一种利用沸点差别回收镁精炼熔剂废渣的方法与流程

本发明属于冶金固体废物资源回收利用技术领域，具体涉及一种金属镁精炼熔剂渣利用沸点差别循环回收利用的方法。

背景技术：

金属镁是一种密度最小的可用于结构材料的金属材料，且比刚度大，具有良好的电磁波屏蔽作用，是一种广泛用于航空航天、武器装备、工程机械、交通运输、冶金、化工、电子通讯、医疗器械等领域的新兴节能环保材料，是目前全世界最有希望和最有发展潜力的金属材料。

金属镁冶炼工艺都有一道精制工艺，即粗镁的精炼。目前粗镁精炼主要采用熔剂法精炼，熔剂法精炼过程采用一种含有氯化镁、氯化钾、氯化钠及氧化钡等多种氯化物的混合物，精炼后这种氯化物即失效成为废渣排出，这种精炼熔剂废渣除有原来的氯化镁、氯化钾、氯化钠和氯化钡外，又增加了3～5％未有分离的金属镁以及带入的镁氧化物、少量锰、锌、铝的氧化物和氟化钙。其中氯化物因水溶性良好容易进入地下水，进入人们生活饮用水中，这些氯化物进入人体血循环系统中易诱发人类心脑血管病的发生，而氧化镁和水接触后也转化为碱性的氢氧化镁，使土壤发生碱化不能耕种，并且容易扬尘，所以这些镁精炼渣不能随意排放。采用科学的治理方法，把镁精炼渣转化为无害的化工原料或直接转化为金属镁生产的原料，使其得到资源化利用是最佳的出路。

目前，镁精炼熔剂废渣仅仅能回收50％左右的镁粒，其余都被废弃，该回收不彻底且不经济，造成资源浪费的同时又回收成本高，不适于工业生产应用。而利用沸点差别分别回收镁精炼熔剂废渣中的镁及氯化物，不仅工艺流程短、投资省，还节能环保，占地面积少，节省劳务费用，并且废渣中的镁不存在在水中氧化的问题，回收效率高，该回收方法并未在现阶段的资源回收利用中提及，相较现阶段的回收利用方法更具市场应用与推广价值。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种利用沸点差别回收镁精炼熔剂废渣的方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种利用沸点差别回收镁精炼熔剂废渣的方法，所述方法具体包括如下步骤：

(1)原料处理：分别对镁冶炼厂本厂的镁精炼熔剂废渣和外厂供应的镁精炼熔剂废渣进行处理得到流动性良好的液态镁精炼熔剂废渣；

(2)气化：将步骤(1)得到的液态镁精炼熔剂废渣置入中间包中，并在真空度为0～2pa及温度为800℃以上的条件下，将液态镁精炼熔剂废渣吸入至蒸发器中，熔剂废渣渣中的镁及氯化物在蒸发器中发生气化，随后经管道排入冷凝器中，而未被气化的渣料则经安设于蒸发器底端的螺旋出渣器排出；

(3)冷凝分离：由蒸发器气化的镁及氯化物混合气体经冷凝器冷却成液体，随后通过液封管进入分离器中，在密度差的作用下，密度小的液态镁由分离器的顶端排入镁收集槽中，而密度大的液态氯化物由分离器的底端流入氯化物收集槽中，即可完成利用沸点差别法分别回收镁精炼熔剂废渣中的镁及氯化物，还包括不能气化的氧化镁及铁、铝、锰、锌、硅的单质和氧化物，以及氟化钙，而不能蒸发的物质则被蒸发器下部的螺旋出渣器排出而分离出来，进行另外加工而逐步分离提取。

