本發(fā)明屬于循環(huán)經(jīng)濟(jì)中工業(yè)廢料回收利用領(lǐng)域，主要涉及金屬鎂和鎂合金廢渣生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鎂的生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

輕質(zhì)碳酸鎂是一種無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品，主要用于橡膠、電纜橡塑絕緣層橡膠硫化過(guò)程的促進(jìn)劑，又是高效橡膠硫化促進(jìn)劑輕質(zhì)氧化鎂生產(chǎn)的原料，碳酸鎂是一種高級(jí)鹼性耐火材料，它又是有機(jī)化工產(chǎn)品阻燃劑氫氧化鎂的原料，環(huán)保業(yè)中它是氣體脫硫、脫硝的脫除劑。它是醫(yī)藥鎂鹽及許多獸用醫(yī)藥生產(chǎn)的原料。它還是我國(guó)傳統(tǒng)的出口化工產(chǎn)品，每年可為國(guó)家創(chuàng)匯數(shù)億美元。

輕質(zhì)碳酸鎂傳統(tǒng)的化工生產(chǎn)方法主要有鹵水法，鹵鹽復(fù)分解法和白云石為原料的白云石法，在我國(guó)和世界上占比重達(dá)70%以上，為目前的主要生產(chǎn)方法。

白云石法是以白云石為原料，經(jīng)過(guò)培燒白云石由碳酸鹽分解放出二氧化碳生成鎂和鈣的氧化物，煅燒白云石用水消化生成鎂鈣的氫氧化物和水的混合物，用這種混合物在一種鋼制碳化設(shè)備中進(jìn)行碳酸化反應(yīng)。反應(yīng)中，氫氧化鎂和氫氧化鈣和二氧化碳和水反應(yīng)生成的碳酸發(fā)生中和反應(yīng)生成水溶性的碳酸氫鎂，而氫氧化鈣則生成水不溶性的碳酸鈣。停止反應(yīng)后，分離水溶性的碳酸氫鎂和水不溶性的碳酸鈣，水溶性碳酸氫鎂溶液分離出用蒸汽加熱進(jìn)行熱解，生成水不溶性的碳酸鎂，脫水烘干后成為輕質(zhì)碳酸鎂成品，而不溶的碳酸鈣分離干燥后成為產(chǎn)品輕質(zhì)碳酸鈣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決目前金屬鎂和鎂合金廢渣的回收利用問(wèn)題，提供了一種生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鎂的方法。

本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種輕質(zhì)碳酸鎂的生產(chǎn)方法，包括如下步驟：

（1）、破碎粉碎

將pH值為7-8的鎂精煉廢渣、鎂合金熔煉熔劑渣經(jīng)破碎后再粉碎至100目以內(nèi)的料粉；

（2）、攪拌溶浸

將料粉和常溫水按固液比1：5~6的比例混合，攪拌均勻；

（3）、碳酸化

a、將攪拌混合均勻的漿液打入碳化塔中，將濃度達(dá)95%以上CO₂以壓力大于0.8MPa壓力下加入碳化塔中進(jìn)行碳酸化反應(yīng)，反應(yīng)到塔底樣品液出口樣品中固體物MgO<1.0%時(shí)，放出碳化液，進(jìn)入碳化液回收槽，放至出口樣品液中固體Mg<5%進(jìn)停止放出；塔內(nèi)重新加液充氣進(jìn)行新一輪碳化反應(yīng)；

b、碳化塔頂放出尾氣進(jìn)入氣液分離器中，新鮮二氧化碳?xì)夂屠淠撍蟮奈矚庥砷y門控制進(jìn)入二氧化碳?jí)嚎s機(jī)進(jìn)口，液體回收利用；

（4）、一次真空過(guò)濾

將碳化液加至帶式真空過(guò)濾機(jī)的過(guò)濾帶上過(guò)濾部位，過(guò)濾后的濾物進(jìn)入清洗段清洗后從帶式真空過(guò)濾機(jī)帶上排出用于水泥生產(chǎn)，過(guò)濾液經(jīng)水環(huán)真空泵排至過(guò)濾液貯槽；

