CN109487087B - 一种利用废弃镁碳砖提取金属镁的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种利用废弃镁碳砖提取金属镁的方法及装置,装置包括液态金属镁收集装置、收集管、感应加热线圈、钼阴极、石墨阳极、炉体、气体收集罩、保护气导入管、气体收集装置,在所述炉体中设置有钼阴极、石墨阳极,石墨阳极与钼阴极连接直流电源,气体收集罩套在石墨阳极的外部,气体收集罩连接气体收集装置,所述收集管的一端伸入炉体中,另一端连接液态金属镁收集装置,所述感应加热线圈设置的炉体的外围,保护气导入管与炉体内腔连通。与现有技术相比,本发明的有益效果是:通过本发明可为用后废弃镁碳砖向高技术、高经济附加值的二次利用提供一种新方法,达到真正的变废为宝的目的,实现资源的可持续化。
Description
技术领域
本发明属于有色金属冶炼领域,尤其涉及一种利用废弃镁碳砖提取金属镁的方法及装置。
背景技术
在炼钢连铸生产中会产生大量的废弃耐火材料,长期以来,钢铁企业产生的用后耐火材料大部分都废弃了,这些用后废弃的耐火材料中,大部分为镁质耐火材料,其氧化镁含量非常高。近些年随着循环经济的深入,虽然用后废弃的耐火材料得到了利用,但也是简单的分选、归类后,销售给一些耐火材料厂,再由耐火材料厂进行破碎处理后,根据使用要求加工成各种粒度的颗粒料,在生产同材质耐材制品时掺入而已。如何将废弃的耐火材料向高技术、高经济附加值方向发展成为废弃耐火材料再利用研究热点。
申请号为CN201610079659.X的专利公开了一种转炉补炉料及其制备方法,其特征是将废弃镁碳砖作为部分原料进行生产转炉补炉料;申请号为CN201410579361.6的专利公开了一种废弃镁碳砖用于高炉炼铁改善高炉炉渣性能的方法,其特征是将废弃镁碳砖与原煤一块输送至磨煤系统将其与煤混合磨碎一同喷入到高炉来改善炉渣性能;申请号为CN201210385242.8的专利公开了一种使用废弃镁碳砖为原料生产再生镁碳砖的制造方法,其特征是将废弃镁碳砖经过破碎、筛选将其作为镁碳砖生产的原料;申请号为CN201610172529.0的专利公开了一种利用废弃镁碳砖制备氧化镁晶须的方法,其特征是以废弃镁碳砖为主要原料通过氧化镁碳热还原生成镁蒸气,镁蒸气氧化生成氧化镁晶须。从公开的各种方法中,将废弃的耐火材料向高技术、高经济附加值研究的方法不多,多数都是将其作为原料进行重新回收利用,这些方法利用价值并不高,仍处于低附加值的初级利用阶段。从目前查询的公布专利来看,没有发现以废弃镁碳砖为原料进行金属镁的提取的相关专利报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用废弃镁碳砖提取金属镁的方法及装置,目的在于提供一种高技术、高经济附加值利用方法,将废弃的镁碳砖从目前的低级利用阶段过度到高级利用阶段。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案实现:
一种利用废弃镁碳砖提取金属镁的方法,包括如下步骤:
1)对废弃的镁碳砖进行筛选,将混入砖中的炉渣及其它杂质去除;
2)对选出的废弃镁碳砖进行破碎研磨处理,将其研磨成100~300目的粉体;
3)将粉体与浓度为2~4mol/L的稀盐酸混合,待粉体不再溶解后,将内部剩余的固体杂质过滤去除;
4)将得到的溶液进行蒸发处理得到MgCl2晶体镁盐,再将MgCl2晶体镁盐破碎成100~300目粉体;
5)将镁盐粉体装入电解炉内进行镁盐电解作业处理,向电解炉内导入氩气,排出电解炉内的空气,将炉内气氛控制为非氧化气氛,之后将电解炉进行密封,使炉内的气压保持在高于大气压0.01~0.05MPa的微正压状态;
