专利名称：高纯镁橄榄石晶体材料的工业化生产方法
技术领域：
本发明涉及一种将自然状橄榄石提纯并合成正硅酸镁Mg2SiO4分子结构的晶体材料，即得到高纯镁橄榄石材料的工业化生产方法。
背景技术：
橄榄石由于地质生成和矿物结构原因，属世界稀有资源之一。湖北宜昌太平溪橄榄石资源丰富，储量约6亿吨。但是资源蚀变严重，未蚀变橄榄石(MgO≥44％，灼失量≤3％)仅有数千万吨，且埋藏在数百米以下的深部，而占90％以上的橄榄石，已不同程度的蚀变成MgO＜40％，灼失量＞8％的纯橄榄岩和蛇纹石，尤其是矿区表层数亿吨蚀变纯橄榄岩(蛇纹石)，MgO＜32％，灼失量＞10％，不能为工业直接应用，只能以15元/吨-25元/吨作低档钙镁磷肥原料，资源利用率低。
天然状态下的镁橄榄石(含纯橄榄岩、蛇蚊石)材料，因其晶格中含有一定数量的铁、镍、铬、钛金属氧化物包裹体及一定量的偏硅酸盐，如MS、CMS、FS存在，使其性能降低，不属于高级耐火材料，更不属于特种电磁分子结构功能材料。
本申请人名称为“镁晶材料生产方法”专利号为02138725.7的发明专利，提供了一种镁晶材料生产方法，是通过电弧炉将天然镁橄榄石经过加热、熔融、富集、分离等工艺过程处理后得到了不含铁、钛、镍、铬等金属及杂质的镁晶材料。该专利中的生产方法仅提到了用三相电弧炉，且是铸钢用的三相电弧炉，只能用钢包接送，异地冷却，连续生产中影响铁合金富集沉淀分离和偏硅酸镁变成正硅酸镁晶体，不能解决工业化大批量连续生产问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种将蚀变严重的橄榄岩及蛇纹石加工成高纯镁橄榄石材料，且高纯镁橄榄石材料即Mg2SiO4能够稳定生成，生产过程可连续进行的高纯镁橄榄石晶体材料的工业化生产方法。
本发明的目的是这样实现的一种高纯镁橄榄石晶体材料的工业化生产方法，以天然镁橄榄石为原料，加入原料重量5-30％的添加剂，将原料与添加剂混合后置于多个炼钢包中，以三相电弧加热，控制温度在1800-2200℃，使其全部熔融，撤出三相电弧使其在钢包中完成结晶，静态冷却，富集、沉淀剔除天然橄榄石晶格间的铁、镍、铬、钛等金属氧化物、包裹体得到本产品。
所述的添加剂为菱镁矿经过重烧后得到的镁砂。
熔融工艺过程中采用多个炼钢包，轮流用三相电弧加热熔融、结晶、冷却，使生产过程能够连续进行。
是利用矿物的比重差异，通过静止分层的方法剔除天然橄榄石晶格间的铁、镍、铬、钛等金属氧化物、包裹体。
静止分层后，上层占整个物料重量90％为高纯镁橄榄石晶体材料，下层占整个物料重量10％为铁、镍、铬、钛等金属氧化物、包裹体。
本发明所提供的高纯镁橄榄石晶体材料的工业化生产方法，以天然镁橄榄石为原料，配以添加剂，通过多个钢包以三相电弧进行加热熔融，再经过静止分层得到高纯镁橄榄石晶体材料，能够使高纯镁橄榄石材料稳定生成，所含杂质少，实现在了连续的工业化生产。
具体实施例方式
以天然镁橄榄石为原料，天然镁镁橄榄石主要由纯橄榄岩组成，其中纯橄榄岩选用MgO含量≥44％的熟料纯橄榄岩，蛇纹石选用MgO含量≥28％的生料蛇纹石。向原料中加入原料重量5-30％的添加剂，添加剂为菱镁矿经过重烧后得到的镁砂，菱镁矿以MgCO3为主，经过重烧后得到的镁砂主要成份为MgO，将原料与添加剂混合后置于多个炼钢包中，以三相电弧加热，控制温度在1800-2200℃，使其全部熔融，物料在熔融状态下与偏硅酸盐发生还原反应，使其转变为正硅酸盐，即MgSiO3+MgO→1900-2000℃→Mg2SiO4；撤出三相电弧使其在钢包中完成结晶，由于不同矿物有着不同的比重，如Mg2SiO4比重在3.0g/cm3左右而铁合金比重在6-7g/cm3，在钢包炉中液态情况下，富集并在重力作用下沉淀、分层沉入钢包炉底部，静止分层后，上层占整个物料重量90％为高纯镁橄榄石晶体材料，下层占整个物料重量10％为铁、镍、铬、钛等金属氧化物、包裹体，这样就剔除了天然橄榄石晶格间的铁、镍、铬、钛等金属氧化物、包裹体得到本产品。
通过本方法得的到高纯镁橄榄石晶体材料中化学组份以重量百分比计MgO为56-58％，SiO2为44-42％，其矿物组分的重量百分比为Mg2SiO4≥90％，MgAl2O4≤3％，(Ca.Mg)SiO3＜2％，偏MgSiO3＜5％。
权利要求
1.一种高纯镁橄榄石晶体材料的工业化生产方法，其特征在于以天然镁橄榄石为原料，加入原料重量5-30％的添加剂，将原料与添加剂混合后置于多个炼钢包中，以三相电弧加热，控制温度在1800-2200℃，使其全部熔融，撤出三相电弧使其在钢包中完成结晶，静态冷却，富集、沉淀剔除天然橄榄石晶格间的铁、镍、铬、钛等金属氧化物、包裹体得到本产品。
2.根据权利要求1所述的高纯镁橄榄石晶体材料的工业化生产方法，共特征在于所述的添加剂为菱镁矿经过重烧后得到的镁砂。
3.根据权利要求1或2所述的高纯镁橄榄石晶体材料的工业化生产方法，其特征在于熔融工艺过程中采用多个炼钢包，轮流用三相电弧加热熔融、结晶、冷却，使生产过程能够连续进行。
4.根据权利要求1或2所述的高纯镁橄榄石晶体材料的工业化生产方法，其特征在于是利用矿物的比重差异，通过静止分层的方法剔除天然橄榄石晶格间的铁、镍、铬、钛等金属氧化物、包裹体。
5.根据权利要求4所述的高纯镁橄榄石晶体材料的工业化生产方法，其特征在于静止分层后，上层占整个物料重量90％为高纯镁橄榄石晶体材料，下层占整个物料重量10％为铁、镍、铬、钛等金属氧化物、包裹体。
全文摘要
本发明公开了一种高纯镁橄榄石晶体材料的工业化生产方法，通过以天然镁橄榄石为原料，加入添加剂，将原料与添加剂混合后置于多个炼钢包中，以三相电弧加热，使其熔融，撤出三相电弧使其在钢包中完成结晶，静止冷却，剔除天然橄榄石晶格间的铁、镍、铬、钛等金属氧化物、包裹体得到本产品。本发明够使能够使高纯镁橄榄石材料稳定生成，同时可将不稳定的偏硅酸盐转变成正硅酸镁，实现在了连续的工业化生产，所得到的高纯镁橄榄石材料稳所含杂质少，高温热性能优异，为一种很好的高级耐火材料，特瓷材料，高温电瓷电料。
文档编号C30B29/10GK101037207SQ20071005131
公开日2007年9月19日 申请日期2007年1月17日 优先权日2007年1月17日
发明者高申明, 余伟森, 方信华, 高婕 申请人:高申明