（5）、熱解

將過(guò)濾液貯槽中濾液用離心式循環(huán)泵打入熱解槽中，用0.8MPa水蒸汽加入熱解槽中進(jìn)行熱解，熱解至液體中MgO小于0.1g/L時(shí)為止，熱解混合液放入熱解液貯槽中；

（6）、二次過(guò)濾

將熱解混合液打入熱解液帶式真空過(guò)濾機(jī)帶上過(guò)濾，濾餅清洗后排出，濾液回收利用；

（7）、烘干

將經(jīng)過(guò)清洗的濾餅加入烘干機(jī)進(jìn)行烘干，再送入粉碎機(jī)中粉碎成輕質(zhì)碳酸鎂成品。

本發(fā)明采用了另一條反應(yīng)原理不同的工藝，采用反應(yīng)原理為二氧化碳溶于水中生成碳酸：

CO₂+H₂O→H₂CO₃，而生成的碳酸在酸性條件下，碳酸再發(fā)生以下反應(yīng)，

CaCO₃.MgCO₃+CO₂+H₂O→MgHCO₃+CaHCO₃→MgHCO₃+CaCO₃↓ +H₂O+CO₂↑

因?yàn)樵谔妓峄磻?yīng)中，生成的MgHCO₃穩(wěn)定性很好，而CaHCO₃在常溫下分解放出CO₂和水，所以在通常的狀態(tài)鈣是碳酸鈣狀態(tài)呈現(xiàn)的。這樣在常溫條件下使鎂、鈣鹽進(jìn)行分離，通過(guò)反應(yīng)而制出碳酸鎂來(lái)。通過(guò)上述反應(yīng)把煉鐵助熔劑活性白云質(zhì)石灰、大理石生產(chǎn)邊角料，金屬鎂廠白云石廢石、粉以及鎂精煉排放多年完全碳化的廢渣。并利用鋼鐵冶煉、石油煉制，合成醫(yī)藥，金屬鎂生產(chǎn)中的高濃度CO₂和通過(guò)濃縮的CO₂和水反應(yīng)生成碳酸來(lái)溶解以上渣中的碳酸鎂，及碳酸鈣、碳酸鈣反應(yīng)后生成水溶性的碳酸氫鎂和碳酸氫鈣，碳酸氫鈣不穩(wěn)定，缷壓后碳酸氫鈣分解生成不溶的碳酸鈣和碳酸氫鎂分離，壓力條件下，CO₂壓力越大，pH越小，酸性越強(qiáng)，反應(yīng)速度越快。另一方面，CO₂濃度越高生成的碳酸酸性越強(qiáng)，提高壓力和增加CO₂濃度是反應(yīng)的最佳條件。

上述方法生產(chǎn)出輕質(zhì)碳酸鎂產(chǎn)品，既消除了污染，又生產(chǎn)出較高附加值的化工產(chǎn)品，達(dá)到消除污染，化害為利，環(huán)保和資源充分之利用的目的。

在金屬鎂的精煉和鎂合金生產(chǎn)中的熔劑是鎂精煉和鎂合金生產(chǎn)中吸附了大量鎂的氧化物，吸附飽和后熔劑失效，失效的熔劑排放后，長(zhǎng)時(shí)間和大氣接觸，由于雨水的淋澆，熔劑渣中的氯化物流失被脫除，而廢熔劑中的氧化鎂、氧化鈣吸收空氣中二氧化碳生成碳酸鎂和碳酸鈣，時(shí)間越長(zhǎng)，碳酸化程度越高，每生產(chǎn)一噸金屬鎂或鎂合金要排出0.2--0.35噸左右的熔劑廢渣。中國(guó)的金屬鎂已發(fā)展有近三十年，這些廢渣也從未有得到有效的回收利用，大量的廢渣被部分人員拉走回收其中鎂及鎂合金粒然后直接排放。因此廢渣在部分地區(qū)高度富集，部分地區(qū)堆積在百萬(wàn)噸左右。另外，大理石加工的邊角料，研磨粉；金屬鎂廠白云石礦的粉渣都含有50%碳酸鎂成分，也可以采用此方法組織生產(chǎn)。

