TW201918563A - 鎂合金切屑回收再利用之方法及其裝置 - Google Patents

Abstract

一種鎂合金切屑回收再利用之方法及其裝置，該裝置的結構包括：熔煉爐，用以盛裝熔融鎂水，且熔煉爐區隔有相連通的精煉室及出湯室；混合單元，可旋動地設置於精煉室，用以於旋動時產生朝向熔煉爐底的下潛式漩渦；以及廢料處理單元，具有送料模組，送料模組設有可連續旋動的料桿及連通精煉室的料道，料桿用以帶動鎂切屑通過料道進入精煉室，且料道用以供通入保護氣體。應用本發明所述之裝置進行鎂合金切屑之回收再利用時，於熔煉爐中的鎂水中添加稀土精煉劑，並於運作過程中通入保護氣體，以防止鎂合金切屑因鎂的高活性引火導致氣爆。

Description

鎂合金切屑回收再利用之方法及其裝置

本發明係關於一種金屬回收再利用之方法及其裝置，特別是關於一種鎂合金切屑回收再利用之方法及其裝置。

鎂合金的高活性會使其廢料在回收過程中容易燒損且產生大量燃燒廢渣以致回收率低、作業困難，特別是鎂合金切屑回收的再生。

因為鎂合金具有高活性，在機械加工時所使用之切削液，容易造成鎂屑快速燒蝕，導致回收價值低，但若將含有切削液之鎂屑置於大氣中，不但容易產生氣爆及火災，也會因為含水鎂屑不斷與空氣中的氮氣反應，產生氨氣或氮氫氧化合物，而造成環境污染。

因此，工業鎂屑被視為事業廢棄物於清運掩埋前，仍必須進行安定化處置。根據目前環保法規之鎂合金廢棄物處理有中間處理、最終處置與再利用三個階段。中間處理係利用物理/化學/生物/焚化等方法將有害成分分離、減積、去毒、固化或安定化。最終處置係指衛生掩埋、封閉掩埋、安定掩埋或海洋拋棄。再利用則是指販售、轉讓廢棄物或廢棄物經由水解 處理後經溶出試驗合乎標準而加以利用。

目前商業化的輕合金切屑再生方法包含電磁泵浦循環法、漩渦井法及壓塊法，但大都僅限於鋁合金切屑，鎂合金是否適用，則依據鎂屑的來源及目的不同而有所差異。

本發明所欲解決的主要問題，係在於鎂合金的高活性會使其廢料在回收過程中容易燒損且產生大量燃燒廢渣以致回收率低、作業困難，因此本發明利用結合保護氣體的送料模組、下潛式漩渦帶動鎂合金切屑快速下沉熔融及稀土精煉劑保護鎂水熔湯，使安全將鎂合金切屑重熔再生。

為達成上述的目的，本發明公開了一種鎂合金切屑回收再利用裝置，其結構包括：一熔煉爐，用以盛裝熔融鎂水，且該熔煉爐區隔有相連通的一精煉室及一出湯室；一混合單元，可旋動地設置於該精煉室，用以於旋動時產生朝向該熔煉爐底的一下潛式漩渦；以及一廢料處理單元，具有一送料模組，該送料模組設有可連續旋動的一料桿及連通該精煉室的一料道，該料桿用以帶動鎂切屑通過該料道進入該精煉室，且該料道用以供通入一保護氣體。

在一實施例中，該廢料處理單元更包含一加熱模組及一進氣集塵模組，該加熱模組係對該送料模組加熱，以將鎂合金切屑預熱，該進氣集塵模組係設置於該料道，用以回收經加熱後的鎂合金切屑所產生的水氣及油煙。

在上述實施例中，該加熱模組的熱能來源係引入該熔煉爐所產生的廢熱。

在一實施例中，該精煉室為一圓柱形的空間。

在一實施例中，該精煉室具有一遠離該出湯室之一端較高於接近出湯室之一端的斜坡式底部。

在一實施例中，該料桿為一螺桿機構。

在一實施例中，該保護氣體為氮氣和二氧化碳混合氣體，其中氮氣與二氧化碳的比例為1比1。

本發明同時公開了一種鎂合金切屑回收再利用之方法，係應用如上所述的鎂合金回收再利用裝置，該鎂合金切屑回收再利用之步驟包括：於該盛有鎂水的熔煉爐內通入保護氣體，並於該鎂水中添加稀土精煉劑；通入保護氣體於該料道並以該料桿旋動將鎂切屑經由該料道進入該精煉室；以及以該混合單元旋動產生下潛式漩渦，帶動該鎂切屑朝向該熔煉爐底並混合溶解於該鎂水中，使得鎂切屑中的鎂與廢渣分離，而鎂上浮至該出湯室。

