本發(fā)明屬于循環(huán)經濟中工業(yè)廢料回收利用領域，主要涉及金屬鎂和鎂合金廢渣生產輕質碳酸鎂的生產方法。
背景技術：
輕質碳酸鎂是一種無機化工產品，主要用于橡膠、電纜橡塑絕緣層橡膠硫化過程的促進劑，又是高效橡膠硫化促進劑輕質氧化鎂生產的原料，碳酸鎂是一種高級鹼性耐火材料，它又是有機化工產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)藥生產的原料。它還是我國傳統(tǒng)的出口化工產品，每年可為國家創(chuàng)匯數億美元。
輕質碳酸鎂傳統(tǒng)的化工生產方法主要有鹵水法，鹵鹽復分解法和白云石為原料的白云石法，在我國和世界上占比重達70%以上，為目前的主要生產方法。
白云石法是以白云石為原料，經過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備中進行碳酸化反應。反應中，氫氧化鎂和氫氧化鈣和二氧化碳和水反應生成的碳酸發(fā)生中和反應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行熱解，生成水不溶性的碳酸鎂，脫水烘干后成為輕質碳酸鎂成品，而不溶的碳酸鈣分離干燥后成為產品輕質碳酸鈣。
技術實現要素：
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題，提供了一種生產輕質碳酸鎂的方法。
本發(fā)明是采用如下技術方案實現的：
一種輕質碳酸鎂的生產方法，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破碎后再粉碎至100目以內的料粉；
（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95%以上CO2以壓力大于0.8MPa壓力下加入碳化塔中進行碳酸化反應，反應到塔底樣品液出口樣品中固體物MgO<1.0%時，放出碳化液，進入碳化液回收槽，放至出口樣品液中固體Mg<5%進停止放出；塔內重新加液充氣進行新一輪碳化反應；
b、碳化塔頂放出尾氣進入氣液分離器中，新鮮二氧化碳氣和冷凝脫水后的尾氣由閥門控制進入二氧化碳壓縮機進口，液體回收利用；
（4）、一次真空過濾
將碳化液加至帶式真空過濾機的過濾帶上過濾部位，過濾后的濾物進入清洗段清洗后從帶式真空過濾機帶上排出用于水泥生產，過濾液經水環(huán)真空泵排至過濾液貯槽；
（5）、熱解
將過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行熱解，熱解至液體中MgO小于0.1g/L時為止，熱解混合液放入熱解液貯槽中；
（6）、二次過濾
將熱解混合液打入熱解液帶式真空過濾機帶上過濾，濾餅清洗后排出，濾液回收利用；
（7）、烘干
將經過清洗的濾餅加入烘干機進行烘干，再送入粉碎機中粉碎成輕質碳酸鎂成品。
本發(fā)明采用了另一條反應原理不同的工藝，采用反應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，
CaCO3.MgCO3+CO2+H2O→MgHCO3+CaHCO3→MgHCO3+CaCO3↓ +H2O+CO2↑
因為在碳酸化反應中，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)呈現的。這樣在常溫條件下使鎂、鈣鹽進行分離，通過反應而制出碳酸鎂來。通過上述反應把煉鐵助熔劑活性白云質石灰、大理石生產邊角料，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，金屬鎂生產中的高濃度CO2和通過濃縮的CO2和水反應生成碳酸來溶解以上渣中的碳酸鎂，及碳酸鈣、碳酸鈣反應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，反應速度越快。另一方面，CO2濃度越高生成的碳酸酸性越強，提高壓力和增加CO2濃度是反應的最佳條件。
上述方法生產出輕質碳酸鎂產品，既消除了污染，又生產出較高附加值的化工產品，達到消除污染，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中的熔劑是鎂精煉和鎂合金生產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，長時間和大氣接觸，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，時間越長，碳酸化程度越高，每生產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。
而在以煤為原料的合成氨廠，而且產品為尿素，硝銨等為產品時，氨碳不平衡，還有一部分石油煤炭化工廠中合成氣凈化過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合起來治理，生產輕質碳酸鎂，副產余渣用作水泥生產原料，起到化害為利，變廢為寶。
本發(fā)明方法設計合理，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化溶解渣中碳酸鎂，使其轉化為水溶性碳酸氫鎂，和其它不溶于水的碳酸鈣等雜質在真空過濾機中過濾分離，然后熱解，烘干制成成品，濾液中氯鹽，鎂離子無回收價值時排至循環(huán)液槽回收利用。
附圖說明
圖1表示輕質碳酸鎂回收設備的結構連接示意圖。
圖中：1-原料廢渣，2-破碎機，3-粉碎機，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，12-二氧化碳壓縮機，13-一次帶式真空過濾機，14-水環(huán)真空機組，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，21-二次帶式真空過濾機，22-碳酸鎂濾餅，23-二次帶式真空過濾機真空機組，24-二次過濾液貯槽，25-二次過濾液泵，26-大傾角皮帶輸送機，27-粗輕質碳酸鎂貯倉，28-烘干機輸料機，29-烘干機，30-成品粉碎機，31-成品輕質碳酸鎂，32-用作水泥原料，L1-外來蒸汽管路，L2-外來冷卻水管路，L3-外來二氧化碳管路，L4-鍋爐來熱風管路，L5-去混合循環(huán)槽回收水管路，L6-回收熱水去鍋爐管路。
