一種稀土鎂合金熔煉渣的資源化利用方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種稀土鎂合金熔煉渣的資源化利用方法，特別是以稀土鎂合金熔煉渣為原料制取融雪劑、金屬鎂、燒結(jié)鎂磚建筑材料和人造光鹵石的制備方法，依次包括如下步驟：(1)超聲浸取、(2)固-液分離、(3)固-固分離、(4)鹽酸溶解、(5)固-液分離、(6)組成調(diào)控、(7)蒸發(fā)結(jié)晶、(8)固-液分離、(9)中和除雜、(10)固-液分離、(11)冷卻結(jié)晶和(12)固-液分離。此方法既能解決稀土鎂合金熔煉渣資源回收利用問(wèn)題，又能達(dá)到保護(hù)環(huán)境，避免二次污染。該制備方法工藝合理方便、制備過(guò)程安全可靠、制備產(chǎn)品質(zhì)量好。
【專利說(shuō)明】一種稀土鎂合金熔煉渣的資源化利用方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化學(xué)工程與技術(shù)和環(huán)境保護(hù)資源綜合利用領(lǐng)域，特別涉及一種稀土鎂合金熔煉渣的資源化利用方法。

【背景技術(shù)】
[0002]鎂及稀土鎂合金:自上個(gè)世紀(jì)80年代后期至今，隨著鎂合金在航空、航天領(lǐng)域的應(yīng)用，稀土元素應(yīng)用于鎂合金的研究重新受到重視，稀土鎂合金可以克服傳統(tǒng)鎂合金材料存在的缺點(diǎn)，滿足現(xiàn)代工業(yè)實(shí)現(xiàn)輕量化、節(jié)能、環(huán)保、安全、舒適、可持續(xù)發(fā)展等對(duì)材料所提出的要求。稀土作為主要的合金元素或微合金化元素在鎂合金研究領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。稀土鎂合金是目前工程應(yīng)用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，稀土鎂合金具有高的比剛度和比強(qiáng)度，良好的阻尼性和減震性，優(yōu)良的電磁屏蔽，抗電磁干擾性能。
[0003]稀土鎂合金的熔劑熔煉:為了制備得到滿足要求的稀土鎂合金，必須進(jìn)行稀土鎂合金的制備和熔煉。但是鎂合金比較活潑，當(dāng)鎂合金在大氣中熔煉時(shí)，為了防止鎂液表面氧化、燃燒，常使用熔煉劑進(jìn)行保護(hù)。因此，熔煉劑保護(hù)作為一種傳統(tǒng)的鎂合金熔煉方式在現(xiàn)代工業(yè)中仍然有著廣泛的應(yīng)用，熔煉劑在熔煉過(guò)程中除了起到隔絕空氣防止鎂合金液的氧化燃燒之外，也作為熔煉劑來(lái)使用，以除去由于氧化而生成的非金屬夾雜物來(lái)凈化合金熔體，提高鎂合金產(chǎn)品性能。
[0004]在稀土鎂合金的熔煉過(guò)程中，必須對(duì)粗鎂進(jìn)行熔劑熔煉除去粗鎂中的雜質(zhì)。原因是粗鎂中的非金屬雜質(zhì)(如氧化物、氮化物等)和金屬雜質(zhì)(如Mn、Zn、Al、Si)對(duì)形成的稀土鎂合金產(chǎn)品的力學(xué)性能影響很大，使稀土鎂合金變脆，極限擴(kuò)張強(qiáng)度變小，致使稀土鎂合金難以適應(yīng)壓力加工的需要；金屬雜質(zhì)Fe、Cu、Ni使稀土鎂合金的耐腐蝕性變差。因此，要盡量減少和除去粗鎂中這些雜質(zhì)，以獲得高品質(zhì)的稀土鎂合金材料。
[0005]鎂熔煉過(guò)程中熔劑的特性及熔劑組成:粗鎂中含有金屬雜質(zhì)和非金屬雜質(zhì)，因此作為粗鎂的熔煉熔劑應(yīng)滿足如下條件:
(I)在生產(chǎn)、使用、保存和材料運(yùn)輸過(guò)程中不具化學(xué)毒性和強(qiáng)腐蝕性。
[0006](2)具有一定的熔煉性，即能和鎂中雜質(zhì)發(fā)生物理或化學(xué)反應(yīng)并生成不溶性渣。
[0007](3)熔點(diǎn)比稀土鎂合金或者鎂的更低。
[0008](4)在熔融狀態(tài)下，熔鹽密度應(yīng)比稀土鎂合金大，并有適當(dāng)?shù)拿芏炔?，熔鹽和鎂液能很好分層。
[0009](5)在熔煉和分離過(guò)程中熔劑熔鹽應(yīng)有較小的粘度，使稀土鎂合金液在熔煉過(guò)程中能徹底澄清。
[0010](6)熔劑在整個(gè)熔煉過(guò)程中和稀土鎂合金液有適當(dāng)?shù)慕缑鎻埩?。在熔煉階段，較小的界面張力能較好地保護(hù)稀土鎂合金不被燃燒或氧化。在熔煉靜置階段有較大的界面張力能使稀土鎂合金更好地熔合并和熔劑分離。
[0011](7)熔劑中陽(yáng)離子不與熔融金屬稀土鎂合金發(fā)生置換反應(yīng)，以免被第二次污染。
[0012]熔煉熔劑有兩個(gè)作用，一個(gè)是去除稀土鎂合金中的雜質(zhì)，另一個(gè)是覆蓋熔融稀土鎂合金不與空氣接觸而防止氧化燃燒。在稀土鎂合金的熔化階段使用的覆蓋熔劑，要求其熔點(diǎn)低、密度小、對(duì)稀土鎂合金的濕潤(rùn)性好。在熔煉階段使用的熔煉熔劑，要求其熔點(diǎn)低，流動(dòng)性好，對(duì)氧化物、氮化物的濕潤(rùn)性好，密度比稀土鎂合金大，對(duì)稀土鎂合金的濕潤(rùn)性要差，以利于雜質(zhì)的分離。
[0013]生產(chǎn)上使用的熔劑中，MgCl2、KCl能改善熔劑對(duì)氧化稀土鎂合金的濕潤(rùn)性，因此這兩種組分在熔煉熔劑中含量較高。
[0014]熔劑熔煉的操作:先將坩堝上的殘?jiān)脱趸で宄?，再檢查坩堝有無(wú)裂縫。如果在坩堝壁上出現(xiàn)凹陷或是它的壁與底的厚度小于原來(lái)厚度的一半，則坩堝不能使用。檢查合格后的坩堝放在坩堝爐上，然后將坩堝爐通電加熱。待坩堝加熱到暗紅色的赤熱狀態(tài)，首先在坩堝中加入底熔劑，熔劑總量為粗稀土鎂合金質(zhì)量的15-20%，然后裝入粗稀土鎂合金，在1023K溫度下加熱熔化，再慢慢加入粗稀土鎂合金及熔煉熔劑，待坩堝中的稀土鎂合金達(dá)到坩堝有效容積的高度時(shí)，使稀土鎂合金液溫度保持在983K，然后加入熔煉熔劑，加入量為每噸稀土鎂合金20kg，邊加邊攪拌，使熔劑與稀土鎂合金液充分混合達(dá)到凈化效果。熔煉作業(yè)時(shí)間為10-20min，然后將溫度控制在1013-1023K，靜置10_15min，使雜質(zhì)與稀土鎂合金充分分離。由于熔稀土鎂合金中的鐵含量會(huì)隨溫度的升高而增加，因而靜置結(jié)束后將稀土鎂合金液的溫度從1013K降至983K，在此溫度下進(jìn)行保溫。在上述過(guò)程中，坩堝中的稀土鎂合金往往會(huì)發(fā)生燃燒，可撒上覆蓋熔劑來(lái)阻止稀土鎂合金的燃燒，防止稀土鎂合金的氧化損失。
[0015]熔劑熔煉只能除去稀土鎂合金中的非金屬和一部分金屬雜質(zhì)，絕大多數(shù)金屬雜質(zhì)很難通過(guò)熔煉、熔煉去除掉。對(duì)一些純度要求高的稀土鎂合金錠在加入熔劑熔煉的同時(shí)，再加入一些添加劑進(jìn)行深度熔煉。熔煉后將坩堝中的稀土鎂合金液控制在983K時(shí)，再進(jìn)行鑄錠。
