CN102162040A

CN102162040A - 一种金属镁的还原方法与装置

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Publication number: CN102162040A
Application number: CN 201110083795
Authority: CN
Inventors: 顾丽萍
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-04-02
Filing date: 2011-04-02
Publication date: 2011-08-24

Abstract

金属镁的还原方法，采用立式还原罐还原方式，立式还原罐置于炉膛内，还原罐上连接的抽真空系统,还原罐采用内管和外管结构，且内管是上下活动的结构，还原罐容积部分的横截面为环形，装料时内管固定在外管内，卸料时提起内管并打开与外管的下部环板密封，还原后的渣料自动脱落，将内管固定好并盖好下部密封盖则从上部装料，将配好的料球装入还原罐的内管和外管之间，外管被加热，在温度1200±10℃下进行还原反应，反应容器内的真空度为3～13Pa，还原时镁蒸气通过外管上部冷凝收集即得金属镁。

Description

一种金属镁的还原方法与装置

技术领域

本发明涉及一种金属镁的还原方法与装置，尤其是真空高温条件下的金属镁的还原方法与装置。

背景技术

CN200710121997公开了以液态钙作为还原剂的金属镁还原工艺及装置。采用液钙为还原剂,与氧化镁反应得到镁蒸气,工艺流程如下:首先向反应器中加入固体钙并加热使其熔化,加入量保证熔化后液钙的体积占反应器容积的1/3～2/3.； CN200510045888.1公开了铝热还原氧化镁炼镁的工艺方法：以白云石(MgCO3、CaCO3)、水镁石(Mg(OH)2)和菱镁矿(MgOCO3)为原料,以铝金属为还原剂提炼金属镁。CN 200710024638公开了皮江法镁还原催化剂及采用该催化剂的镁还原法。所述催化剂由氟化镁、氧化钼、氯化钙组成按下述摩尔比配而成:1∶(0.01～0.5)∶(0.5～1.5)。CN02158109.6公开了一种6至10小时还原周期炼镁工艺,采用皮江法制镁方法,其工艺过程主要包括:煅白、球磨、制球和还原,控制煅白指标,使煅白料活性大于30%,灼减小于0.7%(重量),控制球磨工艺指标，提高细粉度和均匀度,减少氧化,提高球磨效率,

CN201010145505.9涉及的熔融还原炼镁工艺,以白云石为主原料,氧化铝和二氧化硅为造渣剂,硅铁合金为还原剂。步骤为:1、白云石通过煅烧获得煅烧白云石;2、将煅烧白云石、氧化铝、二氧化硅和硅铁合金四种物料按一定的质量百分比配料;3、将配好的四种炉料均匀混合后装入反应容器中,在温度1550～1650℃下进行还原反应,反应容器压强为1000～4000Pa;4、得到的镁蒸气通过冷凝收集即得金属镁。以上金属镁的还原的基本原理十分类似，但具体的还原工艺与装置——如炉的设计、还原炉的结构、上料与下料系统等——对提高镁金属的质量、能够连续生产并提高产量和效率仍极有余地。

CN01104813.1公开了一种还原法立式炼镁炉,包括还原罐1、高温加热室3、炉体2及围绕还原罐的供热装置、冷凝结晶装置和真空装置,还原罐1为垂直排放且是活动开口,上端为冷凝结晶端。CN200610012977公开了一种金属镁、钙、锶的还原设备包含还原炉和置于还原炉内的还原罐,还原炉底部设有支撑架,还原炉的炉膛为竖向炉膛,炉膛的顶部开有上炉膛口、底部开有下炉膛口;还原罐底部开有出渣口,并且在还原罐的底部固定有出渣管,出渣管的下端设有密封盖,密封盖与出渣管之间设有密封圈,在出渣管的下段设有带有进、出水管口的水套。

CN200910254121公开了一种还原炉，金属镁冶炼还原炉,包括炉体、支撑炉体的钢架、炉墙、安装在炉体上的还原罐,还原罐上连接的真空系统,炉体两侧设有燃烧及烟风系统,该还原炉体的两侧炉墙上设有至少两层可以做为出烟口的燃烧器,燃烧器的喷口朝向还原炉的炉膛。

发明内容

本发明目的是：提出一种机械化、自动化、准连续化生产金属镁的还原方法与装置，尤其是金属镁的还原方法具有均匀加热，使还原工艺的温度在各还原容器控制均匀，保证还原工艺的均衡控制，本发明提出的还原装置提出一种加热物料均匀的还原容器，并使制品的质量显著提高，明显提高镁还原的效率和纯度，并降低镁的还原成本。

本发明的技术方案是：金属镁的还原方法，采用立式还原罐还原方式，立式还原罐置于炉体内，还原罐上连接抽真空系统, 还原罐采用内管和外管结构，且内管是上下活动的结构，还原罐容积部分的横截面为环形，装料时内管固定在外管内，卸料时提起内管并打开与外管的下部环板密封，还原后的渣料自动脱落；将内管固定好并盖好下部密封盖则从上部装料，将配好的炉料装入还原罐的内管和外管之间，外管被加热，在温度1200±10℃下进行还原反应，还原时镁蒸气通过外管上部冷凝装置收集得金属镁。

