CN101033511A - 一种金属镁冶炼炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用电加热从镁的氧化物中用热还原法生产金属镁的冶炼炉，以及与这种冶炼炉配合使用的用于放置镁的氧化物与还原剂的料室和向料室供电的装置。本发明的金属镁冶炼炉是在炉体上设置有用金属制成的可与炉体密封固定和开启的底盖，底盖内衬有绝热材料和用于放置料室并向料室供电的接触体，在炉体的上部侧壁上设有连通炉体内部与外部的连通管路，连通管路的外端设有与过滤器、结晶器以及真空系统连接的法兰。

Description

一种金属镁冶炼炉

技术领域

本发明涉及一种用电加热从镁的氧化物中用热还原法生产金属镁的冶炼炉，以及与这种冶炼炉配合使用的用于放置镁的氧化物与还原剂的料室和向料室供电的装置。本发明的冶炼炉由金属制成的炉体外壳，由金属制成的可与炉体密封固定与开启的炉盖和用于固定开启炉盖的装置，设置于炉体外壳内和炉盖的绝热层，向炉内馈电的装置，以及置于炉内的用于放置被还原的物料并作为加热电阻体的料室。

背景技术

热还原法生产金属镁是用硅或铝为还原剂将氧化镁还原，再将镁蒸汽冷凝成结晶镁。为解决传统的采用煤加热的皮江法工艺污染严重、耗能高和生产效率低的不足，现有技术中将煤加热改为电加热。采用电加热的冶炼炉均为金属制成的炉体，在炉体的顶部设置有可与炉体密封固定和开启的炉盖，在炉体外壳内和炉盖内均衬有绝热材料，在炉盖上还设置与结晶器和真空系统连接的管路，在炉体内放置盛放镁氧化物和还原剂的料室，以及供电装置。一般来讲，现有技术中炉盖与炉体的结合处还设置有密封机构。例如美国专利US4,264,778及US4,238,224公开的炉体及相关的工艺。

现有技术中的料室为由耐热金属制成的平板状或螺旋状托架，其最底层固定有用耐热金属制成的立柱，在炉料进入炉体内和尾料、炉渣从炉体内取出是通过所设的立柱顶端的吊环进行吊起作业实现的。为提高生产率冶炼炉一般要求连续生产，炉渣在取出时料室和立柱的实际温度高于1,000℃，而盛放炉渣的料室重量高达10多吨，在卸装时极不安全，同时立柱还会因在热状态的受拉产生蠕变变形。现有技术的另一个不足是由于炉体下部是一个密闭的炉底，在工艺过程中掉入炉底内的物料难以进行清理。现有技术的炉盖因需要配置供电装置、连结结晶器和真空系统的装置等，同时还需要在冶炼过程中将其装上或卸下，因此其结构十分复杂，制造较为困难，而且难以保证密封。由于现有技术中的进料与出料只能在炉顶上完成，同时供电也是通过炉顶实现的，因此在作业中既不方便，也容易使作业场合的安全和作业环境恶化。

发明内容

本发明公开一种可克服现有技术不足，使物料进出炉体时更为安全，不会产生立柱蠕变变形，可使作业场所更为清洁，作业更为方便，而且作业效率更高的金属镁冶炼炉。本发明同时公开与这种冶炼炉配合使用的料室、向料室馈电的装置以及相关的附加装置。

本发明的金属镁冶炼炉是在炉体上设置有用金属制成的可与炉体密封固定和开启的底盖，底盖内衬有绝热材料和用于放置料室并向料室供电的接触体，在炉体的上部侧壁上设有连通炉体内部与外部的连通管路，连通管路的外端设有与过滤器、结晶器以及真空系统连接的法兰。

本发明的炉体的顶端与底端炉盖和底盖的连接采用法兰连接。

本发明的料室是由耐热金属制成的带有凸起边缘的盘状物。本发明的料室可以由一个底料室和数个上部料室组成，其中：底料室对称位置设有沿其轴线向上的立柱；上部料室的对称位置设有可与底料室上所设的立柱动配合的孔。底料室所设的立柱以及上部料室所设的孔可以用于相互间的定位，而且立柱还可用于在冷态时吊装料室。

本发明的底料室与上部料室间在工作状态应放置用于承载其上部载荷，并导电加热用的导电支承加热块，这一支承块可采用铁氧体材料制成，也可采用石墨材料制成，支承块的高度应略大于料室上凸起边缘的高度，以使各料室在叠落时，各凸缘不会与上一层的料室底部相接触即可。

本发明设置于底盖内绝热材料上的承载与电流接触体可采用耐热导电材料制成，如采用石墨材料制成。

本发明的与前述金属镁冶炼炉配合使用的运送炉底盖的装置可以是一个小车，在其上设置有可将底盖向上顶起的升降机构。这一升降机构最好为液压机构。另外还可以将所述的小车的车轮设置于轨道上。