[0016]我國(guó)是稀土鎂合金資源大國(guó)，儲(chǔ)量居世界首位；目前又是稀土鎂合金生產(chǎn)大國(guó)，產(chǎn)量占全球2/3以上；稀土鎂合金也迅速崛起；稀土鎂合金熔煉渣逐年猛增，處理不好會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。目前處理稀土鎂合金熔煉渣有以下方法:
(I)加大熔劑用量再進(jìn)行熔煉提取金屬稀土鎂合金，導(dǎo)致既增加耗能，又繼續(xù)產(chǎn)生含劇毒廢渣。
[0017](2)用稀鹽酸溶解稀土鎂合金熔煉渣制光鹵石和氯化稀土鎂合金(海湖鹽與化工，2006年第I期，16-18頁(yè))，從熔煉鎂渣中制取光鹵石和氯化鎂的工藝過(guò)程是破碎制粉(粒徑I_2mm)、稀HCl (濃度10-15% )溶解，采用NaCO3中和過(guò)量酸，過(guò)濾除雜、中和、冷卻、結(jié)晶工序。設(shè)計(jì)出制備工藝，并討論了生產(chǎn)中的有關(guān)影響因素，最終生產(chǎn)出達(dá)標(biāo)的合格產(chǎn)品O
[0018]MgCl2.6H20的生產(chǎn)方法:將精制好的濾液，溫度控制在165_170°C蒸發(fā)濃縮至MgCl2含量為550-750g/L，冷卻到25_30°C條件下結(jié)晶8h，經(jīng)離心分離，制得氯化鎂母液進(jìn)入下一工序。
[0019]光鹵石生產(chǎn):成分為鉀、鎂的鹵化物礦物(KCl -MgCl2.6Η20)。分子量277.87。無(wú)色正交晶系(斜方晶系)顆粒狀或致密塊狀物集合體產(chǎn)出，晶體少見(jiàn)。純凈者無(wú)色至白色，透明至不透明。在空氣中極易潮解，易溶于水。含雜質(zhì)后呈粉紅色。味苦。具有脂肪光澤。味咸，性脆，無(wú)解理，具強(qiáng)熒光性。摩氏硬度2-3，比重1.602。加熱到110-120°C分解為氯化鎂四水物和氯化鉀。加熱到176°C完全脫水，同時(shí)有少量水解現(xiàn)象。加熱到750-800°C時(shí)，
脫水熔融，沉淀出氧化鎂。光鹵石是制備氧化鎂的重要原料。
[0020]采用生產(chǎn)MgCl2.6!120后的母液，分析溶液中還含有1((:1、1%(:12、恥(:1、5042_、0)32_ ；按KCl =MgCl2 = CaCl2 = 1:2:0.15配比定量補(bǔ)充MgCl2.6Η20和CaCl2，加入CaCl2就是除掉溶液中的SO42' CO廣，一切就緒后進(jìn)行蒸發(fā)，經(jīng)充分?jǐn)嚢杌旌先芙?，過(guò)濾掉CaS04、CaCO3沉淀，然后加熱至750°C左右，使3種氯化物熔融，保溫15-20min，待硫酸鈣、碳酸鈣、氧化物雜質(zhì)沉淀完全后，過(guò)濾分離，熔化液自然冷卻至30-50°C，再經(jīng)破碎，制得光鹵石成品。此工藝需耗大量鹽酸和碳酸鈉，反而將很高價(jià)值的稀土鎂合金粒生成低價(jià)值的氯化鎂，且仍然產(chǎn)生廢渣。
[0021](3)用硫酸溶解鎂合金熔煉渣制光鹵石和硫酸鎂(世界有色金屬，2002年第10期，29-31頁(yè))，首先采用硫酸將鎂合金熔煉渣浸取、然后進(jìn)行除雜、中和得到硫酸鎂；在光鹵石生產(chǎn)過(guò)程中，由生產(chǎn)硫酸鎂后的母液采用定量補(bǔ)充MgCl2 -H2O和CaCl2調(diào)整溶液中KCl和MgCl2的摩爾比，滿足制備光鹵石的組成關(guān)系，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步除去溶液中的雜質(zhì)，然后進(jìn)行蒸發(fā)，經(jīng)充分?jǐn)嚢杌旌先芙猓⒘苛蛩徕}、硫酸鎂、氧化鎂雜質(zhì)沉淀完全后，過(guò)濾分離，熔化液自然冷卻再經(jīng)破碎，制得光鹵石成品。此工藝需耗大量硫酸和硫酸鎂。補(bǔ)充MgCl2-H2O和CaCl2調(diào)整溶液消耗MgCl2.H2O和CaCl2。
[0022]這兩種方法既增加耗能，又浪費(fèi)資源，還不能徹底消滅廢渣。我國(guó)現(xiàn)在生產(chǎn)熔劑的唯一方法是用我國(guó)青海省格爾木地區(qū)的察爾汗鹽湖中的含水光鹵石原料脫水制作。含水光鹵石原料極為可貴，主要用作鉀肥原料，其次可以作為電解金屬稀土鎂合金原料。
[0023](4)中國(guó)專利(2009101689364，CN101704010，一種熔煉鎂渣分步制取粗鎂粒、熔劑、鎂磚的方法)。公開(kāi)了從熔煉鎂渣干選提粗鎂粒，水溶解剩余物的母液制熔劑，廢渣制鎂磚的方法。收集金屬鎂及鎂合金廠廢棄的熔煉鎂渣，通過(guò)破碎、制粉、風(fēng)選出粗鎂粒?？勺髦奇V粉或鎂錠的原料。剩余物溶解、過(guò)濾，將母液蒸發(fā)、濃縮、脫水、熔融、冷卻、破碎，制得脫水光鹵石(生產(chǎn)金屬鎂及鎂合金熔劑)成品。過(guò)濾下的廢鎂渣制成化學(xué)結(jié)合和燒結(jié)高溫耐火鎂磚。
[0024]此方法存在的主要問(wèn)題是熔煉鎂渣粉碎和風(fēng)選困難，為固-固分離，效率低；熔煉鎂渣中鎂含量少，風(fēng)選量大，能耗大；過(guò)濾下的廢鎂渣制成化學(xué)結(jié)合和燒結(jié)高溫耐火鎂磚，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0025]本發(fā)明的目的是提供一種稀土鎂合金熔煉渣的資源化利用方法，以解決稀土鎂合金熔煉渣的資源化利用問(wèn)題。
[0026]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種稀土鎂合金熔煉渣的資源化利用方法，依次包括如下步驟:
(1)超聲浸取:在超聲浸取設(shè)備中，采用水和/或人造光鹵石結(jié)晶母液為浸取劑，將稀土鎂合金熔煉渣中的水溶性的氯化鹽浸取進(jìn)入水相中得到含有氯化鹽的水溶液；
(2)固-液分離:在固-液分離設(shè)備中，將步驟(I)得到的物料進(jìn)行固-液分離，得到的液相物料去步驟(6)分離精制，得到的固相物料進(jìn)入步驟(3)；
(3)固-固分離:在固-固分離設(shè)備中，將步驟(2)得到的固相物料經(jīng)過(guò)破碎、固-固分離得到金屬鎂固相物料作為制備稀土鎂合金的原料使用，其它群體固相物料進(jìn)入步驟(4);
(4)鹽酸溶解:在溶解設(shè)備中，采用質(zhì)量濃度為5-10%鹽酸為溶劑，將步驟(3)得到的固相物料進(jìn)行溶解，得到含有氯化鹽的水溶液進(jìn)入步驟(5)；
(5)固-液分離:在固-液分離設(shè)備中，將步驟(4)得到的物料進(jìn)行固-液分離，得到的固相物料作為制備燒結(jié)鎂磚建筑材料的原料，得到的液相物料為氯化鹽水溶液進(jìn)入步驟(6)；
(6)組成調(diào)控:將步驟(5)得到的液相物料和步驟(2)分離得到氯化鹽水溶液進(jìn)行混合，在混合氯化鹽水溶液中添加光鹵石礦物，使水溶液的組成調(diào)控在MgCl2與KCl的摩爾比為1.05-1.10:1，滿足光鹵石結(jié)晶組成的要求；
(7)蒸發(fā)結(jié)晶:在蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備中，蒸發(fā)到物料中水含量在35-50%，蒸發(fā)除去水作為步驟(I)的水補(bǔ)充使用，同時(shí)使溶液中的氯化鈉結(jié)晶析出；