本发明的改进是：炉膛内采用蓄热燃烧方式对还原罐加热，蓄热烧嘴的对数等于或多于立式还原罐排列的数量，多一对，每对蓄热烧嘴装在立式还原罐排的两端，蓄热烧嘴均与燃料管道和空气管道连接, 每对蓄热烧嘴至少有一只蓄热烧嘴在燃烧。

更好的燃烧方式是：一端的蓄热烧嘴在立式还原罐的一侧燃烧时，另一端蓄热烧嘴不燃烧或排气，即每对蓄热烧嘴交替燃烧或排气。可在管道上串联有换向阀,空气（或煤气）管道通过换向阀与引风机连接,使两个所述的蓄热烧嘴交替燃烧或排气；燃烧热量通过热辐射和热传导将热量传给炉料。

金属镁的还原装置，若干立式还原罐排列于炉膛内，还原罐上连接抽真空系统, 还原罐是内管和外管构成，外管的上下端均设有密封盖，内管是上下活动的结构，还原罐的横截面为环形，内管与外管之间是装有炉料的空间，外管下端设有锥形漏斗，锥状的纵剖线是直线或曲线，也可以是圆锥曲线，内管座在外管下端的锥形内壁上，卸料时提起内管并打开外管的下部密封盖，则还原后的渣料自动脱落，固定内管并盖好下部密封盖则从上部装料，将配好的炉料装入还原罐的内管和外管之间，外管被加热，在温度1200±10℃下进行还原反应，反应容器内真空度为3～13Pa，还原时镁蒸气通过冷凝收集即得金属镁。

内管的外壁和外管的内壁之一或二者均可以制备有均匀的凸出竖条（横截面为齿状），典型的加式方法和结构是：在内管的外壁焊接金属条，以导流镁蒸气。可以提高还原时镁的沉积效率，加快还原反应的进行。相邻金属条的间隔为2-6mm。

通过外管的直径与内管的直径以控制料层厚度，料层厚度控制在120-150mm。

典型的外管的外径在720-600mm；外管的外径更优的在640-600 mm。

典型的内管的外径在400-220mm；内管的外径更优的在340-360mm。

上下密封端均设有冷却水套，用以对密封圈进行冷却，上部密封端冷却水套同时也是镁蒸气的淀积圈冷却源。

本发明的有益效果是：本发明还原的装置的设计是金属镁的还原方法具有均匀加热，使还原工艺的温度在各还原容器控制均匀，保证还原工艺的均衡控制，本发明提出的还原装置提出一种加热物料均匀的还原容器，并使制品的质量显著提高，明显提高镁还原的效率和纯度，并降低镁的还原成本。

附图说明

图1是本发明截面结构示意图

图2是本发明俯视的截面结构示意图

还原罐外管1、还原罐内管2、蓄热烧嘴3、锥形漏斗4、保护套5、外管下部密封盖6、冷却水套7、镁凝结装置8、抽真空系统9、外管上部密封盖10、炉体11。

具体实施方式

还原罐的结构还原罐外管1和还原罐内管2是一个同心套筒组成，需要还原的炉料置于外管1和内管2之间，外管的上下端均设有密封盖，内管是上下活动的结构，内管上端设有吊柄，在出料时，退出真空，外管上部密封盖10打开，炉体上方伸下吊钩将内管上拉，内管采用不锈钢或其它耐热合金管。还原罐的横截面为环形，内管与外管之间是装有还原用炉料的空间，还原用炉料为现有技术的各种配料，一般炉料制成球状在炉内真空还原。本发明可以控制适合的各种温度条件，适应现有的各种还原料配方。

还原罐外管的原材料采用现有行业普遍采用的材料，外管的下端即还原罐的底部设有上大下小的锥形漏斗形或平板圈形，也可以是篦条状，平板圈形面的纵剖线略有向斜下方弧度较好（总体类锥形漏斗形），可方便漏出渣球，防止料球在还原罐的底部死角堆积。下端支撑采用也可以设有锥形漏斗：锥状的纵剖线是直线或曲线，也可以是圆锥曲线，内管座在外管下端的锥形内壁上。卸料时提起内管并打开外管的下部密封盖，则还原后的渣料自动脱落，固定内管并盖好下部密封盖则从上部装料，将配好的炉料均匀混合后装入还原罐的内管和外管之间，外管被加热，在温度1200±10℃下进行还原反应，反应容器内真空度为3～13Pa，还原时镁蒸气通过冷凝收集即得金属镁。先由盖帽盖住漏斗。

另一种结构是：内管与外管相对固定，还原罐的底采用底盖、圆环状板或筛网构成。如采用活络的圆板或圆环状板构成，底的下端以密封板构成，也可以支撑圆板或圆环状板，将管壁上焊接的凸出。支撑圆板或圆环状板尤其是活动的圆板或圆环状板。活动的圆板或圆环状板也可以是多片拼成，每片通过固定在管壁上的铰链安装。卸料时打开还原罐的底采用活络的圆板或圆环状板即可使还原后的渣料自动脱落。

