CN104032134A

CN104032134A - 一种回收粗镁精炼渣中镁和精炼剂的方法

Info

Publication number: CN104032134A
Application number: CN201410259420.1A
Authority: CN
Inventors: 王耀武; 彭建平; 狄跃忠; 尤晶
Original assignee: Northeastern University China
Current assignee: Northeastern University China
Priority date: 2014-06-12
Filing date: 2014-06-12
Publication date: 2014-09-10
Anticipated expiration: 2034-06-12
Also published as: CN104032134B

Abstract

一种回收粗镁精炼渣中镁和精炼剂的方法，按以下步骤进行：（1）在准备盛放精炼渣的渣箱中放入煅后白云石，用带有浇料口的石板或铁板压住；（2）捞取精炼渣，浇注到渣箱中，精炼渣分布在煅后白云石的缝隙中；（3）精炼渣冷凝后，破碎成小块放入料筒中；将料筒放入带有结晶器的蒸馏罐中，抽真空进行蒸馏；蒸馏结束后金属镁、氯化钠、氯化镁、氯化钾和氯化钙在结晶器处形成结晶；（4）将结晶器取出，分离结晶的金属镁和氯化物。本发明的方法回收成本低，可实现炼镁精炼渣的全部回收利用且不产生废渣、废水和废气，有利于炼镁行业的节能减排。

Description

一种回收粗镁精炼渣中镁和精炼剂的方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种回收粗镁精炼渣中镁和精炼剂的方法。

背景技术

目前，世界上85%以上的金属镁是采用皮江法生产的，我国皮江法金属镁产量占世界金属镁总产量的80%以上，产能已超过150万吨，产量在70万吨/年左右。皮江法生产的金属镁称为粗镁或结晶镁，粗镁中镁含量约在98~99%，其含有少量的MgO、SiO₂、CaO等非金属杂质，该粗镁必须要经过精炼才能获得合格的金属镁产品。

粗镁精炼一般采用的方法是熔剂精炼法，即向熔融的粗镁液中加入精炼剂，在粗镁液中精炼剂熔化，一方面精炼剂会与粗镁中的金属杂质钠、钾等反应使其生成氯化钠和氯化钾进入精炼剂中，另一方面由于精炼剂对非金属杂质的润湿性较好，非金属杂质能够溶解在精炼剂中，少部分较轻的非金属杂质随精炼剂上浮至镁液表面形成精炼渣，另外大部分非金属杂质密度较大沉到镁液底部形成底部精炼渣。粗镁精炼一般在坩埚炉中进行，其大致的过程如下：首先在将粗镁放入坩埚炉中在700~750℃的温度下熔化，待粗镁熔化达到温度后，不停的搅拌，同时加入精炼剂进行精炼，精炼后将镁液表面的精炼渣捞出至渣箱中，然后将镁液铸锭或移入到另外的加热炉或保温炉中进行合金化，在镁液铸锭或从加热炉移出过程中会发现在加热炉底部还有部分的底部精炼渣，将底部精炼渣捞出倒入渣桶中将坩埚炉清理干净后，进行下一次的粗镁精炼操作。

粗镁精炼过程中所采用的精炼剂一般为MgCl₂、NaCl和KCl的混合物有时可能还加入少量的CaCl₂或BaCl₂，精炼后获得的精炼渣主要成分仍为MgCl₂、NaCl和KCl，但还有较多量的MgO、SiO₂、CaO等物质，除此之外，精炼渣中还含有大量的金属镁。

每生产一吨的金属镁要产生0.1~0.2吨精炼渣，因此我国镁冶炼行业每年产生约5~10万吨精炼渣。目前大量的精炼渣尚未得到很好的综合利用，多采用堆积方式处理，精炼渣的主要成分均为易溶于水的氯化物，在堆积过程中这些精炼渣容易对当地的环境造成污染，另外精炼渣中还含有部分的金属镁，因此精炼渣的堆积不仅浪费了资源而且污染了环境，该问题噬待解决。有人提出，采用水溶的方法将精炼渣中的金属镁回收，该方法虽然可使精炼渣中的金属镁回收，但又带来了一个新的问题，即如何实现溶出后溶液的无害化处理。