在一實施例中，該廢料處理單元更包含一加熱模組及一進氣集塵模組，於將鎂合金切屑投入該精煉室的同時，將該熔煉爐之廢熱引入該廢料處理單元對鎂合金切屑進行加熱，並將加熱鎂合金切屑後產生的油煙排至該進氣集塵模組進行廢氣處理。

在一實施例中，該熔煉爐內的鎂水係由熔解投入該熔煉爐內的鎂塊而產生。

在一實施例中，通入該熔煉爐之保護氣體係為六氟化硫和空氣的混合氣體，六氟化硫的流量為25cc/min、空氣的流量為5L/min。

在一實施例中，通入該料道的保護氣體係為氮氣和二氧化碳的混合氣體，氮氣的流量為1L/min、二氧化碳的流量為1L/min。

在一實施例中，該稀土精煉劑可以為稀土、稀土氯化物或稀土氧化物。

在一實施例中，所述該稀土精煉劑的成分為10%氧化鈰粉混合DOW230熔劑，添加量為鎂合金切屑加入量的1%。

經由本發明所述之鎂合金切屑回收再利用之方法及其裝置，具有以下功效：1.以保護氣體通入送料模組，避免鎂合金切屑在下料過程中，因細小的鎂合金切屑溢散，引火導致發生氣爆；2.利用攪拌器產生下潛式漩渦，促使入爐後的鎂合金切屑可快速進入爐底熔解後與渣分離；3.在精煉劑中加入稀土氧化物成為稀土精鍊劑，防止作業過程產生燃燒。

1‧‧‧鎂合金切屑回收再利用裝置

10‧‧‧鎂水

11‧‧‧熔煉爐

111‧‧‧精煉室

112‧‧‧出湯室

12‧‧‧混合單元

121‧‧‧攪拌器

121A‧‧‧下潛式漩渦

13‧‧‧廢料處理單元

131‧‧‧送料模組

131A‧‧‧料桿

131B‧‧‧料道

132‧‧‧加熱模組

133‧‧‧進氣集塵模組

2‧‧‧鎂合金切屑

2A‧‧‧鎂塊

E‧‧‧廢氣

G‧‧‧保護氣體

H‧‧‧廢熱

S1‧‧‧鎂合金切屑回收再利用之方法

S11~13‧‧‧步驟

S2‧‧‧鎂合金切屑回收再利用之方法

S21~23‧‧‧步驟

S22A、S22B‧‧‧步驟

圖1A為本發明所述鎂合金切屑回收再利用裝置示意圖；圖1B為本發明所述熔煉爐結構示意圖；圖2A為本發明所述之一實施例之方法流程示意圖；圖2B為本發明所述之另一實施例之方法流程示意圖。

本發明所欲解決的主要問題，係在於鎂合金的高活性會使其廢料在回收過程中容易燒損且產生大量燃燒廢渣以致回收率低、作業困難，因此本發明利用結合保護氣體的送 料模組、下潛式漩渦帶動鎂合金切屑快速下沉熔融及稀土精煉劑保護鎂水熔湯，使安全將鎂合金切屑重熔再生。

為達成上述的目的，本發明公開了一種鎂合金切屑回收再利用裝置1，請參閱圖1A，其結構包括：一熔煉爐11，係區隔為底部相通的一精煉室111及一出湯室112，該熔煉爐11內可盛有熔融之鎂水10；一混合單元12，係包含設置於該精煉室111中的攪拌器121，該攪拌器121作動時，會促使該精煉室111中該攪拌器121可攪拌位置的鎂水10帶動該精煉室111內的鎂水10形成一下潛式漩渦121A；以及一廢料處理單元13，其具有一送料模組131，該送料模組131設有可連續旋動的一料桿131A及連通該精煉室111的一料道131B，該料桿131A用以推送進入該送料模組131的鎂合金切屑2落入該精煉室111中鎂水10因混合單元12旋動攪拌器121形成的該下潛式漩渦121A，且在鎂合金切屑2經該送料模組131至送入鎂水10的料道131B中為一封閉空間，於該封閉空間中通入一避免該些鎂合金切屑2燃燒的保護氣體G。

在此一實施例中，所述廢料處理單元13更包含一加熱模組132及一進氣集塵模組133，該加熱模組132係對該送料模組131加熱，以將鎂合金切屑2預熱，該進氣集塵模組133係設置於該料道131B，用以回收經加熱後的鎂合金切屑2所產生的廢氣E(包括水氣及油煙)。

