CN104628480B - 一种镁渣综合利用的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种镁渣综合利用的方法，是一种拓展镁渣资源化应用领域和范围的新方法，属于废弃资源综合利用技术领域。一种镁渣综合利用的方法，步骤包括：配料：先将镁在冶炼过程中产生的废弃镁渣的高温余热利用后，然后将镁渣粉碎，加入碳酸钾和硼添加剂，混匀压块；煅烧：将混匀的配料放入高温电炉中，升温至1200～1300℃，保温时间为40～60min；冷却：将煅烧反应后的配料进行余热利用后，冷却到室温，得到半成品；粉磨：将半成品进行粉磨，装袋封存，得到镁渣新产品；本发明主要应用于镁渣综合利用方面。

Description

一种镁渣综合利用的方法
技术领域
本发明涉及废弃资源综合利用技术领域，具体属于一种镁渣综合利用的方法。
背景技术
在皮江法金属镁冶炼过程中，要产生大量的镁渣，镁渣的随意排放堆积，占用大量的土地资源，引发严重的环境污染，为了有效利用这些废弃的镁渣，已进行了诸多的研究，且取得了一定的研究成果，目前主要用于制作镁渣砖、墙体材料、水泥配料(专利申请号：200810166909.9)及脱硫剂，开发产品的附加值较低，且由于镁渣中的MgO含量偏高，成分不太稳定，容易引起镁渣砖、墙体材料和水泥产品的硬化体胀裂，限制了镁还原炉炉渣的大规模应用(GB/T 13933-2009)；而用作脱硫剂的研究尚处于试验阶段，工业使用方面还有诸多限制。虽然作为农用肥料和土壤改良剂进行了一些研究和开发(专利申请号：201010553703.9)，但还是简单的利用镁渣中的一些有益成分，如CaO，SiO2，MgO等，肥效低，且生产工艺较为复杂，应用范围小。因此，镁渣的处理利用问题可以说是镁工业发展的主要障碍，有必要对现有技术进行改进。
发明内容
为了克服现有技术中所存在的不足，本发明提供一种拓展镁渣资源化应用领域和范围的镁渣综合利用新方法。
本发明提供的一种镁渣综合利用的方法，包括以下步骤：
配料：先将皮江法冶炼镁过程中产生的镁渣高温余热利用后，将镁渣粉碎，加入碳酸钾和硼添加剂，混匀，压块；
煅烧：将压块的配料放入高温炉中，升温至1200～1300℃煅烧，保温40-60min；
冷却：将煅烧反应后的配料进行余热利用后，冷却到室温，得到半成品；
粉磨：将半成品粉磨，装袋封存，得到镁渣新产品；
所述镁渣与碳酸钾的质量比为55～75∶45～25；所述硼添加剂为工业硼砂或硼酸中的一种或两种，硼添加剂的添加量按照以下公式计算添加：
R＝(硼砂用量×36.5％+硼酸用量×56.3％)/镁渣用量，式中R＝0.05～0.10。
所述的镁渣粉碎至120目以上。
所述的碳酸钾为工业碳酸钾。
所述的粉磨是粉碎至30目以上。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明不仅可有效解决废弃镁渣的处理问题，更对我国农业生产具有重要意义。本发明采用皮江法还原镁渣并添加碳酸钾和微量营养元素硼制备的缓释钾肥和土壤改良剂，整个过程中，只需要控制炉温即可，不需太多额外的步骤，节约生产时间，工艺环保，避免各种污染。
镁渣的主要组成成分是CaO、SiO2、Fe2O3和MgO等。这些元素都是作物所必须的营养元素，实验数据表明，镁渣中的重金属含量低于有机无机复混肥国家标准GB18877-2002限值，为镁渣进行农业资源化利用提供了可能。本发明利用镁渣得到的新产品，作为缓释钾肥，钾的初期溶出率27％～36％，28天的累积释放率为50％～70％，达到国家标准“《缓释肥料》——部分缓释肥料要求”，有效硅含量达10％以上，微量元素硼在水中难溶，在2％柠檬酸中的最大溶出率为65％～75％。施用本发明制取的缓释钾肥可明显提高作物产量，增加土壤有效硅含量，以马铃薯为例，相比于不施钾肥和施硫酸钾肥，产量分别提高12％和7％，土壤有效硅含量分别提高2％和3％。作为土壤改良剂，可以调节土壤pH值，增加土壤养分，修复重金属污染土壤。
本发明工艺简单，原料易得，该产品含有多种农作物所需的元素，养分K缓释，有效硅含量高，硼元素缓慢释放，避免养分流失，可以用作缓释肥，延长供肥时间；也可用作土壤改良剂，改良酸性土壤和修复重金属污染土壤，解决了现有镁渣利用率低和污染环境的问题。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为镁渣新产品在不同溶液中钾的溶出率。
具体实施方式
下面实施例结合附图对本发明作进一步详细的说明。
