本发明涉及镁渣资源化利用领域，尤其涉及一种镁渣资源化利用方法。
背景技术：
1、镁渣是目前常见的一种工业废渣，其常被用来制作水泥材料，镁渣在用作水泥材料时其内部的含镁量需要控制在2％以下，而目前工业生产中所产生的镁渣中其镁的含量是远高于2％，所以目前在对镁渣再利用时常采用浸出法对提取镁渣中的钙镁，从而使经过浸出法处理的镁渣可以用作水泥材料，目前所采用的浸出法中所使用的溶液为高浓度的铵盐以及高离子活度的铵盐，在这种高浓度的铵盐以及离子活度的铵盐水溶液中，将镁转化为氢氧化镁是非常困难的，钙镁难以分离，所以目前采用高浓度铵盐以及高离子浓度的铵盐虽然可以降低镁渣的中镁含量，但是没法对浸出液中的钙与镁进行分离，从而降低了镁渣的资源化利用率。
技术实现思路
1、本发明针对上述问题，提出了一种镁渣资源化利用方法，通过采用铵盐浸提的基础上进一步使用钠滤膜，利用纳滤膜的分离富集作用，将镁渣的浸出和镁分离隔离开，实现了钙与镁的分离提纯。
2、本发明采取的技术方案如下：
3、一种镁渣资源化利用方法，包括如下步骤
4、步骤1(初溶步骤)：将镁渣加入到含有钙镁溶剂、离子调节剂、钙化合物、镁化合物、晶型调节剂的溶液a中，控制反应过程ph值在8.0-12.0之间，使镁渣中的氧化钙溶解在溶液中，过滤分离，得到除钙镁渣和含钙溶液；
5、步骤2(再溶步骤)：除钙镁渣与含有钙镁溶剂、离子调节剂、、钙化合物、镁化合物的溶液b中，通过控制反应过程ph值在5.0-10.0之间，使镁渣中未溶解的氧化钙、碳酸钙、氧化镁、碳酸镁溶解在溶液中，过滤分离，得到尾渣和含镁溶液；
6、步骤3(富集步骤)：含镁溶液通过纳滤膜，对溶液中的镁离子进行富集(即第一级浓缩)，浓缩液为高镁溶液，透过液为低镁溶液；
7、步骤4(沉淀步骤)：调节高镁溶液的ph值在9.0-13.0之间，使溶液中的镁元素转化为氢氧化镁沉淀，过滤后得到氢氧化镁及除镁溶液；
8、步骤5(除钙步骤)：含钙溶液与碳源反应，生成碳酸钙与除钙溶液；
9、步骤6(固镁步骤)：氢氧化镁加入到含有碳酸盐、离子调节剂的溶液c中，调节ph值在6.0-11.0之间，与碳源反应，生成碳酸镁或碱式碳酸镁，分离后得到镁碳化液及碳酸镁或碱式碳酸镁产品。
10、需要具体说明的是镁渣的浸出过程因为钙镁化合物属于烧结后的产物，比较稳定，为了提高钙镁的浸出率，需要使用离子活度较高的铵盐以及较高浓度溶剂铵盐，为了获得较好的浸出效果，溶液中铵盐的浓度会很高，并且浸出后剩余未参与反应铵盐也会很多，导致在镁离子转化为氢氧化镁的过程中，因为氨-铵离子的缓冲效应，导致溶液中甚至需要10-15mol/l以上的氨浓度才可以使镁转化为氢氧化镁，为了既获得钙镁的较好的浸出率，又可以实现镁的分离，使用纳滤膜可以实现拦截二价离子、透过一价离子的作用，对钙镁渣浸出后的高铵盐溶液进行分离，降低镁溶液中的铵盐浓度，进而实现美力滋的可控沉淀。
11、步骤7(再富集步骤)：步骤3中为了获得更好的镁离子富集效果，浓缩后的高镁溶液可以使用纳滤膜进行第二级浓缩，对溶液中的镁离子进行富集，浓缩液为高镁溶液b，透过液为低镁溶液b，低镁溶液b与含镁溶液混合使用纳滤膜进行第一级浓缩。
12、需要具体说明的是纳滤膜的分离效果与溶液的铵浓度有一定联系，可以通过分次浓缩，降低浓缩过程的能耗，提高分离效果。
13、上述步骤1～步骤7即为一个完整的镁渣粉碎提取过程。
14、可选的，还包括步骤8(即气体回收步骤)：步骤4中所得除镁溶液，通过蒸汽汽提、减压蒸发、常压蒸发、惰性气体汽提等方式，将溶液中的碱转化为碱性气体进行回收，脱碱后的除镁溶液为脱碱溶液。
15、可选的，还包括步骤9(即富钙步骤)：步骤1中所得含钙溶液，与镁渣进行再次接触反应，提高溶液中的钙浓度，分离后得到除钙镁渣和含钙溶液。
16、需要具体说明的是经过纳滤膜分离后的高镁溶液，还会含有一定的铵盐，为了提高沉镁的效率，可以将纳滤膜分离后的高镁溶液再次与钙镁渣接触，利用钙镁渣中的比较少的活性氧化钙部分，将铵盐转化为钙盐与氨水，同时控制ph值使镁不沉淀，分离后得到铵盐浓度更低的高镁溶液，进而提高镁的回收效率。
17、可选的，还包括步骤10(即除杂步骤)：步骤1及步骤9中所得含钙溶液，通过电解、加入沉淀剂、使用离子交换树脂处理的方式，去除溶液中的存在的铅、锌、汞、镉、铜、镍、钴杂质，再作为步骤5的含钙溶液使用。