而在以煤為原料的合成氨廠，而且產(chǎn)品為尿素，硝銨等為產(chǎn)品時(shí)，氨碳不平衡，還有一部分石油煤炭化工廠中合成氣凈化過(guò)程脫碳有大量高濃的二氧化碳排出，造成污染。

本方法把兩種廢物結(jié)合起來(lái)治理，生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鎂，副產(chǎn)余渣用作水泥生產(chǎn)原料，起到化害為利，變廢為寶。

本發(fā)明方法設(shè)計(jì)合理，采用堆放多年其中原有的氧化鎂已碳化生成了碳酸鎂成份的熔劑渣，用化肥、石油、生物化工等行業(yè)排出的高濃度CO₂廢氣為原料，在高壓下形成碳酸轉(zhuǎn)化溶解渣中碳酸鎂，使其轉(zhuǎn)化為水溶性碳酸氫鎂，和其它不溶于水的碳酸鈣等雜質(zhì)在真空過(guò)濾機(jī)中過(guò)濾分離，然后熱解，烘干制成成品，濾液中氯鹽，鎂離子無(wú)回收價(jià)值時(shí)排至循環(huán)液槽回收利用。

附圖說(shuō)明

圖1表示輕質(zhì)碳酸鎂回收設(shè)備的結(jié)構(gòu)連接示意圖。

圖中：1-原料廢渣，2-破碎機(jī)，3-粉碎機(jī)，4-吸收器，5-循環(huán)混合攪拌槽，6-循環(huán)液加液泵，7-循環(huán)液泵，8-碳化塔，9-尾氣分離槽，10-碳化液回收槽，11-碳化液回收泵，12-二氧化碳?jí)嚎s機(jī)，13-一次帶式真空過(guò)濾機(jī)，14-水環(huán)真空機(jī)組，15-純碳化液貯槽，16-純碳化液泵，17-熱解槽，18-熱解液貯槽，19-熱解液輸送泵，20-冷凝器，21-二次帶式真空過(guò)濾機(jī)，22-碳酸鎂濾餅，23-二次帶式真空過(guò)濾機(jī)真空機(jī)組，24-二次過(guò)濾液貯槽，25-二次過(guò)濾液泵，26-大傾角皮帶輸送機(jī)，27-粗輕質(zhì)碳酸鎂貯倉(cāng)，28-烘干機(jī)輸料機(jī)，29-烘干機(jī)，30-成品粉碎機(jī)，31-成品輕質(zhì)碳酸鎂，32-用作水泥原料，L1-外來(lái)蒸汽管路，L2-外來(lái)冷卻水管路，L3-外來(lái)二氧化碳管路，L4-鍋爐來(lái)熱風(fēng)管路，L5-去混合循環(huán)槽回收水管路，L6-回收熱水去鍋爐管路。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