通过上述技术方案，本发明申请的技术效果如下：

由于镁精炼熔剂废渣中含有35～40％的氯化物、3～5％未被提取的镁、50～60％的氧化镁以及锰及铁、锌、铝、硅的单质和少量的氧化物，还有少量的sio2及氟化钙。

本发明利用在高温和真空条件下熔剂废渣中镁和氯化物达到沸点以上气化，而在相应的真空和温度条件下，渣中的氧化物及氟化钙不能气化从而发生分离并回收利用。在提取镁和氯化物后残渣中的氧化镁在压力条件下和二氧化碳、水发生碳酸化反应，生成水溶性碳酸盐以将氧化镁从渣中提取出，从而把氧化镁分离出来进行利用，再用硫酸浸取提出渣中的铝、锌、锰、铁等金属及其氧化物杂质，得到的硫酸盐用作化学肥料，最后不溶于硫酸的沉淀为氟化钙及少量二氧化硅，其被用作水泥矿化剂或玻璃、搪瓷工业生产的原料，并可用于镁还原过程的矿化剂，重新回到皮江法镁冶炼系统中被循环利用。

此外，金属及氯化物的沸点参见表1，镁及粗镁中杂质的沸点参见表2，具体如下：

表1金属及氯化物的沸点

表2镁和粗镁中杂质的沸点

优选的，对于所述步骤(1)中的外厂供应镁精炼熔剂废渣的处理包括如下步骤：就地将外厂供应的镁精炼熔剂废渣先破碎后粉碎，经选粉器分离得到粒度在10mm以下的熔剂渣粉，随后防潮包装、拉回本厂并转入加热锅中，加热至800℃～850℃得到流动性良好的液态镁精炼熔剂废渣。

需要说明的是，如在转运某中间过程破袋或因其它原因造成吸潮致使废渣流动性变差或渣中水份含量在6％以上时不予回收利用。

优选的，对于所述步骤(1)中的镁冶炼厂本厂的镁精炼熔剂废渣的处理包括如下步骤：将本厂的液态镁精炼熔剂废渣加入至渣斗中，再由渣斗转入至加热锅中继续加热至800℃～850℃得到流动性良好的液态镁精炼熔剂废渣。

优选的，所述步骤(2)中，未被气化的渣料包括氧化镁及锰、锌、铁、硅的单质和氧化物，以及氟化钙及少量的二氧化硅。

需要说明的是，上述未被气化的物质用于制作镁的化合物及提取铝、锌、锰、铁、硅等金属及其氧化物，且溶于硫酸对应得到的金属盐可用作化学肥料，而不溶于硫酸的沉淀为氟化钙及少量二氧化硅，其被用作水泥矿化剂或玻璃、搪瓷等工业生产的原料。

优选的，所述步骤(3)中，由蒸发器气化的少量锌、钾及钠气体则通过位于所述冷凝器顶部的结晶器进行冷凝结晶收集。

值得说明的是，当结晶器内锌、钾、钠等低沸点金属的结晶量达80％时即可停车更换新的结晶器，且停车时采用关闭真空阀操作，尽量缩短停车时间，以及停车时注意镁和氯化物分离器内液体的变化，以防止空气倒入液封。

优选的，对于外厂供应的镁精炼熔剂废渣就地由精炼锅排出，且所述镁精炼熔剂废渣在破碎及粉碎之前，先冷却至50℃～60℃。

优选的，对上述镁精炼熔剂废渣进行处理过程的加热能源可以采用电、天然气、煤、油等清洁能源，并根据采取的能源种类而采用相应的加热炉或加热装置。

优选的，通过以上对镁精炼熔剂废渣的处理，镁精炼熔剂废渣中的废镁经回收得到优质的金属镁。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种利用沸点差别回收镁精炼熔剂废渣的方法，通过利用镁精炼熔剂渣中残存镁、氯化物和渣中氧化物在真空和高温下的沸点差，把熔剂渣中残存镁和氯化物从渣中提出，并利用密度差分别得到镁和氯化物，其中氯化物可作为新生熔剂，经破碎使用，而在提取镁和氯化物后残渣中的氧化镁在压力条件下和二氧化碳及水发生碳酸化反应，从而把氧化镁分离出来进行利用，再用硫酸浸取提出渣中的铝、锌、锰、铁等金属及其氧化物杂质，得到的硫酸盐用作化学肥料，最后不溶于硫酸的沉淀为氟化钙及少量二氧化硅，其可用作皮江法炼镁过程所用的矿化剂以及水泥矿化剂或玻璃、搪瓷工业生产的原料。

