CN111454081A - 一种镁合金熔剂废渣生产微量复合肥料的方法 - Google Patents

一种镁合金熔剂废渣生产微量复合肥料的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种镁合金熔剂废渣生产微量复合肥料的方法，具体包括以下步骤：(1)将提取氧化镁后的镁合金熔剂废渣粉碎后加入适量水，混合搅拌均匀，过滤，得到滤渣Ⅰ；(2)向滤渣Ⅰ中依次加入水和浓度为65～92％硫酸，pH值控制在1～1.5之间，并在95℃以上进行酸化反应，反应时间为50～80min，过滤，收集滤液，得到滤液Ⅱ；(3)将滤液Ⅱ进行蒸发，蒸发至液固体积比为3～4:1，然后冷却，结晶，过滤，收集滤渣，即得。本发明以回收残存金属镁、氯化物、氧化镁等成分后的镁合金熔剂废渣为原料，通过酸化工艺，将其加工成含有镁、锌、锰、铁、稀土等诸多对农作物有益元素的微量复合元素肥料，使资源得到充分有效利用并取得最佳的经济效益。

Description

一种镁合金熔剂废渣生产微量复合肥料的方法
技术领域
本发明涉及金属冶炼固体废弃物资源化循环回收利用技术领域，更具体的说是涉及一种镁合金熔剂废渣生产微量复合肥料的方法。
背景技术
中国是全世界金属镁的生产大国和消费大国，全年生产金属镁达九十万吨，占全世界总产量的85％以上，同时，中国又是全世界最大的镁合金生产大国，中国所产金属镁通过加工制成各种性能的镁合金直接出口欧美、日本等国，用于汽车、飞机和军工产品等，或者用于国内的航空航天、武器装备、交通工具等行业。
一般情况下，在镁合金的加工过程中要副产10％～20％的熔剂废渣，这种废渣主要含有2％～3％的残存镁、35％～40％的氯化物、50％～60％的氧化镁以及3％～5％的萤石粉，另外还有少量的未转化为镁合金的金属锌、金属铝、金属锰、金属铁、稀土元素金属及其金属氧化物，以及未反应彻底的氧化镁。在镁合金熔剂废渣回收利用时，把废渣经过粉碎、水溶浸、二氧化碳碳化等技术手段分别提出废渣中残存的镁、氯化物和氧化镁后，剩余废渣中还有残存的金属锌、金属铝、金属锰、金属铁、稀土元素金属及其金属氧化物，以及未反应彻底的氧化镁，这些元素的存在不但会影响回收的萤石粉质量，还会把一些重要的资源大材小用而浪费掉。
把这些含有以上元素的剩余镁合金熔剂废渣经过进一步处理从而实现化害为利，达到资源最有效利用，显得尤为重要。而镁合金熔剂废渣全面回收的处理方法现在在国内外还没有先例。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种镁合金熔剂废渣生产微量复合肥料的方法，以解决现有技术中的不足。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种镁合金熔剂废渣生产微量复合肥料的方法，具体包括以下步骤：
(1)将提取氧化镁后的镁合金熔剂废渣粉碎后加入适量水，混合搅拌均匀，过滤，得到滤液Ⅰ和滤渣Ⅰ；
(2)向滤渣Ⅰ中依次加入水和硫酸，pH值控制在1～1.5之间，并在95℃以上进行酸化反应，反应时间为50～80min，过滤，得到滤液Ⅱ和滤渣Ⅱ，备用；
(3)将滤液Ⅱ进行蒸发，蒸发至液固体积比为3～4:1，然后冷却，结晶，过滤，得到滤液Ⅲ和滤渣Ⅲ，滤渣Ⅲ即为微量复合肥料。
本发明镁合金熔剂废渣生产微量复合肥料的方法的反应原理为：
本发明以回收了残存金属镁、氯化物、氧化镁等成分后的镁合金熔剂废渣为反应原料，先通过粉碎、水浸和过滤，以除去其中的可溶性杂质(滤液Ⅰ)，得到滤渣Ⅰ；然后将滤渣Ⅰ进行酸浸(酸化反应)，除去其中的粗萤石粉(滤渣Ⅱ)，得到含有镁、锌、锰、铁、稀土的滤液Ⅱ；最后将滤液Ⅱ进行蒸发、冷却、结晶和过滤，得到微量复合肥料。
进一步，上述步骤(1)中，将镁合金熔剂废渣粉碎至粒径小于100目。
采用上述进一步的有益效果在于，本发明将镁合金熔剂废渣粉碎至粒径小于100目，有利于水浸和酸浸的进行，并能够加快反应速率。
进一步，上述步骤(1)中，水与镁合金熔剂废渣的体积比为3～5:1；混合搅拌的速度为30～50r/min，时间为60～90min。
采用上述进一步的有益效果在于，本发明向镁合金熔剂废渣中加入4～6倍的水，然后进行混合搅拌，能使可溶性杂质快速并充分地溶解于水中，方便去除。
进一步，上述步骤(2)中，水与滤渣Ⅰ的质量比为1.2～2.2:1；硫酸的浓度为65～92％，硫酸与滤渣Ⅰ的质量比为0.6～1.2:1。