本发明实施例所采用的镁渣为山西闻喜宏富镁业皮江法还原镁渣，镁渣的主要化学成分为：CaO为53.5％，SiO2为28.3％，MgO为7.34％，Fe2O3为3.45％，A12O3为1.14％，重金属含量低于有机-无机复混肥标准。
实施例1
按图1所示的工艺流程，用粉磨机将镁渣粉磨至120目，添加配料分别为：镁渣65g，碳酸钾35g，硼酸6g，将镁渣、工业碳酸钾与硼酸混匀，装入刚玉质坩埚；刚玉质坩埚放入可控温高温电炉中，加热升温，加热温度为1290℃，保温时间为40分钟，保温后试样经空气冷却至室温，试样为较为疏松的块状，经粉磨至35目，既得镁渣产品，装袋封存。
经上述过程制得的镁渣产品，有效硅含量11％，通过缓释肥料国标方法分析其水溶的初期溶出率和28天累积溶出率分别为27％和52％，2％柠檬酸溶的初期溶出率和28天累积溶出率分别为60％和90％，证明制得的镁渣产品可用作缓释肥，其有较长的肥效，能根据植物生长期的需要进行有效释放(如图2所示)。
实施例2
用粉磨机将镁渣粉磨至150目，添加配料分别为：镁渣70g，碳酸钾30g，硼酸7g，将镁渣、工业碳酸钾与硼酸混匀，装入刚玉质坩埚；刚玉质坩埚放入可控温高温电炉中，加热升温，加热温度为1250℃，保温时间为60分钟，保温后试样经空气冷却至室温，试样为较为疏松的块状，经粉磨至35目，既得镁渣产品，装袋封存。
实施例3
用粉磨机将镁渣粉磨至180目，添加配料分别为：镁渣75g，碳酸钾25g，硼砂10g，将镁渣、工业碳酸钾混匀，装入刚玉质坩埚；刚玉质坩埚放入可控温高温电炉中，加热升温，加热温度为1200℃，保温时间为60分钟，保温后试样经空气冷却至室温，试样为较为疏松的块状，经粉磨至35目，既得镁渣产品，装袋封存。
实施例4
用同样含量的碳酸钾溶液代替固体碳酸钾，其余和实施例1相同，效果与实施例1相近。
实施例5
镁渣中分别添加3％镁渣量的MgO，Fe2O3，A12O3；其余与实施例1相同，得镁渣产品效果与实施例1相近。证明镁渣氧化物成分的变化对于镁渣产品的性能没有明显影响，利于推广。
利用镁渣与碳酸钾及硼氧化物作用，得到的镁渣产品是一种很好的缓释型肥料和土壤改良剂。所谓“缓释型肥料”是指难溶于水，而易溶于植物根部分泌出来的柠檬酸的肥料。因此，该肥料可从根本上减少因灌溉用水和雨水所引起的钾肥养分流失。植物生长期对钾的需求较少，而在植物的结果期需求较多，因此，要求钾肥的肥效较长，具有缓释性。我国的农业生产对钾肥的需求量较大，据统计，2012年我国钾肥需求量为1275万吨。目前，在农业生产实际使用的钾肥多为硫酸钾、氯化钾、钾镁肥、草木灰等，多为速溶型肥料。硅是继氮、磷、钾后农作物所需的第四大元素，硅对农作物稳产高产具有“三抗三促”的功能，硅虽然是土壤的主要组成部分，但都是非常稳定的结晶态和不定型态，植物无法吸收利用。
本发明提供了一种镁渣综合利用的新方法，出炉镁渣(1200℃)的余热可回收再利用，冷却后的镁渣颗粒较细，100目以上的约占总量的65％，较易破碎研磨，反应温度相对较低(1200～1300℃)，所制的镁渣产品为疏松块状，产品研磨较节能；且镁渣化学组成的差异不影响镁渣产品的性能，利于全面推广；所制的镁渣产品可用作缓释钾肥和土壤改良剂，其含有多种有益元素，肥效长，活性硅和有效镁含量较镁渣均提高了2-3倍，补充微量元素，不但提高肥料利用率和农作物的光合效率，增强其抗病虫害抗倒伏的能力，同时还可改善农作物的品质。

Claims (4)

1.一种镁渣综合利用的方法，其特征在于，包括以下步骤：
配料：先将皮江法冶炼镁过程中产生的镁渣高温余热利用后，将镁渣粉碎，加入碳酸钾和硼添加剂，混匀，压块；
煅烧：将压块的配料放入高温炉中，升温至1200～1300℃煅烧，保温40-60min；
冷却：将煅烧反应后的配料进行余热利用后，冷却到室温，得到半成品；
粉磨：将半成品粉磨，装袋封存；
所述镁渣与碳酸钾的质量比为55～75：45～25；所述硼添加剂为工业硼砂和硼酸，硼添加剂的添加量按照以下公式计算添加：
R＝(硼砂用量×36.5％+硼酸用量×56.3％)/镁渣用量，式中R＝0.05～0.10。
2.根据权利要求1所述的一种镁渣综合利用的方法，其特征在于：所述镁渣粉碎至120目以上。
3.根据权利要求1所述的一种镁渣综合利用的方法，其特征在于：所述的碳酸钾为工业碳酸钾。
4.根据权利要求1所述的一种镁渣综合利用的方法，其特征在于：所述的粉磨是粉碎至30目以上。
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