Tình trạng nguyên liệu khoáng tự nhiên chịu lửa ở Trung Quốc
Theo số liệu liên quan: trữ lượng tài nguyên bôxít cao&# 39 của nước tôi là 2,55,8 tỷ tấn, trữ lượng magnesit là 3,5-6 tỷ tấn và trữ lượng graphit là 1,2 tỷ tấn (khoảng 2,2 tỷ tấn). Tổng lượng tài nguyên vật liệu chịu lửa ở nước tôi có vẻ giàu, nhưng lại là một nước nghèo tài nguyên, tính trung bình 1,4 tỷ dân. Sau hơn 70 năm khai phá, đặc biệt là 40 năm cải cách và mở cửa, để đáp ứng sự phát triển nhanh chóng của ngành vật liệu chịu lửa' của nước ta, vẫn còn một lượng lớn hàng xuất khẩu. Các mỏ nguyên liệu chịu lửa sử dụng cách khai thác theo kiểu săn mồi và mất trật tự. Giáo sư Li Zhijian của Đại học Khoa học và Công nghệ Liêu Ninh đã dự đoán 10 năm trước: Trong 20 năm nữa, hầu hết các nguồn quặng chất lượng cao của Liêu Ninh' sẽ cạn kiệt.
Nguồn nguyên liệu chịu lửa cũng là nguồn nguyên liệu cho các ngành công nghiệp khác. Nước ta tiêu thụ khoảng 100 triệu tấn bô-xit alumin chất lượng cao mỗi năm, trong đó 80 triệu tấn dùng trong công nghiệp nhôm kim loại, 15 triệu tấn vật liệu chịu lửa, khoảng 5 triệu tấn gốm sứ và các ngành công nghiệp khác. Do sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp kim loại nhôm, nguồn tài nguyên bô-xit cao cấp&# 39 của nước tôi ngày càng trở nên khan hiếm, đặc biệt là sự mâu thuẫn giữa cung và cầu về quặng cao cấp. Hiện tại, khoảng một nửa nguyên liệu thô được sử dụng trong ngành công nghiệp nhôm kim loại được nhập khẩu. Đi theo con đường thụ hưởng, tổng hợp và đồng nhất là cách để phát triển hợp lý nguồn tài nguyên bô xít cao. Mặc dù 80% magnesit được sử dụng làm nguyên liệu chịu lửa nhưng do tình trạng khai thác trái phép nghiêm trọng và sự cạnh tranh gay gắt, một lượng lớn quặng chất lượng cao với trữ lượng hạn chế đã bị bỏ lại. Ngoài ra, nó còn là nguyên liệu thô của kim loại magiê, hợp kim magiê, nguyên liệu hóa học, vật liệu xi măng vật liệu xây dựng, ... Khoảng 10% graphit được sử dụng làm vật liệu chịu lửa và phần còn lại chủ yếu được sử dụng trong các ngành công nghiệp thép và đúc, cũng như bút chì, vật liệu làm kín, bôi trơn và dẫn điện. Ngoài việc được sử dụng làm nguyên liệu chịu lửa, silica còn được sử dụng trong thủy tinh và gốm sứ. Cao lanh và đất sét chịu lửa được sử dụng trong vật liệu chịu lửa, gốm sứ, sản xuất giấy, tráng men, v.v.
Tóm lại, ngoài magnesit, các nguyên liệu khoáng vật liệu chịu lửa khác không được sử dụng trong công nghiệp vật liệu chịu lửa với tỷ trọng lớn nên không thể dùng nó làm nguyên liệu chịu lửa để đánh giá triển vọng của nó. Ngoài ra, các nguồn tài nguyên như khoáng sản nhóm zircon, cromit, sillimanite không đủ và cần phải nhập khẩu.
