CN101520276B - 一种可收集金属镁的真空冶炼还原装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种可收集金属镁的真空冶炼还原装置，包括一个立式还原罐，所述的立式还原罐上端连接有一个结晶器，所述的结晶器包括一个结晶器壳体，所述的结晶器壳体具有与所述的立式还原罐内部相连通的容置空间，所述的容置空间内放置有用来结晶金属镁的结晶器内胆，所述的结晶器壳体外设有用来控制容置空间温度的循环水装置和用来控制容置空间内真空度的结晶器抽真空装置。使用本发明，可以实现的金属镁真空冶炼的自动化生产，提高生产效率，降低生产成本。

Description

一种可收集金属镁的真空冶炼还原装置

技术领域

本发明涉及一种金属镁真空冶炼立式还原罐，特别涉及一种用来冶炼金属镁镁或钙的真空冶炼立式还原罐。

背景技术

镁的金属镁热还原制备方法中硅热或铝热金属镁热还原则得到最广泛的应用，其还原剂多以硅铁合金的形式被使用，而被还原的原料多为锻烧后的白云石，也可以用菱镁矿和石灰石混合物的锻后产物。使用硅铁还原剂，称为硅热法炼镁应用最多。

依据加热方法的不同，可将目前的硅热法炼镁分为三种：一种是皮江法炼镁(ThePidgeon Process)，一种是法国的半连续法炼镁(The Magnetherm Process)，另一种是意大利的皮尔加诺法炼镁(The Bolgano Process)。前者属于外加热的硅热法炼镁，而后两种方法为内电阻加热硅热法炼镁。

其中国内外使用最广泛的是皮江法，即以锻烧白云石(Mgo、Cao)为原料和以硅铁(si-Fe)为还原剂来炼镁，将原料与还原剂按比例混合后压团成球团料，然后将球团料放入横式还原罐内，再将横式还原罐加入模块化还原炉内高温(1200℃)与真空(1～23.3Pa)环境下发生反应。一段时间后，镁蒸气从球团料中析出，到达横式还原罐顶部后被结晶器所收集。一般经过11～12小时的还原时间后，才能将一个横式还原罐的镁金属镁基本析出。析出完成后，还需要将横式还原罐予以拆除，再从拆除了的横式还原罐内将结晶器取出。最后，更换横式还原罐内的球团料和结晶器后，重新放入模块化还原炉内，如此循环进行。

采用皮江法炼镁的优点是方法简单，长期以来一直延用。

1、传统的横式还原罐中，镁蒸气流通受罐体所阻碍，难以析出。

2、传统的结晶器体积较小，且设置在距离还原罐较远的地方，限制了金属镁的产量。

3、传统的生产方法，人工劳动依赖性高，工作环境差，工作安全性低，不适于大工业生产。

因此，还有必要对现有的皮江法炼镁的装置和方法进行改进，以符合现代工业生产的需要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于：提供一种可收集金属镁真空冶炼还原装置，解决传统金属镁真空冶炼存在的生产效率低的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种可收集金属镁的真空冶炼还原装置，包括一个立式还原罐，其特征在于：所述的立式还原罐上端连接有一个结晶器，所述的结晶器具有与所述的立式还原罐内部相连通的容置空间，所述的容置空间内放置有用来结晶金属镁的结晶器内胆，所述的容置空间外设有用来控制容置空间温度的循环水装置和用来控制容置空间内真空度的抽真空装置。

较佳的技术方案中，所述的立式还原罐竖直设置在一个还原炉内，立式还原罐的上端与下端均伸出所述的还原炉外，立式还原罐上端设有自动装料口，下端设有自动出料口。

较佳的技术方案中，所述的立式还原罐内设有一个导流筒，所述的导流筒的筒身呈中空筒状，筒身上设有多个贯穿壁厚的孔隙，所述的孔隙将导流筒的筒身的内部与外部连通，所述的导流筒的筒身与立式还原罐的内壁之间具有间隙，所述的间隙可供球团料放置。

较佳的技术方案中，所述的导流筒的筒身外侧壁上连接有若干个竖直散热翅片，每个竖直散热翅片上对称均匀地布置有若干个横向散热翅片。

较佳的技术方案中，所述的横向散热翅片的外伸端向下倾斜。

较佳的技术方案中，所述的结晶器包括一个结晶器壳体，所述的结晶器壳体与所述的立式还原罐密接；所述的容置空间形成于所述的结晶器壳体内，所述的循环水装置和抽真空装置均设置在所述的结晶器壳体外。