因此，本发明申请根据渣中各种成分不同的化学、物理性质进行逐步回收，分别提取出渣中残存镁颗粒用于制取高纯镁，并把渣中提取出的氯化物混合物直接当作熔剂，而渣中的氧化镁和水及二氧化碳反应制取镁的碳酸盐用于制取镁及镁合金的冶炼，并且渣中的锰、锌、铁及其氧化物和硫酸反应的硫酸盐可以直接用作肥料，渣中不溶于硫酸的沉淀为氟化钙及少量二氧化硅用于镁还原过程的矿化剂，重新回到皮江法镁冶炼系统中被循环利用或被用作水泥矿化剂或玻璃、搪瓷工业生产的原料。

综上，本申请公开的废渣提取回收方法相较现有回收工艺流程短、投资省且节能环保，该回收工艺方法省去了溶浸、过滤、蒸发、脱水等大量工艺过程及处理现场占地少，降低了劳务费用，且渣中残余镁不存在在水中氧化的问题，回收率显著提高，该回收工艺更加彻底、更加经济，适于推广与应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明公开的利用沸点差别回收镁精炼熔剂废渣方法的流程图。

图2为本发明公开的利用沸点差别回收镁精炼熔剂废渣方法的流程设备图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。

本发明实施例公开了一种利用沸点差别回收镁精炼熔剂废渣的方法，该方法可以根据沸点差别及密度差分别得到镁和氯化物，并根据渣中各种成分不同的化学、物理性质进行逐步分离和回收，以更加经济、更加彻底的回收镁精炼熔剂渣。

为更好地理解本发明，下面通过以下实施例对本发明作进一步具体的阐述，但不可理解为对本发明的限定，对于本领域的技术人员根据上述发明内容所作的一些非本质的改进与调整，也视为落在本发明的保护范围内。

本发明公开了一种利用沸点差别回收镁精炼熔剂废渣的方法，所述方法具体包括如下步骤：

(1)原料处理：分别对镁冶炼厂本厂的镁精炼熔剂废渣和外厂供应的镁精炼熔剂废渣进行处理得到流动性良好的液态镁精炼熔剂废渣；

(2)气化：将步骤(1)得到的液态镁精炼熔剂废渣置入中间包中，并在真空度为0～2pa及温度为800℃以上的条件下，将液态镁精炼熔剂废渣吸入至蒸发器中，熔剂废渣渣中的镁及氯化物在蒸发器中发生气化，随后经管道排入冷凝器中，而未被气化的渣料则经安设于蒸发器底端的螺旋出渣器排出；

(3)冷凝分离：由蒸发器气化的镁及氯化物混合气体经冷凝器冷却成液体，随后通过液封管进入分离器中，在密度差的作用下，密度小的液态镁由分离器的顶端排入镁收集槽中，而密度大的液态氯化物由分离器的底端流入氯化物收集槽中，即可完成利用沸点差别法分别回收镁精炼熔剂废渣中的镁及氯化物。

为了进一步优化上述技术方案，对于所述步骤(1)中的外厂供应镁精炼熔剂废渣的处理包括如下步骤：就地将外厂供应的镁精炼熔剂废渣先破碎后粉碎，经选粉器分离得到粒度在10mm以下的熔剂渣粉，随后防潮包装、拉回本厂并转入加热锅中，加热至800℃～850℃得到流动性良好的液态镁精炼熔剂废渣。

为了进一步优化上述技术方案，对于所述步骤(1)中的镁冶炼厂本厂的镁精炼熔剂废渣的处理包括如下步骤：将本厂的液态镁精炼熔剂废渣加入至渣斗中，再由渣斗转入至加热锅中继续加热至800℃～850℃得到流动性良好的液态镁精炼熔剂废渣。