采用上述进一步的有益效果在于，本发明通过向滤渣Ⅰ中添加上述质量的水和浓硫酸进行酸浸，能将其中含有的镁、锌、锰、铁、稀土等金属元素充分地溶解出来形成滤液Ⅱ。
进一步，上述步骤(2)中，酸化反应时间节点的检测过程为：将反应后的滤渣Ⅰ进行水洗，当水洗液pH值为6～7，且其中锌含量小于0.05g/L，稀土元素含量小于0.01g/L时停止反应。
采用上述进一步的有益效果在于，此时，滤渣Ⅰ中的金属元素已基本溶解完成，可以停止酸化反应的进行。
进一步，上述步骤(2)中，将滤渣Ⅱ烘干至水分小于0.2％后粉碎至80～120目，得到萤石粉成品。
采用上述进一步的有益效果在于，本发明通过酸化反应溶解金属元素，并将滤渣中的萤石粉顺利的分离出来，并且，当所制取的萤石粉中CaF2含量≥90％时，可将其用于皮江法炼镁或水泥生产中的矿化剂。
进一步，上述步骤(3)中，冷却至20～30℃。
采用上述进一步的有益效果在于，本发明将蒸发后的滤液Ⅱ冷却至20～30℃，低温能够使金属元素的溶解度降低从而析出，有利于金属化合物结晶体的形成。
进一步，上述步骤(3)中，将滤液Ⅲ加入滤液Ⅱ中进行蒸发循环。
采用上述进一步的有益效果在于，本发明收集滤渣后得到的滤液中仍含有一定浓度的金属元素，将其加入滤液Ⅱ中进行蒸发循环能够提高产品收率。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明以回收残存金属镁、氯化物、氧化镁等成分后的镁合金熔剂废渣为原料，其中还含有金属锌、金属铝、金属锰、金属铁、稀土元素金属及其金属氧化物以及未反应彻底的氧化镁，通过酸化工艺，将其加工成含有镁、锌、锰、铁、稀土等诸多对农作物有益元素的微量复合元素肥料，以及高质量的萤石粉产品，使资源得到充分有效利用并取得最佳的经济效益。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下实施例中，若镁合金熔剂废渣中锌、铁、锰、稀土等元素分别超出3％以上时，需要对镁合金熔剂废渣进行萃取分离，分别提取其中的单元素锌、铁、锰、稀土及其氧化物；
因铝元素在土壤中一般不缺少，故镁合金熔剂废渣中氧化铝含量超过2％时，需要使用萃取法把铝单独提出至萃取液中，再用30％～50％的硫酸进行反萃后提取硫酸铝用作水泥处理剂。
实施例1
镁合金熔剂废渣生产微量复合肥料的方法，具体包括以下步骤：
(1)将100kg镁合金熔剂废渣(已除去金属镁、氯化物、氧化镁等成分)经过链式破碎机粉碎至粒径小于100目，加入酸浸槽中，然后加入300kg水，以30r/min的速度混合搅拌60min，过滤，收集滤渣，得到滤液Ⅰ和滤渣Ⅰ；
(2)通过计量槽，向步骤(1)装有滤渣Ⅰ的酸浸槽中依次加入120kg水和60kg浓度为92％的硫酸，控制pH值为1、温度为98℃进行酸化反应50min(酸化反应时间节点的检测过程为：将反应后的滤渣Ⅰ进行水洗，当水洗液pH值为6，且其中锌含量小于0.05g/L，稀土元素含量小于0.01g/L时停止反应)，然后用耐酸泵把反应液加入板框式过滤机中过滤并清洗，收集滤液，得到滤液Ⅱ；并将收集滤液后得到的滤渣Ⅱ放入箱式烘干机中烘干至水分小于0.2％，然后粉碎至80目，得到萤石粉成品；
(3)将步骤(2)所得滤液Ⅱ加入耐酸蒸发釜中进行蒸发，蒸发至液固体积比为3:1时停止蒸发，然后冷却至20℃，结晶，过滤，收集滤渣Ⅲ，即得微量复合肥料；并将收集滤渣后得到的滤液Ⅲ加入滤液Ⅱ中进行蒸发循环。
实施例2
镁合金熔剂废渣生产微量复合肥料的方法，具体包括以下步骤：
(1)将100kg镁合金熔剂废渣(已除去金属镁、氯化物、氧化镁等成分)经过链式破碎机粉碎至粒径小于100目，加入酸浸槽中，然后加入500kg水，以40r/min的速度混合搅拌75min，过滤，收集滤渣，得到滤液Ⅰ和滤渣Ⅰ；
(2)通过计量槽，向步骤(1)装有滤渣Ⅰ的酸浸槽中依次加入220kg水和120kg浓度为65％的硫酸，控制pH值为1.5、温度为100℃进行酸化反应80min(酸化反应时间节点的检测过程为：将反应后的滤渣Ⅰ进行水洗，当水洗液pH值为7，且其中锌含量小于0.05g/L，稀土元素含量小于0.01g/L时停止反应)，然后用耐酸泵把反应液加入板框式过滤机中过滤并清洗，收集滤液，得到滤液Ⅱ；并将收集滤液后得到的滤渣Ⅱ放入箱式烘干机中烘干至水分小于0.2％，然后粉碎至120目，得到萤石粉成品；
