本发明属于循环经济中工业废料回收利用领域，主要涉及金属镁和镁合金废渣生产轻质碳酸镁的生产方法。
背景技术：
轻质碳酸镁是一种无机化工产品，主要用于橡胶、电缆橡塑绝缘层橡胶硫化过程的促进剂，又是高效橡胶硫化促进剂轻质氧化镁生产的原料，碳酸镁是一种高级硷性耐火材料，它又是有机化工产品阻燃剂氢氧化镁的原料，环保业中它是气体脱硫、脱硝的脱除剂。它是医药镁盐及许多兽用医药生产的原料。它还是我国传统的出口化工产品，每年可为国家创汇数亿美元。
轻质碳酸镁传统的化工生产方法主要有卤水法，卤盐复分解法和白云石为原料的白云石法，在我国和世界上占比重达70%以上，为目前的主要生产方法。
白云石法是以白云石为原料，经过培烧白云石由碳酸盐分解放出二氧化碳生成镁和钙的氧化物，煅烧白云石用水消化生成镁钙的氢氧化物和水的混合物，用这种混合物在一种钢制碳化设备中进行碳酸化反应。反应中，氢氧化镁和氢氧化钙和二氧化碳和水反应生成的碳酸发生中和反应生成水溶性的碳酸氢镁，而氢氧化钙则生成水不溶性的碳酸钙。停止反应后，分离水溶性的碳酸氢镁和水不溶性的碳酸钙，水溶性碳酸氢镁溶液分离出用蒸汽加热进行热解，生成水不溶性的碳酸镁，脱水烘干后成为轻质碳酸镁成品，而不溶的碳酸钙分离干燥后成为产品轻质碳酸钙。
技术实现要素：
本发明为了解决目前金属镁和镁合金废渣的回收利用问题，提供了一种生产轻质碳酸镁的方法。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种轻质碳酸镁的生产方法，包括如下步骤：
（1）、破碎粉碎
将pH值为7-8的镁精炼废渣、镁合金熔炼熔剂渣经破碎后再粉碎至100目以内的料粉；
（2）、搅拌溶浸
将料粉和常温水按固液比1：5~6的比例混合，搅拌均匀；
（3）、碳酸化
a、将搅拌混合均匀的浆液打入碳化塔中，将浓度达95%以上CO2以压力大于0.8MPa压力下加入碳化塔中进行碳酸化反应，反应到塔底样品液出口样品中固体物MgO<1.0%时，放出碳化液，进入碳化液回收槽，放至出口样品液中固体Mg<5%进停止放出；塔内重新加液充气进行新一轮碳化反应；
b、碳化塔顶放出尾气进入气液分离器中，新鲜二氧化碳气和冷凝脱水后的尾气由阀门控制进入二氧化碳压缩机进口，液体回收利用；
（4）、一次真空过滤
将碳化液加至带式真空过滤机的过滤带上过滤部位，过滤后的滤物进入清洗段清洗后从带式真空过滤机带上排出用于水泥生产，过滤液经水环真空泵排至过滤液贮槽；
（5）、热解
将过滤液贮槽中滤液用离心式循环泵打入热解槽中，用0.8MPa水蒸汽加入热解槽中进行热解，热解至液体中MgO小于0.1g/L时为止，热解混合液放入热解液贮槽中；
（6）、二次过滤
将热解混合液打入热解液带式真空过滤机带上过滤，滤饼清洗后排出，滤液回收利用；
（7）、烘干
将经过清洗的滤饼加入烘干机进行烘干，再送入粉碎机中粉碎成轻质碳酸镁成品。
本发明采用了另一条反应原理不同的工艺，采用反应原理为二氧化碳溶于水中生成碳酸：
CO2+H2O→H2CO3，而生成的碳酸在酸性条件下，碳酸再发生以下反应，
CaCO3.MgCO3+CO2+H2O→MgHCO3+CaHCO3→MgHCO3+CaCO3↓ +H2O+CO2↑
因为在碳酸化反应中，生成的MgHCO3稳定性很好，而CaHCO3在常温下分解放出CO2和水，所以在通常的状态钙是碳酸钙状态呈现的。这样在常温条件下使镁、钙盐进行分离，通过反应而制出碳酸镁来。通过上述反应把炼铁助熔剂活性白云质石灰、大理石生产边角料，金属镁厂白云石废石、粉以及镁精炼排放多年完全碳化的废渣。并利用钢铁冶炼、石油炼制，合成医药，金属镁生产中的高浓度CO2和通过浓缩的CO2和水反应生成碳酸来溶解以上渣中的碳酸镁，及碳酸钙、碳酸钙反应后生成水溶性的碳酸氢镁和碳酸氢钙，碳酸氢钙不稳定，缷压后碳酸氢钙分解生成不溶的碳酸钙和碳酸氢镁分离，压力条件下，CO2压力越大，pH越小，酸性越强，反应速度越快。另一方面，CO2浓度越高生成的碳酸酸性越强，提高压力和增加CO2浓度是反应的最佳条件。