在一實施例中，該加熱模組132用以加熱該送料模組131，且該加熱模組132的的熱能來源係引入該熔煉爐熔解鎂塊2A或鎂合金切屑2所產生的廢熱H。

在上述之實施例，如圖1B所示，該精煉室111為一圓柱形的空間，提供如圖1A所示的攪拌器進行旋轉攪拌以產生下潛式漩渦121A。該精煉室111與該出湯室112於一熔煉爐11中以底部相通的方式區隔，該熔煉爐11用以投入鎂塊2A後提高熱能以熔煉該些鎂塊2A成為鎂水10。

於此一實施例中，所述精煉室111具有一遠離該出湯室112之一端較高於接近出湯室112之一端的斜坡式底部，如圖1A所示。該斜坡式底部係位於設置有攪拌器121的精煉室111下方，因此攪拌器121旋轉作動後形成之下潛式漩渦121A會順著該斜坡帶動廢料處理單元13落下的鎂合金切屑2快速下潛至熔煉爐11之底部，加速該些鎂合金切屑2之熔融並與鎂合金切屑2上的雜質與渣分離。

在一實施例中，該料桿131A為一螺桿機構。並且，在該料道131B中，施以一保護氣體G避免鎂合金切屑2在下料過程中，因細小的鎂合金切屑2溢散，引火導致發生氣爆，其中，該保護氣體為氮氣N2和二氧化碳CO2混合氣體，其中氮氣與二氧化碳的比例為1：1。

接下來請參閱圖2A，本發明同時公開了一種鎂合金切屑回收再利用之方法S1，係應用如上所述的鎂合金回收再利用裝置1，該鎂合金切屑回收再利用之步驟包括：步驟S11：於該盛有鎂水的熔煉爐內通入保護氣體，並於該鎂水中添加稀土精煉劑；步驟S12：通入保護氣體於該料道並以該料桿旋動將鎂切屑經由該料道進入該精煉室；以及 步驟S13：以該混合單元旋動產生下潛式漩渦，帶動該鎂切屑朝向該熔煉爐底並混合溶解於該鎂水中，使得鎂切屑中的鎂與廢渣分離，而鎂上浮至該出湯室。

在此一實施例中，如圖2B所示，本發明同時公開一種鎂合金切屑回收再利用之方法S2，係應用廢料處理單元更包含一加熱模組132及一進氣集塵模組133的鎂合金回收再利用裝置1，該鎂合金切屑回收再利用之步驟包括：步驟S21：於該盛有鎂水的熔煉爐內通入保護氣體，並於該鎂水中添加稀土精煉劑；步驟S22A：通入保護氣體於該料道並以該料桿旋動將鎂切屑經由該料道進入該精煉室；步驟S22B：將該熔煉爐之廢熱引入該廢料處理單元對鎂合金切屑進行加熱，並將加熱鎂合金切屑後產生的油煙排至該進氣集塵模組進行廢氣處理以及步驟S23：以該混合單元旋動產生下潛式漩渦，帶動該鎂切屑朝向該熔煉爐底並混合溶解於該鎂水中，使得鎂切屑中的鎂與廢渣分離，而鎂上浮至該出湯室。

在圖2A之實施例方法中，請參考圖1A之裝置示意圖，將鎂塊2A先投入熔煉爐11中熔煉為鎂水10，再利用結合保護氣體G的廢料處理單元13將細小容易引火氣爆的鎂合金切屑2導入設置有混合單元12的精煉室111中，並利用混合單元12的攪拌器121旋轉產生的下潛式漩渦121A將落入鎂水10中的鎂合金切屑2快速帶到熔煉爐11底部使該些鎂合金切屑2盡快熔融與渣分離，再由出湯室112出湯製成鎂錠， 完成鎂合金切屑2的回收再利用。

在上述過程中，可於熔煉爐11中的鎂水10投入稀土精煉劑，所述該稀土精煉劑的成分為10%氧化鈰粉混合DOW230熔劑，添加量為鎂合金切屑加入量的1%。該些稀土精煉劑有助於保持熔煉鎂水10之穩定，防止熔煉爐11中的鎂水10於熔煉過程產生燃燒。

同時，為了保護熔煉爐11在熔煉時之安全，也會在該熔煉爐11中通入保護氣體，該保護氣體係為六氟化硫SF6和空氣的混合氣體，六氟化硫SF6的流量為25cc/min、空氣的流量為的流量為5L/min。

