CN105603202B - 利用废熔剂渣生产镁及镁合金熔剂的系统及方法 - Google Patents

Abstract

镁及镁合金熔剂为氯化物的混合物，生产过程主要是脱除氯化镁中六个结晶水和氯化钡中的两个结晶水，氯化镁脱水结束后水解生成氧化镁和对环境污染的氯化氢。镁及镁熔剂在镁和镁合金生产过程中除去渣后失效废弃排放，对于地下水和环境造成污染。本发明利用镁及镁合金熔剂废渣中的氯化物并用生产熔剂脱水过程产生的废热水将其提出并进行蒸发，重新生产熔剂；并用熔剂废渣中氧化镁吸收氯化镁水解生成的氯化氢；废熔剂和渣水化后生成的氨、乙炔用风机抽吸送入坩锅炉中燃烧除去，最后渣中的氧化镁送往硫酸镁生产车间和硫酸反应生产蔬菜化肥硫酸镁。

Description

利用废熔剂渣生产镁及镁合金熔剂的系统及方法

技术领域

本发明属于镁冶炼和镁合金生产技术领域，具体为一种利用废熔剂渣进行镁冶炼和镁合金生产所用熔剂的系统及方法，进一步降低生产成本。

背景技术

金属镁是一种继钢铁、铝合金之后的一种新的金属结构材料，它密度小，比强度大、无磁性等优势特性，广泛用于航天航空、高铁、城市交通、汽车、机械装备以及武器装备上。

金属镁及镁合金生产中要使用一种由氯化镁、氯化钾、氯化钠和氯化钡等物质混合物组成的熔剂，在镁及镁合金的熔炼和净化过程中，它们能够使镁不被氧化并能除去镁或镁合金中的杂质，这种混合物要有一定的比例，而且在生产这种混合物过程中所用的氯化镁所用的是六个结晶水的氯化镁，而氯化钡是两个结晶水的氯化钡，镁及镁合金的熔剂熔炼过程就是把含有的结晶水脱除的过程，也就是水分的蒸发过程，蒸发过程是要消耗大量的能源。同时在熔剂的脱水过程中氯化镁中结晶水脱除工作接近结束时，无水氯化镁在高温下会发生水解，产生氯化氢和氧化镁，产生的氯化氢会从熔剂熔体中逸出，造成环境污染及腐蚀设备和建筑物，在镁及镁合金熔剂生产中主要的任务是脱除混合氯化物中的水分，要消耗能源，它是生产成本的主要组成部分，占产品成本的25~30%，在生产中产生的氯化氢要用碱性溶液吸收除去，所用的原料氯化物都是工业产品，其中氯化钾在我国主要用于农业用作化肥，国内资源贫乏，每年由国外进口量占需求量的50%以上。原料占产品成本的40~50%左右，特别是氯化钾在成本中是重要的因素。

镁及镁合金熔剂在镁及镁合金生产中，除去了镁及镁合金中的氧化物、氮化物和碳化物及碱金属钾、钠后，就失去了它净化的作用，而形成一种黑灰色粘稠的物质从镁或镁合金熔体中分离排出来废弃外排掉，由于这些氯化物都极易溶于水，严重污染地下水源，特别是其中的氯化钡还是一种有毒物质，需要谨慎处理排放，渣中不溶于水的部分主要是粗镁中的氧化物、氮化物、碳化物，氮化物和水接触生成氨气，碳化物遇水生成乙炔气，这两种气体也会对环境造成污染，所以这种熔剂渣的排放也容易造成严重的环境污染，处理这些问题一直是金属镁和镁合金行业的一个老大难问题。

传统的镁及镁合金熔剂生产均采用工业氯化镁、氯化钠及氯化钾，还有氯化钡原料混合，在坩埚中加热脱水制取熔剂，生产中由于燃料燃烧不佳，炉子结构问题普遍存在，一般坩锅排烟气达700~800度，氯化镁水解产生的氯化氢利用烧碱溶液吸收后，溶液随意排放。

发明内容

针对现有技术中镁及镁合金熔剂生产及生产后渣的排放所存在的严重问题，本发明提出了一种从废熔剂渣中提出可溶的氯化物，用作原料重新生产熔剂，脱水过程中采用阶梯或蒸发方式及双效蒸发器相结合的蒸发工艺，达到生产中的节能，降耗和减排效果。氯化镁水解产生的氯化氢用脱除氯化物后的残渣作氯化氢吸收剂，吸收后的溶液用作熔剂生产的原料并入熔剂生产系统。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种利用废熔剂渣生产镁及镁合金熔剂的系统，包括粉碎机，所述粉碎机将原料输入废熔剂循环溶化槽，所述废熔剂循环溶化槽通过废熔剂循环溶化泵及管路将其内液体一路输入高位吸收器、另一路输入带式真空过滤机。

