CN101676418A

CN101676418A - 侧结晶式金属真空冶炼还原罐

Info

Publication number: CN101676418A
Application number: CN200810106386A
Authority: CN
Inventors: 辛卫亚
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-05-13
Filing date: 2008-05-13
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2028-05-13
Also published as: CN101676418B

Abstract

本发明是一种侧结晶式金属真空冶炼还原罐，所述的还原罐竖直放置在还原炉的炉体内，其上、下两端伸出所述的炉体，所述的还原罐内固设有一个导流筒，所述的导流筒呈中空筒状，导流筒外壁与还原罐的内壁之间具有间隙，所述的间隙可供球团料放置，所述的导流筒的筒身上设有多个贯穿壁厚的孔隙，将导流筒的内部与外部连通；在所述的还原罐伸出所述的炉体的上端或者下端侧部设有一个管状的导流装置，所述的导流装置一端伸入还原罐内，另一端与一个结晶器相通。使用本发明，可以加快镁蒸气的流通速度，缩短还原时间；结晶器的拆换工作与还原罐的入料、出料工作相互独立进行，缩短了停产换料时间，提高了工作效率。

Description

侧结晶式金属真空冶炼还原罐

技术领域

本发明涉及一种金属真空冶炼还原罐，特别涉及一种用来冶炼金属镁或钙的真空冶炼还原罐。

背景技术

某些蒸气压较高的碱金属和碱土金属，如铿、铭、镁、钙等，可以用硅、铝或它们的合金在真空的条件下用金属热还原法制得。镁的金属热还原制备方法中硅热或铝热金属热还原则得到最广泛的应用，但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(The Pidgeon 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，然后将球团料放入还原罐内，再将还原罐加入还原炉内高温(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，才能将一个还原罐的镁金属基本析出。析出完成后，还需要将还原罐予以拆除，再从拆除了的还原罐内将结晶器取出。最后，更换还原罐内的球团料和结晶器后，重新放入还原炉内，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，但其存在的不足之处除了能耗高、对环境造成污染外，还有：

1、球团料挤靠在还原炉内，对镁蒸气的流通形成很大的阻碍，导致金属镁析出不彻底，还加长了还原时间，并导致料镁比无法提高，造成能源的进一步浪费，降低了生产效率；

2、结晶器设置在还原炉顶部，必须将还原罐拆除后才能将结晶器取出予以拆换，停产换料时间长，因此拉长了生产周期，增加了加热还原罐的成本；此外，出镁更换结晶器的程序繁琐，还导致工人劳动强度大，不安全隐患多；

3、结晶器设置在还原炉顶部，容易发生回火燃烧损失。

因此，还有必要对现有的皮江法炼镁的还原罐结构进行改进，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：提供一种侧结晶式金属真空冶炼还原罐，提高镁蒸气在还原罐内的流通速度，并避免更换结晶器的繁琐程序，以提高生产效率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种侧结晶式金属真空冶炼还原罐，其特征在于：所述的还原罐竖直放置在还原炉的炉体内，其上、下两端伸出所述的炉体，所述的还原罐内固设有一个导流筒，所述的导流筒呈中空筒状，导流筒外壁与还原罐的内壁之间具有间隙，所述的间隙可供球团料放置，所述的导流筒的筒身上设有多个贯穿壁厚的孔隙，将导流筒的内部与外部连通；在所述的还原罐伸出所述的炉体的上端或者下端侧部设有一个管状的导流装置，所述的导流装置一端伸入还原罐内，另一端与一个结晶器相通。

