CN101418380A - 无罐竖井式电阻炉炼镁装置及其炼镁方法 - Google Patents

Abstract

无罐竖井式电阻炉炼镁装置包括装料罐，其特征是装料罐的下端设置结晶器，结晶器的下端设置竖井式电阻炉，竖井式电阻炉的底部设置管道，管道的一端连接炉料预热炉。无罐竖井式电阻炉炼镁方法，煅白重量百分比为84.5％，硅铁重量百分比为15.5％，混合后放到料罐中，通过起重机将料罐中的混合料倒入炉膛，启动电源通过电阻丝为炉膛加热，当温度为1260℃～1300℃，金属镁气化上升至结晶器中，给结晶器通入冷却水，待结晶器中的温度降到400℃－450℃，金属镁结晶为固态的金属镁。本发明与目前的皮江法的最大不同是取消了昂贵的高合金耐热钢还原罐，冶炼热效率可高达90％以上，热损失用较小，环保节能，环境污染较小，有利于机械化生产，劳动强度和工作环境均得到改善。

Description

无罐竖井式电阻炉炼镁装置及其炼镁方法

技术领域：

本发明属于冶金领域有色金属冶炼中镁还原冶炼工艺。

背景技术：

目前，世界上金属镁的冶炼技术主要有两大类：一是氯化电解法炼镁工艺，这种工艺由于原料来源比较缺少，制取氯化镁过程较为复杂，用电耗较高，产品成本较高等缺点，不被采用。二是横罐式硅热还原法，亦称皮江法炼镁。该法采用白云石作原料，经过煅烧主要成分为MgO、CaO，在高温和真空状态下(3—10pa)用硅铁(75％～80％si含量)来还原出镁(蒸气状态)在400℃左右再结晶，取得99.9％以上的纯度粗镁。还原料(球状的)是放在密闭的耐热钢还原罐中，通过外加热(煤或煤气为热源)也叫外加热法的横卧外加热炉中来还原出金属镁的。这种皮江法炼镁存在环境污染较严重，工作人员工作环境较恶劣，劳动强度较大的不足，还不利于实施工艺过程的机械化、自动化实施，大量消耗国家的稀有金属(还原罐中Cr占24～28％，Ni占7～9％)，另外由于受到耐热钢还原罐的耐温(最高1220℃)的限制，还原温度不能过高，从而使还原速度太慢，每还原一次(加上出镁加料时间)需12小时左右，这就大大影响了炼镁的生产效率。还原罐的成本较高，价格较贵。

发明内容：

本发明旨在提供工作人员劳动强度较小，环境污染较小的无罐竖井式电阻炉炼镁装置及其炼镁方法。

实现本发明的技术方案是：无罐竖井式电阻炉炼镁装置包括装料罐，其特征是装料罐的下端设置结晶器和水套，结晶器的下端设置竖井式电阻炉，竖井式电阻炉的底部设置管道，管道的一端连接炉料预热炉。

所述的竖井式电阻炉包括炉壳、炉膛，炉壳由壳皮、保温层、炉墙组成，炉墙的内壁设置若干个电阻丝(包括带状电阻丝)，热电偶穿过炉壳并设置在炉壳上，接线箱设置在炉壳外并与炉壳固定在一起，电阻丝与接线箱连接；炉膛连接真空泵，炉膛为空腔，炉膛的上部设置遮蔽板，炉膛的顶部设置结晶器和水套，炉膛与结晶器相通，炉膛的底部设置下渣口，下渣口设置底盖，底盖与炉壳固定连接，底盖上设置开闭机构。

开闭机构由液压缸和杠杆机构构成，杠杆机构与底盖连接，杠杆机构上设置液压缸，液压缸与外壳固定在一起。杠杆机构的一端固定在楼板上，另一端与底盖连接。

炉料预热炉包括炉壳、炉膛，炉壳的外墙为保温砖砌筑而成，内墙为耐火砖砌筑而成，外墙与内墙之间设置保温材料，炉料预热炉外形为矩形，炉壳的侧墙上设置入渣口，炉壳的底部设置出渣口，炉壳的顶部设置料罐口，入渣口与管道连接，出渣口设置出渣盖，出渣口下设置刮板输送机，料罐口上设置预热料罐。