所述高位吸收器的气体入口同时吸入来自于第一熔剂脱水蒸发锅和第二熔剂锅第二效蒸发器的气体，所述高位吸收器的液体出口并联第二熔剂锅第二效蒸发器的液体出口B后与废熔剂循环溶化槽的循环口联通。

所述第二熔剂锅第二效蒸发器的液体出口A与第二熔剂脱水蒸发锅的液体进口连接，所述第二熔剂脱水蒸发锅的顶部气体出口与第二熔剂锅第二效蒸发器的气体进口联通；所述第一熔剂脱水蒸发锅和第二熔剂脱水蒸发锅安装于熔剂熔制炉内，所述第一熔剂脱水蒸发锅的液体进口和第二熔剂脱水蒸发锅的液体出口联通，所述熔剂熔制炉连接烟囱；所述第一熔剂脱水蒸发锅通过离心浇注泵连接熔剂浇注盘。

所述带式真空过滤机内的滤液通过水环式真空机组进入氯化物清液槽，所述带式真空过滤机内的滤渣在其清洗段清洗后排出，清洗液进入洗涤水除槽，所述洗涤水除槽内的清洗液通过洗涤液泵进入废熔剂循环溶化槽。

所述废熔剂循环溶化槽内的气体通过熔制炉空气风机通入熔剂熔制炉内燃烧。

所述氯化物清液槽内的清液通过氯化物清液泵进入第二熔剂锅第二效蒸发器。

应用于上述系统的利用废熔剂渣生产镁及镁合金熔剂的方法，包括如下步骤：

（1）、将镁及镁合金废熔剂渣经粉碎机粉碎至10mm以下加入废熔剂渣溶化槽中，液固比控制在4~6:1；

（2）、将废熔剂渣溶化槽内的混合料液用废熔剂循环溶化泵打入高位吸收器中，用高速液体流产生的负压吸收第一熔剂脱水蒸发锅中产生的氯化氢、水蒸气和第二熔剂锅第二效蒸发器所产生的废渣蒸气，循环进入废熔剂循环溶化槽，该废熔剂循环溶化槽所产生的废氨气和废乙炔气聚集在废熔剂循环溶化槽内上部，被熔制炉空气风机抽出吹入熔剂熔制炉中进行燃烧除去；

（3）、当废熔剂溶化槽中溶液溶质达30%以上后，混合溶液用废熔剂循环溶化泵加入带式真空过滤机上；

（4）、通过水环式真空机组将带式真空过滤机内的混合料中滤液吸入氯化物清液槽中，滤渣经清水在带式真空过滤机的清洗段清洗后排出，作为硫酸镁生产的原料，清洗液流入洗涤水除槽，并通过洗涤液泵进入废熔剂循环溶化槽；

（5）、氯化物清液槽内的氯化物清液被氯化物清液泵打入第二熔剂锅第二效蒸发器中蒸发脱水；

（6）、第二熔剂锅第二效蒸发器中氯化物溶液被加热脱水后通过重力作用自动流入第二熔剂脱水蒸发锅中继续蒸发脱水；

（7）、当第二熔剂脱水蒸发锅内的氯化物溶液水分含量25~40%时，打开阀门将混合液加入第一熔剂脱水蒸发锅中；

（8）、在第一熔剂脱水蒸发锅内继续脱水蒸发，达到水分含量＜1%时，用离心浇注泵加入熔剂浇注盘中冷却后成为熔剂成品。

本方法具体如下优点：

1、生产熔剂的原料是利用被废弃的熔剂渣为原料，利用渣中的氯化物易溶于热水特性并利用熔剂脱水过程产生的废热水进行浸出提取。

2、脱水过程采用在一条热烟气烟道上阶梯式串连二台加热脱水坩锅，并在第二坩锅上采用双效蒸发器（第二熔剂脱水蒸发锅本身作为一效蒸发器，第二熔剂锅第二效蒸发器则作为二效蒸发器），以充分利用热量，降低能耗。

3、氯化镁水解产生的氯化氢用熔剂渣热溶浸过程的循环泵循环吸收，热溶过程产生的氨气和乙炔气用引风机送脱水坩锅炉中燃烧除去。

4、提取氯化物后的渣和硫酸反应生产硫酸镁，用作蔬菜化肥。

本发明设计合理，利用镁及镁合金熔剂废渣中的氯化物并用生产熔剂脱水过程产生的废热水将其提出并进行蒸发，重新生产熔剂；并用熔剂废渣中氧化镁吸收氯化镁水解生成的氯化氢；废熔剂和渣水化后生成的氨、乙炔用风机抽吸送入坩锅炉中燃烧除去，最后渣中的氧化镁送往硫酸镁生产车间和硫酸反应生产蔬菜化肥硫酸镁。

