CN109437609B - 一种镁渣造粒方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种镁渣造粒方法，包括如下步骤：第一步：将废弃玻璃与硼砂按质量比为20～50:1的比例混合，然后将混合料进行破碎、球磨，获得镁渣优化剂；第二步：以煅烧白云石、硅铁还原剂、矿化剂为金属镁生产原料，在此金属镁生产原料中加入一定量镁渣优化剂并混合均匀，形成混合料；第三步：将混合料置于还原罐中，按皮江法炼镁，在炼镁过程中，金属镁以蒸汽形式分离出，废渣被镁渣优化剂形成的液相包裹，经自然冷却后形成硬壳体，最终获得粒状镁渣。本发明工艺简单、成本低廉，不仅可以依托金属镁冶炼过程一步完成镁渣的造粒结块，同时还可以降低矿化剂的用量。
Description
技术领域
本发明涉及固体废弃物资源化利用技术领域，特别是一种镁渣造粒方法。
背景技术
我国是世界上最大的金属镁生产国，近年来我国的镁产量已经达到全世界总量的70％以上，我国的宁夏、陕西、山西等省份是主要的金属镁产出地，而目前大部分金属镁的生产均使用皮江法，皮江法炼镁是目前最成熟的方法。皮江法炼镁使用的原材料为白云石和还原剂硅铁，将煅烧以后的白云石与硅铁混合，然后和矿化剂(CaF2)按照比例研磨混合压制成球，再将料球装入还原罐中，在罐中经过高温和高真空(1200℃，13Pa)，发生反应形成镁蒸汽，镁蒸气再经过结晶形成金属镁，其中矿化剂(CaF2)的作用是降低液相出现的温度促使反应速度加快。
皮江法镁渣是炼镁以后的金属废渣，在1200℃下除了发生MgO被硅铁还原生成镁蒸气的反应，同时还会使产生的SiO2与CaO反应生成β-C2S，在自然冷却过程中β-C2S在490℃左右的温度下转变为γ-C2S，该相变体积膨胀12％，进而导致了自然冷却以后镁渣的粉化。使用皮江法生产1吨的镁，将产生5～7吨的镁渣。镁渣由块状和粉末状的灰色物质组成，镁渣中粒径＜147μm的细粉占到了60％以上，颗粒较细，因此，镁渣堆存和利用过程中需关注其细颗粒可能引发的粉尘污染，镁渣的细粉含量较高，在堆存和再利用过程中存在着严重的细颗粒粉尘污染。据调查，镁渣堆场周围1.4km内发现粉尘浓度严重超标。同时各粒径镁渣的组分含量存在差异，粒径越小，MgO含量越低，SiO2、CaO含量越高。
目前镁渣资源化利用量最大的方式是用作水泥熟料生产的原材料。然而，由于镁渣中细粉含量较高，在堆放、运输过程中向镁渣中喷大量的水，因而水泥厂获得的镁渣含水率很高，不仅下料困难同时增加了烘干能耗；同时镁渣由于其特殊的物相结构，不同粒径的镁渣化学成分差异较大，镁渣用作水泥原料时，需要特别关注镁渣的均化问题。因此，限制镁渣应用于水泥原材料中的主要制约因素为镁渣的粉化，若能降低镁渣的粉化；或者降低镁渣中细粉的比例使镁渣大部分结粒便能很好的解决以上问题。
申请号为CN201110027740.0的专利文献采用在镁渣中加入少量硼酸，再经过焙烧，将粉化以后的γ-C2S转变为β-C2S，获得块体废渣，其用化学法改善了镁渣的体积稳定性，该方法以皮江法炼镁以后产生的镁渣为基础，需要添加改性剂以后二次煅烧，而这大大增加了镁渣资源化利用的成本；申请号为CN200910020830.X的专利文献采用在金属镁生产原料中加入3-15％的含铝原料添加剂的方法，再对煅烧以后的镁渣进行急冷，以获得块体镁渣，但是在我国的皮江法炼镁厂，还无法实现全自动化，目前的出渣依旧使用机械设备为主，人工为辅的方法，急冷的方法难以实现大面积的工业化应用。
