用于镁生产的方法技术

本发明专利技术涉及用于改良材料的方法，所述材料用于向镁的高温冶金转化，所述方法包括在浆液中对所述材料进行脱硫以降低所述材料中的硫含量；以及在浆液中对所述脱硫材料进行脱铁以降低所述材料中的铁含量，以产生适用于向镁的高温冶金转化的改良材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体涉及用于镁生产的湿法冶金方法，其通过对原材料进行良化来制备适用于向镁的还原性高温冶金转化的原料。背景镁是有用并且有价值的金属，并且通常用于铝合金、用于压铸(与锌形成合金)、用于在铁和钢的生产中去除硫以及用于钛的生产。镁用于多种大体积部件制造应用，其包括汽车和机器组件。镁由于其低重量、良好的机电性能而广泛地用于制造移动电话、笔记本计算机、照相机和其它电子组件。镁的主要全球供应来自于对天然存在材料的加工，诸如白云石和菱镁矿。另一种潜在的镁来源是来自燃烧褐煤的燃煤发电站的废弃灰料。全世界存在多个褐 煤矿藏。一些较大型的褐煤矿藏(也称为褐炭(lignite))见于俄罗斯、美国、德国、波兰和澳大利亚。褐煤一般制备成粉碎的细粉(PF)，其以该形式递送至垂直水冷壁锅炉(verticalwater wall boilers),在所述锅炉中其燃烧放热以用于通过润轮产生蒸汽。燃烧产物的主要部分是细颗粒，其由烟道气携带排出锅炉并且称为飞灰(fly ash)。较粗颗粒(主要为砂)沉落于所述锅炉底部，其在该处被收集。这一部分称为底灰并且通常占燃煤总灰量的约20%。通常使用静电沉淀器处理来自锅炉的烟道气以除去细颗粒(>99%)，并且这一部分称为静电沉淀器(EP)飞灰而且包含燃煤总灰量的约80%。飞灰一般包含约5-20%的煤渣(未燃烧的或部分碳化的煤)。所述两种灰类型一般与循环灰池水(recycled ash pond water)混合并且临时性地容纳于该发电站内的大型灰坑(ash pit)中，在其中所述灰开始发生某些化学反应和水化学变化。随后将混合灰浆液(具有一般约100:1向下至10:1的液体与固体比率，取决于特定的发电站)泵入灰池进行处理。安置的灰一般持续进行‘陈化(age)’，S卩，进行进一步的化学变化，包括最为显著的钙铁石(铁铝酸钙)Ca2 (Al，Fe) 205水化与分解形成多种产物(诸如水合铁铝酸钙、赤铁矿、铁水滑石、赤铁矿和磁铁矿)以及从大气中吸收二氧化碳(CO2),其可显著地增加所述安置的混合灰的化学固定CO2量。原始干EP飞灰的CO2含量是相对低的(一般〈1.0%),但是随着在湿灰安置或干灰安置中发生的陈化，所述安置的混合灰CO2含量缓慢升高，所述CO2大部分固定成为方解石(碳酸I丐；CaCO3)和菱镁矿(碳酸镁；MgC03)。来自褐煤的灰具有多种应用，包括土壤改良/增肥、在水泥和混凝土生产中作为增量剂以及在非金属矿物和建筑材料中作为填料。褐煤中的相对高镁和高钙含量使褐煤飞灰在美国分类系统中归类为‘C级’飞灰，并且这也提高了从所述飞灰中回收镁(Mg)的可能性。从适当的原料制造镁金属的主要方法之一是称为皮金法(Pidgeon Process)的高温冶金方法。自褐煤发电灰坑或灰池收集的大多数原材料并不具有用于以皮金法直接转化成为镁的适当组成品质。对这类原材料以及具有类似组成的其它原材料无法进行处理以获得适于皮金法或其它适当的还原性高温冶金方法的组成品质可能抑制或阻止了镁的形成。此夕卜，由所述原起始材料生成的镁可能具有多种杂质，使其不适于商业用途或销售。此外，在皮金法中一般用于将白云石类型的原料转化成为煅烧白云石类型形式以生成镁的煅烧阶段需要相当高的温度，这在能源和成本效率上是低下的。本专利技术人已经开发出一种方法，其特别适用于加工飞灰和其它材料以用于通过皮金法或其它适当的还原性高温冶金方法进行的还原性高温冶金镁生产。