(8)固-液分離:在固-液分離設(shè)備中，將步驟(7)得到的物料在100-120°C下進(jìn)行固-液分離，得到的固相物料氯化鈉作為融雪劑使用，得到的液相物料進(jìn)入步驟(9)；
(9)中和除雜:采用氧化鎂作為中和除雜劑，調(diào)節(jié)溶液pH值到9-11之間，使溶液中的雜質(zhì)Fe2+、Fe3+、Mn2+、Cu2+在堿性條件下產(chǎn)生沉淀；
(10)固-液分離:在固-液分離設(shè)備中，將步驟(9)得到的物料進(jìn)行固-液分離，得到的液相物料進(jìn)入步驟(11)，分離得到的固相物料作為制備燒結(jié)鎂磚建筑材料的原料；
(11)冷卻結(jié)晶:在冷卻結(jié)晶設(shè)備中，將物料從100-120°C降溫冷卻到10-40°C，得到質(zhì)量組成為31-33%的MgCl2、25-28%的KC1、4_6%的NaCl和其它為H2O的人造光鹵石；
(12)固-液分離:在固-液分離設(shè)備中，將步驟(11)得到的物料進(jìn)行固-液分離，得到的液相物料去步驟(I)作為超聲浸取的浸取劑循環(huán)使用，分離得到的固相物料為人造光鹵石作為熔融電解制備金屬鎂或者鎂合金熔煉試劑的原料。
[0027]進(jìn)一步的，所述步驟(I)中超聲浸取是在帶有超聲發(fā)生裝置的超聲浸取設(shè)備中進(jìn)行的，浸取容器為釜式或槽式或管式容器，所述超聲波發(fā)生裝置為槽式超聲波發(fā)生器、探頭式超聲波發(fā)生器、浸沒(méi)式超聲波發(fā)生器中的任意一種。
[0028]進(jìn)一步的，所述超聲波發(fā)生裝置的超聲作用強(qiáng)度為0.2-20.0W/cm2，超聲頻率為19-80kHz，稀土鎂合金熔煉渣與浸取液的固液比為100g:200-600mL，操作溫度為10_60°C。
[0029]進(jìn)一步的，所述步驟(3)中，固-固分離是篩分分離或者水選分離或者風(fēng)選分離方法中的一種。
[0030]進(jìn)一步的，所述的燒結(jié)鎂磚建筑材料是原料中含有鎂渣經(jīng)粉碎、配料、混練、成型后用高溫?zé)芍瞥蔁Y(jié)鎂磚。
[0031]進(jìn)一步的，所述固-液分離設(shè)備是沉降式、過(guò)濾式、離心式、葉片式固-液分離裝置中的任意一種。
[0032]進(jìn)一步的，所述的稀土鎂合金為含有稀土元素的鎂合金。稀土元素在鎂合金熔體中具有除氫、除氧、除硫、除鐵、除夾雜物的作用，達(dá)到除氣熔煉、凈化熔體的效果。
[0033]進(jìn)一步的，所述溶解設(shè)備為釜式攪拌溶解設(shè)備。
[0034]進(jìn)一步的,所述固-固分尚設(shè)備為篩分分尚設(shè)備、風(fēng)選分尚設(shè)備、水選分尚設(shè)備的一種。
[0035]本發(fā)明的技術(shù)原理是: (I)充分利用熔煉渣的特性
熔煉渣為黑色或黑灰色固體，較為堅(jiān)硬，不易破碎。但熔煉渣易吸水、受潮，吸水后熔煉渣變?yōu)樗缮罟腆w，破碎較易。用水溶解稀土鎂合金熔煉渣時(shí)，有少許氣體產(chǎn)生，熔煉渣有部分溶于水中，溶解速度較慢。鎂合金熔煉渣中主要含有MgCl2、KCl和NaCl等氯化鹽，該廢渣主要有以下特點(diǎn):
①陰離子主要是氯離子，氯化鹽易溶于水，如果隨意堆放，在雨水作用下被溶解，滲入土壤從而使土地鹽堿化，且對(duì)建筑物及公路。因此處理時(shí)應(yīng)首先考慮氯化鹽的綜合利用，否則將產(chǎn)生大量的氯化物廢料，造成二次污染。
[0036]②陽(yáng)離子主要為鎂、鉀、鈉等堿金屬和堿土金屬離子，較難分離，因此優(yōu)先考慮其混合物的綜合利用。
[0037]③廢渣中的氯化鈉來(lái)源廣，價(jià)值低，如果將其單個(gè)分離提純，其經(jīng)濟(jì)效益低下，廢渣中的鉀和鎂資源是最有應(yīng)用和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的物料。
[0038](2)充分利用氯化鹽酸易溶于水的特性
利用熔煉渣中氯化鎂、氯化鉀、氯化鈉等氯化鹽易溶于水中，而且這些鹽在水中的溶解度大的特性，特別是利用熔煉渣的氯化鹽溶液制取人造光鹵石的原理是:
基于溫度變化時(shí)MgCl2,KCl和NaCl在水中的溶解度不同。隨著溶液中MgCl2濃度的升高，KCl和NaCl的溶解度則下降；隨著溫度的升高，NaCl溶解度比KCl溶解度下降的更快。
[0039]因此，在高M(jìn)gCl2濃度及高溫條件下，使氯化鈉從混合液中形成晶體析出，得到的氯化鈉作為融雪劑，除去氯化鈉的MgCl2和KCl溶液再進(jìn)行冷卻結(jié)晶得到人造光鹵石。
[0040](3)充分利用金屬鎂在水中的溶解速度較慢的特性
充分利用金屬鎂在水中的溶解速度慢，而且當(dāng)金屬鎂表面生成氧化物后具有降低金屬鎂與水反應(yīng)速度慢的特點(diǎn)。因此使熔煉渣用水浸取出氯化鹽后，將熔煉渣中殘余的金屬鎂進(jìn)行回收利用。
[0041](4)充分利用熔煉渣中難溶水的物料易溶于鹽酸中的特性
充分利用剩余的難溶于水的物料、易溶于鹽酸中的特性，將熔煉渣中回收殘余的金屬鎂后的物料采用鹽酸溶解，得到氯化鹽副產(chǎn)物。
[0042](5)充分利用人造光鹵石為制備金屬鎂或制備熔煉劑重要原料的特性
為了綜合利用熔煉渣必須依據(jù)原料的特性分別制取融雪劑、金屬鎂、燒結(jié)鎂磚建筑材料和人造光鹵石的制備方法。特別是利用光鹵石主要成分為鉀、鎂的鹵化物礦物(KCl ^MgCl2.6Η20)，制備的人造光鹵石是制備金屬鎂和的鎂合金熔煉劑的重要原料。即實(shí)現(xiàn)高質(zhì)高用、低質(zhì)低用、分別利用的思路，實(shí)現(xiàn)熔煉渣的綜合利用。
[0043](6)充分利用廢鎂渣為制備燒結(jié)鎂磚重要原料的特性
廢鎂渣可用兩種方法制成鎂磚:其一、在廢鎂渣中加入適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)結(jié)合劑(有水玻璃、紙漿廢液、齒水、硫酸鎂、六偏磷酸鈉和聚磷酸鈉等)，經(jīng)混煉、成型、干燥而制成化學(xué)結(jié)合鎂磚(又稱不燒鎂磚)；其二、廢鎂渣經(jīng)粉碎、配料、混練、成型后，用高溫隧道窯在1550-1750°C的高溫下燒成，制成燒結(jié)鎂磚(又稱燒成鎂磚)。該產(chǎn)品屬于高溫耐火磚可用于電護(hù)側(cè)墻、玻璃熔窯蓄熱室格子房及水泥窯襯等。
[0044]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
(I)充分利用M+、M2+和Cl—形成的鹽的來(lái)源、組成特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)效益特性，即實(shí)現(xiàn)高質(zhì)高用、分別利用的思路。實(shí)現(xiàn)熔煉渣的綜合利用。
[0045](2)充分利用金屬鎂在水中的溶解速度慢，因此使熔煉渣用水浸取出氯化鹽后，采用在水浸取出氯化鹽后將殘余的金屬鎂進(jìn)行回收利用，回收價(jià)值高。