为了降低镁渣资源化利用的成本，就必须进一步降低造粒结块的成本，同时避免二次烧结，这也是本发明所要解决的问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种镁渣造粒方法，其工艺简单、成本低廉，不仅可以依托金属镁冶炼过程一步完成镁渣的造粒结块，同时还可以降低矿化剂的用量。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种镁渣造粒方法，包括如下步骤：
第一步：将废弃玻璃与硼砂按质量比为20～50:1的比例混合，然后将混合料进行破碎、球磨，获得镁渣优化剂；
第二步：以煅烧白云石、硅铁还原剂、矿化剂为金属镁生产原料，在此金属镁生产原料中加入一定量镁渣优化剂并混合均匀，形成混合料；
第三步：将混合料置于还原罐中，按皮江法炼镁，在炼镁过程中，金属镁以蒸汽形式分离出，废渣被镁渣优化剂形成的液相包裹，经自然冷却后形成硬壳体，最终获得粒状镁渣。
作为进一步的优选实施方案，步骤一中所述镁渣优化剂的细度为45μm，筛余小于15％。
作为进一步的优选实施方案，步骤二中所述镁渣优化剂的加入量为所述混合料总重量的3～10％。
作为进一步的优选实施方案，步骤一中所述废玻璃为废弃的钠钙玻璃、钠玻璃、硼玻璃中的一种或多种。
本发明的积极效果：首先，本发明中使用的镁渣优化剂主要成分也是一种废弃物，其使用成本主要是粉磨成本，而废玻璃易磨性较好，因而该方法成本较低。其次，使用本发明说书方法时，现有的设备和工艺条件不需要改变，同时本发明从金属镁的生产的源头加入镁渣优化剂，使金属镁冶炼完成以后的排渣即为粒块状，不需要二次压块、煅烧，使用物理的方法使镁渣一次形成块体，消除了镁渣的粉尘污染，有利于实现镁渣的无粉尘存放和运输。再次，将本发明制备的镁渣镁渣用于水泥生产配料中，不仅可以降低镁渣的烘干、均化成本，同时由于镁渣优化剂中的玻璃粉的添加，可以降低水泥烧结中的液相形成温度，镁渣可以用作熟料煅烧的矿化剂，降低熟料烧成热耗。此外，由于本发明中镁渣优化剂的加入，可以将水泥配料中的镁渣掺量提升至15～20％，同时由于使用本发明可提高镁渣的矿化作用，进而可以降低熟料的煅烧温度50～100℃，可明显促进皮江法炼镁还原废渣在水泥原料中的利用和循环。
具体实施方式
下面对本发明的优选实施例进行详细说明。
实施例1
一种镁渣造粒方法，包括如下步骤：
第一步：将废弃玻璃与硼砂按质量比为20:1的比例混合，然后将混合料进行破碎、球磨，获得细度为45μm，筛余小于15％的镁渣优化剂；
第二步：以煅烧白云石、硅铁还原剂、矿化剂为金属镁生产原料，在粉碎后的金属镁生产原料中加入镁渣优化剂并混合均匀，形成混合料；其中，混合料中各物质的质量含量分别为：煅烧白云石75％，硅铁还原剂15％，萤石(矿化剂)0.3％，余量为镁渣优化剂。
第三步：将混合料(压制成球)置于还原罐中，按皮江法进行炼镁，在炼镁过程中，金属镁以蒸汽形式分离出，废渣被镁渣优化剂形成的液相包裹，经自然冷却后形成硬壳体，最终获得表面含有致密包裹层的粒状镁渣。
步骤一中所述废玻璃为废弃的钠钙玻璃。
实施例2
一种镁渣造粒方法，包括如下步骤：
第一步：将废弃玻璃与硼砂按质量比为30:1的比例混合，然后将混合料进行破碎、球磨，获得细度为45μm，筛余小于15％的镁渣优化剂；
第二步：以煅烧白云石、硅铁还原剂、矿化剂为金属镁生产原料，在粉碎后的金属镁生产原料中加入镁渣优化剂并混合均匀，形成混合料；其中，混合料中各物质的质量含量分别为：煅烧白云石75％，硅铁还原剂15％，萤石(矿化剂)0.3％，余量为镁渣优化剂。
第三步：将混合料(压制成球)置于还原罐中，按皮江法进行炼镁，在炼镁过程中，金属镁以蒸汽形式分离出，废渣被镁渣优化剂形成的液相包裹，经自然冷却后形成硬壳体，最终获得表面含有致密包裹层的粒状镁渣。
步骤一中所述废玻璃为废弃的钠玻璃。
实施例3
一种镁渣造粒方法，包括如下步骤：