6)启动设置在电解炉炉体外围的感应加热线圈对电解炉内的石墨阳极及钼阴极进行加热,通过石墨阳极和钼阴极的放热将炉内的粉体镁盐转变为融熔态,镁盐转变融熔态后自身被感应加热,将融熔态镁盐的温度控制在750~800℃;
7)在石墨阳极表面氯离子被氧化成氯气,生成的氯气被收集在气体收集装置内;在电解过程中,向炉内不断导入氩气,以保持炉内的压力处于高于大气压0.01~0.05MPa的微正压状态;
8)电解结束后,先将气体收集装置的管路关闭,向电解炉内吹入氩气,使炉内的压力控制在0.2~0.5Mpa,利用气体的压力将电解后生成的液态金属镁从收集管导入到液态金属镁收集装置当中,完成液态金属镁的收集。
一种利用废弃镁碳砖提取金属镁的方法采用的装置,包括液态金属镁收集装置、收集管、感应加热线圈、钼阴极、石墨阳极、炉体、气体收集罩、保护气导入管、气体收集装置,在所述炉体中设置有钼阴极、石墨阳极,石墨阳极与钼阴极连接直流电源,气体收集罩套在石墨阳极的外部,气体收集罩连接气体收集装置,所述收集管的一端伸入炉体中,另一端连接液态金属镁收集装置,所述感应加热线圈设置的炉体的外围,保护气导入管与炉体内腔连通。
在所述保护气导入管上设有压力表。
还包括热电偶,所述热电偶插入到电解料中。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
通过本发明可为用后废弃镁碳砖向高技术、高经济附加值的二次利用提供一种新方法,达到真正的变废为宝的目的,实现资源的可持续化。
附图说明
图1是本发明装置的结构示意图。
图中:1-直流电源,2-液态金属镁收集装置,3-收集管,4-感应加热线圈,5-钼阴极,6-石墨阳极,7-电解料,8-炉体,9-气体收集罩,10-保护气导入管,11-压力表,12-气体收集装置,13-热电偶。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步说明:
对钢铁企业用后废弃的镁碳砖进行回收二次利用的相关技术国内外都有很多报道,但几乎大部分回收利用都是将废弃镁碳砖进行破碎后作为耐火材料的原料而被利用,处于低附加值的初级利用阶段,利用价值低,高技术、高经济附加值利用方法比较少。为了能够使废弃的镁碳砖以高附加值的方式回收利用,如图1所示,本发明提供了一种利用废弃镁碳砖提取金属镁的方法,包括如下步骤:
1)对废弃的镁碳砖进行筛选,将混入砖中的炉渣及其它杂质去除;
2)对选出的废弃镁碳砖进行破碎研磨处理,将其研磨成100~300目的粉体;
3)将粉体与浓度为2~4mol/L的稀盐酸混合,待粉体不再溶解后,将内部剩余的固体杂质过滤去除;
4)将得到的溶液进行蒸发处理得到MgCl2晶体镁盐,再将MgCl2晶体镁盐破碎成100~300目粉体;
5)将镁盐粉体装入电解炉内进行镁盐电解作业处理,通过保护气导入管10向电解炉内导入氩气,排出电解炉内的空气,将炉内气氛控制为非氧化气氛,之后将电解炉进行密封,使炉内的气压保持在高于大气压0.01~0.05MPa的微正压状态;
6)启动设置在电解炉炉体外围的感应加热线圈4对电解炉内的石墨阳极6及钼阴极5进行加热,通过石墨阳极6和钼阴极5的放热将炉内的粉体镁盐转变为融熔态,镁盐转变融熔态后自身被感应加热,将融熔态镁盐的温度控制在750~800℃;
7)在石墨阳极6表面氯离子被氧化成氯气,生成的氯气通过气体收集罩9将氯气汇集后被收集在气体收集装置12内;
在电解过程中,需要向炉内不断导入氩气,以保持炉内的压力处于高于大气压0.01~0.05MPa的微正压状态;