上述方法生产出轻质碳酸镁产品，既消除了污染，又生产出较高附加值的化工产品，达到消除污染，化害为利，环保和资源充分之利用的目的。
在金属镁的精炼和镁合金生产中的熔剂是镁精炼和镁合金生产中吸附了大量镁的氧化物，吸附饱和后熔剂失效，失效的熔剂排放后，长时间和大气接触，由于雨水的淋浇，熔剂渣中的氯化物流失被脱除，而废熔剂中的氧化镁、氧化钙吸收空气中二氧化碳生成碳酸镁和碳酸钙，时间越长，碳酸化程度越高，每生产一吨金属镁或镁合金要排出0.2--0.35吨左右的熔剂废渣。中国的金属镁已发展有近三十年，这些废渣也从未有得到有效的回收利用，大量的废渣被部分人员拉走回收其中镁及镁合金粒然后直接排放。因此废渣在部分地区高度富集，部分地区堆积在百万吨左右。另外，大理石加工的边角料，研磨粉；金属镁厂白云石矿的粉渣都含有50%碳酸镁成分，也可以采用此方法组织生产。
而在以煤为原料的合成氨厂，而且产品为尿素，硝铵等为产品时，氨碳不平衡，还有一部分石油煤炭化工厂中合成气净化过程脱碳有大量高浓的二氧化碳排出，造成污染。
本方法把两种废物结合起来治理，生产轻质碳酸镁，副产余渣用作水泥生产原料，起到化害为利，变废为宝。
本发明方法设计合理，采用堆放多年其中原有的氧化镁已碳化生成了碳酸镁成份的熔剂渣，用化肥、石油、生物化工等行业排出的高浓度CO2废气为原料，在高压下形成碳酸转化溶解渣中碳酸镁，使其转化为水溶性碳酸氢镁，和其它不溶于水的碳酸钙等杂质在真空过滤机中过滤分离，然后热解，烘干制成成品，滤液中氯盐，镁离子无回收价值时排至循环液槽回收利用。
附图说明
图1表示轻质碳酸镁回收设备的结构连接示意图。
图中：1-原料废渣，2-破碎机，3-粉碎机，4-吸收器，5-循环混合搅拌槽，6-循环液加液泵，7-循环液泵，8-碳化塔，9-尾气分离槽，10-碳化液回收槽，11-碳化液回收泵，12-二氧化碳压缩机，13-一次带式真空过滤机，14-水环真空机组，15-纯碳化液贮槽，16-纯碳化液泵，17-热解槽，18-热解液贮槽，19-热解液输送泵，20-冷凝器，21-二次带式真空过滤机，22-碳酸镁滤饼，23-二次带式真空过滤机真空机组，24-二次过滤液贮槽，25-二次过滤液泵，26-大倾角皮带输送机，27-粗轻质碳酸镁贮仓，28-烘干机输料机，29-烘干机，30-成品粉碎机，31-成品轻质碳酸镁，32-用作水泥原料，L1-外来蒸汽管路，L2-外来冷却水管路，L3-外来二氧化碳管路，L4-锅炉来热风管路，L5-去混合循环槽回收水管路，L6-回收热水去锅炉管路。
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。
首先，轻质碳酸镁生产系统的具体连接关系如图1所示，原料废渣1依次经破碎机2和粉碎机3后进入循环混合搅拌槽5，所述循环混合搅拌槽5内液体通过循环液泵7和吸收器4循环搅拌；所述循环混合搅拌槽5内液体通过加液泵6加入碳化塔8，所述碳化塔8顶部气体出口连接气液分离器9顶部进口，所述气液分离器9顶部出口连接二氧化碳压缩机12进口，所述气液分离器9底部出口连接循环混合搅拌槽5；所述碳化塔8底部气体进口同时与二氧化碳压缩机12进口和外来二氧化碳管路L3连接；所述碳化塔8底部液体出口连接碳化液回收槽10，所述碳化液回收槽10内液体通过碳化液回收泵11加至一次带式真空过滤机13的过滤部，滤液通过水环真空机组14进入纯碳化液储槽15，所述纯碳化液储槽15内液体通过纯碳化液泵16加至热解槽（17），所述热解槽17的热源来自外来蒸汽管路L1，所述热解槽17的顶部气体出口与冷凝器20的管程进口连接，所述冷凝器20的管程出口通过去混合循环槽回收水管路L5至循环混合搅拌槽5；所述冷凝器20的壳程进口连接外来冷却水管路L2、其壳程出口连接回收热水去锅炉管路L6。