专利技术概述存在大量的潜在镁来源，但是这些来源中的很多包含污染材料，所述污染材料阻碍了这些来源用于还原性高温冶金镁生产。例如，由于进行发电燃烧褐煤而存在于废弃飞灰中的多种污染物妨碍了该材料成为通过还原性高温冶金方法(诸如皮金法)获得镁的适当原料。如果能除去或降低这些污染物，那么通过这些材料生产镁是可能的。在第一个方面中，本专利技术提供了用于改良含镁材料以用于向镁的高温冶金转化的方法，所述方法包括:在浆液中对所述材料进行脱硫以降低该材料的硫含量；以及在浆液中对所述脱硫材料进行脱铁以降低该材料中的铁含量，从而产生了适用于向镁的高温冶金转化的改良材料。所述含镁材料可以是来源于褐煤或褐炭的呈原始干飞灰、干安置灰、储存或陈化干灰、湿安置灰、储存或 陈化湿灰形式的灰、来源于铁、钢或其它含铁金属的冶金生产的原始干矿渣或湿矿渣或陈化干矿渣或湿矿渣、高炉矿渣及粉尘、碱性氧气转炉矿渣及粉尘、电弧炉矿渣、粉尘及淤泥、白云石、煅烧白云石、石灰石、具有可实现的MgO和CaO含量的任何材料，以及它们的任何和全部混合物。优选地，所述含镁材料是飞灰，优选地是来自于褐煤发电站的飞灰。优选地，所述材料具有可实现的氧化镁(MgO)和氧化钙(CaO)含量。在优选的形式中，所述原材料中具有高于约1.54的Ca0:Mg0质量比。优选地，浆液为至多约30%(w/v)处于水中的材料。在优选的形式中，所述浆液为至少l%(w/v)并且至多约20%(w/v)的处于水中的材料。在优选的形式中，使用碳化剂进行脱硫。优选地，所述碳化剂是强碱性阳离子和二氧化碳两者的组合。优选地，所述强碱性阳离子是钠、钾或铵。强碱促进碱的阳离子(诸如钠和铵)与硫酸根之间的离子对的形成，从而优化了含硫酸根物质的溶解度并且因此使硫从所述材料中的浸出(去除)达到最大。强碱还促进含硅和含铝矿物质的溶解，从而帮助硅和铝从所述材料中浸出(去除)。强碱可以是苛性钠(NaOH)、苛性钾(KOH)、苏打粉(Na2CO3)、草碱(K2CO3)或氨(NH4OH),或这些材料的任何组合。在优选的方法中，碱是苏打粉(Na2CO3)。二氧化碳促进碳酸钙的形成，从而降低溶液中钙的有效量，因此也使呈钠盐、钾盐和/或铵盐形式的硫酸根的溶解度达到最大。优选地，所述方法在可直接获得材料的褐煤发电站所在地进行。二氧化碳优选地是来源于发电站的排放烟囱。含镁原材料中的含硫物质可以是硬石膏(CaSO4)、烧石膏(CaSO4:0.5H20)、钙矾石(Ca6Al2 (SO4) 3 (OH) 12:26H20)、碳钠石帆(Na6CO3(SO4)2)、磁黄铁矿(FeS)，等等。碳化还具有加速飞灰中的矿物性钙铁石(名义上为Ca2AlFeO5)分解的次级目的，由此使更多的钙释放以碳酸钙的形式沉淀，并使铁以赤铁矿和非定形氢氧化铁的形式释放。脱硫可在高温下进行。本专利技术人已经发现，约60°C至75°C的高温是适当的，但可使用其它温度，诸如环境温度至约100°c。根据材料，超过约75°C的温度可能具有产生铁水滑石的潜在可能，铁水滑石为非定形或细粒状，具有低密度并且耐受根据密度进行的物理分离。优选地，以煅烧重量计使硫含量降至低于约0.5%。更优选地，以煅烧重量计使硫含量降至约0.2%。优选地，脱铁是根据密度和/或磁化率对批量含铁矿物进行的先期物理分离继之以后期化学处理步骤的组合，所述化学处理步骤涉及使用络合剂浸出铁、铝和硅。优选地，批量含铁矿物的物理分离是基于密度分离，所述密度分离使用旋风式多重力分离器(cyclone mult1-gravity separator),诸如莫兹利多重力分离器(MozleyMult1-Gravity Separator ；MGS)或类似装置。优选地，批量含铁矿物的物理分离使用处于10% (本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬·A·肖特，
申请(专利权)人：生态工程有限公司，镁投资有限公司，
类型：
国别省市：