18、可选的，还包括步骤11(即粉碎步骤)：步骤1、步骤9中的镁渣在使用前，经过粉碎、粉碎、球磨处理，将镁渣处理为粒径不高于1mm的粉末使用。
19、可选的，还包括步骤12(即再生步骤)：步骤3中的高镁溶液、步骤7中的高镁溶液，与镁渣再次接触，控制ph值在4.0-11.0之间，分离后获得的溶液为高镁溶液c；高镁溶液c可以用于步骤4中。
20、需要特别说明的是，在上述方案中，钙镁溶剂中是含有铵盐的，因此上述方案中，在富集步骤以及再富集步骤中使用到了纳滤膜，2)镁渣中氧化钙、氧化镁属于经过烧结的固体，化学反应活性差，普通的溶液或者浓度较低的溶液，例如硝酸铵等，钙镁浸出效果差，为了能够提高钙镁的浸出率，需要较高的铵盐浓度，但是较高的铵盐浓度会使沉镁过程变得异常困难(因为铵离子-氨的缓冲效应导致需要极高的氨浓度才可以达到镁离子沉淀所需的ph)，这一相互矛盾的问题使镁渣的化学浸出和钙镁分离变得难以解决。本方案中结合了对一价离子和二价离子具有不同透过性的纳滤膜，钠滤膜对一价离子(铵离子)和二价离子(镁离子)具有不同透过性，通过纳滤膜的分离富集作用，将镁渣的浸出和镁分离隔离开，可以同步实现高离子活性的铵盐溶液对钙镁渣进行浸出与低浓度铵的含镁溶液的镁沉淀过程，进而获得了镁渣中钙镁元素的高效浸出与高效分离过程，实现了对镁渣中钙、镁的提取，并且将提取得到的钙、镁分别转化为高品质的碳酸钙及碳酸镁，并且降低了残余镁渣中镁的含量(含量降至2％以下)。
21、同时需要说明的是，上述方案中，通过晶型控制剂的使用，可以有效控制碳酸钙产品的形貌，满足轻质碳酸钙的产品标准。
22、综上所述，本方案中所公开的方案在通过采用铵盐浸提的基础上进一步使用钠滤膜，利用纳滤膜的分离富集作用，将镁渣的浸出和镁分离隔离开，实现了钙与镁的分离提纯。
23、可选的，钙镁溶剂是对钙、镁有一定络合能力的有机酸及其盐。
24、具体钙镁溶剂可以是是乙酸、丙酸、丙二酸、柠檬酸、酒石酸、乙二胺丙二酸、氨二乙酸、氨基乙酸、氨基丙酸、丝氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、组氨酸、脯氨酸的酸及其铵盐、钠盐、钙盐、镁盐、钾盐中的一种或几种，其浓度为0.1-10.0mol/l。
25、可选的，碳源是二氧化碳、碳酸盐、碳酸氢盐中的一种或几种。
26、可选的，离子调节剂是与钙、镁离子在中性溶液中混合不产生沉淀、不产生络合反应的一价盐。
27、具体离子调节剂是铵、钾、钠的氯化物、硝酸盐、甲酸盐、高氯酸盐、氨基磺酸盐中的一种或几种，浓度为不高于10.0mol/l。
28、可选的，所述钙化合物是氧化钙、氢氧化钙、氯化钙、硝酸钙、高氯酸钙、甲酸钙、乙酸钙、丙酸钙中的一种或几种，且钙化物的浓度为不高于10.0mol/l。
29、可选的，所述镁化合物是氧化镁、氢氧化镁、氯化镁、硝酸镁、高氯酸镁、甲酸镁、乙酸镁、丙酸镁中的一种或几种，浓度为不高于10.0mol/l；
30、可选的，晶型调节剂可以是单糖、多糖、低聚糖中的一种或几种；
31、晶型调节剂是阿拉伯糖、葡萄糖、果糖、半乳糖、麦芽糖、蔗糖、乳糖、淀粉糖原、纤维素、半纤维素、果胶中的一种或几种，浓度为0.01-100g/l；
32、步骤1中优选的控制反应过程ph值在9.0-11.5之间，固体加入量为10-500g/l。步骤9中优选的控制反应过程ph值在9.0-11.5之间，固体加入量为10-500g/l；步骤2中优选的控制反应过程ph值在5.5-7.0之间，固体加入量为10-500g/l；步骤4中调节高镁溶液优选的ph值在10.0-12.0之间；步骤6中优选的调节ph值在7.0-10.0之间；步骤12中优选的ph值为6.5-10.0；为了获得更好的碳酸钙结晶效果，步骤5中的钙离子碳化深度控制在10-90％之间；步骤3与步骤7中使用的纳滤膜是允许一价离子部分透过，对二价及以上离子具有较高截留率的功能性的半透膜，操作压力为0.1-20mpa。
33、本方案中所用的镁渣是金属镁冶炼过程中产生的含有氧化钙、氧化镁的经过化学浸出处理或未经过化学浸出处理的废渣。