本发明具有如下优点：

1、由于本发明的镁冶炼炉下底设置有可开启和密封的底盖，冶炼的原料是放置于料室，再经炉底进入炉内，出料时也是通过打开炉底的底盖从炉体的下部取出料室，这就克服了现有技术从炉顶进出料引起的不安全问题，同时料室的立柱在进出料过程中不受拉力，也就不会产生高温蠕变变形。

2、由于本发明的不再受高温条件下立柱蠕变问题的困扰，无需再等料室适当的冷却，因此可在反应完成时立即更换料室，进行另一炉次的反应生产，因此可以提高生产效率。

3、现有技术中料室内所放置的反应物料为压制成块状，且其中心带有通孔的，类似蜂窝煤结构的料块。而本发明中由于料室采用了带有凸缘的的盘状物，使本发明的装置可以使用我国企业现常使用(特别是煤加热皮江法企业所使用)的类球状反应物料，因此可以减低工艺改进时的成本。

4、由于采用了带凸缘的盘状物的料室，由于凸起边缘对料室底面起到一种类似加强筋的作用，因此可以省去现有技术中在反应完成后料室会因热变形而需要进行整形的工序。

5、由于本发明的底盖可以放置在轨道上放置的小车上，并利用小车上所设的液压机构进行底盖的抬升与下降，当在同一轨道上设置两个这样的小车时，可以使底盖与其上的料室更换更为迅速，进一步提高生产效率。

6、因本发明的真空系统、结晶器等装置是设置于炉侧壁上，因此可避免现有技术需要在进出料后重新设置真空与结晶器的工作，同时还可以提高这些装置与炉体结合的可靠性。

7、因本发明的炉盖与炉底盖均可以打开，这就大大方便了对炉内的清理，同时进出料是在炉下进行，炉顶上仅需做导电极更换等作业，因此整个作业区域将更为整洁。

附图说明

附图1为本发明的炉内结构示意图，附图2为备用底盖与放于其上的料室示意图，其中最下面的底料室的立柱采用了断开的画法。附图3为图2的底视图，显示本发明的一个实施例的料室下底面的结构。

图中：1电源，2炉体，3料室，4绝热保温层，5电极，6炉盖，7过滤器，8连接结晶器和真空系统的法兰，9结晶器内部空间，10结晶器，11净化器，12底盖，13液压机构，14立柱，15吊环，16导电支承加热块，17料室边缘的凸缘，18料室内部空间，19位于料室底面所设的加强筋，20小车，21轨道，22设置于底盖内绝热材料上的承载与电流接触体。

具体实施方式

附图为本发明的冶炼炉一个实施例。以下结合附图对本发明进行解说。

本发明的炉体由三部分组成。其中上下两部分为炉盖6和底盖12，中间为圆筒形的炉体2，炉体2固定于工作台上。炉体外壳、炉盖和底盖均用钢板制成。在炉体2内和炉盖6、底盖12内设有保温绝热的衬里4，以起良好的隔热保温作用。在实际制做中绝热衬里4可以使用耐火砖，也可以使用绝热保温的岩棉材料。本发明的炉盖6和底盖12与炉体2间设置有固定和开启的装置和密封装置。本发明的密封装置结构与现有技术中炉盖与炉体间设置的密封装置是相同的，因此在附图未表现这部分的内容。炉盖和底盖与炉体固定与开启的装置最为常见的是法兰连接，即在炉体的上端和下端以及炉盖和底盖的边缘上设置法兰，利用螺栓或卡具实现炉体与炉盖、底盖间的固定，也可采用专用的卡具对将炉盖固定于炉体上。在使用中解除相应的螺栓或卡具对法兰的约束即可使顶盖6或底盖12与炉体2相开启，以便从事相应的作业。本发明的炉盖6上设置有连通电源1并向炉内料室放置的支承加热块16馈电的电极5。在炉体的侧壁上，一般是炉体偏上一点位置处，开有用于连通过滤器7、结晶器10和真空系统的通道，该通道与结晶器间的连接通过法兰8实现。在连通真空系统的管路上可以设置净化器11，以使结晶器10内结晶出的镁更为纯净。由于本发明与结晶器和真空系统连接的通道设于炉体的侧壁处，且这一部分为固定不动的部位，使结晶器可以灵活安装或卸下，同时也可使其密封效果为最佳。在底盖12的绝热材料上设置有向料室馈电和支承料室载荷的接触体22，这一接触体可以采用耐热导电材料，如耐热导电的金属材料，也可以用石墨材料制成。在接触体22上放置料室3。由附图1可见，底盖12下有带有液压升降机构13的小车20，而小车20是置于轨道21上。由于采用小车与液压升降机构，使底盖的运送、以及装入炉体内更为方便。在小车下设置专用的轨道，可使小车与炉体底部的定位更为准确。