较佳的技术方案中，所述的结晶器壳体的内外直径与所述的立式还原罐的罐体的内外直径均相同。

较佳的技术方案中，所述的结晶器壳体与所述的立式还原罐的罐体是一体结构。

较佳的技术方案中，所述的还原炉是一种模块化还原炉，其包括多个还原炉单元模块，每个还原炉单元模块具有一个炉体，所述的多个炉体沿纵向和/或横向搭接在一起。

较佳的技术方案中，所述的导流筒的材料是Cr25Ni7不锈钢。

较佳的技术方案中，所述的立式还原罐主体的材料是Cr25Ni7不锈钢。

与现有技术相比较，本发明具有的有益效果是：

1、镁蒸气在结晶器中结晶，再通过结晶器将其维持在固态并运到精炼炉中精炼，由于结晶器体积较大，使金属镁产量增高，降低了成本，提高了生产效率；

2、导流筒的存在，使得镁蒸气的流通更加顺畅，缩短了还原时间(降至8小时)，节约了燃料，缩短了工作周期，提高了生产效率。

3、导流筒外散热翅片的存在，使得立式还原罐内气体热量均匀，缩短了还原时间(降至8小时)，节约了燃料，缩短了工作周期，提高了生产效率。

附图说明

图1是本发明一种可收集金属镁的真空冶炼还原装置的结构示意图；

图2是本发明的结晶器的结构示意图；

图3是本发明的导流筒的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的构造与特点能够更好地被理解，以下将通过较佳实施例与附图结合的方式对本发明进行详细说明。为了使本发明的结构更加清晰，所述的附图有可能在绘制过程中改变了实际的比例关系，这不应当被理解为对本专利申请的限定。

如图1所示，是本发明可收集金属镁真空冶炼还原装置的结构示意图，包括模块化还原炉1、立式还原罐4、结晶器5和导流筒6，其中：

所述的模块化还原炉1采用蓄热式燃烧技术，且设有炉体2和烧嘴3。本申请中所述的模块化还原炉1，是指本案发明人于2008年10月8日向中国专利局提交的申请号为200810223587.7的发明中记载的一种模块化还原炉，其包括多个还原炉单元模块，每个还原炉单元模块具有一个炉体，所述的多个炉体沿纵向和/或横向搭接在一起。当然，即使不使用模块化还原炉的技术，而是使用普通还原炉，也不影响本发明的实施。

所述的立式还原罐4竖直设置在模块化还原炉1的炉体2内，且两端伸出炉体2外。其中，立式还原罐4顶部设有自动装料口7，下端设有自动出料口8，可实现自动化地入料与出料。在立式还原罐4内的中部设有一个导流筒6，所述的导流筒6是耐热金属材质(例如：Cr25Ni7不锈钢材料)所制成，用来加快立式还原罐4中镁金属的析出速度。在立式还原罐4上端连接有一个结晶器5，用来将立式还原罐4内的镁蒸气结晶。

如图3所示，所述的导流筒6的筒身呈中空筒状，并在所述的导流筒6的筒身的外侧壁上连接有若干个竖直散热翅片10，所述的竖直散热翅片10的两个散热面上又对称均匀布置有若干个横向散热翅片11，所述的横向散热翅片11的外伸端向下倾斜。由于所述的竖直散热翅片10的外端与所述的立式还原罐4的内壁抵接，故可以保持导流筒6的稳定，而所述的横向散热翅片11则可以起到引导镁蒸气进入导流筒6内的作用。在导流筒6的筒身上设有多个贯穿壁厚的孔隙9，将导流筒6的筒身内外予以连通，从而加快镁蒸气的析出速度。所述的孔隙9的形状、大小不需要具体限制，能够通气即可，当然，为了防止球团料漏出，孔隙9的宽度应当小于球团料的直径。在本实施例中，所述的孔隙9是长圆孔，而实际上，所述的孔隙9也可以是圆孔、多边形孔或者椭圆孔。配合图1所示，所述的导流筒6的筒身与立式还原罐4内壁之间还具有间隙，所述的间隙可供放置球团料；球团料在高温作用下，析出的镁蒸气沿所述的孔隙9进入导流筒6的筒身内，最后上升到结晶器5处被收集。

所述的立式还原罐4上部连接所述的结晶器5，所述的结晶器5的结构，如图2所示，包括与立式还原罐4密接的结晶器壳体12，所述的结晶器壳体12内具有容置空间，所述的容置空间与所述的立式还原罐4的内部相连通，所述的容置空间内放置有一个能够收集镁蒸汽结晶器内胆15，所述的结晶器壳体12外设有结晶器循环水装置13和结晶器抽真空装置14，所述的结晶器循环水装置13使结晶器壳体12内温度保持在一定范围(温度控制系统属于现有技术，在此不予赘述)，所述的结晶器抽真空装置14使所述的容置空间(连同还原罐一起)保持在预定的真空度(真空控制系统属于现有技术，在此不予赘述)，从而使得镁蒸气进入结晶器内胆15后转化并保持在固态。

从图1中可以看出，结晶器壳体12的内外直径与立式还原罐4的罐体的内外直径均相同，因此，结晶器壳体12内容置的结晶器内胆15的体积可以尽可能地大，既而尽可能地提高每次所收集金属镁的量。当然，为了使结构更加稳固，还可以进一步将所述的结晶器壳体12与所述的立式还原罐4的罐体制作成一体结构。

