本發(fā)明涉及原鎂冶煉，尤其涉及一種基于金屬鈣濾材去除鎂蒸氣中鉛雜質(zhì)的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、金屬鎂因其具有優(yōu)異的生物相容性、適中的生物可降解性、良好的力學(xué)性能和特殊的生物功能性，被譽(yù)為“新一代”生物醫(yī)用可降解植入材料。然而，鎂及鎂合金可植入器械的應(yīng)用不及預(yù)期，目前，國(guó)內(nèi)僅有極少數(shù)高純鎂植入器件通過(guò)國(guó)家藥品監(jiān)督管理局審批。原因之一是由于合金元素在人體內(nèi)的作用尚不明晰，需要大量、長(zhǎng)時(shí)間的細(xì)胞、組織、人體相容性實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行安全性評(píng)估。研究表明，雜質(zhì)鉛會(huì)對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)、血液系統(tǒng)、消化系統(tǒng)等產(chǎn)生毒害，因此生物醫(yī)用鎂需嚴(yán)格控制鉛含量?！秚/csbm?0041-2023?醫(yī)用高純鎂擠壓圓棒材》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定使用的高純鎂產(chǎn)品中雜質(zhì)pb含量不超過(guò)10?ppm。

2、目前去除鎂中雜質(zhì)鉛的方法主要為熔劑精煉法和真空蒸餾法。前者主要是利用熔劑（kcl、mgcl2、cacl2）對(duì)金屬單質(zhì)雜質(zhì)的置換作用來(lái)除雜，以及與氧化物夾雜（mgo等）有良好的親和性可靜置分離，主要去除的雜質(zhì)為ca、k、na，對(duì)pb的去除效果有限。真空蒸餾法的除雜原理主要是利用鎂與雜質(zhì)飽和蒸汽壓的差異，在蒸發(fā)和冷凝過(guò)程中將鎂與雜質(zhì)分離，但由于pb的飽和蒸汽壓與鎂相近，鉛雜質(zhì)極易進(jìn)入鎂中。此外，現(xiàn)有純化技術(shù)中也有采用fe、ni、si、cao等濾材的方式（cn201911178561.x、cn201911178325.8、cn201911178562.4、cn202310084209.x），但fe、ni、si濾材主要起到提供異質(zhì)形核位點(diǎn)和物理攔截的顆粒雜質(zhì)的作用，cao濾材主要應(yīng)用于硅熱法的鎂蒸氣，主要與硅熱法鎂中的氟化鋁雜質(zhì)形成礦物質(zhì)鹽類進(jìn)而選擇性除鋁。雜質(zhì)pb與fe、ni、si、cao等物質(zhì)之間結(jié)合能低、親和性差，pb在fe、ni、si等金屬中的溶解度低，不會(huì)形成固溶體，且與上述fe、ni、si、cao等濾材均不會(huì)反應(yīng)形成化合物。上述濾材對(duì)鉛雜質(zhì)未有除雜效果。

3、鑒于此，亟需尋找低成本、高效去除鎂蒸氣中鉛雜質(zhì)的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于金屬鈣濾材去除鎂蒸氣中鉛雜質(zhì)的方法及系統(tǒng)，以解決上述問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、一種基于金屬鈣濾材去除鎂蒸氣中鉛雜質(zhì)的方法，包括：

4、對(duì)鎂原料進(jìn)行加熱，反應(yīng)產(chǎn)生鎂蒸氣；

5、將金屬鈣濾材或者含有金屬鈣的載體放置在鎂蒸氣的流經(jīng)通道上，使鎂蒸氣通過(guò)金屬鈣濾材或者含有金屬鈣的載體去除含鉛雜質(zhì)后，冷凝結(jié)晶得到低鉛粗鎂。

6、可選的，含鉛雜質(zhì)為單質(zhì)鉛。

7、可選的，金屬鈣濾材去除含鉛雜質(zhì)的工作溫度為450?~?800?℃。

8、可選的，金屬鈣濾材為精煉鈣錠、結(jié)晶粗鈣中的任意一種。

9、可選地，金屬鈣濾材的形狀為塊狀、球狀、絲狀中的任意一種。

10、可選的，當(dāng)金屬鈣濾材為塊狀或球狀時(shí)，當(dāng)量直徑為3?~?30?mm；當(dāng)金屬鈣濾材為絲狀時(shí)，絲徑為1?~?5?mm。

11、可選的，金屬鈣濾材的鈣含量在95?wt.%?~?99.5?wt.%。

12、可選的，鎂原料為硅熱法原料或者鎂錠，所述鎂蒸氣的來(lái)源為硅熱法產(chǎn)生的鎂蒸氣或者真空蒸餾法產(chǎn)生的鎂蒸氣的任意一種。

13、一種基于金屬鈣濾材去除鎂蒸氣中鉛雜質(zhì)的系統(tǒng)，包括：

14、鎂蒸氣產(chǎn)生模塊，用于對(duì)鎂原料進(jìn)行加熱，反應(yīng)產(chǎn)生鎂蒸氣；

15、除雜模塊，用于將金屬鈣濾材或者含有金屬鈣的載體放置在鎂蒸氣的流經(jīng)通道上，使鎂蒸氣通過(guò)金屬鈣濾材或者含有金屬鈣的載體去除含鉛雜質(zhì)后，冷凝結(jié)晶得到低鉛粗鎂。

