[发明专利]一种从金属矿中脱除镁的方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种从金属矿中脱镁的方法，属于一种真空冶金方法。

二、技术背景

镁是自然界中分布最广的元素之一，其具有很强的化学活性，在自然界中的许多金属矿中都含有镁的化合物，如红土镍矿矿中含有MgO10％-30％，钒钛磁铁矿中也含有少量镁的化合物。这些矿物不能直接用于金属镁的生产，且对其他金属的生产具有较大的影响或危害，如红土镍矿提镍时，MgO的存在使硫酸的消耗量大大增加。因此在工业生产中处理含镁杂质金属矿时都会设计专门的除镁工序。目前工业生产中常用的除镁方法有：(1)中和沉淀主体金属除镁法；(2)精矿酸洗除镁法；(3)氟化物沉淀主体金属除镁法；(4)浓缩结晶除镁法；(5)高效萃取剂分离主体金属除镁法。在湿法冶金中常用的除镁方法可分为两类：一是在当硫化精矿含Mg量≥0.6％时，采用稀硫酸洗涤法除Mg，使Mg以MgSO₄进入到洗涤液中排除，这种方法能有效地除去硫化精矿中的镁，但当镁含量高时会产生大量的硫酸镁，加大了环境的负担。另一类是对溶液集中起来进行冷却除镁。这些工艺方法均可通过工艺条件的控制使含镁量控制在较低的水平。但都应根据精矿中镁杂质的赋存方式及工艺要求而异。

上个世纪以来国内外都曾对除镁工艺做了大量的研究，我国专利88105674.X公开了一种有关磷矿石除镁工艺。它是用一定含铁量，且95％过100目的磷矿粉，与水配成一定固液比的浆液，通入含二氧化硫的废气，使浆液中的pH值保持在2.0～5.0之间，在常温常压下反应8～24小时后，再用沉淀过滤法或笔析法等，将含镁的液相与磷精矿分离，废水用适当的方法处理后排放或作它用，所得磷精矿可提高1～7％的品位，含镁量在1％以下，且磷损小于5％，该工艺同时还具有脱硫的效果，经济效益显著。专利200710065792.0也公开了一种磷矿除镁的方法。该方法是采用静态微泡浮选柱的反浮选除镁方法，所用浮选分离设备为静态微泡浮选柱。磷矿原矿经破碎、磨矿和分级后，在矿化槽中加入反浮选药剂与矿浆充分混匀，进入静态微泡浮选柱内浮选，调浆和浮选过程同时进行，矿浆经浮选后，所得泡沫相为浮选尾矿，柱底产品即为低镁磷精矿，可以满足湿法磷酸生产要求。

国外的研究人员对除镁工艺也做了大量的研究。美国专利09/351,956(Methodfor removing magnesium from brine to yield lithium carbonate)公开了一种用于海水生产碳酸锂工程中用的除镁方法；美国专利08/317,050(Method for removing magnesiumfrom aluminum-magnesium alloys with engineered scavenger compound)公开了一种用一种化合物脱除铝-镁合金中镁的方法。

三、发明内容

本发明的目的在于：提供一种从金属矿中脱镁的方法，用真空碳热还原脱除矿中镁杂质的方法，以碳(煤或焦炭)为还原剂，通过真空还原过程使矿中的杂质元素镁被还原成镁蒸气脱除，该蒸气冷凝后可得结晶良好的固体金属镁，其纯度大于95％；镁的脱除率大于75％。

本发明按以下步骤完成

(1)将干燥后的原料和还原剂分别破碎至100～300目；按照反应(a)中氧化镁摩尔化学当量的2～20倍配入煤或焦炭并混匀；

MgO(s)+C(s)＝CO(g)+Mg(g)    (a)

(2)将混合原料以5MPa～30MPa压力制团，并加入真空炉中进行真空碳热还原反应，开启真空系统，控制炉内压力小于20Pa后，以5℃/min～15℃/min的升温速率升温至550℃～700℃时保温反应，当压力下降至小于50Pa后保温结束；然后再以5℃/min～15℃/min的升温速率升温至1400℃～1700℃时保温反应，至压力下降至小于50Pa，关闭供热系统；

(3)当真空炉内温度＜200℃后，关闭真空系统，再冷却至室温，打开真空炉，从反应器中得到脱镁后的金属矿物，同时冷凝器上得到结晶良好的金属镁块。

所述原料金属矿主要成分为：8～35wt％MgO、10～50wt％Fe₂O₃、30～45wt％SiO₂：还原剂为煤或焦炭；