具體實施方式
下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施例進行詳細說明。
首先，輕質碳酸鎂生產系統(tǒng)的具體連接關系如圖1所示，原料廢渣1依次經破碎機2和粉碎機3后進入循環(huán)混合攪拌槽5，所述循環(huán)混合攪拌槽5內液體通過循環(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內液體通過加液泵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頂部進口，所述氣液分離器9頂部出口連接二氧化碳壓縮機12進口，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底部氣體進口同時與二氧化碳壓縮機12進口和外來二氧化碳管路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內液體通過碳化液回收泵11加至一次帶式真空過濾機13的過濾部，濾液通過水環(huán)真空機組14進入純碳化液儲槽15，所述純碳化液儲槽15內液體通過純碳化液泵16加至熱解槽（17），所述熱解槽17的熱源來自外來蒸汽管路L1，所述熱解槽17的頂部氣體出口與冷凝器20的管程進口連接，所述冷凝器20的管程出口通過去混合循環(huán)槽回收水管路L5至循環(huán)混合攪拌槽5；所述冷凝器20的殼程進口連接外來冷卻水管路L2、其殼程出口連接回收熱水去鍋爐管路L6。所述熱解槽17出口連接熱解液儲槽18，所述熱解液儲槽18內液體通過熱解液輸送泵19加至二次帶式真空過濾機21過濾部，濾物為碳酸鎂濾餅22，濾液通過二次帶式真空過濾機真空機組23進入二次過濾液儲槽24，所述二次過濾液儲槽24內液體通過二次濾液泵25回收至循環(huán)混合攪拌槽5；所述碳酸鎂濾餅22經大傾角皮帶輸送機26送至粗輕質碳酸鎂貯倉27，所述粗輕質碳酸鎂貯倉27內物料通過烘干機輸料機28送至烘干機29，烘干后經成品粉碎機30粉碎至成品輕質碳酸鎂31。
應用于上述系統(tǒng)，輕質碳酸鎂的生產方法，包括如下步驟：
（1）、破碎、粉碎
如圖1所示，將經過長期堆放，浸水后pH值呈現7-8之間的鎂精煉廢渣及鎂合金熔劑渣，稱作原料廢渣1，依次經過破碎機2和粉碎機3，經破碎后再粉碎至100目以內的料粉。
（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，利用吸收器內負壓，吸收粉碎過程中的粉塵，通過循環(huán)吸收攪拌均勻。
（3）、碳酸化
a、如圖1所示，將過程（2）吸收攪拌混合均勻的漿液用加液泵6打入15-18M的耐壓內襯316L不銹鋼制碳化塔8中，碳化塔并排設置3個，可以同時進行碳化，也可以依次進行碳化，實現連續(xù)生產。啟動CO2壓縮機12，將濃度達95%以上CO2，在大于0.8MPa的壓力加入塔中進行碳酸化反應，反應到塔底樣品液出口樣品中固體物MgO<1.0%時，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%進時停止放出。塔內重新加液充氣進行新一輪碳化反應。成品輕質碳酸鎂是利用化肥、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生成碳酸氫鎂而提取。
b、如圖1所示，碳化塔頂放出尾氣進入氣液分離器9中，新鮮二氧化碳氣和冷凝脫水后的尾氣由閥門控制進入二氧化碳壓縮機12進口，液體由閥門控制流向循環(huán)混合攪拌槽5中回收利用。
（4）、一次真空過濾
如圖1所示，將過程（3）的a中碳化塔放出液體通過碳化液自身壓力或者回收泵11加至一次真空帶式過濾機13帶上過濾部位進行過濾，過濾后的濾物進入清洗段清洗后從帶式真空過濾機帶上排出，一次過濾渣內含二氧化硅、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。過濾液經水環(huán)式真空機組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把過程（4）的過濾液貯槽15中過濾液加入熱解槽17中，用0.8MPa蒸汽（L1）加入熱解槽中進行熱解，熱解至液體中無鎂離子為止，熱解混合液放入熱解液貯槽18中。熱解氣體排出進入冷凝器20中用冷卻水（L2）冷卻，冷卻降溫后熱解產生的二氧化碳氣和新鮮二氧化碳氣進入二氧化碳壓縮機12進口。熱解氣冷卻后冷凝水進入冷凝水貯槽，由冷凝水離心泵打入過程（1）循環(huán)混合攪拌槽5中，回收熱水（L6），用于鍋爐生產蒸汽。
（6）、二次過濾
如圖1所示，將過程（5）經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濾機組21帶上過濾，碳酸鎂濾餅22清洗后排出，濾液經二次帶式真空過濾機組23回收進入二次過濾液儲槽24，然后經二次過濾泵25回收至過程（2）的循環(huán)混合攪拌槽5中，濾液中氯化物含量達10g/L以上時進行氯化物回收利用，小于1g/L時用離心泵打向過程（2）混合循環(huán)液槽中進行循環(huán)回收。
（7）、烘干
如圖1所示，將過程（6）經過清洗的碳酸鎂濾餅22，由大傾角皮帶機26加入烘干機前的粗品貯倉27進行貯存，然后通過烘干機輸送機28加至烘干機29，用0.8MPa蒸汽（鍋爐來熱風L4）加熱烘干，烘干至水分<0.5%合格，冷卻后經過成品粉碎機30，包裝輕質碳酸鎂成品31入庫。
最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照本發(fā)明實施例進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明的技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋權利要求保護范圍中。