Hưởng lợi và đồng nhất nguyên liệu khoáng chịu lửa tự nhiên
Các mỏ nguyên liệu chịu lửa của&# 39 của Trung Quốc đã được khai thác lộn xộn và quy mô trong một thời gian dài, và chỉ còn lại rất ít quặng chất lượng cao. Phải tìm được một lượng lớn quặng mịn và quặng cấp thấp. Sự phát triển của công nghệ công nghiệp nhiệt độ cao đòi hỏi vật liệu chịu lửa hiệu suất cao. Chỉ có nguyên liệu thô cao cấp mới có thể sản xuất vật liệu chịu lửa hiệu suất cao. Vì vậy, để tận dụng nguồn nguyên liệu chịu lửa hiện có, duy trì sự phát triển bền vững, mang lại lợi ích cho thế hệ mai sau, việc xử lý tự nhiên Nguyên liệu khoáng chịu lửa cần đi theo con đường chế biến và tinh chế khoáng sản. Trên thực tế, nguyên liệu khoáng tự nhiên chứa nhiều thành phần độc hại khác nhau. Nhìn chung, tỷ trọng quặng chất lượng cao tương đối nhỏ. Ví dụ, quặng chất lượng cao của bô xít Yangquan chỉ chiếm 8-12% tổng trữ lượng. Các cấp LMT-47 và LMT-48 của magnesit không chỉ hiếm mà còn dễ bị trộn lẫn với các khoáng chất gangue. Chỉ một phần nhỏ trong số chúng có thể được lựa chọn bằng tay, và hầu hết chúng được chiết xuất bằng cách tách nhiệt và tuyển nổi. Đối với than chì và các nguyên liệu khoáng vật liệu chịu lửa tự nhiên khác, ngoại trừ một số loại quặng giàu, hầu như bắt buộc phải có sự thụ hưởng.
Tận dụng chất thải từ sản xuất công nghiệp và nông nghiệp
Với việc cắt giảm nguồn nhân lực và nâng cao ý thức bảo vệ môi trường, công tác tái chế phế liệu ngày càng được quan tâm và mọi người đã nhận ra rằng" rác là nguồn tài nguyên không đúng chỗ" ;. Việc sử dụng các nguồn tài nguyên tái tạo ở Trung Quốc dần được chấp nhận. Về vật liệu chịu lửa, chúng tôi đã loại bỏ tất cả các chất thải được sản xuất và vật liệu chịu lửa còn lại sau khi sử dụng. Hiện nay một số công ty thép có các công ty tái chế chuyên biệt để xử lý lại và tái sử dụng vật liệu chịu lửa phế thải đã tái chế. , Sản xuất cùng một loại vật liệu chịu lửa, hoặc tổng hợp vật liệu chịu lửa mới với vật liệu khác.
Trên thực tế, chất thải có thể được sử dụng làm nguyên liệu chịu lửa không chỉ giới hạn ở những vật liệu chịu lửa bị loại bỏ, và còn có nhiều ngành công nghiệp khác. Bởi vì có nhiều loại vật liệu chịu lửa, chúng chứa nhiều thành phần hóa học và phương pháp sản xuất chúng cũng đa dạng. Có không gian cho tất cả các loại chất thải. Ví dụ, chất lỏng thải bột giấy được sản xuất trong ngành công nghiệp giấy, vật liệu chịu lửa được sử dụng như một lượng lớn chất kết dính; bột silicon được sử dụng trong một số lượng lớn vật liệu chịu lửa vô định hình ban đầu là sản phẩm của quá trình oxy hóa không khí và ngưng tụ khí SiO được tạo ra trong quá trình sản xuất hợp kim ferrosilicon và silicon công nghiệp; đúc liên tục Nguyên liệu thô của tấm che silica nung chảy được sử dụng để đổ thép là các mảnh thủy tinh thạch anh mờ, mảnh vỡ và các chất thải khác nhau từ nhà máy thủy tinh thạch anh; xỉ nhôm chrome thải ra từ quá trình sản xuất ferroalloy được sử dụng để sản xuất gạch nhôm chrome. Tuổi thọ của lò luyện Matt gấp 6 lần so với gạch crom magie, là một loại nguyên liệu chịu lửa tuyệt vời. Ngoài ra còn có xỉ sắt crom, xỉ sắt vanadi, xỉ sắt titan, xỉ nhôm, ... làm ví dụ về nguyên liệu chịu lửa; gangue