附图说明

图1表示本发明系统的连接示意图。

图中，1-第一熔剂脱水蒸发锅，2-第二熔剂脱水蒸发锅，3-第二熔剂锅第二效蒸发器，4-高位吸收器，5-镁及镁合金废熔剂渣，6-粉碎机，7-废熔剂循环溶化槽，8-废熔剂循环溶化泵，9-带式真空过滤机，10-水环式真空机组，11-氯化物清液槽，12-氯化物清液泵，13-废熔剂过滤后干渣，14-熔剂熔制炉，15-烟囱，16-洗涤水除槽，17-洗涤液泵，18-熔制炉空气风机，19-离心浇注泵，20-熔剂浇注盘。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。

一种利用废熔剂渣生产镁及镁合金熔剂的系统，如图1所示，包括粉碎机6，所述粉碎机6将原料输入废熔剂循环溶化槽7，所述废熔剂循环溶化槽7通过废熔剂循环溶化泵8及管路将其内液体一路输入高位吸收器4、另一路输入带式真空过滤机9。

如图1所示，所述高位吸收器4的气体入口同时吸入来自于第一熔剂脱水蒸发锅1和第二熔剂锅第二效蒸发器3的气体，所述高位吸收器4的液体出口并联第二熔剂锅第二效蒸发器3的液体出口B后与废熔剂循环溶化槽7的循环口联通。

如图1所示，所述第二熔剂锅第二效蒸发器3的液体出口A与第二熔剂脱水蒸发锅2的液体进口连接，所述第二熔剂脱水蒸发锅2的顶部气体出口与第二熔剂锅第二效蒸发器3的气体进口联通；所述第一熔剂脱水蒸发锅1和第二熔剂脱水蒸发锅2安装于熔剂熔制炉14内，所述第一熔剂脱水蒸发锅1的液体进口和第二熔剂脱水蒸发锅2的液体出口联通，所述熔剂熔制炉14连接烟囱15；所述第一熔剂脱水蒸发锅1通过离心浇注泵19连接熔剂浇注盘20。

如图1所示，所述带式真空过滤机9内的滤液通过水环式真空机组10进入氯化物清液槽13，所述带式真空过滤机9内的滤渣在其清洗段清洗后排出，清洗液进入洗涤水除槽16，所述洗涤水除槽16内的清洗液通过洗涤液泵17进入废熔剂循环溶化槽7。

如图1所示，所述废熔剂循环溶化槽7内的气体通过熔制炉空气风机18通入熔剂熔制炉14内燃烧。

如图1所示，所述氯化物清液槽11内的清液通过氯化物清液泵12进入第二熔剂锅第二效蒸发器3。

应用于上述系统内的利用废熔剂渣生产镁及镁合金熔剂的方法，包括如下步骤：

（1）、将镁及镁合金废熔剂渣5经粉碎机6粉碎至10mm以下加入废熔剂循环溶化槽7中，液固比控制在4~6:1。

（2）、将废熔剂循环溶化槽7内的混合料液用废熔剂循环溶化泵8打入位于10.5m高的高位吸收器4中，用高速液体流产生的负压吸收第一熔剂脱水蒸发锅1中产生的氯化氢、水蒸气和第二熔剂锅第二效蒸发器3所产生的废渣蒸气，用以提高废熔剂渣的溶化速度和溶解度，并用熔剂渣中的氧化镁吸收熔剂中氧化镁水解后产生的氯化氢。循环进入废熔剂循环溶化槽7，该废熔剂循环溶化槽7所产生的废氨气和废乙炔气聚集在废熔剂循环溶化槽7内上部，被熔制炉空气风机18抽出吹入熔剂熔制炉14中进行燃烧除去。

（3）、当废熔剂循环溶化槽7中溶液溶质达30%以上或者固体物试样脱水试验水溶物＜5g/mL以下时，混合溶液用废熔剂循环溶化泵8加入带式真空过滤机9内。

（4）、混合溶液中的水分被带式真空过滤机下水环式真空泵 1.33×10⁴Pa的真空抽滤作用下，通过水环式真空机组10将带式真空过滤机9内的混合料中滤液吸入氯化物清液槽11中，滤渣经清水在带式真空过滤机9的清洗段清洗后排出，干渣作为硫酸镁生产的原料（用于硫酸镁化肥的生产），清洗液流入洗涤水除槽16，并通过洗涤液泵17进入废熔剂循环溶化槽7。

（5）、氯化物清液槽11内的氯化物清液被氯化物清液泵12打入第二熔剂锅第二效蒸发器3中蒸发脱水。

（6）、第二熔剂锅第二效蒸发器3中氯化物溶液被加热脱水后通过重力作用自动流入第二熔剂脱水蒸发锅2中继续蒸发脱水。

（7）、当第二熔剂脱水蒸发锅2内的氯化物溶液水分含量25~40%时，此时液体达到第二熔剂脱水蒸发锅2内壁高度80%高度的出口管，打开阀门将混合液加入第一熔剂脱水蒸发锅1中。