所述热解槽17出口连接热解液储槽18，所述热解液储槽18内液体通过热解液输送泵19加至二次带式真空过滤机21过滤部，滤物为碳酸镁滤饼22，滤液通过二次带式真空过滤机真空机组23进入二次过滤液储槽24，所述二次过滤液储槽24内液体通过二次滤液泵25回收至循环混合搅拌槽5；所述碳酸镁滤饼22经大倾角皮带输送机26送至粗轻质碳酸镁贮仓27，所述粗轻质碳酸镁贮仓27内物料通过烘干机输料机28送至烘干机29，烘干后经成品粉碎机30粉碎至成品轻质碳酸镁31。
应用于上述系统，轻质碳酸镁的生产方法，包括如下步骤：
（1）、破碎、粉碎
如图1所示，将经过长期堆放，浸水后pH值呈现7-8之间的镁精炼废渣及镁合金熔剂渣，称作原料废渣1，依次经过破碎机2和粉碎机3，经破碎后再粉碎至100目以内的料粉。
（2）、搅拌溶浸
如图1所示，将料粉放入循环混合搅拌槽5中，和常温水及各回收水混合按固液比1：5-6的比例混合，用循环液泵8打入吸收器4内，利用吸收器内负压，吸收粉碎过程中的粉尘，通过循环吸收搅拌均匀。
（3）、碳酸化
a、如图1所示，将过程（2）吸收搅拌混合均匀的浆液用加液泵6打入15-18M的耐压内衬316L不锈钢制碳化塔8中，碳化塔并排设置3个，可以同时进行碳化，也可以依次进行碳化，实现连续生产。启动CO2压缩机12，将浓度达95%以上CO2，在大于0.8MPa的压力加入塔中进行碳酸化反应，反应到塔底样品液出口样品中固体物MgO<1.0%时，放出碳化液至碳化液回收槽10，放至样品液出口样品中固体物MgO<5%进时停止放出。塔内重新加液充气进行新一轮碳化反应。成品轻质碳酸镁是利用化肥、石油炼制、生物化工排放的高浓CO2和水在高压下形成的碳酸反应生成碳酸氢镁而提取。
b、如图1所示，碳化塔顶放出尾气进入气液分离器9中，新鲜二氧化碳气和冷凝脱水后的尾气由阀门控制进入二氧化碳压缩机12进口，液体由阀门控制流向循环混合搅拌槽5中回收利用。
（4）、一次真空过滤
如图1所示，将过程（3）的a中碳化塔放出液体通过碳化液自身压力或者回收泵11加至一次真空带式过滤机13带上过滤部位进行过滤，过滤后的滤物进入清洗段清洗后从带式真空过滤机带上排出，一次过滤渣内含二氧化硅、氧化钙和氧化铝及少量萤石，可回收用作水泥原料32，用于水泥生产。过滤液经水环式真空机组14排至纯碳化液贮槽15。
（5）、蒸汽热解
如图1所示，用纯碳化液泵16把过程（4）的过滤液贮槽15中过滤液加入热解槽17中，用0.8MPa蒸汽（L1）加入热解槽中进行热解，热解至液体中无镁离子为止，热解混合液放入热解液贮槽18中。热解气体排出进入冷凝器20中用冷却水（L2）冷却，冷却降温后热解产生的二氧化碳气和新鲜二氧化碳气进入二氧化碳压缩机12进口。热解气冷却后冷凝水进入冷凝水贮槽，由冷凝水离心泵打入过程（1）循环混合搅拌槽5中，回收热水（L6），用于锅炉生产蒸汽。
（6）、二次过滤
如图1所示，将过程（5）经热解后的热解混合液用热解液输送泵19打入二次带式真空过滤机组21带上过滤，碳酸镁滤饼22清洗后排出，滤液经二次带式真空过滤机组23回收进入二次过滤液储槽24，然后经二次过滤泵25回收至过程（2）的循环混合搅拌槽5中，滤液中氯化物含量达10g/L以上时进行氯化物回收利用，小于1g/L时用离心泵打向过程（2）混合循环液槽中进行循环回收。
（7）、烘干
如图1所示，将过程（6）经过清洗的碳酸镁滤饼22，由大倾角皮带机26加入烘干机前的粗品贮仓27进行贮存，然后通过烘干机输送机28加至烘干机29，用0.8MPa蒸汽（锅炉来热风L4）加热烘干，烘干至水分<0.5%合格，冷却后经过成品粉碎机30，包装轻质碳酸镁成品31入库。
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，其均应涵盖权利要求保护范围中。