无罐竖井式电阻炉的炼镁方法为，将粒度为30毫米的白云石经过1250℃的高温煅烧成为煅白，煅白配料重量百分比为84.5％，硅铁配料重量百分比为15.5％，煅白、硅铁均磨成粒度为150—200目的细粉，再把混合后的细粉压制成35mm×20mm的料球，将料球放入料罐中，通过起重机将料罐放到炉料预热炉上，用炼镁放出的高温炉渣，把料球加热到600℃—700℃后，用起重机将预热后料球倒入竖井式电阻炉炉膛内，启动竖井式电阻炉，通过电阻丝发热，使炉温升到1260℃—1300℃，同时启动真空泵，使炉膛内真空度达到3Pa—10Pa，经过7小时，镁蒸气逐渐还原出来，上升到结晶器中，由于结晶器外面的水套通有循环水，使结晶器内的温度降至400℃—450℃，使镁蒸气结晶成固态金属镁，经过7小时30分钟后，结晶器内的镁蒸气结晶完毕，将具有固态金属镁的结晶器取出，同时通过开闭机构打开竖井式电阻炉的底盖，将温度为1200℃的炉渣，放到炉料预热炉的炉膛中，进入下一个循环。

本发明具有如下优点：

与目前的横罐硅热还原法(皮江法)的最大不同是取消了昂贵的高合金耐热钢还原罐。把目前的加热方法用卧式炉煤或煤气外加热式，改成竖井式电阻炉内加热方式。

竖井式电阻炉炼镁装置的优点是：

①电阻炉冶炼热效率可高达90％以上，热损失用较小。

②电阻炉温度可高达1450℃(电热原件为钼板状电阻元件)这样可使镁的还原温度从目前的1200～1220℃提高到1300℃左右，由于还原温度的提高使镁的还原速度加快，炼镁还原时间缩短，镁的还原率从现在的90％～93％提高到94％～97％，平均提高4个百分点。

③通过小型试验电阻炉炼镁电能消耗在8000度/t镁左右，按大用户每度电0.38元计算还原炉能耗费用为8000度/t镁×0.38元/度＝3040元/t镁，目前的横罐硅热还原法能耗为4.5t标准肥煤/t镁，每吨煤价为980元，能耗费为4440元/t镁，本发明能耗降低了1400元。

④竖井式电阻炉炼镁装置的结构特点是炉子呈现竖立直筒型，这样加料可一次性用固定容积的料罐机械化加料，节省了加料时间。横罐硅热还原法的出料渣方式必须人工在高温状态下扒渣，由于长时间高温辐射，劳动条件恶劣；本发明的出料渣方式是利用自重落渣，所以说本发明改善了工作人员的劳动环境，节省了装料、出渣时间。

⑤加料、出渣为机械化，缩短了出渣、加料的时间，一般只需20—30分钟即可，与目前皮江法炼镁出渣、加料的时间都在120—150分钟相比，本发明提高了劳动效率。

⑥由该装置采用的是电加热，彻底的解决了目前炼镁行业，烟气排放的问题，做到了还原炉的零排放。

⑦我国南方各省，有大量优质白云石矿，也有大量水力发电资源优势，但很少有优质肥煤，而从北方煤炭运输价格很高，达1500～1700元/t，所以无法采用原皮江法炼镁，而采用该装置特别有水电资源地区开辟了金属镁行业发展的新良机。

⑧本发明的另一特点是充分考虑到了集中利用还原镁的高温(1200℃)炉渣，当从竖井式电阻炉下部出口放出后，经过管道直接流入余热利用保温加热炉中，利用高温炉渣的余热(到余热炉后应有1000℃左右高温)来预热装在密封料罐的炼镁的球料，可把球料预热到600℃左右。这样比常温(20℃左右)加料，就可节省30％的电能消耗的同时还可减少炉料的升温时间1.5小时左右，另外本发明基本上是密闭出渣，防止过去扒渣时尘土飞扬造成生产环境的严重污染从而达到了节能减排，提高生产效率的多方技术经济效果。

⑨本发明由于缩短了出渣、加料时间2小时，采取余热预热炉料减少升温时间1.5小时，每炉总共缩短了3个半小时，皮江法炼镁每日24小时生产2个炉次，每炉12个小时。本发明可每天生产3个炉次，每炉次需要8小时，生产效率提高了33％。