内管与外管固定的方式是：如内外管之间通过焊接多根金属连接细杆固定，多根金属连接细杆尤其是连接在内杆的底端。另一种内管与外管固定的方式是：在二管之间设有等分圆周的起码三条竖直的筋板，筋板固定在外管内壁，筋板底部与内管外壁接触的部分具有凸出的形状，使内管不落下。

内管的外壁和外管的内壁之一或二者均可以制备有均匀的凸出竖条（横截面为齿状），典型的加式方法和结构是：在内管的外壁焊接金属条，以提高传热效果，缩短还原时间；同时内管上的竖条起到导流镁蒸气的作用。

图2所示，二排二列，三排三列、四排四列或多排多列均可，视产能也可以更大。图2中在炉膛内部还原罐两侧设有三对蓄热烧嘴3，每对中的一只燃烧时，另一只蓄热烧嘴排烟，两对蓄热烧嘴交替燃烧，排烟温度控制在180℃以下，炉膛内没有局部的温度区，使还原罐的受热更加均匀，还原罐使用寿命得以提高。

内管的外壁和外管的内壁之一或二者均可以制备有均匀的凸出竖条（横截面为齿状，内管可以铸造成此种结构），另一种加工方法在内管的外壁（外管的内壁）焊接金属条，以提高传热效果，缩短还原时间，同时起到导流镁蒸气的作用。可以提高还原时镁的沉积效率，加快还原反应的进行。相邻金属条的间隔为2-6mm。

典型的外管的外径在720-600mm；外管的外径更优的在640-600 mm。

典型的内管的外径在400-220mm；内管的外径更优的在340-360mm。

上下密封端均设有冷却水套，用以对密封圈进行冷却，上部密封端水冷却水套同时也是镁蒸气的淀积圈冷却源。

Claims

1.金属镁的还原方法，其特征是采用立式还原罐还原方式，立式还原罐置于炉膛内，还原罐上连接的抽真空系统, 还原罐采用内管和外管结构，且内管是上下活动的结构，还原罐容积部分的横截面为环形，装料时内管固定在外管内，卸料时提起内管并打开与外管的下部环板密封，还原后的渣料自动脱落，将内管固定好并盖好下部密封盖则从上部装料，将配好的料球装入还原罐的内管和外管之间，外管被加热，在温度1200±10℃下进行还原反应，反应容器内的真空度为3～13Pa，还原时镁蒸气通过外管上部冷凝收集即得金属镁。

2.根据权利要求1所述的金属镁的还原方法，其特征是炉膛内采用蓄热燃烧方式对还原罐加热，蓄热烧嘴的对数等于或多于立式还原罐排列的数量多一列，每对蓄热烧嘴装在立式还原罐排的两端，蓄热烧嘴均与燃料管道连接, 每对蓄热烧嘴至少有一只蓄热烧嘴在燃烧或二只蓄热烧嘴交替燃烧。

3.金属镁的还原装置，其特征是若干立式还原罐排列于炉膛内，还原罐上连接抽真空系统, 还原罐的外管的上部设有镁冷凝收集装置，其特征是还原罐由内管和外管构成，外管的上下端均设有密封盖，还原罐的横截面为环形，内管与外管之间是装有炉料的空间，内管为上下活动的结构，外管的下端即还原罐的底为阻止炉球漏出锥形漏斗形或平板圈形面，内管座在外管下端的锥形内壁上，平板圈形面的纵剖线为向下弧度。

4.金属镁的还原装置，其特征是若干立式还原罐排列于炉体内，还原罐上连接抽真空系统, 还原罐的外管的上部设有镁冷凝收集装置，其特征是还原罐由内管和外管构成，外管的上下端均设有密封盖，还原罐的横截面为环形，内管与外管之间是装有炉料的空间，内管与外管之间固定，还原罐的底采用底盖、圆环状板、筛网构成。

5.根据权利要求3或4所述的金属镁的还原装置，其特征是内管的外壁和外管的内壁之一或二者均可以制备有均匀的凸出竖条，使内管或/与外管横截面为齿状。

6.根据权利要求5所述的金属镁的还原装置，其特征是在内管的外壁焊接金属条，相邻金属条的间隔为2-6 m m。

7.根据权利要求3或4所述的金属镁的还原装置，其特征是通过外管的直径与内管的直径以控制料层厚度，料层厚度控制在120-150mm。

8.根据权利要求3或4所述的金属镁的还原装置，其特征是外管的外径在720-600mm；内管的外径更优的在340-360mm。

9.根据权利要求4所述的金属镁的还原装置，其特征是内管与外管固定的方式是：在二管之间设有等分圆周的起码三条竖直的筋板，筋板固定在外管内壁，筋板底部与内管外壁接触的部分具有凸出的形状。

10.根据权利要求3所述的金属镁的还原装置，其特征是外管的下端设有上大下小的锥形漏斗形或平板圈形或篦条状，平板圈形面或篦条状纵剖线向斜下方弧度。