及其制备方法和应用，具体提供了一种通过脉冲电场诱导和湿法研磨相结合提高菱镁矿磨细效率，降低菱镁矿颗粒的磨细粒度的方法。本发明基于目前对烧结镁砂体积密度进一步提高的需要，尽可能降低作为烧结镁砂制备原料的菱镁矿粉体在超细研磨过程中的颗粒粒度，以有利于提高烧结镁砂的体积密度。

2、一种超细菱镁矿粉体的制备方法，包括下述步骤：将菱镁矿浮选精矿浆体同时进行湿法研磨和脉冲电场处理，干燥，得到超细菱镁矿粉体；其中，所述脉冲电场的电场强度为150 v/mm~250 v/mm，采用矩形正脉冲，脉冲宽度为20 μs~30 μs，脉冲频率为15000 hz ~25000 hz，占空比为40%~60%。

3、进一步地，将菱镁矿浮选精矿浆体装入湿法超细研磨机内，在超细研磨机两端施加脉冲电场；在所述脉冲电场作用下，使菱镁矿浆体在超细研磨机内与高速运动的研磨介质间歇式接触，使菱镁矿浆体中的菱镁矿颗粒在脉冲电场诱导下与研磨介质间充分接触，产生强烈碰撞、摩擦和剪切作用，以提高菱镁矿的磨细效率，降低菱镁矿颗粒的磨细粒度；处理结束后卸载所述脉冲电场，将超细菱镁矿浆体从超细研磨机内放出，将其干燥后成为超细菱镁矿粉体。

4、更进一步地，在所述脉冲电场作用下，通过所述脉冲电场使带电菱镁矿颗粒与研磨介质做不间断间歇性接触-分离循环运动，增加菱镁矿颗粒与研磨介质间的摩擦和剪切力，提高菱镁矿的磨细效率，降低菱镁矿颗粒的磨细粒度。

5、本发明中，为衡量磨细粒度，以d50（中位粒径）表示粉体的平均粒度；为衡量磨细效率，以将菱镁矿粉体研磨至中位粒径d50达到2.5 μm所需的时间作为评价指标，所需时间越短，表明磨细效率越高。

6、本发明所述方法中，所述同时进行湿法研磨和脉冲电场处理的时间为15 min~30min，处理温度为20℃~25℃。

7、进一步地，本发明所述同时进行湿法研磨和脉冲电场处理的时间可根据所需菱镁矿粉体的平均粒度进行调整。

8、本发明所述方法中，所述湿法研磨以50 rpm~70 rpm的速度在20℃~25℃下利用氧化锆作为研磨介质进行研磨，球料比为4~6 : 1，研磨时间为20 min~40 min。

9、本发明所述方法中，所述菱镁矿精矿浆体的固含量为70%~76%。

10、本发明所述方法中，按质量分数计，所述菱镁矿浮选精矿浆体的主要化学成分包括：mgo 46.5%~47.5%、cao 0.16%~0.57%、sio20.12%~0.20%。

11、进一步地，所述菱镁矿浮选精矿浆体通过以粉碎后的菱镁矿原矿为原料，采用正-反浮选对菱镁矿进行提纯制得。

12、本发明的再一目的是提供上述方法制得的超细菱镁矿粉体。

13、本发明所述方法中，所述超细菱镁矿粉体的d50为0.9 μm~2.5 μm。

14、本发明的又一目的是提供上述的超细菱镁矿粉体在制备高密度烧结镁砂中的应用。

15、本发明的有益效果：在菱镁矿超细粉碎过程中，通过所述脉冲电场使带电菱镁矿颗粒与研磨介质做不间断间歇性接触-分离循环运动，增加菱镁矿颗粒与研磨介质间的摩擦和剪切力，提高菱镁矿的磨细效率，降低菱镁矿颗粒的磨细粒度。在所述脉冲电场作用下，菱镁矿粉体磨细效率比未施加电场时提高50%左右。所述菱镁矿的粉体颗粒粒度比未施加电场时降低60%左右，甚至达到1 μm以下。

1.一种超细菱镁矿粉体的制备方法，其特征在于：将菱镁矿浮选精矿浆体同时进行湿法研磨和脉冲电场处理，干燥，得到超细菱镁矿粉体；其中，所述脉冲电场的电场强度为150v/mm~250 v/mm，采用矩形正脉冲，脉冲宽度为20 μs~30 μs，脉冲频率为15000 hz ~25000hz，占空比为40%~60%。

2.根据权利要求1所述的超细菱镁矿粉体的制备方法，其特征在于：所述同时进行湿法研磨和脉冲电场处理的时间为15 min~30 min，处理温度为20℃~25℃。

3.根据权利要求1所述的超细菱镁矿粉体的制备方法，其特征在于：所述湿法研磨以50rpm~70 rpm的速度在20℃~25℃下利用氧化锆作为研磨介质进行研磨，球料比为4~6 : 1，研磨时间为20 min~40 min。

4.根据权利要求1所述的超细菱镁矿粉体的制备方法，其特征在于：所述菱镁矿浮选精矿浆体的固含量为70%~76%。

5.根据权利要求1所述的超细菱镁矿粉体的制备方法，其特征在于：按质量分数计，所述菱镁矿浮选精矿浆体的主要化学成分包括：mgo 46.5%~47.5%、cao 0.16%~0.57%、sio20.12%~0.20%。

6.根据权利要求1所述的超细菱镁矿粉体的制备方法，其特征在于：所述干燥条件为在110℃~120℃下干燥10 h~14 h。

7.权利要求1~6任一项所述方法制得的超细菱镁矿粉体。

8.根据权利要求7所述的超细菱镁矿粉体，其特征在于：所述超细菱镁矿粉体的d50为0.9 μm~2.5 μm。

9.权利要求7所述的超细菱镁矿粉体在制备高密度烧结镁砂中的应用。