首先，輕質(zhì)碳酸鎂生產(chǎn)系統(tǒng)的具體連接關(guān)系如圖1所示，原料廢渣1依次經(jīng)破碎機(jī)2和粉碎機(jī)3后進(jìn)入循環(huán)混合攪拌槽5，所述循環(huán)混合攪拌槽5內(nèi)液體通過(guò)循環(huán)液泵7和吸收器4循環(huán)攪拌；所述循環(huán)混合攪拌槽5內(nèi)液體通過(guò)加液泵6加入碳化塔8，所述碳化塔8頂部氣體出口連接氣液分離器9頂部進(jìn)口，所述氣液分離器9頂部出口連接二氧化碳?jí)嚎s機(jī)12進(jìn)口，所述氣液分離器9底部出口連接循環(huán)混合攪拌槽5；所述碳化塔8底部氣體進(jìn)口同時(shí)與二氧化碳?jí)嚎s機(jī)12進(jìn)口和外來(lái)二氧化碳管路L3連接；所述碳化塔8底部液體出口連接碳化液回收槽10，所述碳化液回收槽10內(nèi)液體通過(guò)碳化液回收泵11加至一次帶式真空過(guò)濾機(jī)13的過(guò)濾部，濾液通過(guò)水環(huán)真空機(jī)組14進(jìn)入純碳化液儲(chǔ)槽15，所述純碳化液儲(chǔ)槽15內(nèi)液體通過(guò)純碳化液泵16加至熱解槽（17），所述熱解槽17的熱源來(lái)自外來(lái)蒸汽管路L1，所述熱解槽17的頂部氣體出口與冷凝器20的管程進(jìn)口連接，所述冷凝器20的管程出口通過(guò)去混合循環(huán)槽回收水管路L5至循環(huán)混合攪拌槽5；所述冷凝器20的殼程進(jìn)口連接外來(lái)冷卻水管路L2、其殼程出口連接回收熱水去鍋爐管路L6。所述熱解槽17出口連接熱解液儲(chǔ)槽18，所述熱解液儲(chǔ)槽18內(nèi)液體通過(guò)熱解液輸送泵19加至二次帶式真空過(guò)濾機(jī)21過(guò)濾部，濾物為碳酸鎂濾餅22，濾液通過(guò)二次帶式真空過(guò)濾機(jī)真空機(jī)組23進(jìn)入二次過(guò)濾液儲(chǔ)槽24，所述二次過(guò)濾液儲(chǔ)槽24內(nèi)液體通過(guò)二次濾液泵25回收至循環(huán)混合攪拌槽5；所述碳酸鎂濾餅22經(jīng)大傾角皮帶輸送機(jī)26送至粗輕質(zhì)碳酸鎂貯倉(cāng)27，所述粗輕質(zhì)碳酸鎂貯倉(cāng)27內(nèi)物料通過(guò)烘干機(jī)輸料機(jī)28送至烘干機(jī)29，烘干后經(jīng)成品粉碎機(jī)30粉碎至成品輕質(zhì)碳酸鎂31。

應(yīng)用于上述系統(tǒng)，輕質(zhì)碳酸鎂的生產(chǎn)方法，包括如下步驟：

（1）、破碎、粉碎

如圖1所示，將經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期堆放，浸水后pH值呈現(xiàn)7-8之間的鎂精煉廢渣及鎂合金熔劑渣，稱作原料廢渣1，依次經(jīng)過(guò)破碎機(jī)2和粉碎機(jī)3，經(jīng)破碎后再粉碎至100目以內(nèi)的料粉。

（2）、攪拌溶浸

如圖1所示，將料粉放入循環(huán)混合攪拌槽5中，和常溫水及各回收水混合按固液比1：5-6的比例混合，用循環(huán)液泵8打入吸收器4內(nèi)，利用吸收器內(nèi)負(fù)壓，吸收粉碎過(guò)程中的粉塵，通過(guò)循環(huán)吸收攪拌均勻。

（3）、碳酸化

a、如圖1所示，將過(guò)程（2）吸收攪拌混合均勻的漿液用加液泵6打入15-18M的耐壓內(nèi)襯316L不銹鋼制碳化塔8中，碳化塔并排設(shè)置3個(gè)，可以同時(shí)進(jìn)行碳化，也可以依次進(jìn)行碳化，實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。啟動(dòng)CO₂壓縮機(jī)12，將濃度達(dá)95%以上CO₂，在大于0.8MPa的壓力加入塔中進(jìn)行碳酸化反應(yīng)，反應(yīng)到塔底樣品液出口樣品中固體物MgO<1.0%時(shí)，放出碳化液至碳化液回收槽10，放至樣品液出口樣品中固體物MgO<5%進(jìn)時(shí)停止放出。塔內(nèi)重新加液充氣進(jìn)行新一輪碳化反應(yīng)。成品輕質(zhì)碳酸鎂是利用化肥、石油煉制、生物化工排放的高濃CO₂和水在高壓下形成的碳酸反應(yīng)生成碳酸氫鎂而提取。

