[发明专利]利用高镁磷尾矿熔融还原制备金属镁的方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，具体是一种利用废弃物高镁磷尾矿为原料熔融还原制备金属镁的方法。

背景技术

磷矿是一种重要的矿物资源，主要用于生产磷酸和磷肥及磷酸盐产品。由于我国的磷矿大多数为中低品位磷矿，一般需要通过化学浮选选矿并富集成商品磷精矿，与此同时在浮选选矿过程中产生大量的含磷、镁、钙的磷尾矿，每生产1吨磷精矿将产生约0.3吨磷尾矿。一般将以重量百分比计：P₂O₅为2%～9%，MgO为16%～21%，CaO为28%～38%的磷尾矿称为高镁磷尾矿。长期以来，因为该尾矿含磷较低，通常被当作废弃物采用堆存方式进行处理，不仅占用宝贵的土地资源和污染周边环境，而且堆存尾矿的尾矿库还成为一个安全隐患，该尾矿的有效利用已经成为磷化工行业的一个共性的关键难题。

皮江法是我国应用最广泛的一种热法炼镁工艺，该工艺以白云石为原料，用硅铁合金作还原剂，在高温和真空条件下还原经煅烧的白云石，生成金属镁，还原反应如下： 

           2MgO(s) + 2CaO(s) + Si(s) → 2CaO·SiO₂(s) + 2Mg(g) 

该法存在的问题有能耗高，固固反应速度慢，金属镁回收率低，物料需要制团等等。

在中国专利数据库中涉及磷矿尾矿利用的申请件有例如200610018780.8号《利用磷矿选矿后的含磷尾矿制取磷酸并副产建筑用砖的方法》、200810058958.0号《利用磷矿浮选副产尾矿直接制备磷镁肥料的方法》、200810124040.1号《一种磷矿尾矿砂的综合处理方法》、200910218353.8号《一种利用磷矿浮选尾矿高炉法制备钙镁磷肥的方法》等等。这些方法虽各具特色，然而这些方法均没有涉及利用高镁磷尾矿熔融还原制备金属镁的技术。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺点而提供一种以工业废弃物高镁磷尾矿为原料熔融还原制备金属镁的方法，该工艺具有原料成本低、反应易操作、金属镁回收率高的特点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：利用高镁磷尾矿熔融还原制备金属镁的方法，包括以下步骤组成：

    （1）高镁磷尾矿的煅烧：将高镁磷尾矿在900～1200℃下煅烧成高镁磷尾矿煅白；

    （2）配料：按质量百分比计取高镁磷尾矿煅白45%～70%、还原剂硅铁合金10%～20%、造渣剂氧化铝10%～25%和二氧化硅5%～25%，混合均匀后得到混合物料；

    （3）熔融还原：将所述混合物料投入还原反应器中，经加热熔融，在温度1300～1700℃、压强1000～13000Pa下进行熔融还原反应4～24小时，使物料中的镁化合物与还原剂发生反应，反应生成的金属镁以镁蒸汽的形式存在，镁蒸汽在与还原反应器相连接的冷凝器中冷凝后得到金属镁。

    上述利用高镁磷尾矿熔融还原制备金属镁的方法，其中所述的高镁磷尾矿为磷矿在选矿过程中获取高品位五氧化二磷的磷精矿后排放的含低品位五氧化二磷的矿物，含有P₂O₅为2%～10%，MgO为15%～21%，CaO为28%～40%。

上述利用高镁磷尾矿熔融还原制备金属镁的方法，其中所述的还原剂可以用硅铝合金或纯铝代替硅铁合金。

上述利用高镁磷尾矿熔融还原制备金属镁的方法，其中所述的还原剂硅铁合金的Si≥74%。

    上述利用高镁磷尾矿熔融还原制备金属镁的方法，其中所述的硅铝合金的质量百分比为40%～75%Si，25%～50%Al，其余为杂质。

    本发明利用高镁磷尾矿熔融还原制备金属镁，相对于现有技术，具有以下特点：

    1、本发明不使用白云石而采用工业废弃物高镁磷尾矿为主要原料经煅烧、还原制备金属镁，扩大了制备金属镁的原材料范围。

    2、相比现有白云石为原料的皮江法炼镁工艺，高镁磷尾矿在磷矿企业一般被当作废弃物采用堆存方式进行处理，所以原料高镁磷尾矿成本接近为零，并且同比节省了白云石开采破碎的费用，所以成本更低，并且为磷矿企业减少了废弃物排放，变废为宝，意义重大。

    3、采用熔融还原工艺，还原反应在液态下进行，反应速度较皮江法有所提高，并且参与还原反应的物料无需细磨和制团使反应易操作。

4、对比尾矿利用的其它方法，本发明较好的利用了该磷尾矿中的镁资源，提高了该镁资源的使用价值，避免了该磷尾矿中镁资源的低水平利用。