than là thuật ngữ chung để chỉ chất thải thải ra trong quá trình xây dựng mỏ than, khai thác và rửa than. Thành phần khoáng chất của nó về cơ bản là kaolinit, và thành phần hóa học của nó chủ yếu là Al₂O₃ và SiO₂. Thành phần khoáng vật hóa học của gangue ở các vùng khác nhau là khác nhau, và có thể được chia thành alumin cao, đất sét và cát kết. Nó có thể được sử dụng cho các loại vật liệu chịu lửa khác nhau, chẳng hạn như than đá ở Shuozhou, Datong và Nội Mông, chứa w (Al₂O₃) 43-45%, w (SiO₂) 52-53% và tổng hàm lượng tạp chất nhỏ hơn 2%. Đó là Mullite tổng hợp, nguyên liệu sản xuất sợi nhôm silicat và gạch đất sét nung chất lượng cao; tro bay là chất thải được thải ra từ lò hơi phát điện, có thể được sử dụng để sản xuất vật liệu chịu lửa cách nhiệt nhẹ, và nó cũng có thể được sử dụng để sản xuất bùn súng và xi măng, chiết xuất alumin, v.v.; Ngoài ra, còn có gốm sứ phế thải, bùn đỏ do sản xuất alumin, bùn thải do sản xuất nhôm, các loại bột loại bỏ bụi khác nhau, một số chất thải từ chất thải, mùn cưa, giấy phế liệu, sợi gai dầu thải và nông nghiệp sản xuất rơm, trấu, v.v. chất thải không chỉ giảm chi phí, giảm diện tích sàn mà còn tiết kiệm năng lượng, giảm khí thải, giảm ô nhiễm môi trường. Xét từ khía cạnh số lượng của các chất thải này: khoảng 5,52 triệu tấn vật liệu chịu lửa còn lại sau khi sử dụng, hơn 5 tỷ tấn than đá chất thành đống, khoảng 500 triệu tấn tro bay thải ra hàng năm và hơn 3 tỷ tấn hàng năm. hàng tồn kho và sản xuất nhôm hàng năm 100.000 tấn xỉ crôm, 200.000 tấn xỉ ferrochromium, 50.000 tấn xỉ vanadi-sắt, 1,10-118 triệu tấn xỉ tro nhôm, v.v. Nếu những chất này lãng phí, nguyên liệu chịu lửa của Al₂O₃— Hệ thống SiO₂ được phát triển và tận dụng một cách cẩn thận, những chất thải này đủ đáp ứng nhu cầu vật liệu chịu lửa ở nước ta, nhưng nguồn nguyên liệu chịu lửa cơ bản có thể thiếu, có thể cân nhắc thêm nguyên liệu dolomit.
Vật liệu chịu lửa tổng hợp
Cái gọi là nguyên liệu chịu lửa tổng hợp là hai hoặc nhiều nguyên liệu khoáng tự nhiên hoặc nguyên liệu thô hoặc chất thải hóa học, thông qua quá trình trộn, nghiền thành bột, nghiền, trộn, tạo hình, nung hoặc nấu chảy điện, v.v., để điều chế một thành phần khoáng chất hóa học nhất định Và tính chất vật lý của vật liệu chịu lửa. Có nhiều loại nguyên liệu chịu lửa tổng hợp và các phương pháp tổng hợp cũng khác nhau. Giới thiệu ngắn gọn:
(1) Nó có thể được tổng hợp với sự khác biệt cấp giữa bản thân các nguyên liệu khoáng tự nhiên, chẳng hạn như mullit, hoặc nó có thể được tổng hợp với các nguyên liệu khoáng tự nhiên khác nhau, chẳng hạn như tổng hợp zircon mullit với alumin cao và cô đặc zircon; cao alumin Tổng hợp Spinel alumin-magnesia từ alumin và magnesit; tổng hợp magie cát canxi từ magnesit và dolomit; tổng hợp cát canxi magie-sắt từ magnesit có hàm lượng canxi cao và tinh quặng sắt; tổng hợp magie từ magnesit và cát zircon Zircon; pyrophyllit và talc để tổng hợp cordierit; sử dụng magnesit và clinker bauxit thứ cấp cao làm nguyên liệu, than cốc làm chất khử, tổng hợp vật liệu composite Sialon-spinel bằng phương pháp khử cacbohydrat và nitrid hóa; Tinh thể xanh Thành phần đá và than chì, tổng hợp tại chỗ vật liệu composite AlN-SiC, v.v.