b、如圖1所示，碳化塔頂放出尾氣進(jìn)入氣液分離器9中，新鮮二氧化碳?xì)夂屠淠撍蟮奈矚庥砷y門控制進(jìn)入二氧化碳?jí)嚎s機(jī)12進(jìn)口，液體由閥門控制流向循環(huán)混合攪拌槽5中回收利用。

（4）、一次真空過(guò)濾

如圖1所示，將過(guò)程（3）的a中碳化塔放出液體通過(guò)碳化液自身壓力或者回收泵11加至一次真空帶式過(guò)濾機(jī)13帶上過(guò)濾部位進(jìn)行過(guò)濾，過(guò)濾后的濾物進(jìn)入清洗段清洗后從帶式真空過(guò)濾機(jī)帶上排出，一次過(guò)濾渣內(nèi)含二氧化硅、氧化鈣和氧化鋁及少量螢石，可回收用作水泥原料32，用于水泥生產(chǎn)。過(guò)濾液經(jīng)水環(huán)式真空機(jī)組14排至純碳化液貯槽15。

（5）、蒸汽熱解

如圖1所示，用純碳化液泵16把過(guò)程（4）的過(guò)濾液貯槽15中過(guò)濾液加入熱解槽17中，用0.8MPa蒸汽（L1）加入熱解槽中進(jìn)行熱解，熱解至液體中無(wú)鎂離子為止，熱解混合液放入熱解液貯槽18中。熱解氣體排出進(jìn)入冷凝器20中用冷卻水（L2）冷卻，冷卻降溫后熱解產(chǎn)生的二氧化碳?xì)夂托迈r二氧化碳?xì)膺M(jìn)入二氧化碳?jí)嚎s機(jī)12進(jìn)口。熱解氣冷卻后冷凝水進(jìn)入冷凝水貯槽，由冷凝水離心泵打入過(guò)程（1）循環(huán)混合攪拌槽5中，回收熱水（L6），用于鍋爐生產(chǎn)蒸汽。

（6）、二次過(guò)濾

如圖1所示，將過(guò)程（5）經(jīng)熱解后的熱解混合液用熱解液輸送泵19打入二次帶式真空過(guò)濾機(jī)組21帶上過(guò)濾，碳酸鎂濾餅22清洗后排出，濾液經(jīng)二次帶式真空過(guò)濾機(jī)組23回收進(jìn)入二次過(guò)濾液儲(chǔ)槽24，然后經(jīng)二次過(guò)濾泵25回收至過(guò)程（2）的循環(huán)混合攪拌槽5中，濾液中氯化物含量達(dá)10g/L以上時(shí)進(jìn)行氯化物回收利用，小于1g/L時(shí)用離心泵打向過(guò)程（2）混合循環(huán)液槽中進(jìn)行循環(huán)回收。

（7）、烘干

如圖1所示，將過(guò)程（6）經(jīng)過(guò)清洗的碳酸鎂濾餅22，由大傾角皮帶機(jī)26加入烘干機(jī)前的粗品貯倉(cāng)27進(jìn)行貯存，然后通過(guò)烘干機(jī)輸送機(jī)28加至烘干機(jī)29，用0.8MPa蒸汽（鍋爐來(lái)熱風(fēng)L4）加熱烘干，烘干至水分<0.5%合格，冷卻后經(jīng)過(guò)成品粉碎機(jī)30，包裝輕質(zhì)碳酸鎂成品31入庫(kù)。

最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明的技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋權(quán)利要求保護(hù)范圍中。