为了进一步优化上述技术方案，步骤(2)中，未被气化的渣料包括氧化镁及锰、锌、铁、硅的单质和氧化物，以及氟化钙及少量的二氧化硅。

为了进一步优化上述技术方案，步骤(3)中，由蒸发器气化的少量锌、钾及钠气体则通过位于所述冷凝器顶部的结晶器进行冷凝结晶收集。

为了进一步优化上述技术方案，对于外厂供应的镁精炼熔剂废渣就地由精炼锅排出，且所述镁精炼熔剂废渣在破碎及粉碎之前，先冷却至50℃～60℃。

实施例1：

一种利用沸点差别回收镁精炼熔剂废渣的方法，所述方法具体包括如下步骤：

(1)原料处理：分别对镁冶炼厂本厂的镁精炼熔剂废渣和外厂供应的镁精炼熔剂废渣进行处理得到流动性良好的液态镁精炼熔剂废渣；

其中，对于外厂供应镁精炼熔剂废渣的处理包括如下步骤：就地将外厂供应的镁精炼熔剂废渣先破碎后粉碎，经选粉器分离得到粒度在10mm以下的熔剂渣粉，随后防潮包装、拉回本厂并转入加热锅中，加热至800℃～850℃得到流动性良好的液态镁精炼熔剂废渣；

对于镁冶炼厂本厂的镁精炼熔剂废渣的处理包括如下步骤：将本厂的液态镁精炼熔剂废渣加入至渣斗中，再由渣斗转入至加热锅中继续加热至800℃～850℃得到流动性良好的液态镁精炼熔剂废渣。

(2)气化：将步骤(1)得到的液态镁精炼熔剂废渣置入中间包中，并在真空度为0～2pa及温度为800℃以上的条件下，将液态镁精炼熔剂废渣吸入至蒸发器中，熔剂废渣渣中的镁及氯化物在蒸发器中发生气化，随后经管道排入冷凝器中，而未被气化的渣料则经安设于蒸发器底端的螺旋出渣器排出；

(3)冷凝分离：由蒸发器气化的镁及氯化物混合气体经冷凝器冷却成液体，随后通过液封管进入分离器中，在密度差的作用下，密度小的液态镁由分离器的顶端排入镁收集槽中，而密度大的液态氯化物由分离器的底端流入氯化物收集槽中，即可完成利用沸点差别法分别回收镁精炼熔剂废渣中的镁及98％以上的氯化物新生熔剂。

实施例2：

一种利用沸点差别回收镁精炼熔剂废渣的方法，所述方法具体包括如下步骤：

(1)原料处理：分别对镁冶炼厂本厂的镁精炼熔剂废渣和外厂供应的镁精炼熔剂废渣进行处理得到流动性良好的液态镁精炼熔剂废渣；

其中，对于外厂供应镁精炼熔剂废渣的处理包括如下步骤：就地将外厂供应的镁精炼熔剂废渣先破碎后粉碎，经选粉器分离得到粒度在10mm以下的熔剂渣粉，随后防潮包装、拉回本厂并转入加热锅中，加热至800℃～850℃得到流动性良好的液态镁精炼熔剂废渣；

对于镁冶炼厂本厂的镁精炼熔剂废渣的处理包括如下步骤：将本厂的液态镁精炼熔剂废渣加入至渣斗中，再由渣斗转入至加热锅中继续加热至800℃～850℃得到流动性良好的液态镁精炼熔剂废渣。

(2)气化：将步骤(1)得到的液态镁精炼熔剂废渣置入中间包中，并在真空度为2～10pa及温度为800℃以上的条件下，将液态镁精炼熔剂废渣吸入至蒸发器中，熔剂废渣渣中的镁及氯化物在蒸发器中发生气化，随后经管道排入冷凝器中，而未被气化的渣料则经安设于蒸发器底端的螺旋出渣器排出；