[0046](3)充分應(yīng)用氯化鹽在水中溶解度大、容易結(jié)晶的特性，將得到氯化鹽水容易經(jīng)過(guò)除雜后采用蒸發(fā)、濃縮、冷卻結(jié)晶得到堿金屬和堿土金屬氯化鹽，得到的氯化鹽作為溶雪的鹽使用。
[0047](4)充分利用難溶于水中的鹽易溶于鹽酸中的特性，充分利用剩余的難溶于水的物料、易溶于鹽酸中的特性，將剩余的物材料采用鹽酸溶解浸取，得到氯化鹽副產(chǎn)物。
[0048](5)廢鎂渣可用兩種方法制成鎂磚，其一在廢鎂渣中加入適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)結(jié)合劑(有水玻璃、紙漿廢液、齒水、硫酸鎂、六偏磷酸鈉和聚磷酸鈉等)，經(jīng)混煉、成型、干燥而制成化學(xué)結(jié)合鎂磚(又稱不燒鎂磚)；其二廢鎂渣經(jīng)粉碎、配料、混練、成型后，用高溫隧道窯在1550-1750°C的高溫下燒成，制成燒結(jié)鎂磚(又稱燒成鎂磚)。
[0049](6)采用氧化鎂作為中和除雜劑，調(diào)節(jié)溶液pH值，使溶液中的雜質(zhì)Fe2+、Fe3+、Mn2+、Cu2+在堿性條件下產(chǎn)生沉淀，使溶液中的金屬雜質(zhì)離子產(chǎn)生沉淀，過(guò)程效率高，除雜徹底。
[0050]本發(fā)明解決了傳統(tǒng)制造方法存在的問(wèn)題，并可將稀土鎂合金熔煉渣完全綜合利用，既達(dá)到節(jié)約能源、資源綜合利用、保護(hù)環(huán)境的效果，又能制取融雪劑、金屬鎂、燒結(jié)鎂磚建筑材料和人造光鹵石的原料，同時(shí)還解決了傳統(tǒng)熔煉渣處理方法存在的成本高、污染大的技術(shù)難題。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0051]圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0052]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0053]實(shí)施例1
主要工藝設(shè)備為:超聲浸取設(shè)備、溶解設(shè)備、固-液分離、固-固分離設(shè)備、蒸發(fā)結(jié)晶器、冷卻結(jié)晶器等。
[0054]以稀土鎂合金熔煉渣(主要組成為MgCl2、KCl、NaCl、Mg和MgO等)為原料制取融雪劑(主要組成為NaCl等)、金屬鎂(主要組成為Mg)、燒結(jié)鎂磚(主要組成為MgO)建筑材料和人造光鹵石(主要組成為MgCl2和KCl)的制備方法，依次包括如下步驟:
(1)超聲浸取:在槽式超聲波發(fā)生器的超聲浸取設(shè)備中，采用水和人造光鹵石結(jié)晶母液(主要組成為質(zhì)量百分含量32.8%MgCl2、0.9%KC1和0.8%NaCl，其它主要為H2O)為浸取齊U，超聲作用強(qiáng)度為0.2W/cm2，超聲頻率為19kHz，稀土鎂合金熔煉渣與浸取液的固液比為100g:200mL,操作溫度為10°C，將稀土鎂合金熔煉渣中的水溶性的氯化鹽浸取進(jìn)入水相中得到含有氯化鹽的水溶液。在稀土鎂合金熔煉渣在浸取溶解等過(guò)程中觀察到的一些現(xiàn)象:稀土鎂合金熔煉渣為黑色或黑灰色固體，較為堅(jiān)硬，不易破碎。但熔煉渣易吸水、受潮，吸水后熔煉渣變?yōu)樗缮罟腆w，破碎較易；用水溶解稀土鎂合金熔煉渣時(shí)，有少許氣體產(chǎn)生，熔煉渣有部分溶于水中，溶解速度較慢；
(2)固-液分離:在沉降式固-液分離設(shè)備中，將步驟(I)得到的物料進(jìn)行固-液分離，在得到的液相物料去步驟(6)進(jìn)一步分離精制，得到的固相物料中含有金屬鎂顆粒和氧化鎂等進(jìn)入步驟(3)；
(3)固-固分離:在篩分分離設(shè)備中，將步驟(2)得到的固相物料經(jīng)過(guò)破碎(粒徑〈1mm)，然后篩選分離得到金屬鎂固相物料作為制備稀土鎂合金的原料使用，其它固相物料進(jìn)入步驟(4)；
(4)鹽酸溶解:在釜式攪拌溶解設(shè)備中，采用質(zhì)量濃度為5%的鹽酸為溶劑，將步驟(3)得到的固相物料進(jìn)行溶解，用稀鹽酸溶解殘?jiān)鼤r(shí)，有氣體產(chǎn)生，有放熱現(xiàn)象，熔煉渣大部分被溶解，得到含有氯化鹽的水溶液進(jìn)入步驟(5)；
(5)固-液分離:在過(guò)濾式固-液分離設(shè)備中，將步驟(4)得到的物料進(jìn)行固-液分離，得到的固相物料作為制備燒結(jié)鎂磚建筑材料的原料，得到的液相物料為氯化鹽水溶液進(jìn)入步驟(6)；
(6)組成調(diào)控:將步驟(5)得到的液相物料和步驟(2)分離得到的氯化鹽水溶液在釜式攪拌釜中進(jìn)行混合，在混合氯化鹽水溶液中添加光齒石礦物，使水溶液的組成調(diào)控在MgCl2與KCl的摩爾比在1.05:1，滿足光鹵石結(jié)晶組成的要求；
(7)蒸發(fā)結(jié)晶:在蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備中，采用蒸汽加熱到110°C，蒸發(fā)到物料中水含量在50%，蒸發(fā)除去水作為步驟(I)的水補(bǔ)充使用，同時(shí)使溶液中的氯化鈉結(jié)晶析出；
(8)固-液分離:在過(guò)濾式固-液分離設(shè)備中，將步驟(7)得到的物料在100°C下進(jìn)行固-液分離，得到的固相物料氯化鈉作為融雪劑使用，得到的液相物料進(jìn)入下步驟(9)；
(9)中和除雜:采用氧化鎂作為中和除雜劑，調(diào)節(jié)溶液pH值到9，使溶液中的雜質(zhì)Fe2+、Fe3+、Mn2+、Cu2+在堿性條件下產(chǎn)生沉淀，使溶液中的金屬雜質(zhì)離子產(chǎn)生沉淀；
(10)固-液分離:在葉片式固-液分離裝置中，將步驟(9)得到的物料進(jìn)行固-液分離，得到的液相物料進(jìn)入步驟(11)，分離得到的固相物料作為制備燒結(jié)鎂磚建筑材料的原料；
(11)冷卻結(jié)晶:在冷卻結(jié)晶設(shè)備中，冷卻結(jié)晶可以分兩段進(jìn)行；首先在真空結(jié)晶槽中使料漿從100°c降溫到60°C左右，而后在水冷式結(jié)晶槽中把料漿溫度降到10°C，所人造光鹵石大致組成如下:31.7%MgCl2、26.3%KC1、5.5%NaCl，其它為 H2O ；
(12)固-液分離:在過(guò)濾式固-液分離設(shè)備中，將步驟(11)得到的物料進(jìn)行固-液分離，得到的液相物料去步驟(I)作為超聲浸取的浸取劑循環(huán)使用，分離得到的固相物料為人造光鹵石作為熔融電解制備金屬鎂或者鎂合金熔煉試劑的原料。
[0055]實(shí)施例2
主要工藝設(shè)備為:超聲浸取設(shè)備、溶解設(shè)備、固-液分離、固-固分離設(shè)備、蒸發(fā)結(jié)晶器、冷卻結(jié)晶器等。
[0056]以稀土鎂合金熔煉渣(主要組成為MgCl2、KCl、NaCl、Mg和MgO等)為原料制取融雪劑(主要組成為NaCl等)、金屬鎂(主要組成為Mg)、燒結(jié)鎂磚(主要組成為MgO)建筑材料和人造光鹵石(主要組成為MgCl2和KCl)的制備方法，依次包括如下步驟:
(I)超聲浸取:在探頭式超聲波發(fā)生器的超聲浸取設(shè)備中，采用水和人造光鹵石結(jié)晶母液(主要組成為質(zhì)量百分含量34.6%MgCl2、1.2%KC1和0.8%NaCl，其它主要為H2O)為浸取齊U，超聲作用強(qiáng)度為20.0W/cm2，超聲頻率為80kHz，稀土鎂合金熔煉渣與浸取液的固液比為100g:200mL,操作溫度為10°C，將稀土鎂合金熔煉渣中的水溶性的氯化鹽浸取進(jìn)入水相中得到含有氯化鹽的水溶液。在稀土鎂合金熔煉渣在浸取溶解等過(guò)程中觀察到的一些現(xiàn)象:稀土鎂合金熔煉渣為黑色或黑灰色固體，較為堅(jiān)硬，不易破碎。但熔煉渣易吸水、受潮，吸水后熔煉渣變?yōu)樗缮罟腆w，破碎較易；用水溶解稀土鎂合金熔煉渣時(shí)，有少許氣體產(chǎn)生，熔煉渣有部分溶于水中，溶解速度較慢；
(2)固-液分離:在過(guò)濾式固-液分離設(shè)備中，將步驟(I)得到的物料進(jìn)行固-液分離，在得到的液相物料去步驟(6)進(jìn)一步分離精制，得到的固相物料中含有金屬鎂顆粒和氧化鎂等進(jìn)入步驟(3);
(3)固-固分離:在風(fēng)選分離設(shè)備中，將步驟(2)得到的固相物料經(jīng)過(guò)破碎(粒徑〈1mm)，然后風(fēng)選分離得到金屬鎂固相物料作為制備稀土鎂合金的原料使用，其它固相物料進(jìn)入步驟(4)；
(4)鹽酸溶解:在釜式攪拌溶解設(shè)備中，采用質(zhì)量濃度為10%鹽酸為溶劑，將步驟(3)得到的固相物料進(jìn)行溶解，用稀鹽酸溶解殘?jiān)鼤r(shí)，有氣體產(chǎn)生，有放熱現(xiàn)象，熔煉渣大部分被溶解，得到含有氯化鹽的水溶液進(jìn)入步驟(5)；
(5)固-液分離:在沉降式固-液分離設(shè)備中，將步驟(4)得到的物料進(jìn)行固-液分離，得到的固相物料作為制備燒結(jié)鎂磚建筑材料的原料，得到的液相物料為氯化鹽水溶液進(jìn)入步驟(6)；
(6)組成調(diào)控:將步驟(5)得到的液相物料和步驟(2)分離得到氯化鹽水溶液進(jìn)行在釜式攪拌釜中混合，在混合氯化鹽水溶液中添加光鹵石礦物，使水溶液的組成調(diào)控在MgCl2與KCl的摩爾比在1.10:1之間，滿足光鹵石結(jié)晶組成的要求；
(7)蒸發(fā)結(jié)晶:在蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備中，采用蒸汽加熱到120°C，蒸發(fā)到物料中水含量在35%之間，蒸發(fā)除去水作為步驟(I)的水補(bǔ)充使用，同時(shí)使溶液中的氯化鈉結(jié)晶析出；
(8)固-液分離:在過(guò)濾式固-液分離設(shè)備中，將步驟(7)得到的物料在120°C下進(jìn)行固-液分離，得到的固相物料氯化鈉作為融雪劑使用，得到的液相物料進(jìn)入步驟(9)；
(9)中和除雜:采用氧化鎂作為中和除雜劑，調(diào)節(jié)溶液pH值到11之間，使溶液中的雜質(zhì)Fe2+、Fe3+、Mn2+、Cu2+在堿性條件下產(chǎn)生沉淀，使溶液中的金屬雜質(zhì)離子產(chǎn)生沉淀；
(10)固-液分離:在沉降式固-液分離設(shè)備中，將步驟(9)得到的物料進(jìn)行固-液分離，得到的液相物料進(jìn)入步驟(11)，分離得到的固相物料作為制備燒結(jié)鎂磚建筑材料的原料；
(11)冷卻結(jié)晶:在冷卻結(jié)晶設(shè)備中，冷卻結(jié)晶可以分兩段進(jìn)行；首先在真空結(jié)晶槽中使料漿從120°c降溫到60°C左右，而后在水冷式結(jié)晶槽中把料漿溫度降到40°C，所人造光鹵石大致組成如下:32.l%MgCl2、25.9%KC1、5.2%NaCl，其它為 H2O ；
(12)固-液分離:在沉降式固-液分離設(shè)備中，將步驟(11)得到的物料進(jìn)行固-液分離，得到的液相物料去步驟(I)作為超聲浸取的浸取劑循環(huán)使用，分離得到的固相物料為人造光鹵石作為熔融電解制備金屬鎂或者鎂合金熔煉試劑的原料。
[0057]實(shí)施例3
主要工藝設(shè)備為:超聲浸取設(shè)備、溶解設(shè)備、固-液分離、固-固分離設(shè)備、蒸發(fā)結(jié)晶器、冷卻結(jié)晶器等。
[0058]以稀土鎂合金熔煉渣(主要組成為MgCl2、KCl、NaCl、Mg和MgO等)為原料制取融雪劑(主要組成為NaCl等)、金屬鎂(主要組成為Mg)、燒結(jié)鎂磚(主要組成為MgO)建筑材料和人造光鹵石的制備方法，依次包括如下步驟:
(I)超聲浸取:在浸沒(méi)式超聲波發(fā)生器的超聲浸取設(shè)備中，采用水和人造光鹵石結(jié)晶母液(主要組成為質(zhì)量百分含量36.0%MgCl2、0.6%KC1和1.8%NaCl，其它主要為H2O)為浸取齊U，超聲作用強(qiáng)度為5.0W/cm2，超聲頻率為24kHz，稀土鎂合金熔煉渣與浸取液的固液比為100g:600mL,操作溫度為20°C，將稀土鎂合金熔煉渣中的水溶性的氯化鹽浸取進(jìn)入水相中得到含有氯化鹽的水溶液。在稀土鎂合金熔煉渣在浸取溶解等過(guò)程中觀察到的一些現(xiàn)象:稀土鎂合金熔煉渣為黑色或黑灰色固體，較為堅(jiān)硬，不易破碎。但熔煉渣易吸水、受潮，吸水后熔煉渣變?yōu)樗缮罟腆w，破碎較易；用水溶解稀土鎂合金熔煉渣時(shí)，有少許氣體產(chǎn)生，熔煉渣有部分溶于水中，溶解速度較慢。
[0059](2)固-液分離:在葉片式固-液分離裝置中，將步驟(I)得到的物料進(jìn)行固-液分離，在得到的液相物料去步驟(6)進(jìn)一步分離精制，得到的固相物料中含有金屬鎂顆粒和氧化鎂等進(jìn)入步驟(3);
(3)固-固分離:在水選分離設(shè)備中，將步驟(2)得到的固相物料經(jīng)過(guò)破碎(粒徑〈3_)，然后固-固分離得到金屬鎂固相物料作為制備稀土鎂合金的原料使用，其它固相物料進(jìn)入步驟(4)；
(4)鹽酸溶解:在釜式攪拌溶解設(shè)備中，采用質(zhì)量濃度為6%的鹽酸為溶劑，將步驟(3)得到的固相物料進(jìn)行溶解，用稀鹽酸溶解殘?jiān)鼤r(shí)，有氣體產(chǎn)生，有放熱現(xiàn)象，熔煉渣大部分被溶解，得到含有氯化鹽的水溶液進(jìn)入步驟(5)；
(5)固-液分離:在離心式固-液分離設(shè)備中，將步驟(4)得到的物料進(jìn)行固-液分離，得到的固相物料作為制備燒結(jié)鎂磚建筑材料的原料，得到的液相物料為氯化鹽水溶液進(jìn)入步驟(6)；
(6)組成調(diào)控:將步驟(5)得到的液相物料和步驟(2)分離得到氯化鹽水溶液進(jìn)行混合，在混合氯化鹽水溶液中添加光鹵石礦物，使水溶液的組成調(diào)控在MgCl2與KCl的摩爾比在1.05:1,滿足光齒石結(jié)晶組成的要求；
(7)蒸發(fā)結(jié)晶:在蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備中，采用蒸汽加熱到115°C，蒸發(fā)到物料中水含量在40%，蒸發(fā)除去水作為步驟(I)的水補(bǔ)充使用，同時(shí)使溶液中的氯化鈉結(jié)晶析出；