8)电解结束后,先将气体收集装置12的管路关闭,通过保护气导入管10向电解炉内吹入氩气,使炉内的压力控制在0.2~0.5Mpa,利用气体的压力将电解后生成的液态金属镁从收集管3导入到液态金属镁收集装置2当中,完成液态金属镁的收集。
一种利用废弃镁碳砖提取金属镁的方法采用的装置,包括液态金属镁收集装置2、收集管3、感应加热线圈4、钼阴极5、石墨阳极6、炉体8、气体收集罩9、保护气导入管10、气体收集装置12,在所述炉体8中设置有钼阴极5、石墨阳极6,石墨阳极6与钼阴极5连接直流电源1,气体收集罩9套在石墨阳极6的外部,气体收集罩9连接气体收集装置12,所述收集管3的一端伸入炉体8中,另一端连接液态金属镁收集装置2,所述感应加热线圈4设置的炉体8的外围,保护气导入管10与炉体8内腔连通。
在所述保护气导入管10上设有压力表11。
还包括热电偶13,所述热电偶13插入到电解料7中。
炉体8的内腔横截面为圆形、长方形、正方形的当中的一种。在炉体8内设有钼阴极5和石墨阳极6,由于在阳极表面氯离子失去电子而被还原成氯气,为了将氯气进行回收在石墨阳极6外侧套有气体收集罩9,并与气体收集装置12连接在一起。由于对镁盐进行电解时,镁盐需要先转变成导电的融熔态,以往的电解炉或者是将镁盐在炉外通过其它装置先将其转变成融熔态,再兑入到电解炉中进行电解作业,或者是将电解炉附加上高温电阻加热功能使之转变成融熔态再进行电解作业。本装置则是在炉体8的外围设置了感应加热线圈4,虽然镁盐电解料7在粉态下为不良导体,不能被感应加热,但用于对其电解的石墨电极6和钼电极5能够快速被加热,通过热传导作用可以把附近的镁盐熔化,熔化后的镁盐具有被感应加热的能力,通过插入的热电偶13及对感应加热线圈4功率的调整来实现对融熔态镁盐的温度控制。在电解过程中,为防止生成的液态镁被氧化,在炉体8的上侧部设有向炉体内部吹入氩气的保护气导入管10,在保护气导入管10上设有压力表11以监控炉内压力。电解完成后,通过保护气导入管10向炉内吹入氩气,利用气体的压力将液态金属镁通过收集管3导入到液态金属镁收集装置2当中。
实施例1:
一种以废弃镁碳砖为原料进行提取金属镁的方法,包括如下步骤:
1)对废弃的镁碳砖进行筛选,将混入砖中的炉渣及其它杂质去除;
2)对选出的废弃镁碳砖进行破碎研磨处理,将其研磨成150目的粉体;
3)将粉体与浓度为2.2mol/L的稀盐酸混合,待粉体大部分溶解后,将内部剩余的固体杂质过滤去除;
4)将得到的溶液进行蒸发处理得到MgCl2晶体镁盐,再将其破碎成150目粉体;
5)将粉体镁盐装入到电解炉内进行如下步骤操作:a通过保护气导入管10向电解炉内导入氩气,排出电解炉内的空气,将炉内气氛控制为非氧化气氛,之后将电解炉进行密封,使炉内的气压保持在高于大气压0.02MPa的微正压状态;b启动感应加热线圈4对电解炉内的石墨阳极6及钼阴极5进行加热,通过石墨阳极6和钼阴极5的放热将炉内的粉体镁盐转变为融熔态,镁盐转变融熔态后自身可以被感应加热,将其融熔态镁盐的温度控制在780℃;c将在阳极表面氯离子被氧化成的氯气通过气体收集罩9汇集后将其收集在气体收集装置12内;d电解过程中,向炉内不断导入氩气,以保持炉内的压力处于高于大气压0.02MPa的微正压状态;e电解结束后,先将气体收集装置12的管路关闭,然后通过保护气导入管10向电解炉内吹入氩气,使炉内的压力控制在0.25MPa利用气体的压力,将电解后生成的液态金属镁从收集管3导入到液态金属镁收集装置2当中,完成液态金属镁的收集。
实施例2:
一种以废弃镁碳砖为原料进行提取金属镁的方法,包括如下步骤:
1)对废弃的镁碳砖进行筛选,将混入砖中的炉渣及其它杂质去除;