附图说明：

图1是本发明无罐竖井式电阻炉炼镁装置的结构图(局部剖视)。

图2是本发明无罐竖井式电阻炉炼镁装置中电阻炉的放大图(轴向剖视)。

图3是本发明实施例无罐竖井式电阻炉炼镁装置中余热利用加热炉的放大图(轴向剖视)。

图4是图3的俯视图(局部剖视)。

图中：1.起重机  2.装料罐  3.结晶器  4.水套5.进水管  6.电阻板  7.竖井式电阻炉  8.放渣装置9.渣料管道  10.出水管  11.控制操作箱  12.真空泵13.炉料预热炉  14.刮板输送机  15.厂房  16.底盖17.出渣口  18.炉壳  19.炉墙  20.保温层21.带状电阻丝  22.接线箱  23.电阻丝  24.炉盖25.遮蔽板  26.预热料罐  27.渣料 2 8.水套盖29.热电偶  30.液压缸  31.杠杆机构  32.预热炉口33.进渣口  34.出渣口  35.炉体  36.内墙  37.外墙38.楼板  39.支架  40.隔墙  41.楼板

具体实施方式：

本发明的具体实施方式不局限于下述实施例，可根据实际需要设置不同的实施例。

实施例一：图1、图2、图3、图4所示，本实施例的无罐竖井式电阻炉炼镁装置包括装料罐2，装料罐2的下端设置结晶器3，结晶器3的下端设置竖井式电阻炉7，竖井式电阻炉7的底部设置渣料管道9，渣料管道9的下方设置支架39，渣料管道9的一端连接炉料预热炉13，预热炉口32上设置预热料罐26。

所述的装料罐2为设置有密封盖的全封闭的两端有稍度的圆筒形金属件。

所述的结晶器3为锥形的金属件，结晶器3的外围套有水套4，水套4上设置进水管5和出水管10，水套4的顶端设置水套盖28。

图2所示，竖井式电阻炉7包括炉壳18、炉膛，炉壳18由壳皮、保温层20、炉墙19组成，炉墙19上设置若干个电阻丝23(包括带状电阻丝21)，热电偶29穿过炉壳18并固定设置在炉壳18上，接线箱22设置在炉壳18外并与炉壳18固定在一起，电阻丝23与接线箱22连接；炉膛通过管道连接真空泵12，炉膛为空腔，炉膛的上部设置遮蔽板25，炉膛的顶部设置结晶器3，炉膛与结晶器3相通，结晶器3与竖井式电阻炉7有固定螺拴，炉膛的底部设置出渣口17，出渣口17设置底盖16，底盖16与炉壳18铰接连接，底盖16上设置开闭机构。

遮蔽板25由两块金属板之间设置连接杆构成，每块金属板上设置n个孔，两块金属板上的孔交错设置。

开闭机构由液压缸30和杠杆机构31构成，杠杆机构31与底盖16连接，杠杆机构31上设置液压缸30，液压缸30与炉壳18固定在一起。杠杆机构31的一端固定在楼板上，另一端与底盖16连接。

图3、图4所示，炉料预热炉13包括炉壳、炉膛，炉壳的外墙37为保温砖砌筑而成，内墙36为耐火砖砌筑而成，外墙37与内墙36之间设置保温材料层，炉料预热炉13的外形为矩形，炉壳的侧墙上设置进渣口33，炉壳的底部设置出渣口34，炉壳的顶部设置预热炉口32用于放置预热料罐26，进渣口33与渣料管道9连接，出渣口34设置出渣盖，出渣口下设置刮板输送机14，刮板输送机14为现有技术，故省略刮板输送机14的结构描述。

本实施例中，厂房15为三层楼房，起重机1设置在三楼楼顶，结晶器3和水套4设置在厂房的三楼，竖井式电阻炉7设置在二楼，炉料预热炉13设置在一楼，真空泵12设置在三楼的隔间里。