(8)固-液分離:在過(guò)濾式固-液分離設(shè)備中，將步驟(7)得到的物料在115°C下進(jìn)行固-液分離，得到的固相物料氯化鈉作為融雪劑使用，得到的液相物料進(jìn)入下步驟(9)；
(9)中和除雜:采用氧化鎂作為中和除雜劑，調(diào)節(jié)溶液pH值到10，使溶液中的雜質(zhì)Fe2+、Fe3+、Mn2+、Cu2+在堿性條件下產(chǎn)生沉淀，使溶液中的金屬雜質(zhì)離子產(chǎn)生沉淀；
(10)固-液分離:在葉片式固-液分離中，將步驟(9)得到的物料進(jìn)行固-液分離，得到的液相物料進(jìn)入步驟(11)，分離得到的固相物料作為制備燒結(jié)鎂磚建筑材料的原料；
(II)冷卻結(jié)晶:在冷卻結(jié)晶設(shè)備中，冷卻結(jié)晶可以分兩段進(jìn)行；首先在真空結(jié)晶槽中使料漿從115°C降溫到60°C左右，而后在水冷式結(jié)晶槽中把料漿溫度降到30°C，所人造光鹵石大致組成如下:33.0%MgCl2、26.8%KC1、5.2%NaCl，其它為 H20。
[0060](12)固-液分離:在離心式固-液分離設(shè)備中，將步驟(11)得到的物料進(jìn)行固-液分離，得到的液相物料去步驟(I)作為超聲浸取的浸取劑循環(huán)使用，分離得到的固相物料為人造光鹵石作為熔融電解制備金屬鎂或者鎂合金熔煉試劑的原料。
[0061]實(shí)施例4 主要工藝設(shè)備為:超聲浸取設(shè)備、溶解設(shè)備、固-液分離、固-固分離設(shè)備、蒸發(fā)結(jié)晶器、冷卻結(jié)晶器等。
[0062] 以稀土鎂合金熔煉渣(主要組成為MgCl2、KCl、NaCl、Mg和MgO等)為原料制取融雪劑(主要組成為NaCl等)、金屬鎂(主要組成為Mg)、燒結(jié)鎂磚(主要組成為MgO)建筑材料和人造光鹵石(主要組成為MgCl2和KCl)的制備方法，依次包括如下步驟:
(1)超聲浸取:在探頭式超聲波發(fā)生器的超聲浸取設(shè)備中，采用水和人造光鹵石結(jié)晶母液(主要組成為質(zhì)量百分含量34.2%MgCl2、1.6%KC1和1.4%NaCl，其它主要為H2O)為浸取齊U，超聲作用強(qiáng)度為12.0W/cm2，超聲頻率為40kHz，稀土鎂合金熔煉渣與浸取液的固液比為100g:400mL，操作溫度為30°C，將稀土鎂合金熔煉渣中的水溶性的氯化鹽浸取進(jìn)入水相中得到含有氯化鹽的水溶液。在稀土鎂合金熔煉渣在浸取溶解等過(guò)程中觀察到的一些現(xiàn)象:稀土鎂合金熔煉渣為黑色或黑灰色固體，較為堅(jiān)硬，不易破碎。但熔煉渣易吸水、受潮，吸水后熔煉渣變?yōu)樗缮罟腆w，破碎較易；用水溶解稀土鎂合金熔煉渣時(shí)，有少許氣體產(chǎn)生，熔煉渣有部分溶于水中，溶解速度較慢；
(2)固-液分離:在離心式固-液分離設(shè)備中，將步驟(I)得到的物料進(jìn)行固-液分離，在得到的液相物料去步驟(6)進(jìn)一步分離精制，得到的固相物料中含有金屬鎂顆粒和氧化鎂劑進(jìn)入步驟(3);
(3)固-固分離:在水選分離設(shè)備中，將步驟(2)得到的固相物料經(jīng)過(guò)破碎(粒徑〈1_)，然后殘余固-固分離得到金屬鎂固相物料作為制備稀土鎂合金的原料使用，其它固相物料進(jìn)入步驟(4)；
(4)鹽酸溶解:在釜式攪拌溶解設(shè)備中，采用質(zhì)量濃度為8%的鹽酸為溶劑，將步驟(3)得到的固相物料進(jìn)行溶解，用稀鹽酸溶解殘?jiān)鼤r(shí)，有氣體產(chǎn)生，有放熱現(xiàn)象，熔煉渣大部分被溶解，得到含有氯化鹽的水溶液進(jìn)入步驟(5)；
(5)固-液分離:在沉降式固-液分離設(shè)備中，將步驟(4)得到的物料進(jìn)行固-液分離，得到的固相物料作為制備燒結(jié)鎂磚建筑材料的原料，得到的液相物料為氯化鹽水溶液進(jìn)入步驟(6)；
(6)組成調(diào)控:將步驟(5)得到的液相物料和步驟(2)分離得到的氯化鹽水溶液進(jìn)行在釜式攪拌釜中混合，在混合氯化鹽水溶液中添加光齒石礦物，使水溶液的組成調(diào)控在MgCl2與KCl的摩爾比在1.10:1之間，滿足光鹵石結(jié)晶組成的要求；
(7)蒸發(fā)結(jié)晶:在蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備中，采用蒸汽加熱到112°C，蒸發(fā)到物料中水含量在48%，蒸發(fā)除去水作為步驟(I)的水補(bǔ)充使用，同時(shí)使溶液中的氯化鈉結(jié)晶析出；
(8)固-液分離:在葉片式固-液分離裝置中，將步驟(7)得到的物料在112°C下進(jìn)行固-液分離，得到的固相物料氯化鈉作為融雪劑使用，得到的液相物料進(jìn)入步驟(9)；
(9)中和除雜:采用氧化鎂作為中和除雜劑，調(diào)節(jié)溶液pH值到11，使溶液中的雜質(zhì)Fe2+、Fe3+、Mn2+、Cu2+在堿性條件下產(chǎn)生沉淀，使溶液中的金屬雜質(zhì)離子產(chǎn)生沉淀；
(10)固-液分離:在沉降式固-液分離裝置中，將步驟(9)得到的物料進(jìn)行固-液分離，得到的液相物料進(jìn)入步驟(11)，分離得到的固相物料作為制備燒結(jié)鎂磚建筑材料的原料；
(11)冷卻結(jié)晶:在冷卻結(jié)晶設(shè)備中，冷卻結(jié)晶可以分兩段進(jìn)行。首先在真空結(jié)晶槽中使料漿從112°c降溫到50°C左右，而后在水冷式結(jié)晶槽中把料漿溫度降到30-40°C之間，所人造光鹵石大致組成如下:31.5%MgCl2、27.3%KC1、4.8%NaCl，其它為H20。
[0063](12)固-液分離:在過(guò)濾式固-液分離設(shè)備中，將步驟(11)得到的物料進(jìn)行固-液分離，得到的液相物料去步驟(I)作為超聲浸取的浸取劑循環(huán)使用，分離得到的固相物料為人造光鹵石作為熔融電解制備金屬鎂或者鎂合金熔煉試劑的原料。
[0064]實(shí)施例5
主要工藝設(shè)備為:超聲浸取設(shè)備、溶解設(shè)備、固-液分離、固-固分離設(shè)備、蒸發(fā)結(jié)晶器、冷卻結(jié)晶器等。
[0065]以稀土鎂合金熔煉渣(主要組成為MgCl2、KCl、NaCl、Mg和MgO等)為原料制取融雪劑(主要組成為NaCl等)、金屬鎂(主要組成為Mg)、燒結(jié)鎂磚(主要組成為MgO)建筑材料和人造光鹵石(主要組成為MgCl2和KCl)的制備方法，依次包括如下步驟:
(I)超聲浸取:在探頭式超聲波發(fā)生器的超聲浸取設(shè)備中，采用水和人造光鹵石結(jié)晶母液(主要組成為質(zhì)量百分含量32.4%MgCl2、l.8%KC1和1.5%NaCl，其它主要為H2O)為浸取齊U，超聲作用強(qiáng)度為20.0W/cm2，超聲頻率為19kHz，稀土鎂合金熔煉渣與浸取液的固液比為100g:600mL，操作溫度為50°C，將稀土鎂合金熔煉渣中的水溶性的氯化鹽浸取進(jìn)入水相中得到含有氯化鹽的水溶液。在稀土鎂合金熔煉渣在浸取溶解等過(guò)程中觀察到的一些現(xiàn)象:稀土鎂合金熔煉渣為黑色或黑灰色固體，較為堅(jiān)硬，不易破碎。但熔煉渣易吸水、受潮，吸水后熔煉渣變?yōu)樗缮罟腆w，破碎較易；用水溶解稀土鎂合金熔煉渣時(shí)，有少許氣體產(chǎn)生，熔煉渣有部分溶于水中，溶解速度較慢。