发明内容

针对现有粗镁精炼渣的处理技术存在的上述问题，本发明提供一种回收粗镁精炼渣中镁和精炼剂的方法，采用真空蒸馏的方法，将易挥发氯化物和饱和蒸汽压较高的金属镁同精炼渣中的非金属氧化物和高熔点氯化物分离，将精炼渣中金属镁和大部分的氯化物进行回收重新利用。

本发明的回收粗镁精炼渣中镁和精炼剂的方法按以下步骤进行：

1、在准备盛放精炼渣的渣箱中放入粒度为0.5~50mm的煅后白云石，并在煅后白云石上部用带有浇料口的石板或铁板压住；煅后白云石的用量按预计浇注的精炼渣与煅后白云石的体积比1:（0.5~10）；

2、捞取粗镁精炼后形成的精炼渣，通过浇料口浇注到渣箱中，精炼渣分布在煅后白云石的缝隙中；此时煅后白云石的温度为500~1100℃；

3、当渣箱中的精炼渣冷凝后，从渣箱中取出破碎成粒度在10~200mm的小块，放入料筒中；再将料筒放入带有结晶器的蒸馏罐中，抽真空进行蒸馏，真空度≤100Pa，蒸馏温度为750~1000℃，时间为1~5h；蒸馏结束后金属镁、氯化钠、氯化镁、氯化钾和氯化钙在结晶器处形成结晶，由于结晶温度不同，因此金属镁与结晶的氯化物位于结晶器上不同的位置，使金属镁与氯化物分离；

4、将结晶器取出，分离结晶的金属镁和氯化物。

上述方法中，在料筒中获得剩余渣料，作为还原原料，与硅铁配料用球磨机球磨，然后还原制取结晶镁。

上述方法中，获得的氯化物作为精炼剂的配料。

上述方法中，将获得的金属镁置于精炼炉中精炼，然后铸造镁锭；当金属镁中混有氯化物时，在精炼过程中自然分开。

上述的煅后白云石为皮江法炼镁厂经回转窑煅烧后的白云石。

上述的带有结晶器的蒸馏罐包括罐体和法兰盖；罐体分为蒸馏区和结晶区，其中远离法兰盖的部分为蒸馏区，靠近法兰盖的部分为结晶区；结晶区的内壁上设有结晶器；结晶区的外壁上设有两个冷却水套，其中靠近法兰盖的冷却水套为一段冷却水套，远离法兰盖的冷却水套为二段冷却水套；一段冷却水套的出水口与二段冷却水套的进水口连通。

上述的带有结晶器的蒸馏罐中，罐体的侧壁上设有真空管将罐体内外连通，结晶器上设有真空口与真空管连通。

上述的带有结晶器的蒸馏罐的材质为不锈钢。

采用上述的带有结晶器的蒸馏罐进行精炼渣蒸馏的方法为：将装有待蒸馏物料的料筒置于带有结晶器的蒸馏罐的蒸馏区，向冷却水套内通入冷却水，将法兰盖与罐体密封后抽真空并进行蒸馏，冷却水先进入一段冷却水套，然后进入二段冷却水套，保证一段冷却水套处的结晶器温度低于二段冷却水套，从而导致结晶的金属镁与结晶的氯化物分别在两段冷却水套处结晶。

本发明的方法中，在渣箱中预先添加煅后白云石，将煅后白云石与精炼渣混合，防止在蒸馏过程中精炼渣熔化形成熔池降低蒸馏效率；煅后白云石也起到骨料作用，防止精炼渣熔化汇集到一起，同时增大精炼剂的蒸馏面积；另外，煅后白云石中含有较多量的孔隙，这些孔隙能够吸附精炼渣中的非金属氧化物，防止在真空蒸馏过程中，非金属氧化物被抽到结晶器部位进入到结晶镁和结晶氯化物中；煅烧白云石表面压铁板或石板的目的是防止精炼渣浇入过程中，煅后白云石漂浮在精炼渣表面。

蒸馏过程中精炼渣中的氯化钠、氯化镁、氯化钾和氯化钙等易挥发至结晶器处结晶，而精炼渣中的金属镁也被蒸馏在结晶器上结晶；但由于氯化物和金属镁的结晶温度不同，金属镁的结晶温度更低，因此其结晶部位不同，镁蒸汽在结晶器远端结晶（此处温度更低），而氯化物在结晶器近端结晶，从而可使镁和氯化物进行了分离；为此本发明特别设计了类似皮江法炼镁还原罐的两段冷却水套的带有结晶器的蒸馏罐，从而保证金属镁与氯化物能更好的分离结晶。