而在圖2B的另一方法實施例中，本發明所述的鎂合金切屑回收再利用裝置1將熔煉爐11燃燒之廢熱H引入該廢料處理單元13對鎂合金切屑2進行加熱，為步驟S22B，該步驟可與導入鎂合金切屑2至熔煉爐11中同時進行。

綜上所述，經由本發明所述之鎂合金切屑回收再利用之方法及其裝置，具有以下功效：1.以保護氣體配合送料模組，避免鎂合金切屑在下料過程中，因細小的鎂合金切屑溢散，引火導致發生氣爆；2.利用攪拌器產生下潛式漩渦，促使入爐後的鎂合金切屑可快速進入爐底熔解後與渣分離；3.在精煉劑中加入稀土氧化物成為稀土精鍊劑，防止作業過程產生燃燒。

上述本發明所採用的技術手段之實施方式或實施例，並非用來限定本發明專利實施之範圍。即凡與本發明專利申請範圍文義相符，或依本發明專利範圍所做的均等變化與修 飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。

Claims (13)

1. 一種鎂合金切屑回收再利用裝置，其結構包括：一熔煉爐，用以盛裝熔融鎂水，且該熔煉爐區隔有相連通的一精煉室及一出湯室；一混合單元，可旋動地設置於該精煉室，用以於旋動時產生朝向該熔煉爐底的一下潛式漩渦；以及一廢料處理單元，具有一送料模組，該送料模組設有可連續旋動的一料桿及連通該精煉室的一料道，該料桿用以帶動鎂切屑通過該料道進入該精煉室，且該料道用以供通入一保護氣體。
2. 如申請專利範圍第1項所述的鎂合金切屑回收再利用裝置，其中，該廢料處理單元更包含一加熱模組及一進氣集塵模組，該加熱模組係對該送料模組加熱，以將鎂合金切屑預熱，該進氣集塵模組係設置於該料道，用以回收經加熱後的鎂合金切屑所產生的水氣及油煙。
3. 如申請專利範圍第2項所述的鎂合金切屑回收再利用裝置，其中，該加熱模組的熱能來源係引入該熔煉爐所產生的廢熱。
4. 如申請專利範圍第1項所述的鎂合金切屑回收再利用裝置，其中，該精煉室為一圓柱形的空間。
5. 如申請專利範圍第1項所述的鎂合金切屑回收再利用裝置，其中，該精煉室具有一遠離該出湯室之一端較高於接近出湯室之一端的斜坡式底部。
6. 如申請專利範圍第1項所述的鎂合金切屑回收再利用裝置，其中，該料桿為一螺桿機構。
7. 如申請專利範圍第1項所述的鎂合金切屑回收再利用裝置，其中，該保護氣體為氮氣和二氧化碳混合氣體，其中氮氣與二氧化碳的比例為1比1。
8. 一種鎂合金切屑回收再利用之方法，係應用如申請範圍第1項所述裝置，其步驟包括：於該盛有鎂水的熔煉爐內通入保護氣體，並於該鎂水中添加稀土精煉劑；通入保護氣體於該料道並以該料桿旋動將鎂切屑經由該料道進入該精煉室；以及以該混合單元旋動產生下潛式漩渦，帶動該鎂切屑朝向該熔煉爐底並混合溶解於該鎂水中，使得鎂切屑中的鎂與廢渣分離，而鎂上浮至該出湯室。
9. 如申請專利範圍第8項所述的鎂合金切屑回收再利用之方法，其中，該廢料處理單元更包含一加熱模組及一進氣集塵模組，於將鎂合金切屑投入該精煉室的同時，將該熔煉爐之廢熱引入該廢料處理單元對鎂合金切屑進行加熱，並將加熱鎂合金切屑後產生的油煙排至該進氣集塵模組進行廢氣處理。
10. 如申請專利範圍第8項所述的鎂合金切屑回收再利用之方法，其中，通入該熔煉爐之保護氣體係為六氟化硫和空氣的混合氣體，六氟化硫的流量為25cc/min、空氣的流量為5L/min。
11. 如申請專利範圍第8項所述的鎂合金切屑回收再利用之方法，其中，通入該料道的保護氣體係為氮氣和二氧化碳的混合氣體，氮氣的流量為1L/min、二氧化碳的流量為1L/min。
12. 如申請專利範圍第8項所述的鎂合金切屑回收再利用之方法，其中，該稀土精煉劑可以為稀土、稀土氯化物或稀土氧化物。
13. 如申請專利範圍第8項所述的鎂合金切屑回收再利用之方法，其中，該稀土精煉劑的成分為10%氧化鈰粉混合DOW230熔劑，添加量為鎂合金切屑加入量的1%。