[0066](2)固-液分離:在沉降式固-液分離裝置中，將步驟(I)得到的物料進(jìn)行固-液分離，得到的液相物料去步驟(6)進(jìn)一步分離精制，得到的固相物料中含有金屬鎂顆粒和氧化鎂等進(jìn)入步驟(3);
(3)固-固分離:在篩分分離設(shè)備中，將步驟(2)得到的固相物料經(jīng)過(guò)破碎(粒徑〈2_)，然后篩選分離得到金屬鎂固相物料作為制備稀土鎂合金的原料使用，其它固相物料進(jìn)入步驟(4)；
(4)鹽酸溶解:在釜式攪拌溶解設(shè)備中，采用質(zhì)量濃度為5%的鹽酸為溶劑，將步驟(3)得到的固相物料進(jìn)行溶解，用稀鹽酸溶解殘?jiān)鼤r(shí)，有氣體產(chǎn)生，有放熱現(xiàn)象，熔煉渣大部分被溶解，得到含有氯化鹽的水溶液進(jìn)入步驟(5)；
(5)固-液分離:在沉降式固-液分離裝置中，將步驟(4)得到的物料進(jìn)行固-液分離，得到的固相物料作為制備燒結(jié)鎂磚建筑材料的原料，得到的液相物料為氯化鹽水溶液進(jìn)入步驟(6)；
(6)組成調(diào)控:在釜式攪拌釜中，將步驟(5)得到的液相物料和步驟(2)分離得到氯化鹽水溶液進(jìn)行混合，在混合氯化鹽水溶液中添加光鹵石礦物，使水溶液的組成調(diào)控在MgCl2與KCl的摩爾比在1.10:1，滿足光鹵石結(jié)晶組成的要求；
(7)蒸發(fā)結(jié)晶:在蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備中，采用蒸汽加熱到120°C，蒸發(fā)到物料中水含量在40%，蒸發(fā)除去水作為步驟(I)的水補(bǔ)充使用，同時(shí)使溶液中的氯化鈉結(jié)晶析出；
(8)固-液分離:在沉降式固-液分離設(shè)備中，將步驟(7)得到的物料在120°C下進(jìn)行固-液分離，得到的固相物料氯化鈉作為融雪劑使用，得到的液相物料進(jìn)入下步驟(9)；
(9)中和除雜:采用氧化鎂作為中和除雜劑，調(diào)節(jié)溶液pH值到9，使溶液中的雜質(zhì)Fe2+、Fe3+、Mn2+、Cu2+在堿性條件下產(chǎn)生沉淀，使溶液中的金屬雜質(zhì)離子產(chǎn)生沉淀； (10)固-液分離:在沉降式固-液分離裝置中，將步驟(9)得到的物料進(jìn)行固-液分離，得到的液相物料進(jìn)入步驟(11)，分離得到的固相物料作為制備燒結(jié)鎂磚建筑材料的原料；
(11)冷卻結(jié)晶:在冷卻結(jié)晶設(shè)備中，冷卻結(jié)晶可以分兩段進(jìn)行；首先在真空結(jié)晶槽中使料漿從120°c降溫到40°C左右，而后在水冷式結(jié)晶槽中把料漿溫度降到10°C，人造光鹵石大致組成如下:32.5%MgCl2、26.3%KC1、5.3%NaCl，其它為 H2O ；
(12)固-液分離:在離心式固-液分離設(shè)備中，將步驟(11)得到的物料進(jìn)行固-液分離，得到的液相物料去步驟(I)作為超聲浸取的浸取劑循環(huán)使用，分離得到的固相物料為人造光鹵石作為熔融電解制備金屬鎂或者鎂合金熔煉試劑的原料。
[0067]實(shí)施例6
主要工藝設(shè)備為:超聲浸取設(shè)備、溶解設(shè)備、固-液分離、固-固分離設(shè)備、蒸發(fā)結(jié)晶器、冷卻結(jié)晶器等。
[0068]以稀土鎂合金熔煉渣(主要組成為MgCl2、KCl、NaCl、Mg和MgO等)為原料制取融雪劑(主要組成為NaCl等)、金屬鎂(主要組成為Mg)、燒結(jié)鎂磚(主要組成為MgO)建筑材料和人造光鹵石(主要組成為MgCl2和KCl)的制備方法，依次包括如下步驟:
(I)超聲浸取:在浸沒(méi)式超聲波發(fā)生器的超聲浸取設(shè)備中，采用水和人造光鹵石結(jié)晶母液(主要組成為質(zhì)量百分含量34.2%MgCl2、l.6%KC1和1.2%NaCl，其它主要為H2O)為浸取齊U，超聲作用強(qiáng)度為10.0W/cm2，超聲頻率為60kHz，稀土鎂合金熔煉渣與浸取液的固液比為100g:400mL，操作溫度為60°C，將稀土鎂合金熔煉渣中的水溶性的氯化鹽浸取進(jìn)入水相中得到含有氯化鹽的水溶液。在稀土鎂合金熔煉渣在浸取溶解等過(guò)程中觀察到的一些現(xiàn)象:稀土鎂合金熔煉渣為黑色或黑灰色固體，較為堅(jiān)硬，不易破碎。但熔煉渣易吸水、受潮，吸水后熔煉渣變?yōu)樗缮罟腆w，破碎較易；用水溶解稀土鎂合金熔煉渣時(shí)，有少許氣體產(chǎn)生，熔煉渣有部分溶于水中，溶解速度較慢。
[0069](2)固-液分離:在過(guò)濾式固-液分離設(shè)備中，將步驟(I)得到的物料進(jìn)行固-液分離，在得到的液相物料去步驟(6)進(jìn)一步分離精制，得到的固相物料中含有金屬鎂顆粒和氧化鎂劑進(jìn)入步驟(3)；
(3)固-固分離:在風(fēng)選分離設(shè)備中，將步驟(2)得到的固相物料經(jīng)過(guò)破碎(粒徑〈1mm)，然后風(fēng)選得固-固分離得到金屬鎂固相物料作為制備稀土鎂合金的原料使用，其它固相物料進(jìn)入步驟(4);
(4)鹽酸溶解:在釜式攪拌溶解設(shè)備中，采用質(zhì)量濃度為6%的鹽酸為溶劑，將步驟(3)得到的固相物料進(jìn)行溶解，用稀鹽酸溶解殘?jiān)鼤r(shí)，有氣體產(chǎn)生，有放熱現(xiàn)象，熔煉渣大部分被溶解，得到含有氯化鹽的水溶液進(jìn)入步驟(5)；
(5)固-液分離:在過(guò)濾式固-液分離設(shè)備中，將步驟(4)得到的物料進(jìn)行固-液分離，得到的固相物料作為制備燒結(jié)鎂磚建筑材料的原料，得到的液相物料為氯化鹽水溶液進(jìn)入步驟(6)；
(6)組成調(diào)控:將步驟(5)得到的液相物料和步驟(2)分離得到氯化鹽水溶液進(jìn)行在釜式攪拌釜中混合，在混合氯化鹽水溶液中添加光鹵石礦物，使水溶液的組成調(diào)控在MgCl2與KCl的摩爾比在1.08:1，滿足光鹵石結(jié)晶組成的要求；
(7)蒸發(fā)結(jié)晶:在蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備中，采用蒸汽加熱到118°C，蒸發(fā)到物料中水含量在45%之間，蒸發(fā)除去水作為步驟(I)的水補(bǔ)充使用，同時(shí)使溶液中的氯化鈉結(jié)晶析出；
(8)固-液分離:在沉降式固-液分離設(shè)備中，將步驟(7)得到的物料在118°C下進(jìn)行固-液分離，得到的固相物料氯化鈉作為融雪劑使用，得到的液相物料進(jìn)入步驟(9)；
(9)中和除雜:采用氧化鎂作為中和除雜劑，調(diào)節(jié)溶液pH值到11，使溶液中的雜質(zhì)Fe2+、Fe3+、Mn2+、Cu2+在堿性條件下產(chǎn)生沉淀，使溶液中的金屬雜質(zhì)離子產(chǎn)生沉淀；