本发明的回收皮江法炼镁精炼渣中金属镁和氯化物的方法，回收成本低，可实现炼镁精炼渣的全部回收利用且不产生废渣、废水和废气，有利于炼镁行业的节能减排。

附图说明

图1为本发明实施例中的带有结晶器的蒸馏罐剖面结构示意图；

图2为本发明实施例中的结晶器的俯视图；

图3为图2的左视图；

图4为本发明实施例中的料筒的俯视图；

图5为图4的左视图；

图中，1、一段冷却水套，2、二段冷却水套，3、料筒，4、真空管，5、法兰盖，6、结晶器，7、精炼渣和煅后白云石，8、罐体，9、一段冷却水套进水口，10、一段冷却水套出水口，11、二段冷却水套进水口，12、二段冷却水套出水口。

具体实施方式

本发明实施例中采用的煅后白云石为市购产品。

本发明实施例中采用的带有结晶器的蒸馏罐结构如图1所示，罐体为圆筒状，内径为300~600mm，蒸馏区长1~5m，结晶区长1~3m，壁厚25~40mm；结晶器为圆筒状，开有真空口，真空口内径较蒸馏罐内径小5~30mm，壁厚为5~10mm，结构如图2和3所示；料筒为截面3/4圆的类圆柱体，上端开口其余部分封闭，外径比带有结晶器的蒸馏罐内径小10~50mm，料筒长0.5~1m，结构如图4和5所示；进行蒸馏时，带有结晶器的蒸馏罐内放置1~5个料筒。

本发明实施例中获得的金属镁的重量纯度≥98%。

本发明实施例中金属镁的回收率≥98%。

实施例1

采用的带有结晶器的蒸馏罐结构如图1所示，包括罐体8和法兰盖5；罐体8分为蒸馏区和结晶区，其中远离法兰盖的部分为蒸馏区，靠近法兰盖的部分为结晶区；结晶区的内壁上设有结晶器6；结晶区的外壁上设有两个冷却水套，其中靠近法兰盖的冷却水套为一段冷却水套1，远离法兰盖的冷却水套为二段冷却水套2；一段冷却水套1上设有一段冷却水套进水口9和一段冷却水套出水口10，二段冷却水套2上设有二段冷却水套进水口11和二段冷却水套出水口12；其中一段冷却水套出水口10与二段冷却水套进水口11连通；

罐体8的侧壁上设有真空管4将罐体8内外连通，结晶器6上设有真空口与真空管4连通；

进行蒸馏时，将装有待蒸馏物料的料筒置于带有结晶器的蒸馏罐的蒸馏区，向冷却水套内通入冷却水，将法兰盖与罐体密封后抽真空并进行蒸馏，冷却水先进入一段冷却水套，然后进入二段冷却水套，保证一段冷却水套处的结晶器温度低于二段冷却水套，从而导致不同结晶温度的两种蒸汽分别在两段冷却水套处结晶；

回收粗镁精炼渣中镁和精炼剂的方法为：

在准备盛放精炼渣的渣箱中放入粒度为0.5~50mm的煅后白云石，并在煅后白云石上部用带有浇料口的石板或铁板压住；煅后白云石的用量按预计浇注的精炼渣与煅后白云石的体积比1:0.5；

捞取粗镁精炼后形成的精炼渣，通过浇料口浇注到渣箱中，精炼渣分布在煅后白云石的缝隙中；此时煅后白云石的温度为500℃；

当渣箱中的精炼渣冷凝后，从渣箱中取出破碎成粒度在10~200mm的小块，放入料筒中；再将料筒放入带有结晶器的蒸馏罐中，抽真空进行蒸馏，真空度80Pa，蒸馏温度为750℃，时间为5h；蒸馏结束后金属镁、氯化钠、氯化镁、氯化钾和氯化钙在结晶器处形成结晶，由于结晶温度不同，因此金属镁与结晶的氯化物位于结晶器上不同的位置，使金属镁与氯化物的分离；