(2) Tổng hợp nguyên liệu khoáng tự nhiên và nguyên liệu thô công nghiệp tinh khiết, chẳng hạn như cát thạch anh và các thành phần silica fume, được nung trong lò nitơ để tổng hợp silic oxynitride; pyrophyllit và nitơ để tổng hợp Sialon (Sialon); sử dụng magie và oxi hóa MgAION (MgAION) tổng hợp từ bột nhôm và bột nhôm kim loại; sử dụng thạch anh tự nhiên cộng với than cốc hoặc chất khử muội than, quá trình khử cacbon bằng nhiệt và tổng hợp nitrid hóa Si3N4 (silic nitrit) trong lò nitơ có độ tinh khiết cao; bauxit alumin siêu cao Vảy sắt được nung trong môi trường khử để tổng hợp spinel sắt-nhôm; sử dụng zirconi khử muối, bột magnesit cháy nhẹ và thành phần dolomit để tổng hợp magie canxi zircon cát; sử dụng thành phần dolomit và alumina công nghiệp để tổng hợp vật liệu composite canxi hexaaluminate-tip Spar; zircon phản ứng với alumin tại chỗ để điều chế vật liệu composite ZrO₂ --- mullite; dolomit và alumin công nghiệp được sử dụng làm nguyên liệu để tổng hợp vật liệu composite hexaaluminate-spinel canxi Chờ.
(3) Tổng hợp nguyên liệu chịu lửa giữa các nguyên liệu thô công nghiệp tinh chế, chẳng hạn như sử dụng alumin công nghiệp và titan dioxit để tổng hợp nhôm titanat; bột nhôm và nitơ để tổng hợp AIN (nhôm nitrua); alumin công nghiệp và bột nhôm nitrua siêu mịn có độ tinh khiết cao Alon (Aron); sử dụng canxi cacbonat nhẹ và alumin công nghiệp, theo tỷ lệ cân bằng của CA6 CaO và Al₂O₃, để tổng hợp canxi hexaaluminat; sử dụng titanium dioxide và bột nhôm kim loại dưới tác dụng của amoniac chảy, tại chỗ Tạo vật liệu composite AlO₃-TiN, v.v.