（8）、在第一熔剂脱水蒸发锅1内继续脱水蒸发，达到水分含量＜1%时，用离心浇注泵19加入熔剂浇注盘20中冷却后成为熔剂成品。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明的技术方案的精神和范围，其均应涵盖本发明的权利要求保护范围中。

Claims (2)

1.一种利用废熔剂渣生产镁及镁合金熔剂的系统，其特征在于：包括粉碎机（6），所述粉碎机（6）将原料输入废熔剂循环溶化槽（7），所述废熔剂循环溶化槽（7）通过废熔剂循环溶化泵（8）及管路将其内液体一路输入高位吸收器（4）、另一路输入带式真空过滤机（9）；

所述高位吸收器（4）的气体入口同时吸入来自于第一熔剂脱水蒸发锅（1）和第二熔剂锅第二效蒸发器（3）的气体，所述高位吸收器（4）的液体出口并联第二熔剂锅第二效蒸发器（3）的液体出口B后与废熔剂循环溶化槽（7）的循环口联通；

所述第二熔剂锅第二效蒸发器（3）的液体出口A与第二熔剂脱水蒸发锅（2）的液体进口连接，所述第二熔剂脱水蒸发锅（2）的顶部气体出口与第二熔剂锅第二效蒸发器（3）的气体进口联通；所述第一熔剂脱水蒸发锅（1）和第二熔剂脱水蒸发锅（2）安装于熔剂熔制炉（14）内，所述第一熔剂脱水蒸发锅（1）的液体进口和第二熔剂脱水蒸发锅（2）的液体出口联通，所述熔剂熔制炉（14）连接烟囱（15）；所述第一熔剂脱水蒸发锅（1）通过离心浇注泵（19）连接熔剂浇注盘（20）；

所述带式真空过滤机（9）内的滤液通过水环式真空机组（10）进入氯化物清液槽（13），所述带式真空过滤机（9）内的滤渣在其清洗段清洗后排出，清洗液进入洗涤水除槽（16），所述洗涤水除槽（16）内的清洗液通过洗涤液泵（17）进入废熔剂循环溶化槽（7）；

所述废熔剂循环溶化槽（7）内的气体通过熔制炉空气风机（18）通入熔剂熔制炉（14）内燃烧；

所述氯化物清液槽（11）内的清液通过氯化物清液泵（12）进入第二熔剂锅第二效蒸发器（3）。

2.一种利用废熔剂渣生产镁及镁合金熔剂的方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）、将镁及镁合金废熔剂渣（5）经粉碎机（6）粉碎至10mm以下加入废熔剂循环溶化槽（7）中，液固比控制在4~6:1；

（2）、将废熔剂循环溶化槽（7）内的混合料液用废熔剂循环溶化泵（8）打入高位吸收器（4）中，用高速液体流产生的负压吸收第一熔剂脱水蒸发锅（1）中产生的氯化氢、水蒸气和第二熔剂锅第二效蒸发器（3）所产生的废渣蒸气，循环进入废熔剂循环溶化槽（7），该废熔剂循环溶化槽（7）所产生的废氨气和废乙炔气聚集在废熔剂循环溶化槽（7）内上部，被熔制炉空气风机（18）抽出吹入熔剂熔制炉（14）中进行燃烧除去；

（3）、当废熔剂循环溶化槽（7）中溶液溶质达30%以上后，混合溶液用废熔剂循环溶化泵（8）加入带式真空过滤机（9）上；

（4）、通过水环式真空机组（10）将带式真空过滤机（9）内的混合料中滤液吸入氯化物清液槽（11）中，滤渣经清水在带式真空过滤机（9）的清洗段清洗后排出，作为硫酸镁生产的原料，清洗液流入洗涤水除槽（16），并通过洗涤液泵（17）进入废熔剂循环溶化槽（7）；

（5）、氯化物清液槽（11）内的氯化物清液被氯化物清液泵（12）打入第二熔剂锅第二效蒸发器（3）中蒸发脱水；

（6）、第二熔剂锅第二效蒸发器（3）中氯化物溶液被加热脱水后通过重力作用自动流入第二熔剂脱水蒸发锅（2）中继续蒸发脱水；

（7）、当第二熔剂脱水蒸发锅（2）内的氯化物溶液水分含量25~40%时，打开阀门将混合液加入第一熔剂脱水蒸发锅（1）中；

（8）、在第一熔剂脱水蒸发锅（1）内继续脱水蒸发，达到水分含量＜1%时，用离心浇注泵（19）加入熔剂浇注盘（20）中冷却后成为熔剂成品。