较佳的技术方案中，还可以附加以下技术特征：所述的孔隙是圆孔、椭圆孔、多边形孔或者长圆孔。

较佳的技术方案中，还可以附加以下技术特征：所述的还原罐内部的下端设有挡体。

较佳的技术方案中，还可以附加以下技术特征：所述的导流筒的材质是Cr25Ni20Si2不锈钢材料。

较佳的技术方案中，还可以附加以下技术特征：所述的导流装置的材质是Cr25Ni20Si2不锈钢材料。

较佳的技术方案中，还可以附加以下技术特征：所述的导流筒的外侧壁上还设有多个通气槽，所述的通气槽将所述的多个孔隙相互连通。

较佳的技术方案中，还可以附加以下技术特征：所述的通气槽沿长度方向设置。

较佳的技术方案中，还可以附加以下技术特征：所述的通气槽沿圆周方向设置。

较佳的技术方案中，还可以附加以下技术特征：部分所述的通气槽沿长度方向设置，部分所述的通气槽沿圆周方向设置。

较佳的技术方案中，还可以附加以下技术特征：所述的通气槽设置成螺旋状或者蛛网状。

与现有技术相比较，采用上述技术方案的本发明具有的优点在于：

1、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9～10小时)，节约了燃料，缩短了工作周期，提高了生产效率；

2、导流筒的存在，还降低了料镁比；

3、还原罐竖直放置，入料和出料可以实现机械化，节省了人力，提高了工作安全性；

4、结晶器设置在还原罐侧部，使其拆换工作与还原罐的入料、出料工作相互独立进行，避免了繁琐的拆换程序，缩短了停产换料时间，提高了工作效率；

5、结晶器设置在还原罐侧部，降低了回火燃烧损失。

附图说明

图1是本发明的侧结晶式金属真空冶炼还原罐的结构示意图；

图2是本发明的导流筒从中间剖开后的结构示意图；

图3是本发明的导流筒从中间剖开后的另一种结构示意图；

图4是本发明的导流筒从中间剖开后的再一种结构示意图。

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，是本发明的侧结晶式金属真空冶炼还原罐4设置在还原炉1中的结构示意图，所述的还原炉1采用蓄热式燃烧技术，且设有炉体3和烧嘴2，均是现有技术，不予赘述。所述的还原罐4竖直设置在还原炉1的炉体3内，且两端伸出炉体3外。其中，还原罐4上端设有机械装料口5，下端设有机械出料口6，可实现机械化地入料与出料。在还原罐4下端(实际上，也可以是上端)侧部连接有一个导流装置7，用来将还原罐4内的镁蒸气导出。所述的导流装置7外伸端连接一个结晶器8，所述的结晶器8与导流装置7连接处设有挡火装置9，也是现有技术，不予赘述。

仍如图1所示，注意本发明的还原罐4的内部结构，在还原罐4内中部固设有一个导流筒11，结合图2所示，所述的导流筒11是耐热金属材质(可耐1300℃高温，如Cr25Ni20Si2耐热不锈钢材料)，且所述的导流筒11呈中空筒状，所述的导流筒11与还原罐4内壁之间还具有间隙，以供放置球团料，导流筒11底部设有挡体12，避免球团料漏出；在导流筒11的筒身上设有多个贯穿壁厚的孔隙14，将导流筒11的内部与外部连通，加快镁蒸气的析出速度，所述的导流筒11的外侧壁上还沿长度方向设有多个通气槽15，以供镁蒸气沿导流筒11流向所述的导流装置7。所述的孔隙14与通气槽15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14的宽度应当小于球团料的直径。而且，通气槽15的设置也可以根据实际需要予以增减，若镁蒸气的流通速度可以达到设计要求，就没有必要开设所述的通气槽15；在镁蒸气的流通速度达不到设计要求的情况下，才有必要开设所述的通气槽15。

其中，在本实施例中，所述的孔隙14是椭圆形的通孔，所述的孔隙14也可以是圆孔、多边形孔或者长圆孔。

需要补充的是，上述导流装置7伸入还原罐4后，与所述的导流筒11内部相连通，具有很好的导流效果。在本实施例中，所述的导流装置7是耐热金属材质(可耐1300℃高温，如Cr25Ni20Si2耐热不锈钢材料)，形状为圆管状或者方管状均可。