以下介绍如何使用上述可收集金属镁真空冶炼还原装置，包括以下步骤：

(1)将导流筒6放置在立式还原罐4内，并将立式还原罐4固定在模块化还原炉1内，将球团料加入到立式还原罐4内的导流筒6外；

(2)将立式还原罐4密封并抽真空达到生产要求，接着启动模块化还原炉1对立式还原罐4进行加热，达到工作温度后，镁蒸气从球团料中析出，并通过导流筒6的孔隙9倒流入立式还原罐4顶部连接的结晶器5的结晶器内胆15中；

(3)进入结晶器内胆15中的镁蒸气温度降低，转化为固态，并保持在固态；

(4)待立式还原罐4内的金属镁镁析出完毕后，关闭立式还原罐4上端连接的结晶器5中的结晶器抽真空装置14，然后将立式还原罐4顶部的自动装料口7打开，将结晶器内胆15取出，运到精炼炉中精炼；同时，换一个结晶器内胆15放入结晶器5中继续还原成镁结晶；如此，不停更换并运送结晶器内胆15；

(5)同时将立式还原罐4底部自动出料口8打开，料渣由自动出料口8出渣，接着，关闭自动出料口8，从自动装料口7放入新的球团料，抽真空，开始新的还原工作。

使用本发明的收集金属镁真空冶炼还原装置和还原方法，与现有技术相比，具有如下优点：

1、镁蒸气在结晶器中结晶，再通过结晶器将其维持在固态并运到精炼炉中精炼，由于结晶器体积较大，使金属镁产量增高，降低了成本，提高了生产效率；

2、导流筒的存在，使得镁蒸气的流通更加顺畅，缩短了还原时间(降至8小时)，节约了燃料，缩短了工作周期，提高了生产效率。

3、导流筒外散热翅片的存在，使得立式还原罐内气体热量均匀，缩短了还原时间(降至8小时)，节约了燃料，缩短了工作周期，提高了生产效率。

上述实施例中，是以金属镁镁的冶炼为例说明本申请的结构和特点，而实际上，本发明方法和装置同样适用于冶炼铿、铭、钙等蒸气压较高的碱金属镁和碱土金属镁，其中的区别对于本领域技术人员而言，属于公知常识，在此不予赘述。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可收集金属镁的真空冶炼还原装置，其特征在于：包括一个立式还原罐，所述的立式还原罐上端连接有一个结晶器，所述的结晶器具有与所述的立式还原罐内部相连通的容置空间，所述的容置空间内放置有用来结晶金属镁的结晶器内胆，所述的容置空间外设有用来控制容置空间温度的循环水装置和用来控制容置空间内真空度的抽真空装置；

所述的立式还原罐内设有一个导流筒，所述的导流筒的筒身呈中空筒状，筒身上设有多个贯穿壁厚的孔隙，所述的孔隙将导流筒的筒身的内部与外部连通，所述的导流筒的筒身与立式还原罐的内壁之间具有间隙，所述的间隙可供球团料放置。

2.根据权利要求1所述的可收集金属镁真空冶炼还原装置，其特征在于：所述的立式还原罐竖直设置在一个还原炉内，立式还原罐的上端与下端均伸出所述的还原炉外，立式还原罐上端设有自动装料口，下端设有自动出料口。

3.根据权利要求1所述的可收集金属镁真空冶炼还原装置，其特征在于：所述的导流筒的筒身外侧壁上连接有若干个竖直散热翅片，每个竖直散热翅片上对称均匀地布置有若干个横向散热翅片。

4.根据权利要求3所述的可收集金属镁真空冶炼还原装置，其特征在于：所述的横向散热翅片的外伸端向下倾斜。

5.根据权利要求1所述的可收集金属镁真空冶炼还原装置，其特征在于：所述的结晶器包括一个结晶器壳体，所述的结晶器壳体与所述的立式还原罐密接；所述的容置空间形成于所述的结晶器壳体内，所述的循环水装置和抽真空装置均设置在所述的结晶器壳体外。

6.根据权利要求5所述的可收集金属镁真空冶炼还原装置，其特征在于：所述的结晶器壳体的内外直径与所述的立式还原罐的罐体的内外直径均相同。

7.根据权利要求6所述的可收集金属镁真空冶炼还原装置，其特征在于：所述的结晶器壳体与所述的立式还原罐的罐体是一体结构。

8.根据权利要求2所述的可收集金属镁真空冶炼还原装置，其特征在于：所述的还原炉是一种模块化还原炉，其包括多个还原炉单元模块，每个还原炉单元模块具有一个炉体，所述的多个炉体沿纵向和/或横向搭接在一起。

9.根据权利要求1所述的可收集金属镁真空冶炼还原装置，其特征在于：所述的导流筒的材料是Cr25Ni7不锈钢。

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