研究了白云石和菱鎂石的煅燒條件對獲得的熟料壓制成球團(tuán)的密度的影響，并以菱鎂石和白云石的混合物為原料，鋁粉為還原劑考察了煅燒條件對還原過程的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:隨著菱鎂石和白云石煅燒溫度的提高，球團(tuán)的密度增加。在煅燒過程中，假晶的形成和破壞是導(dǎo)致球團(tuán)密度變化的主要原因。在750和1100℃煅燒的菱鎂石和白云石，單位質(zhì)量原料產(chǎn)鎂最多，為0.3143；在750和1200℃煅燒的菱鎂石和白云石，單位體積原料可以產(chǎn)出更多的鎂，達(dá)到0.6626g/cm³。綜合考慮成本因素，認(rèn)為菱鎂石和白云石的最佳煅燒溫度分別為750和1100℃。

　　金屬M(fèi)g是常用的最輕的結(jié)構(gòu)金屬，被廣泛的應(yīng)用在冶金、化工和機(jī)械等領(lǐng)域，世界需求量很大。金屬M(fèi)g的生產(chǎn)方法主要有兩種:電解法和熱還原法。根據(jù)還原劑的不同，可以將熱還原法分為硅熱、碳熱、鋁熱和碳化物熱還原法。皮江法是硅熱法的一種，工藝已經(jīng)非常成熟，是目前采用最多的煉鎂方法。除皮江法外，硅熱法還包括內(nèi)電阻加熱煉鎂工藝，此法主要應(yīng)用在巴西。另外，由于碳質(zhì)還原劑價(jià)格便宜，且來源廣泛，使得碳熱法煉鎂得到了各國冶金工作者的廣泛關(guān)注。然而，由于產(chǎn)生的鎂蒸氣和碳的氧化物發(fā)生二次反應(yīng)導(dǎo)致生產(chǎn)的金屬M(fèi)g純度較低，還原率較小，制約了碳熱法煉鎂的發(fā)展。以碳熱過程為基礎(chǔ)的CSIRO’sMag-SonicTM工藝，自2003年在澳大利亞提出以來，經(jīng)過不斷的改進(jìn)，成功地抑制了這種二次反應(yīng)。它通過利用Laval噴嘴，使得產(chǎn)生的鎂蒸氣以106℃/s冷凝，達(dá)到與碳的氧化物迅速分離的目的，此法目前仍處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。在碳化物熱還原煉鎂方面，一些研究者建議了以碳化鈣為還原劑制取金屬M(fèi)g的工藝，但此法還原劑消耗量較大，成本較高。鋁熱還原煉鎂工藝與其它熱還原工藝相比可以在相對較低的溫度下進(jìn)行，但由于鋁價(jià)格昂貴而沒有得到發(fā)展。近年來，馮乃祥等建議一種鋁熱還原煉鎂工藝，該工藝以回收的廢鋁為還原劑，以煅燒菱鎂石和煅燒白云石的混合物為原料，真空熱還原制取金屬M(fèi)g，同時(shí)得到富含鋁酸鈣的還原渣，此還原渣經(jīng)過堿液溶出，可以制取高附加值的特種氫氧化鋁。此方法可以大幅度降低能耗、減少CO2及廢渣排放。

　　除電解法外，上述煉鎂工藝的主要原料皆為菱鎂石和白云石。礦石必須經(jīng)過煅燒和制團(tuán)后才能用于還原反應(yīng)。一些學(xué)者對煅燒菱鎂石和煅燒白云石的水化活性進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明，在完全分解的條件下，菱鎂石和白云石的水化活性均隨煅燒溫度提高或煅燒時(shí)間的延長而降低，菱鎂石和白云石分別在750和1050℃煅燒1.5h可以獲得最高的水化活性。孫文華等認(rèn)為MgO的晶粒大小和晶格畸變是影響其水化活性的主要原因。一些文獻(xiàn)報(bào)道了菱鎂石分解過程中氧化鎂晶粒生長的動力學(xué)和機(jī)理。另一些學(xué)者利用差熱-熱重分析法研究了菱鎂石和白云石的分解動力學(xué)，得到了分解反應(yīng)的活化能，如高楓等得到菱鎂石分解反應(yīng)的活化能為172～199kJ/mol，高家誠等得到白云石分解反應(yīng)的活化能為148.16kJ/mol�？梢姡�已有的文獻(xiàn)主要針對礦石的煅燒過程進(jìn)行了研究，而對制團(tuán)過程的報(bào)道較少。

