[发明专利]一种皮江法炼镁工艺及以稀土氧化物作为矿化剂的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种皮江法炼镁工艺及以稀土氧化物作为矿化剂的应用。

背景技术

金属镁及镁合金是近年来我国重点发展的新材料，广泛应用于航空航天、汽车摩托车、3C产品、医疗等领域。宁夏是世界主要的金属镁及镁合金产地之一，被列为“全国皮江法炼镁示范基地”和“国家级高品质镁合金产业基地”。皮江法炼镁是比较成熟的方法，采用这种工艺方法产生的量很大，通常皮江法炼镁吨镁生产将产生6-8吨还原渣。特别是大气污染物CO₂、SO₂、HF等气体排放严重，已引起了广泛重视。镁渣在堆放、运输过程中微细颗粒粉尘飞扬、氟的浸出对周围空气土壤水源均造成极大污染。

为了解决以上问题，许多研究人员对此进行了深入的探讨。例如申请号201110027740.0(公开号：CN102071327A)的中国专利申请采用加入少量硼酸的方法，用化学法解决了镁渣的稳定性问题，但没有改变炼镁的矿化剂萤石；而申请号200910020830.X(公开号：CN101457306A)的中国专利申请采用加入含铝原料的添加剂，进行镁渣改性，但只是用来做镁还原渣的改性剂。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种不改变现有主要工艺条件的皮江法炼镁工艺，采用该工艺方法能够使用稀土氧化物替代萤石，降低了氟对环境的污染，还能在炼镁过程中实现镁渣的改性；

本发明的目的之二是提供一种以稀土氧化物作为皮江法炼镁工艺中矿化剂的应用，能够完全替代萤石从而降低氟对环境的污染。

一种皮江法炼镁工艺，其特别之处在于，包括如下步骤：以煅烧白云石为原料、硅铁为还原剂和矿化剂一起进行计量配料，其中矿化剂由占球团总重量0.25-3％的稀土氧化物组成，硅铁占球团总重量的12-18％，余量为煅烧白云石，再粉碎后压制成块装入还原罐中，加热到1150-1250℃，内部抽真空，保温后冷却收集粗镁即可。

其中还原罐内部抽真空是指气压小于等于20Pa。

其中保温时间为6-10小时。

其中稀土氧化物为氧化铈和氧化钕中的至少一种。

一种以稀土氧化物作为皮江法炼镁工艺中矿化剂的应用。

其中稀土氧化物为氧化铈和氧化钕中的至少一种。

其中稀土氧化物占球团总重量的0.25-3％。

本发明的技术方案与现有技术相比具有以下优点：首先，使用稀土氧化物完全替代萤石，降低了氟对环境的污染，而且现有的设备和工艺条件不需要改变；其次，改质后的镁渣具有较好的胶凝活性，在水泥和混凝土砌块中应用可以增大加入比例，镁渣利用率高，所制备的建材后期强度高，达到节能环保的双重效果。

具体实施方式

本发明的特点是：在反应过程中，降低了该反应的活化能，因此可以完全取代萤石，起到了催化剂(矿化剂)的作用，减少氟对环境的污染；同时在降温的过程中又可起到稳定剂的作用，阻止镁渣中的β-C₂S在温度降到400-500°C时的相变化，使镁渣中的正硅酸二钙主要以β-C₂S为主晶相存在，即防止了粉化现象，又提升了渣料的胶凝活性。

实施例1：

炼镁原料按质量百分比计，煅烧白云石82.74％和硅铁17.0％，余量为矿化剂Ce₂O₃。

对照组按质量百分比计，煅烧白云石83.1％和硅铁16.7％，余量为矿化剂萤石。

将炼镁原料与矿化剂充分混合后一起粉碎，粉碎至200目，油压机用15吨压力压制成块作为球团，敲成尺寸为15×10×10mm，放入还原炉中在1200°C下保温7.5小时，真空度为10Pa，反应结束后，收集金属粗镁，其得率与对照组相同，均为16％。镁渣冷却到室温，对照组镁渣粉化，添加矿化剂Ce₂O₃的镁渣为块状。

实施例2：

炼镁原料按质量百分比计，煅烧白云石80.5％和硅铁16.5％，余量为矿化剂Ce₂O₃。对照组采用实施例1中对照组的配方，将炼镁原料与矿化剂充分混合一起粉碎，油压机用15吨压力压制成块，块状尺寸同实施例1，放入还原炉中在1200°C下保温7.5小时，真空度为10Pa，反应结束，收集金属粗镁，其得率与对照组相同。镁渣冷却到室温，对照组镁渣粉化，添加矿化剂Ce₂O₃的镁渣为块状。

实施例3：