16、一種基于金屬鈣濾材去除鎂蒸氣中鉛雜質(zhì)的系統(tǒng)的應(yīng)用，用于低鉛粗鎂的制備。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有以下技術(shù)效果：

18、本發(fā)明除鉛效果優(yōu)，針對(duì)傳統(tǒng)方法鎂蒸氣與鉛雜質(zhì)沉積溫度相近難以分離的情況，本發(fā)明通過(guò)利用金屬鈣與雜質(zhì)鉛形成ca2pb，使得鉛雜質(zhì)的沉積溫度提高，與鎂蒸氣之間的沉積溫度差異增大，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)鎂鉛分離。

19、本發(fā)明適用性廣，可適用于多種鎂蒸氣源，包括硅熱法鎂蒸氣源和真空蒸餾法鎂蒸氣源；

20、本發(fā)明提出的金屬鈣濾材可通過(guò)將煉鎂原料更換為煉鈣原料，在金屬鎂廠現(xiàn)有裝置中生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)濾材的就地取材和自主供應(yīng)。

21、本發(fā)明在除鉛的基礎(chǔ)上，金屬鈣濾材還可以起到提供雜質(zhì)冷凝異質(zhì)性核位點(diǎn)、物理攔截粉塵顆粒等作用，能夠進(jìn)一步降低鎂蒸氣中的其他主要雜質(zhì)。

22、本發(fā)明提供的濾材和工藝具有成本低、效率高的特點(diǎn)，能夠與現(xiàn)有硅熱法鎂生產(chǎn)工藝直接銜接，在工業(yè)條件下金屬鈣濾材使粗鎂中鉛含量降低50.5%，雜質(zhì)pb含量降低至10ppm以下。此外，該方法也適用于真空蒸餾法。該技術(shù)的應(yīng)用和推廣，可為鎂領(lǐng)域提供高純度、低鉛原材料。

技術(shù)特征：

1.一種基于金屬鈣濾材去除鎂蒸氣中鉛雜質(zhì)的方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于金屬鈣濾材去除鎂蒸氣中鉛雜質(zhì)的方法，其特征在于，含鉛雜質(zhì)為單質(zhì)鉛。

3.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于金屬鈣濾材去除鎂蒸氣中鉛雜質(zhì)的方法，其特征在于，金屬鈣濾材去除含鉛雜質(zhì)的工作溫度為450?~?800?℃。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于金屬鈣濾材去除鎂蒸氣中鉛雜質(zhì)的方法，其特征在于，金屬鈣濾材為精煉鈣錠、結(jié)晶粗鈣中的任意一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于金屬鈣濾材去除鎂蒸氣中鉛雜質(zhì)的方法，其特征在于，金屬鈣濾材的形狀為塊狀、球狀、絲狀中的任意一種。

6.?根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于金屬鈣濾材去除鎂蒸氣中鉛雜質(zhì)的方法，其特征在于，當(dāng)金屬鈣濾材為塊狀或球狀時(shí)，當(dāng)量直徑為3?~?30?mm；當(dāng)金屬鈣濾材為絲狀時(shí)，絲徑為1?~?5?mm。

7.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于金屬鈣濾材去除鎂蒸氣中鉛雜質(zhì)的方法，其特征在于，金屬鈣濾材的鈣含量在95?wt.%?~?99.5?wt.%。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于金屬鈣濾材去除鎂蒸氣中鉛雜質(zhì)的方法，其特征在于，鎂原料為硅熱法原料或者鎂錠，所述鎂蒸氣的來(lái)源為硅熱法產(chǎn)生的鎂蒸氣或者真空蒸餾法產(chǎn)生的鎂蒸氣的任意一種。

9.一種基于金屬鈣濾材去除鎂蒸氣中鉛雜質(zhì)的系統(tǒng)，其特征在于，包括：

10.一種如權(quán)利要求9所述的基于金屬鈣濾材去除鎂蒸氣中鉛雜質(zhì)的系統(tǒng)的應(yīng)用，其特征在于，用于低鉛粗鎂的制備。

技術(shù)總結(jié)
一種基于金屬鈣濾材去除鎂蒸氣中鉛雜質(zhì)的方法及系統(tǒng)，包括：對(duì)鎂原料進(jìn)行加熱，反應(yīng)產(chǎn)生鎂蒸氣；將金屬鈣濾材或者含有金屬鈣的載體放置在鎂蒸氣的流經(jīng)通道上，使鎂蒸氣通過(guò)金屬鈣濾材或者含有金屬鈣的載體去除含鉛雜質(zhì)后，冷凝結(jié)晶得到低鉛粗鎂。本發(fā)明提供的濾材和工藝具有成本低、效率高的特點(diǎn)，能夠與現(xiàn)有硅熱法鎂生產(chǎn)工藝直接銜接，在工業(yè)條件下金屬鈣濾材使粗鎂中鉛含量降低50.5%，雜質(zhì)Pb含量降低至10?ppm以下。此外，該方法也適用于真空蒸餾法。該技術(shù)的應(yīng)用和推廣，可為鎂領(lǐng)域提供高純度、低鉛原材料。

技術(shù)研發(fā)人員：單智偉,鄭芮,鄒希,胡佳其,楊永亮,高志軍,楊衛(wèi)東,劉二忠
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安交通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28