[发明专利]一种炼镁还原渣的综合利用方法

说明书

一种炼镁还原渣的综合利用方法，包括以下步骤：(1)将粉末状的炼镁还原渣、硅石粉、炭质还原剂和粘结剂混合；(2)制成球团后烘干；(3)采用电弧炉进行熔炼，熔炼后形成液态的硅钙铁合金沉积在电弧炉底部；(4)将液态的硅钙铁合金排出后，倒入铸锭机中浇注成硅钙铁合金块；硅钙铁合金块直接作为成品或进行步骤(5)；(5)将硅钙铁合金块破碎放入真空蒸馏罐中，进行真空蒸馏，钙被蒸馏出来，剩余物料为硅铁合金。本发明的工艺可实现还原渣的综合利用，是一种绿色的处理工艺。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种炼镁还原渣的综合利用方法。

背景技术

目前世界上85％以上的金属镁是采用硅热法生产的，现在世界范围内，应用的硅热法主要为皮江法和内电阻加热法。无论是皮江法还是内电阻加热法，其所用还原剂均为硅铁，原料均为白云石，两者的区别只在于加热方式不同。应用硅铁为还原剂的硅热法炼镁技术，每生产一吨镁要消耗10吨以上的白云石和一吨以上的硅铁，同时产生5吨以上的炼镁还原渣。

炼镁还原渣的主要成份是原硅酸钙，除此之外还含有4～7％的MgO和部分未参与还原反应的硅铁及其它一些杂质。炼镁还原渣中以硅铁形式存在的硅约为3-5％，铁约在5％左右；炼镁还原渣含氧化钙约50～60％，氧化硅约28～35％(含未反应的硅)；炼镁还原渣主要用于做水泥原料或用于生产各种砖，但由于还原渣中含氧化镁量较高，水泥厂添加量有限，而制砖利润较低，用量也有限，因此大部分的炼镁还原渣均被直接丢弃或填埋了，这无疑会造成环境问题；因此，炼镁还原渣的处理问题已成为制约镁冶炼行业可持续发展的一个主要问题。

发明内容

针对现有硅热法生产金属镁形成的炼镁还原渣处理技术存在的上述问题，本发明提供一种炼镁还原渣的综合利用方法，该方法以炼镁还原渣为原料，以炭质材料为还原剂，先进行熔炼生产硅钙铁合金，硅钙铁合金用于作为炼镁还原剂返回还原镁工序，或进行真空蒸馏获得金属钙和硅铁合金，硅铁合金用于作为还原剂返回炼镁工序，在不产生二次污染的同时，高效利用还原渣废料。

本发明的方法包括以下步骤：

1、将粉末状的炼镁还原渣、硅石粉、炭质还原剂和粘结剂混合均匀，制成混合物料；其中硅石粉的用量为炼镁还原渣质量的0.4～2.0倍；炭质还原剂的用量按其中的固定碳与氧化钙、氧化硅和氧化镁完全反应计算，所依据的反应式为：

CaO+C＝CO+Ca (1)、

SiO₂+C＝Si+CO (2)

和MgO+C＝Mg+CO (3)；

粘结剂的用量为炭质还原剂总质量的90～100％；

2、将混合物料制成球团，然后烘干；

3、将烘干后的球团采用电弧炉进行熔炼，熔炼后形成液态的硅钙铁合金沉积在电弧炉底部；

4、将液态的硅钙铁合金排出后，倒入铸锭机中浇注成硅钙铁合金块；获得的硅钙铁合金块直接作为成品或进行步骤5；

5、将硅钙铁合金块破碎成粒度≤10cm碎块，放入真空蒸馏罐中，在真空度为0.1～50Pa的条件下加热到900～1250℃进行真空蒸馏，时间为2～12h；真空蒸馏过程中保持真空度为0.1～50Pa；真空蒸馏完成后，钙被蒸馏出来并在冷凝成为固态金属钙，剩余物料为硅铁合金。

上述的炼镁还原渣的成分按质量百分比含MgO 4～7％，SiO₂ 25～32％，CaO 60～66％，Fe₂O₃3～5％。

上述方法中，步骤3中熔炼前向电弧炉中添加废铁，控制最终获得的硅钙铁合金中，钙的质量百分比为29～50％，硅的质量百分比为40～70％，铁的质量百分比为1～15％。