将结晶器取出，分离结晶的金属镁和氯化物；

料筒中获得剩余渣料，作为还原原料，与硅铁配料用球磨机球磨，然后还原制取结晶镁；

氯化物作为精炼剂的配料；

将获得的金属镁置于精炼炉中精炼，然后铸造镁锭；当金属镁中混有氯化物时，在精炼过程中自然分开。

实施例2

带有结晶器的蒸馏罐结构同实施例1；

回收粗镁精炼渣中镁和精炼剂的方法同实施例1，不同点在于：

（1）煅后白云石的用量按预计浇注的精炼渣与煅后白云石的体积比1:1；

（2）此时煅后白云石的温度为600℃；

（3）蒸馏时真空度90Pa，蒸馏温度为800℃，时间为4h。

实施例3

带有结晶器的蒸馏罐结构同实施例1；

（1）煅后白云石的用量按预计浇注的精炼渣与煅后白云石的体积比1:2；

（2）此时煅后白云石的温度为800℃；

（3）蒸馏时真空度100Pa，蒸馏温度为850℃，时间为3h。

实施例4

带有结晶器的蒸馏罐结构同实施例1；

（1）煅后白云石的用量按预计浇注的精炼渣与煅后白云石的体积比1:5；

（2）此时煅后白云石的温度为1000℃；

（3）蒸馏时真空度100Pa，蒸馏温度为900℃，时间为2h。

实施例5

带有结晶器的蒸馏罐结构同实施例1；

（1）煅后白云石的用量按预计浇注的精炼渣与煅后白云石的体积比1:10；

（2）此时煅后白云石的温度为1100℃；

（3）蒸馏时真空度100Pa，蒸馏温度为1000℃，时间为1h。

Claims

1.一种回收粗镁精炼渣中镁和精炼剂的方法，其特征在于按以下步骤进行：

（1）在准备盛放精炼渣的渣箱中放入粒度为0.5~50mm的煅后白云石，并在煅后白云石上部用带有浇料口的石板或铁板压住；煅后白云石的用量按预计浇注的精炼渣与煅后白云石的体积比1:（0.5~10）；

（2）捞取粗镁精炼后形成的精炼渣，通过浇料口浇注到渣箱中，精炼渣分布在煅后白云石的缝隙中；此时煅后白云石的温度为500~1100℃；

（3）当渣箱中的精炼渣冷凝后，从渣箱中取出破碎成粒度在10~200mm的小块，放入料筒中；再将料筒放入带有结晶器的蒸馏罐中，抽真空进行蒸馏，真空度≤100Pa，蒸馏温度为750~1000℃，时间为1~5h；蒸馏结束后金属镁、氯化钠、氯化镁、氯化钾和氯化钙在结晶器处形成结晶，由于结晶温度不同，因此金属镁与结晶的氯化物位于结晶器上不同的位置，使金属镁与氯化物分离；

（4）将结晶器取出，分离结晶的金属镁和氯化物。

2.根据权利要求1所述的一种回收粗镁精炼渣中镁和精炼剂的方法，其特征在于所述的带有结晶器的蒸馏罐包括罐体和法兰盖；罐体分为蒸馏区和结晶区，其中远离法兰盖的部分为蒸馏区，靠近法兰盖的部分为结晶区；结晶区的内壁上设有结晶器；结晶区的外壁上设有两个冷却水套，其中靠近法兰盖的冷却水套为一段冷却水套，远离法兰盖的冷却水套为二段冷却水套；一段冷却水套的出水口与二段冷却水套的进水口连通。

3.根据权利要求1或2所述的一种回收粗镁精炼渣中镁和精炼剂的方法，其特征在于所述的带有结晶器的蒸馏罐中，罐体的侧壁上设有真空管将罐体内外连通，结晶器上设有真空口与真空管连通。

4.根据权利要求1所述的一种回收粗镁精炼渣中镁和精炼剂的方法，其特征在于在料筒中获得剩余渣料，作为还原原料，与硅铁配料用球磨机球磨，然后还原制取结晶镁。

5.根据权利要求1所述的一种回收粗镁精炼渣中镁和精炼剂的方法，其特征在于所述的氯化物作为精炼剂的配料。

6.根据权利要求1所述的一种回收粗镁精炼渣中镁和精炼剂的方法，其特征在于将获得的金属镁置于精炼炉中精炼，然后铸造镁锭；当金属镁中混有氯化物时，在精炼过程中自然分开。