(4) Đặc biệt là chất thải và nguyên liệu khoáng thiên nhiên hoặc nguyên liệu hóa học được sử dụng để tổng hợp nguyên liệu chịu lửa, chẳng hạn như sử dụng bùn và pyrophyllit, cao lanh trên bề mặt nhôm định hình để tổng hợp mullit, và talc và pyrophyllit để tổng hợp cordierit; Bô xít cao luyện thành phần quặng cao và cấp thấp để tổng hợp mullit; quặng sắt và thành phần bột magie cháy nhẹ để tổng hợp forsterit; tổng hợp tro bay và muội than (O + β) — Vật liệu pha phức tạp của xialon-mullite; tro bay và alumin công nghiệp hoặc thành phần bô xít cao alumin để tổng hợp mullit; thành phần tro bay, tro nhôm, cacbon đen, sử dụng quá trình nitrid hóa khử hỗn hợp nhiệt rắn cacbothermic để điều chế bột Sialon; Cao Panzhihua Xỉ chứa 22-25% w (TiO₂), được trộn với muội than để điều chế nguyên liệu chịu lửa cao cấp Ti (C, N) bằng phương pháp khử cacbothermal và nitrid hóa; xỉ ferro-titan được nghiền đến 35μm và thêm 0,9% bột silic, Sau khi trộn, đóng bánh và nung kết để chuẩn bị nguyên liệu chịu lửa nhiều pha canxi titanoaluminate; xỉ nhôm crom và magie tổng hợp magie nhôm nguyên liệu chịu lửa crom spinel; tro nhôm và bauxit alumin cao, thành phần magie, mạt sắt làm chất kết tủa, than cốc là chất khử, và phương pháp điện phân được sử dụng để tổng hợp Spinel nhôm-magie; sử dụng nhôm tro và rutil làm nguyên liệu thô, và nhôm kim loại trong tro nhôm làm chất khử, nguyên liệu vật liệu chịu lửa hỗn hợp TiN-Al₂O₃ được tổng hợp bằng phương pháp khử nhiệt và nitrit hóa; Sử dụng gang cát kết chứa SiO2 và C (chất cacbon) để tổng hợp cacbua silic, cũng sử dụng gangue và than đá để tổng hợp B-SiC; gangue than và xỉ thải đánh bóng gốm để tổng hợp nguyên liệu chịu lửa đa pha B-Sialon; sử dụng than và chất thải Vật liệu chịu lửa tổng hợp cordierite-mullite, chẳng hạn như gạch magie-carbon, ván trượt phế thải, v.v.
Có rất nhiều vật liệu thô chịu lửa tổng hợp, vì vậy tôi đã giành được' không mô tả chúng nhiều hơn do các vấn đề về không gian. Sản phẩm cô đặc hoặc quặng đuôi sau khi thụ hưởng có thể được tổng hợp trực tiếp mà không cần nghiền quặng mịn, đơn giản hóa quá trình sản xuất.
Kết luận
Mặc dù nguồn nguyên liệu vật liệu chịu lửa của Trung Quốc rất dồi dào, nhưng sau hơn 70 năm, đặc biệt là quá trình khai thác nhanh chóng và hỗn loạn của hơn 40 năm cải cách và mở cửa, nguồn nguyên liệu vật liệu chịu lửa không tái tạo tự nhiên không còn nhiều, đặc biệt là quặng chất lượng cao. . Quặng cấp thấp, được gọi là" quặng không đủ tiêu chuẩn" ;, quặng nghiền, và quặng mịn chất thành núi. Trung Quốc là một quốc gia lớn sản xuất vật liệu chịu lửa. Sản lượng vật liệu chịu lửa chiếm 65% đến 69% tổng sản lượng của' s trên thế giới. Hàng năm cần một số lượng lớn các nguyên liệu chịu lửa khác nhau. Muốn công nghiệp vật liệu chịu lửa tiếp tục phát triển thì nguồn nguyên liệu hiện tại phải được tích hợp. Sử dụng các phương pháp khoa học để thực hiện thăm dò địa chất, cơ giới hóa khai thác, tận dụng và thanh lọc, đồng nhất hóa, ... Đồng thời, xem xét việc sử dụng chất thải công nghiệp và nông nghiệp, phát triển và mở rộng trên cơ sở chất thải hiện có, và tiến hành điều tra sâu về thành phần hóa học và khoáng chất của chất thải trong các lĩnh vực khác nhau, giá trị sử dụng có thể có, phương pháp xử lý, v.v., và việc sử dụng chất thải Việc sử dụng trực tiếp và tổng hợp nguyên liệu chịu lửa với các chất khác, kết quả nghiên cứu về sử dụng chất thải, và sử dụng sản xuất công nghiệp quy mô lớn. Việc sử dụng rác thải không chỉ giảm chi phí, mà còn bảo vệ môi trường có ý nghĩa rất lớn.
