□編譯/蘇鴻英

鎂廢料的分級與回收

□編譯/蘇鴻英

The Classification and Recycling of Magnesium Waste

鎂廢料的回收和二次加工，必須重視鎂合金中的雜質問題。由于低電化學電勢有Fe、Ni和Cu元素存在，會增加部件腐蝕速度，只有Fe較容易從鎂熔體中去除。在高純度鎂合金的技術規(guī)范中對上述三種元素的極限值是有明確規(guī)定的（見表1），如果其中一個極限值超標，腐蝕速度都會加快。對于一些標準鎂合金來講，已明確規(guī)定了最低極限值。但是在儲存或運輸鎂廢料及鑄造嵌入件時，上述三種元素都極易被引入，因此必須考慮雜質的敏感程度，特別是對鎂廢料進行分級時更是如此。

一、鎂廢料的分級

已經(jīng)建立起來的鎂廢料分級的幾個級別主要由鎂生產(chǎn)商來確定，ISO標準在2005年已經(jīng)制定出來。鎂廢料的級別通常由材料（結構緊湊件或車削碎料）形狀，潔凈度（干凈、涂層、濕或有油），雜質（無雜質或有Ni、Cu或Si污染)，鎂含量（100%鎂或沒有鎂以外殘留物），焙劑存在（無焙劑或有焙劑）和化學成分（根據(jù)合金或混合物分揀）來確定（見表2）。

Brassard等人強調，對于一個有效的回收和二次加工工藝來講，鎂廢料的均質性非常重要，均質性的變化可能會有不利的影響。在燃燒含有油的鎂廢料時，所產(chǎn)生的熱會對熔化速度有影響，當返回料非常小（細）時影響特別明顯。熔化速度還會受到低表面/體積比的影響，即大塊料或鎂錠夾雜。如果表面的鎂氧化物不熔化并形成渣，會產(chǎn)生不理想的高表面/體積比的氧化返回料，返回料的水分再和鎂水反應，會導致氣體（如氫氣）產(chǎn)生并在爐內產(chǎn)生小爆炸。

1級：通常在壓鑄車間見到，1級鎂廢料如泛道、涂料、流道、昌口和溢出物占到每個壓鑄部件的40%～50%，這種干凈、結構緊湊的鎂廢料可以重熔成結構應用材料，這是用于再次鎂合金加工中最常見的鎂廢料。通常根據(jù)由單一化學成分構成的合金收集1級鎂廢料。通過合金化或添加純原鎂來調整鋁和鋅的含量。

Franke將回收進一步分為就地（in-cell）、內部（Cin-house）和外部回收 (external recycling)。就地是鎂廢料在鑄造爐里立即重熔，但由于氧化物的進入和模釋放劑的污染，就地回收僅能在有限范圍內進行，同時熔體需要通過化學分析或金相手段認真檢查。根據(jù)Franke的觀點，一家鎂廢料公司的年產(chǎn)量可能需要超過1 500萬噸才能保證其穩(wěn)定的生產(chǎn)過程。

表1 幾種鎂合金的雜質極限值 單位：wt %

表2 鎂廢料分級一覽表

2級：對于2級鎂廢料，從鎂熔體中可以把鋼嵌入件去除，而鐵可溶性相對較低，通過增加錳可以控制鐵的積累。有些嵌入件熔在鎂水里會把Cu、Ni或Si引入熔體，例如黃銅、青銅和一些鋁合金，這類鎂廢料不可以二次加工成高純鎂合金，但是可以用于鋁合金化或鋼脫硫。

3級：3級鎂廢料的有機涂層和油無論采用機械手段或化學手段都可以去除。在燃燒時，要小心在廢氣中生成的二惡烷（Dioxins）。King的觀點是，清潔過的報廢鑄件可以當2級鎂返回料看待。又因為不同的表面積/體積比，有些分類系統(tǒng)會把涂漆/滌層和濕/有油廢料區(qū)分開來，而濕/有油鎂廢料經(jīng)常含有細的材料，具有高表面/體積比，所以按不同的性別分組。

4級：由于這些鎂廢料的高比表面積與鎂的反應性，車削屑需要單獨收集。Westengen和King認為干燥的車削屑可以精煉成高純鎂合金。因為很難采用覆蓋氣體提供足夠的保護，無熔劑重熔鎂廢料碎屑幾乎是不可能的。另一個可選擇的用途就是用于鋼鐵工業(yè)的脫硫。而4級鎂廢料回收率比1級鎂廢料的回收率低。

5級：根據(jù)Franke和Westengen的觀點，由于油/水乳液能促進氫氣的生成，采用油或油/水乳液加工鎂碎屑的居多數(shù)。進而言之，松散的鎂碎屑被列為危險材料并且只能儲存在特殊的鋼筒里運輸，這就是為什么污染的鎂碎屑一定要盡可能壓實。

受潤滑劑污染的鎂屑處理是不成功的。根據(jù)King的觀點在清洗離心干燥系統(tǒng)里礦物油潤滑劑可以利用水基堿去脂溶液去除。但是油/水乳液比較難去除，觀點中建議的幾種處理工藝來解決污染碎屑問題，例如采用加熱螺旋裝置的真空蒸餾或蒸發(fā)方法從松散碎屑里去除潤滑劑，但并未說明這種處理工藝可適用于工業(yè)應用。而且處理潤滑劑污染鎂屑的成本可能超過回收鎂的價值，F(xiàn)ranke更偏向于把這些材料回填土地。

6級和7級：6級鎂廢料中含有70%～90%的鎂，7級鎂廢料中含有最多30%的鎂，兩組材料可采用鹽通過重熔和精煉的方法進行回收，這一工藝技術已經(jīng)在工業(yè)上應用，產(chǎn)品是鎂、渣或7級鎂廢料。對于渣的應用已經(jīng)討論了3種可能性：傾倒、對所有成分的進一步加工和在鋁工業(yè)上的應用。

根據(jù)Fragner等人的觀點，渣被認為是無毒和吸濕的。鎂在和水接觸時會產(chǎn)生氫氣，而渣就會變得難以處理。Fragner等人通過浸出，把渣分割成鎂金屬、Mg（OH）2和鹽水，Ditze等人通過鹽酸進一步浸出Mg（OH）2。由于加工處理成本較高，他們偏愛傾倒渣或把渣用于鋁工業(yè)。Westengen等人稱通過采用離心處理手段，額外誘加鹽稀釋可從渣里分離出鎂金屬。目前鎂含量低的鎂灰和渣用來回填土地，但溶液，包括浸出過程都可能用于生產(chǎn)。在一些出版物里，由于含鹽氧化物的顏色為黑色，含殘留物的焙劑被稱為黑鎂灰。在這種情況下渣的定義是指坩堝底部無焙劑殘留物，而鎂灰則指焙體表面的殘留物。

8級：本級鎂廢料包括大多數(shù)的后消費鎂廢料，由于Cu、Ni和Si的進入，不會涉及到不同鎂合金的混合物。8級鎂廢料采用的工業(yè)工藝技術不能精煉成高純鎂合金，其用途為鋼脫硫和鋁合金化。（未完待續(xù)）

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