(3)将步骤(2)所得滤液Ⅱ加入耐酸蒸发釜中进行蒸发，蒸发至液固体积比为3.5:1时停止蒸发，然后冷却至30℃，结晶，过滤，收集滤渣Ⅲ，即得微量复合肥料；并将收集滤渣后得到的滤液Ⅲ加入滤液Ⅱ中进行蒸发循环。
实施例3
镁合金熔剂废渣生产微量复合肥料的方法，具体包括以下步骤：
(1)将100kg镁合金熔剂废渣(已除去金属镁、氯化物、氧化镁等成分)经过链式破碎机粉碎至粒径小于100目，加入酸浸槽中，然后加入400kg水，以50r/min的速度混合搅拌90min，过滤，收集滤渣，得到滤液Ⅰ和滤渣Ⅰ；
(2)通过计量槽，向步骤(1)装有滤渣Ⅰ的酸浸槽中依次加入150kg水和80kg浓度为92％的硫酸，控制pH值为1、温度为100℃进行酸化反应60min(酸化反应时间节点的检测过程为：将反应后的滤渣Ⅰ进行水洗，当水洗液pH值为7，且其中锌含量小于0.05g/L，稀土元素含量小于0.01g/L时停止反应)，然后用耐酸泵把反应液加入板框式过滤机中过滤并清洗，收集滤液，得到滤液Ⅱ；并将收集滤液后得到的滤渣Ⅱ放入箱式烘干机中烘干至水分小于0.2％，然后粉碎至100目，得到萤石粉成品；
(3)将步骤(2)所得滤液Ⅱ加入耐酸蒸发釜中进行蒸发，蒸发至液固体积比为4:1时停止蒸发，然后冷却至20℃，结晶，过滤，收集滤渣Ⅲ，即得微量复合肥料；并将收集滤渣后得到的滤液Ⅲ加入滤液Ⅱ中进行蒸发循环。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种镁合金熔剂废渣生产微量复合肥料的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)将提取氧化镁后的镁合金熔剂废渣粉碎后加入适量水，混合搅拌均匀，过滤，得到滤液Ⅰ和滤渣Ⅰ；
(2)向滤渣Ⅰ中依次加入水和硫酸，pH值控制在1～1.5之间，并在95℃以上进行酸化反应，反应时间为50～80min，过滤，得到滤液Ⅱ和滤渣Ⅱ，备用；
(3)将滤液Ⅱ进行蒸发，蒸发至液固体积比为3～4:1，然后冷却，结晶，过滤，得到滤液Ⅲ和滤渣Ⅲ，滤渣Ⅲ即为所述微量复合肥料。
2.根据权利要求1所述的一种镁合金熔剂废渣生产微量复合肥料的方法，其特征在于，步骤(1)中，将镁合金熔剂废渣粉碎至粒径小于100目。
3.根据权利要求1所述的一种镁合金熔剂废渣生产微量复合肥料的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述水与镁合金熔剂废渣的体积比为3～5:1。
4.根据权利要求1所述的一种镁合金熔剂废渣生产微量复合肥料的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述混合搅拌的速度为30～50r/min，时间为60～90min。
5.根据权利要求1所述的一种镁合金熔剂废渣生产微量复合肥料的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述水与滤渣Ⅰ的质量比为1.2～2.2:1。
6.根据权利要求1所述的一种镁合金熔剂废渣生产微量复合肥料的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述硫酸的浓度为65～92％，所述硫酸与滤渣Ⅰ的质量比为0.6～1.2:1。
7.根据权利要求1所述的一种镁合金熔剂废渣生产微量复合肥料的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述酸化反应时间节点的检测过程为：将反应后的滤渣Ⅰ进行水洗，当水洗液pH值为6～7，且其中锌含量小于0.05g/L，稀土元素含量小于0.01g/L时停止反应。
8.根据权利要求1所述的一种镁合金熔剂废渣生产微量复合肥料的方法，其特征在于，步骤(2)中，将所述滤渣Ⅱ烘干至水分小于0.2％后粉碎至80～120目，得到萤石粉成品。
9.根据权利要求1所述的一种镁合金熔剂废渣生产微量复合肥料的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述冷却至20～30℃。
10.根据权利要求1所述的一种镁合金熔剂废渣生产微量复合肥料的方法，其特征在于，步骤(3)中，将所述滤液Ⅲ加入滤液Ⅱ中进行蒸发循环。
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