第一步：将废弃玻璃与硼砂按质量比为40:1的比例混合，然后将混合料进行破碎、球磨，获得细度为45μm，筛余小于15％的镁渣优化剂；
第二步：以煅烧白云石、硅铁还原剂、矿化剂为金属镁生产原料，在粉碎后的金属镁生产原料中加入镁渣优化剂并混合均匀，形成混合料；其中，混合料中各物质的质量含量分别为：煅烧白云石80％，硅铁还原剂15.5％，萤石(矿化剂)0.3％，余量为镁渣优化剂。
第三步：将混合料(压制成球)置于还原罐中，按皮江法进行炼镁，在炼镁过程中，金属镁以蒸汽形式分离出，废渣被镁渣优化剂形成的液相包裹，经自然冷却后形成硬壳体，最终获得表面含有致密包裹层的粒状镁渣。
步骤一中所述废玻璃为废弃的硼玻璃。
实施例4
一种镁渣造粒方法，包括如下步骤：
第一步：将废弃玻璃与硼砂按质量比为50:1的比例混合，然后将混合料进行破碎、球磨，获得细度为45μm，筛余小于15％的镁渣优化剂；
第二步：以煅烧白云石、硅铁还原剂、矿化剂为金属镁生产原料，在粉碎后的金属镁生产原料中加入镁渣优化剂并混合均匀，形成混合料；其中，混合料中各物质的质量含量分别为：煅烧白云石80％，硅铁还原剂15.5％，萤石(矿化剂)0.3％，余量为镁渣优化剂。
第三步：将混合料(压制成球)置于还原罐中，按皮江法进行炼镁，在炼镁过程中，金属镁以蒸汽形式分离出，废渣被镁渣优化剂形成的液相包裹，经自然冷却后形成硬壳体，
最终获得表面含有致密包裹层的粒状镁渣。
步骤一中所述废玻璃为废弃的钠钙玻璃及硼玻璃。
本发明所使用的镁渣优化剂为含少量硼砂的的玻璃粉，由于玻璃粉和硼砂也具有一定的矿化功能，因而该方法首先可以降低皮江法炼镁中矿化剂的用量；在降温过程中优化剂中的硼砂可以起到稳定β-C2S的作用，同时镁渣优化剂中的玻璃粉在700℃时就开始软化，且随着温度的升高玻璃软化粘度降低，由于表面张力的作用浮于炼镁原料的球团表面，最终随着温度的降低，在球团表面形成硬壳体，将反应完全的镁渣包裹。该方法绿色环保，以废治废，具有良好的经济效益和环境效益。
以上所述的仅为本发明的优选实施例，所应理解的是，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的思想和原则之内所做的任何修改、等同替换等等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种镁渣造粒方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步：将废弃玻璃与硼砂按质量比为20～50:1的比例混合，然后将混合料进行破碎、球磨，获得镁渣优化剂；
第二步：以煅烧白云石、硅铁还原剂、矿化剂为金属镁生产原料，在此金属镁生产原料中加入一定量镁渣优化剂并混合均匀，形成混合料；
第三步：将混合料置于还原罐中，按皮江法炼镁，在炼镁过程中，金属镁以蒸汽形式分离出，废渣被镁渣优化剂形成的液相包裹，经自然冷却后形成硬壳体，最终获得粒状镁渣。
2.根据权利要求1所述的一种镁渣造粒方法，其特征在于：步骤一中所述镁渣优化剂的细度为45μm，筛余小于15％。
3.根据权利要求1或2所述的一种镁渣造粒方法，其特征在于：步骤二中所述镁渣优化剂的加入量为所述混合料总重量的3～10％。
4.根据权利要求3所述的一种镁渣造粒方法，其特征在于：步骤一中所述废弃玻璃为废弃的钠玻璃、硼玻璃中的一种或多种。
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| CN109437609A (zh) | 2019-03-08 |
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