34、可选的，步骤1的反应温度为10-60℃，时间为0.1-10小时；步骤2的反应温度为50-150℃，时间为0.5-20小时；步骤4的反应温度为20-90℃，时间为0.1-10小时；步骤5的反应温度为-10-90℃，时间为0.1-10小时，压力为表压0-1.0mpa；步骤6的反应温度为40-120℃，时间为0.1-10小时，压力为表压0-1.0mpa；步骤8的反应温度为40-120℃，时间为0.1-10小时；步骤10的反应温度为10-60℃，时间为0.1-10小时；步骤12的反应温度为10-100℃，时间为0.1-10小时。
35、可选的，步骤1、步骤4、步骤6、步骤9、步骤12使用碱调节溶液的ph值，所述碱是的含有氨、氢氧化钠、氢氧化钾、乙胺、乙二胺、碳酸铵、碳酸氢铵中的一种或几种的水溶液或蒸汽，其中水溶液的含水率为1-99％，蒸汽中含有的水蒸气比例为1-99％。
36、可选的，步骤2中使用挥发碱性气体的方式调节溶液的ph值，挥发碱性气体的方式为蒸汽汽提、减压蒸发、常压蒸发、惰性气体汽提中的一种或几种。
37、可选的，步骤3、步骤7中纳滤膜的运行压力在0.5-12.5mpa之间，运行温度为10-60℃。
38、需要进一步说明的是，步骤3、步骤7中使用的纳滤膜，优选的特征是对一价离子截留率在20-70％之间、对二价离子截留率在60-99％之间。步骤10中的沉淀剂是钾、钠、氨、钙的硫化物或者磷酸盐，加入量不超过0.1mol/l；离子交换树脂是大孔阳离子交换树脂、螯合型阳离子交换树脂、凝胶型阳离子交换树脂中的一种，使用过的离子交换树脂使用盐酸、柠檬酸、高氯酸等进行浸泡冲洗再生。
39、上述的钙镁回收方法中，使用铵盐-氨循环体系，镁渣中氧化钙、氧化镁的分离不消耗额外的化学试剂，只消耗热能、电能即可实现回收，回收方便快捷。
40、本发明的有益效果是：通过采用铵盐浸提的基础上进一步使用钠滤膜，利用纳滤膜的分离富集作用，将镁渣的浸出和镁分离隔离开，实现了钙与镁的分离提纯。
1.一种镁渣资源化利用方法，其特征在于，包括如下步骤，
2.根据权利要求1所述的一种镁渣资源化利用方法，其特征在于，所述钙镁溶剂包括对钙以及镁具有络合能力的有机酸及其盐类。
3.根据权利要求2所述的一种镁渣资源化利用方法，其特征在于，钙镁溶剂包括乙酸、丙酸、丙二酸、柠檬酸、酒石酸、乙二胺丙二酸、氨二乙酸、氨基乙酸、氨基丙酸、丝氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、组氨酸、脯氨酸的酸及其铵盐、钠盐、钙盐、镁盐、钾盐中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种镁渣资源化利用方法，其特征在于，所述碳源包括二氧化碳、碳酸盐以及碳酸氢盐的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种镁渣资源化利用方法，其特征在于，所述钙化合物包括氧化钙、氢氧化钙、氯化钙、硝酸钙、高氯酸钙、甲酸钙、乙酸钙、丙酸钙中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种镁渣资源化利用方法，其特征在于，所述镁化合物包括氧化镁、氢氧化镁、氯化镁、硝酸镁、高氯酸镁、甲酸镁、乙酸镁、丙酸镁中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种镁渣资源化利用方法，其特征在于，所述晶型调节剂包括单糖、多糖、低聚糖中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的一种镁渣资源化利用方法，其特征在于，还包括气体回收步骤，将沉淀步骤中得到除镁溶液通过蒸汽汽提或者减压蒸发或者常压蒸发或者惰性气体汽提的方式，将溶液中的碱转化为碱性气体进行回收，脱碱后的除镁溶液为脱碱溶液。
9.根据权利要求1所述的一种镁渣资源化利用方法，其特征在于，还包括富钙步骤，将初溶步骤中得到的含钙溶液与镁渣再次接触反应，分离后得到除钙镁渣和含钙溶液。
10.根据权利要求1所述的一种镁渣资源化利用方法，其特征在于，还包括再生步骤，将富集步骤中得到的高镁溶液以及再富集步骤中得到的高镁溶液b与镁渣再次接触反应，反应过程维持ph为4.0-11.0之间，分离后获得的溶液为高镁溶液c。