　　本文研究了白云石和菱鎂石的煅燒條件對其壓制成球團(tuán)的密度的影響。同時(shí)以鋁熱還原煅燒菱鎂石和煅燒白云石的混合物為例，討論了煅燒條件對還原過程的影響。

1、實(shí)驗(yàn)

　　1.1、實(shí)驗(yàn)原料

　　本實(shí)驗(yàn)使用的原料主要是菱鎂石和白云石，取自遼寧省大石橋市，其主要化學(xué)成分(質(zhì)量比)如表1所示。

表1 原料的化學(xué)成分

　　1.2、實(shí)驗(yàn)方法

　　菱鎂石分別在750，950，1050和1150℃煅燒90min，在850℃煅燒90，120和150min；白云石分別在1000，1200，1300和1400℃煅燒90min，在1100℃煅燒90，120和150min。煅燒時(shí)，首先將爐溫升至實(shí)驗(yàn)溫度，然后將粒度為10～12mm的菱鎂石和白云石顆粒放進(jìn)電阻爐中煅燒。煅燒后的試樣利用FW-100型高速萬能粉碎機(jī)(北京市永光明醫(yī)療儀器廠)研磨1min，用于后續(xù)測量。

　　利用XQ-5型嵌樣機(jī)，將煅燒白云石和菱鎂石粉末分別在表盤讀數(shù)壓力為10，20，30和40MPa條件下壓制成直徑為20mm的圓柱形團(tuán)塊。由于壓力機(jī)直徑與模具直徑不同，因此樣品實(shí)際所受壓力分別為46.9，93.8，140.7和187.6MPa。通過游標(biāo)卡尺測量團(tuán)塊的高度，利用精確度為0.001的電子天平測量團(tuán)塊的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算團(tuán)塊的密度。

　　通過對煅燒菱鎂石和煅燒白云石的混合物進(jìn)行鋁熱還原實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步研究煅燒條件對還原過程的影響。將煅燒菱鎂石、煅燒白云石和鋁粉以分子比5∶1∶4混合，在117.25MPa下壓團(tuán)。首先測量團(tuán)塊的密度，然后將團(tuán)塊放入真空還原爐中，在1200℃，10Pa的壓力下還原120min。

　　利用BT-9300HT型粒度分析儀，采用無水乙醇作為分散劑測量粉末粒度。粉末的微觀形貌通過S-4800型掃描電鏡(SEM)進(jìn)行研究。

3、結(jié)論

　　(1)在750～1050℃之間煅燒菱鎂石，得到的粉末壓成球團(tuán)的密度隨煅燒溫度的提高而提高；不同的煅燒時(shí)間對球團(tuán)的密度影響不大。在1000℃到1400℃煅燒白云石，得到了與菱鎂石相似的結(jié)果。

　　(2)煅燒溫度對球團(tuán)密度的影響主要是因?yàn)榘自剖�和菱鎂石在煅燒過程中形成假晶，隨著煅燒溫度提高，假晶結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不同程度的破壞，顆粒體積也出現(xiàn)不同程度的收縮，導(dǎo)致每個(gè)顆粒的密度增加，進(jìn)而導(dǎo)致球團(tuán)的密度增加。

　　(3)分別在750℃和1100℃煅燒的菱鎂石和白云石，單位質(zhì)量原料產(chǎn)鎂最多，為0.3143，此時(shí)原料利用率最高；而在750℃和1200℃煅燒的菱鎂石和白云石，單位體積原料可以產(chǎn)出更多的鎂，達(dá)到0.6626g/cm3，此時(shí)可以獲得更高的生產(chǎn)效率。綜合考慮成本因素，認(rèn)為菱鎂石和白云石的最佳煅燒溫度分別為750℃和1100℃。