本发明的料室3在使用中一方面起盛放反应物料的功能，另一方面通过与放置于各料室内的导电支承加热块16向下层料室馈电，料室3采用耐热钢材制成的，其上带有凸缘17，形成一个圆盘状，其外围的凸缘17高度根据反应料块的高度确定，一般只要高于料块高度的一半，能有效阻挡物料从料室内滑出即可。由附图2可见，本发明所使用的料室由底料室，即附图2下部的图所示，和上部料室，即附图2的上部所示，其中的底料室的中间固定有立柱14，而上部料室的中间开有与立柱14相配合的孔。底料室和上部料室的内部空间18内用于放置反应物料，正是由于料室带有凸缘17，可以阻止内盛的反应物料，特别是近似球状的物料从料室内滑出。底料室与上部料室和各上部料室间各放置至少三个导电支承加热块16。加热块16的高度应当稍大于料室凸缘的高度，以确保与上层料室的底面良好接触，加热块16的截面积和高度可根据电气要求设计确定，应根据所需要的加热温度、所能加热的料层厚度等因素确定相关的参数。为使附图表现较为清晰，在附图2的各料室间放置的加热块没有画出。加热块16可用导电发热的陶瓷材料或铁氧体材料制成，也可用石墨材料制成。设置于各料室内的支承加热块16一方面支承其上部的各料室的载荷，另一方面通电产生热量，作为给料室供热的热源，以维持正常的还原反应进行。由于加热块16的高度稍高于料室凸缘高度，因此可以确保各料室间的支承加热块的导电。为确保料室在高温反应条件下不发生变形，料室的底面，包括底料室和上部料室，还可再设置加强筋19，如附图3所示。为使最上层的料室有较好的加热效果，可在最上一层料室上放置一个平板状的盖，参见附图1和附图2，在此盖上可直接放置加热块16与电极5相接触，或在此盖上设置定位的凹坑用于和电极5相接触。

由于本发明中料室是放置于底盖12之上，料室进入炉体和从炉体中取出是从炉体的下部完成，而底盖12和其上的料室又是通过设于炉体下面的小车及设于小车上的液压机构实现，在小车的液压机构作用下放置于料室内的反应物料进入炉体后即可用设于底盖和炉体上的固定和开启装置，如螺栓或卡具，将底盖与炉体间约束固定，而在出料时先用小车上的液压装置作用于底盖上，再解除固定装置的约束，即可将反应后的料室从炉内取出。因此，本发明的出料和入料不再象现有技术那样需要从立柱上吊装，这样也就避免了在高温条件下立柱受拉产生拉伸蠕变变形，同时也可提高冶金过程的安全性。同时当在一台炉体中配备两个小车，即一个小车用于取出反应后的物料，而另一个小车上准备下一个反应的新料室，这样可以进一步提高生产效率。

本发明的料室因其边缘带有凸起的凸缘，因此其内可以盛装我国国内煤加热皮江法生产中所用的类球形反应物料，当然也可以采用如现有技术所使用的如蜂窝煤状的反应物料。同时由于凸缘的作用可起到类似加强筋的效果，因此可以最大限度避免料室受热变形。

Claims (11)

1、一种金属镁冶炼炉，包括：由金属制成的炉体外壳，由金属制成的可与炉体密封固定与开启的炉盖和用于固定开启炉盖的装置，设置于炉体外壳内和炉盖的绝热层，向炉内馈电的装置，以及置于炉内的用于放置被还原的物料的料室，其特征是炉体的设置有由金属制成的可与炉体密封固定和开启的底盖，底盖内衬有绝热材料和用于放置料室并向料室供电的接触体，在炉体的侧壁上设有连通炉体内部与外部的连通管路，连通管路的外端设有与过滤器、结晶器以及真空系统连接的法兰。

2、根据权利要求所述的金属镁冶炼炉，其特征在于炉体与底端炉盖和底盖的连接采用法兰连接。

3、放置于权利要求1或2所述的金属镁冶炼炉内的料室，其特征是料室由耐热金属制成的带有凸起边缘的盘状物。

4、根据权利要求所述的料室，其特征是料室由圆盘状的底料室与数个上部料室组成，其中：底料室对称位置设有沿其轴线向上的立柱；上部料室的对称位置设有可与底料室上所设的立柱动配合的孔。

5、用于与底料室、上部料室配合使用的导电支承加热块，其特征在于支承块采用铁氧体材料制成，其高度略大于料室上凸起边缘的高度。

6、用于与底料室、上部料室配合使用的导电支承加热块，其特征在于采用石墨材料制成，其高度略大于料室上凸起边缘的高度。

7、设置于底盖内绝热材料上的承载与电流接触体，其特征在于电流接触体由耐热导电材料制成。

8、根据权利要求7所述的电流接触体，其特征是电流接触体用石墨材料制成。

9、用于与权利要求1至2所述的金属镁冶炼炉配合使用的运送炉底盖和料室的装置，其特征在于在一个小车上设置有可将底盖向上顶起的升降机构。

10、根据权利要求9所述的装置，其特征是所述的可将底盖向上顶起的升降机构为液压机构。

11、根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于所述的小车的车轮设置于轨道上。

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