使用上述侧结晶式金属真空冶炼还原罐4进行金属镁的还原工作，可以将导流筒11固定在还原罐4内，并将还原罐4固定在还原炉1内，将球团料加入到还原罐4的内壁与导流筒11外壁之间，然后将还原罐4密封并抽真空达到生产要求，接着启动还原炉1对还原罐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11的孔隙14和通气槽15到达所述的导流装置7，然后从导流装置7进入结晶器8中结晶。待还原罐4内的金属镁析出完毕后，直接将还原罐4底部机械出料口6打开，将料渣清除。然后，关闭机械出料口6，打开机械进料口5，放入新的球团料，开始新的还原工作。此外，待到结晶器8收集金属镁将满的时候，即开始单独更换结晶器8，更换结晶器8的工程中，不需要停止还原罐4的反应动作。

使用本发明，与现有技术相比较，具有以下优点：

2、导流筒的存在，还降低了料镁比；

5、结晶器设置在还原罐侧部，降低了回火燃烧损失。

如图3所示，是导流筒的另外一种结构形式，其与图2相比较，区别在于：通气槽15是沿导流筒11的周向设置，如此设置的通气槽15同样可以将各个孔隙14连通起来，增进镁蒸气的流通速度。

而如图4所示，又是导流筒的另外一种结构形式，与前述实施例相比较，其区别在于：部分通气槽15沿长度方向设置，另外一部分通气槽15沿周向设置，如此设置的通气槽15可以进一步增进各个孔隙14之间的联系，再一次提高镁蒸气的流通速度，从而提高金属镁的生产效率。另外，本实施例中，孔隙14以及通气槽15使用了多边形形状，也是一个不同的地方。

实际上，在不影响导流筒11的结构强度的前提下，还可以将通气槽15的延伸方向进行更改，例如设置成螺旋形或者蛛网状，都是可以的。

上述实施例中，是以金属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和碱土金属，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。

2、导流筒的存在，还降低了料镁比；

5、结晶器设置在还原罐侧部，降低了回火燃烧损失。

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

1、一种侧结晶式金属真空冶炼还原罐，其特征在于：所述的还原罐竖直放置在还原炉的炉体内，其上、下两端伸出所述的炉体，所述的还原罐内固设有一个导流筒，所述的导流筒呈中空筒状，导流筒外壁与还原罐的内壁之间具有间隙，所述的间隙可供球团料放置，所述的导流筒的筒身上设有多个贯穿壁厚的孔隙，将导流筒的内部与外部连通；在所述的还原罐伸出所述的炉体的上端或者下端侧部设有一个管状的导流装置，所述的导流装置一端伸入还原罐内，另一端与一个结晶器相通。

2、根据权利要求1所述的侧结晶式金属真空冶炼还原罐，其特征在于：所述的孔隙是圆孔、椭圆孔、多边形孔或者长圆孔。

3、根据权利要求1所述的侧结晶式金属真空冶炼还原罐，其特征在于：所述的还原罐内部的下端设有挡体。

4、根据权利要求1所述的侧结晶式金属真空冶炼还原罐，其特征在于：所述的导流筒的材质是Cr25Ni20Si2不锈钢材料。

5、根据权利要求1所述的侧结晶式金属真空冶炼还原罐，其特征在于：所述的导流装置的材质是Cr25Ni20Si2不锈钢材料。

6、根据权利要求1所述的侧结晶式金属真空冶炼还原罐，其特征在于：所述的导流筒的外侧壁上还设有多个通气槽，所述的通气槽将所述的多个孔隙相互连通。

7、根据权利要求6所述的侧结晶式金属真空冶炼还原罐，其特征在于：所述的通气槽沿长度方向设置。

8、根据权利要求6所述的侧结晶式金属真空冶炼还原罐，其特征在于：所述的通气槽沿圆周方向设置。

9、根据权利要求6所述的侧结晶式金属真空冶炼还原罐，其特征在于：部分所述的通气槽沿长度方向设置，部分所述的通气槽沿圆周方向设置。

10、根据权利要求6所述的侧结晶式金属真空冶炼还原罐，其特征在于：所述的通气槽设置成螺旋状或者蛛网状。