2)对选出的废弃镁碳砖进行破碎研磨处理,将其研磨成200目的粉体;
3)将粉体与浓度为3.1mol/L的稀盐酸混合,待粉体大部分溶解后,将内部剩余的固体杂质过滤去除;
4)将得到的溶液进行蒸发处理得到MgCl2晶体镁盐,再将其破碎成200目粉体;
5)将粉体镁盐装入到电解炉内进行如下步骤操作:a通过保护气导入管10向电解炉内导入氩气,排出电解炉内的空气,将炉气氛控制为非氧化气氛,之后将电解炉进行密封,使炉内的气压保持在高于大气压0.03MPa的微正压状态;b启动感应加热线圈4对电解炉内的石墨电极6及钼阴极5进行加热,通过石墨阳极6和钼阴极5的放热将炉内的粉体镁盐转变为融熔态,镁盐转变融熔态后自身可以被感应加热,将其融熔态镁盐的温度控制在800℃;c将在阳极表面氯离子被氧化成的氯气通过气体收集罩9汇集后将其收集在气体收集装置12内;d电解过程中,向炉内不断导入氩气,以保持炉内的压力处于高于大气压0.03MPa的微正压状态;e电解结束后,先将气体收集装置12的管路关闭,然后通过保护气导入管10向电解炉内吹入氩气,使炉内的压力控制在0.3MPa利用气体的压力,将电解后生成的液态金属镁从收集管3导入到液态金属镁收集装置2当中,完成液态金属镁的收集。
Claims (4)
1.一种利用废弃镁碳砖提取金属镁的方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)对废弃的镁碳砖进行筛选,将混入砖中的炉渣及其它杂质去除;
2)对选出的废弃镁碳砖进行破碎研磨处理,将其研磨成100~300目的粉体;
3)将粉体与浓度为2~4mol/L的稀盐酸混合,待粉体不再溶解后,将内部剩余的固体杂质过滤去除;
4)将得到的溶液进行蒸发处理得到MgCl2晶体镁盐,再将MgCl2晶体镁盐破碎成100~300目粉体;
5)将镁盐粉体装入电解炉内进行镁盐电解作业处理,向电解炉内导入氩气,排出电解炉内的空气,将炉内气氛控制为非氧化气氛,之后将电解炉进行密封,使炉内的气压保持在高于大气压0.01~0.05MPa的微正压状态;
6)启动设置在电解炉炉体外围的感应加热线圈对电解炉内的石墨阳极及钼阴极进行加热,通过石墨阳极和钼阴极的放热将炉内的粉体镁盐转变为融熔态,镁盐转变融熔态后自身被感应加热,将融熔态镁盐的温度控制在750~800℃;
7)在石墨阳极表面氯离子被氧化成氯气,生成的氯气被收集在气体收集装置内;在电解过程中,向炉内不断导入氩气,以保持炉内的压力处于高于大气压0.01~0.05MPa的微正压状态;
8)电解结束后,先将气体收集装置的管路关闭,向电解炉内吹入氩气,使炉内的压力控制在0.2~0.5Mpa,利用气体的压力将电解后生成的液态金属镁从收集管导入到液态金属镁收集装置当中,完成液态金属镁的收集。
2.一种如权利要求1所述的利用废弃镁碳砖提取金属镁的方法采用的装置,其特征在于,包括液态金属镁收集装置、收集管、感应加热线圈、钼阴极、石墨阳极、炉体、气体收集罩、保护气导入管、气体收集装置,在所述炉体中设置有钼阴极、石墨阳极,石墨阳极与钼阴极连接直流电源,气体收集罩套在石墨阳极的外部,气体收集罩连接气体收集装置,所述收集管的一端伸入炉体中,另一端连接液态金属镁收集装置,所述感应加热线圈设置的炉体的外围,保护气导入管与炉体内腔连通。
3.根据权利要求2所述的一种利用废弃镁碳砖提取金属镁的方法采用的装置,其特征在于,在所述保护气导入管上设有压力表。
4.根据权利要求2所述的一种利用废弃镁碳砖提取金属镁的方法采用的装置,其特征在于,还包括热电偶,所述热电偶插入到电解料中。
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