无罐竖井式电阻炉的炼镁方法通过是：将粒度为30毫米的白云石经过1250℃的高温煅烧成为煅白，煅白配料重量百分比为84.5％，硅铁配料重量百分比为15.5％，煅白、硅铁均磨成粒度为150—200目的细粉，再把混合后的细粉压制成35mm×20mm的料球，将料球放入料罐中，通过起重机将料罐放到炉料预热炉上，用炼镁放出的高温炉渣，把料球加热到600℃—700℃后，用起重机将预热后的料球倒入竖井式电阻炉炉膛内，启动竖井式电阻炉，通过电阻丝发热，使炉温升高到1260℃—1300℃，同时启动真空泵，使炉膛内真空度达到3Pa—10Pa，经过7小时，镁蒸气逐渐还原出来，上升到结晶器中，由于结晶器外面的水套通有循环水，使结晶器内的温度降至400℃—450℃，将镁蒸气结晶成固态金属镁，经过7小时30分钟后，结晶器内的镁蒸气结晶完毕，将具有固态金属镁的结晶器取出，同时通过开闭机构打开竖井式电阻炉的底盖，将温度为1200℃的炉渣，放到炉料预热炉的炉膛中，进入下一个循环。

说明：本发明中所述的百分比均为重量百分比。

Claims (7)

1、无罐竖井式电阻炉炼镁装置，包括装料罐，其特征是装料罐的下端设置结晶器、水套，结晶器的下端设置竖井式电阻炉，竖井式电阻炉的底部设置管道，管道的一端连接炉料预热炉。

2、根据权利要求1所述的无罐竖井式电阻炉炼镁装置，其特征是所述的竖井式电阻炉包括炉壳、炉膛，炉壳由壳皮、保温层、炉墙组成，炉墙上设置若干个电阻丝和带状电阻丝，热电偶穿过炉壳并设置在炉壳上，接线箱设置在炉壳外并与炉壳固定在一起，电阻丝与接线箱连接；炉膛连接真空泵，炉膛为空腔，炉膛的上部设置遮蔽板，炉膛的顶部设置结晶器、水套，炉膛与结晶器相通，炉膛的底部设置下渣口，下渣口设置底盖，底盖与炉壳固定连接，底盖上设置开闭机构。

3、根据权利要求1所述的无罐竖井式电阻炉炼镁装置，其特征是所述的炉料预热炉包括炉壳、炉膛，炉壳的外墙为保温砖砌筑而成，内墙为耐火砖砌筑而成，外墙与内墙之间设置保温材料，炉料预热炉外形为矩形，炉壳的侧墙上设置入渣口，炉壳的底部设置出渣口，炉壳的顶部设置料罐口，入渣口与管道连接，出渣口设置出渣盖，出渣口下设置刮板输送机，料罐口上设置预热料罐。

4、根据权利要求1和2所述的无罐竖井式电阻炉炼镁装置，其特征是所述的开闭机构由液压缸和杠杆机构构成，杠杆机构与底盖连接，杠杆机构上设置液压缸，液压缸与外壳固定在一起。杠杆机构的一端固定在楼板上，另一端与底盖连接。

5、根据权利要求1所述的无罐竖井式电阻炉炼镁装置，其特征是所述的装料罐为设置有密封盖的全封闭的两端有稍度的圆筒形金属件。

6、根据权利要求1所述的无罐竖井式电阻炉炼镁装置，其特征是所述的结晶器为锥形的金属件，结晶器的外围套有水套，水套上设置进水管和出水管，水套的顶端设置水套盖。

7、无罐竖井式电阻炉的炼镁方法，其特征是将粒度为30毫米的白云石经过1250℃的高温煅烧成为煅白，煅白配料重量百分比为84.5％，硅铁配料重量百分比为15.5％，煅白、硅铁均磨成粒度为150—200目的细粉，再把混合后的细粉压制成35mm×20mm的料球，将料球放入料罐中，通过起重机将料罐放到炉料预热炉上，用炼镁放出的高温炉渣，把料球加热到600℃—700℃后，用起重机将预热后料球倒入竖井式电阻炉炉膛内，启动竖井式电阻炉，通过电阻丝发热，使炉温升到1260℃—1300℃，同时启动真空泵，使炉膛内真空度达到3Pa—10Pa，经过7小时，镁蒸气逐渐还原出来，上升到结晶器中，由于结晶器外面的水套通有循环水，使结晶器内的温度降至400℃—450℃，使镁蒸气结晶成固态金属镁，经过7小时30分钟后，结晶器内的镁蒸气结晶完毕，将具有固态金属镁的结晶器取出，同时通过开闭机构打开竖井式电阻炉的底盖，将温度为1200℃的炉渣，放到炉料预热炉的炉膛中，进入下一个循环。

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