(3)冷凝分离：由蒸发器气化的镁及氯化物混合气体经冷凝器冷却成液体，随后通过液封管进入分离器中，在密度差的作用下，密度小的液态镁由分离器的顶端排入镁收集槽中，而密度大的液态氯化物由分离器的底端流入氯化物收集槽中，即可完成利用沸点差别法分别回收镁精炼熔剂废渣中的镁及95％以上的氯化物新生熔剂。

下面，将结合附图1所示的工艺流程图和附图2所示的流程设备图对本发明的技术方案进行进一步的说明。

首先，将外厂供应的镁精炼熔剂废渣从精炼锅中排入镁精炼熔剂废渣渣斗中，并冷却至50℃～60℃，随后破碎得到40～80mm粒度的镁精炼熔剂废渣块14，将镁精炼熔剂废渣块14投入链式粉碎机15中进行破碎，并经选粉器16分离，粒度在10mm以下的熔剂渣细粉进入熔剂渣粉贮槽17中，而粒度在10mm以上的渣块重新进入链式粉碎机15中粉碎，并将熔剂渣粉贮槽17中的渣粉放入内涂有防水膜的包装袋中并扎死袋口待运回处理，而对于吸潮严重的渣粉，水分≥6％以上时不进行回收利用；

将熔剂渣粉贮槽17内的渣粉移入熔剂渣粉转运斗18中，随后将熔剂渣粉转运斗18中的镁精炼熔剂渣粉1加入到中间包2中，并继续加热至800℃～850℃使熔剂渣呈流动状态，最终得到液态镁精炼熔剂渣；

而对于镁冶炼厂本厂的液态镁精炼熔剂废渣，将其从镁精炼熔剂锅中倒入镁精炼熔剂废渣渣斗中，然后由渣斗转入至加热锅中继续加热至800℃～850℃得到流动性良好的液态镁精炼熔剂废渣。

将上述得到的流动性良好液态镁精炼熔剂废渣经热渣真空吸入管道3置入镁、氯化物蒸发器4中，在真空度为0～2pa及温度为800℃以上的条件下，将熔剂渣中的镁及氯化物气化，并经气体镁、氯化物管道5排入镁、氯化物冷凝器6中，而未被气化的渣料则经安设于镁、氯化物蒸发器4底端的螺旋出渣器19排出；

由镁、氯化物蒸发器4气化的镁及氯化物混合气体经镁、氯化物冷凝器6冷却成液体，随后通过液封管12及液化镁、氯化物排出管线9进入镁、氯化物分离器10中，在密度差的作用下，密度小的液态镁由镁、氯化物分离器10的顶端排入镁液收集槽11中，而密度大的液态氯化物由镁、氯化物分离器10的底端流入氯化物收集槽13中，即可完成利用沸点差别分别回收镁精炼熔剂废渣中的镁及氯化物。

另外，由镁、氯化物蒸发器4气化的少量锌、钾及钠气体则通过位于所述镁、氯化物冷凝器6顶部的低沸点物质冷凝结晶器7进行冷凝结晶，并通过真空泵连接管8抽吸达到0-2pa真空度，且当低沸点物质冷凝结晶器7内锌或钾、钠低沸点金属结晶容量达到80％时便停车更换新的冷凝结晶器。注意在停车时采用关闭真空阀操作，尽量缩短停车时间，停车时并注意镁、氯化物分离器10内的液位变化，以防止空气流入液封管12。

而在相应的真空和温度条件下，渣料中的氧化物及氟化钙不能气化从而发生分离并回收利用。在提取镁和氯化物后残渣中的氧化镁在压力条件下和水、二氧化碳反应发生碳酸化反应，从而把氧化镁分离出来进行利用，再用硫酸浸取提出渣中的铝、硅、锌、锰、铁等金属及其氧化物等不和co2反应的杂质，得到的硫酸盐用作化学肥料，最后不溶于硫酸的沉淀为氟化钙及少量二氧化硅，其被用作水泥矿化剂或玻璃、搪瓷工业生产的原料，并可用于镁还原过程的矿化剂，重新回到皮江法镁冶炼系统中被循环利用。

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。