一种皮江法炼镁工艺及以稀土氧化物作为矿化剂的应用

摘要

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，其特点是，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。本发明的技术方案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。

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：

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Nd₂O₃。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， 添加矿化剂的镁渣为块状。

实施例4：

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Nd₂O₃。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， 添加矿化剂的镁渣为块状。