(10)固-液分離:在葉片式固-液分離裝置中，將步驟(9)得到的物料進(jìn)行固-液分離，得到的液相物料進(jìn)入步驟(11)，分離得到的固相物料作為制備燒結(jié)鎂磚建筑材料的原料；
(11)冷卻結(jié)晶:在冷卻結(jié)晶設(shè)備中，冷卻結(jié)晶可以分兩段進(jìn)行；首先在真空結(jié)晶槽中使料漿從118°c降溫到70°C左右，而后在水冷式結(jié)晶槽中把料漿溫度降到40°C，所人造光鹵石大致組成如下:31.8%MgCl2、26.2%KC1、5.6%NaCl，其它為 H20。
[0070](12)固-液分離:在葉片式固-液分離裝置中，將步驟(11)得到的物料進(jìn)行固-液分離，得到的液相物料去步驟(I)作為超聲浸取的浸取劑循環(huán)使用，分離得到的固相物料為人造光鹵石作為熔融電解制備金屬鎂或者鎂合金熔煉試劑的原料。
[0071]本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，凡采用等同替換或等效替換形成的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。除上述各實(shí)施例，本發(fā)明的實(shí)施方案還有很多，凡采用等同或等效替換的技術(shù)方案，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之。
【權(quán)利要求】
1.一種稀土鎂合金熔煉渣的資源化利用方法，其特征在于:依次包括如下步驟: (1)超聲浸取:在超聲浸取設(shè)備中，采用水和/或人造光鹵石結(jié)晶母液為浸取劑，將稀土鎂合金熔煉渣中的水溶性的氯化鹽浸取進(jìn)入水相中得到含有氯化鹽的水溶液； (2)固-液分離:在固-液分離設(shè)備中，將步驟(1)得到的物料進(jìn)行固-液分離，得到的液相物料去步驟(6)分離精制，得到的固相物料進(jìn)入步驟(3)； (3)固-固分離:在固-固分離設(shè)備中，將步驟(2)得到的固相物料經(jīng)過(guò)破碎、固-固分離得到金屬鎂固相物料作為制備稀土鎂合金的原料使用，其它固相物料進(jìn)入步驟(4); (4)鹽酸溶解:在溶解設(shè)備中，采用質(zhì)量濃度為5-10%鹽酸為溶劑，將步驟(3)得到的固相物料進(jìn)行溶解，得到含有氯化鹽的水溶液進(jìn)入步驟(5)； (5)固-液分離:在固-液分離設(shè)備中，將步驟(4)得到的物料進(jìn)行固-液分離，得到的固相物料作為制備燒結(jié)鎂磚建筑材料的原料，得到的液相物料為氯化鹽水溶液進(jìn)入步驟(6)； (6)組成調(diào)控:將步驟(5)得到的液相物料和步驟(2)分離得到氯化鹽水溶液進(jìn)行混合，在混合氯化鹽水溶液中添加光鹵石礦物，使水溶液的組成調(diào)控在MgCl2與KC1的摩爾比為1.05-1.10:1，滿足光鹵石結(jié)晶組成的要求； (7)蒸發(fā)結(jié)晶:在蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備中，蒸發(fā)到物料中水含量在35-50%，蒸發(fā)除去水作為步驟(1)的水補(bǔ)充使用，同時(shí)使溶液中的氯化鈉結(jié)晶析出； (8)固-液分離:在固-液分離設(shè)備中，將步驟(7)得到的物料在100-120°C下進(jìn)行固-液分離，得到的固相物料氯化鈉作為融雪劑使用，得到的液相物料進(jìn)入步驟(9)； (9)中和除雜:采用氧化鎂作為中和除雜劑，調(diào)節(jié)溶液pH值到9-11之間，使溶液中的雜質(zhì)Fe2+、Fe3\ Mn2+、Cu2+在堿性條件下產(chǎn)生沉淀； (10)固-液分離:在固-液分離設(shè)備中，將步驟(9)得到的物料進(jìn)行固-液分離，得到的液相物料進(jìn)入步驟(11)，分離得到的固相物料作為制備燒結(jié)鎂磚建筑材料的原料； (11)冷卻結(jié)晶:在冷卻結(jié)晶設(shè)備中，將物料從100-120°C降溫冷卻到10-40°C，得到質(zhì)量組成為31-33%的MgCl2、25-28%的KC1、4_6%的NaCl和其它為H20的人造光鹵石； (12)固-液分離:在固-液分離設(shè)備中，將步驟(11)得到的物料進(jìn)行固-液分離，得到的液相物料去步驟(1)作為超聲浸取的浸取劑循環(huán)使用，分離得到的固相物料為人造光鹵石作為熔融電解制備金屬鎂或者鎂合金熔煉試劑的原料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土鎂合金熔煉渣的資源化利用方法，其特征在于:所述步驟(1)中超聲浸取是在帶有超聲發(fā)生裝置的超聲浸取設(shè)備中進(jìn)行的，浸取容器為釜式或槽式或管式容器，所述超聲波發(fā)生裝置為槽式超聲波發(fā)生器、探頭式超聲波發(fā)生器、浸沒(méi)式超聲波發(fā)生器中的任意一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的稀土鎂合金熔煉渣的資源化利用方法，其特征在于:所述超聲波發(fā)生裝置的超聲作用強(qiáng)度為0.2-20.0W/cm2，超聲頻率為19_80kHz，稀土鎂合金熔煉渣與浸取液的固液比為100g:200-600mL，操作溫度為10_60°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土鎂合金熔煉渣的資源化利用方法，其特征在于:所述步驟(3)中，固-固分離是篩分分離或者水選分離或者風(fēng)選分離方法中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土鎂合金熔煉渣的資源化利用方法，其特征在于:所述的燒結(jié)鎂磚建筑材料是原料中含有鎂渣經(jīng)粉碎、配料、混練、成型后用高溫?zé)芍瞥蔁Y(jié)鎂磚。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土鎂合金熔煉渣的資源化利用方法，其特征在于:所述固-液分離設(shè)備是沉降式、過(guò)濾式、離心式、葉片式固-液分離裝置中的任意一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土鎂合金熔煉渣的資源化利用方法，其特征在于:所述的稀土鎂合金為含有稀土元素的鎂合金。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土鎂合金熔煉渣的資源化利用方法，其特征在于:所述溶解設(shè)備為釜式攪拌溶解設(shè)備。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土鎂合金熔煉渣的資源化利用方法，其特征在于:所述固-固分離設(shè)備為篩分分離設(shè)備、風(fēng)選分離設(shè)備、水選分離設(shè)備的一種。
【文檔編號(hào)】C04B5/00GK104261703SQ201410517419
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】王雅瓊, 孫曉勇, 李偉亮, 孫燕子, 許文林 申請(qǐng)人:揚(yáng)州大學(xué)