CN102605196B - 一种竖罐炼镁装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种竖罐炼镁装置。它包括有还原罐（4）和中心管（3），中心管（3）活动安装在还原罐（4）内，其特征在于，所述中心管（3）侧壁和上端开设有供镁蒸气溢出的小孔（8），中心管（3）上安装有螺旋叶片（9）。本发明具有如下优点：减少了装料过程中料球的破碎量，增强了还原罐内传热、传质能力，有利于提高竖罐炼镁单罐产能和生产效率。

Description

一种竖罐炼镁装置

技术领域

本发明涉及一种有色金属冶炼领域，具体涉及一种竖罐炼镁装置。

背景技术

竖罐炼镁是一种较新颖的炼镁技术，该技术的主要特点是把还原罐竖立于还原炉炉膛内，上部加料、下部出渣，配置相应的机械设备，实现装料、出镁及渣料排放等操作的机械化。它与传统的卧罐炼镁技术相比，具备很多优点，如：单罐产量提高、生产周期缩短、还原罐使用寿命长和工人工作环境改善等，可达到节能降耗、降低成本、稳定质量的目的。

图1为现有的一种竖罐炼镁装置的结构示意图。它主要包括还原罐5、上盖1、下盖6、中心管3和镁结晶器2。还原罐4底部为出渣口5，上盖1和下盖6分别安装在还原罐4的上、下端口，用于抽真空时密封还原罐4；镁结晶器2用于冷凝结晶镁；作为竖罐炼镁技术的新零件的中心管3，有增大单罐产量、出渣等功能，在此不赘述。

现有的竖罐炼镁装置存在以下不足：

图2为现有的竖罐炼镁装置装料示意图。装料时，料球7从还原罐4上端口加入，自由跌落的料球7存在一个临界跌落破碎高度。当跌落高度大于临界高度时，料球7会破碎。显而易见，竖罐高度越大，料球破碎率也会越高。过高的料球破碎率，会严重影响罐内传热传质，不利于还原反应进行，从而降低炼镁生产效率、显著增加能耗。因此，受料球临界跌落破碎高度的限制，在实际生产中，竖罐的装料高度(轴向长度)往往比卧罐的装料长度(轴向长度)小，现有竖罐炼镁技术主要是通过增大竖罐内径来提升单罐装料量。

然而，随着竖罐内径的增大，会出现新的问题。炼镁料球的传热能力差，根据资料，料球填充层的有效导热系数仅为1.30 W/m·K。当还原罐径向尺寸扩大时，径向尺寸上的料厚增大、传热深度加大，罐内温度场分布不均匀的状况加剧，还原罐内的料球全部反应完需要更长的时间，加热还原周期延长。因此，在实际生产中，受加热还原时间和单罐能耗指标限制，不能够随意扩大竖罐内径、增大径向料厚，需要在生产周期和单罐能耗之间达成平衡。

图3为现有的竖罐炼镁装置内镁蒸气流动示意图。镁蒸气从料球7内部扩散出后，主要是通过料球间的孔隙向上流入镁结晶器，在加热还原过程中，自然堆装的料球7收缩并往下沉积，增加了镁蒸气溢出的阻力。

因此，在保证料球完好率的前提下增加还原罐高度、通过增强还原罐内传热、传质来实现罐径的加大或还原周期的缩短，对提升竖罐炼镁单罐产能和生产效率就显得尤为重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种既能减少料球破碎量，又能增强还原罐内传热、传质的竖罐炼镁装置。

要解决上述技术问题，本发明的竖罐炼镁装置包括有还原罐和中心管，中心管活动安装在还原罐内，所述中心管侧壁和上端开设有供镁蒸气溢出的小孔，中心管上安装有螺旋叶片。

与现有的竖罐炼镁装置相比，本发明的优点有：

1、装料过程中，料球沿中心管上的螺旋叶片滑落或在临界高度内自由跌落，避免了料球在还原罐内自由跌落造成的破碎，大大降低了装料过程中料球的破碎率。

2、由于硅热法还原反应的竖罐炼镁为外加热式，热量从还原罐外壁向还原罐中堆积的料球作径向传递，最后传给远离还原罐壁的内部料球，由于料球间的综合传热系数小，还原罐内的径向温度梯度大，远离还原罐壁的料球被加热到还原所需温度所需的加热均温时间较长；本发明在还原罐内利用导热性能良好的螺旋叶片导热，将紧靠还原罐壁料球中的热量迅速传导到内部的料球，增强了还原罐内料球的径向传热，缩短加热还原周期。

3、现有竖罐炼镁装置中，镁蒸气从料球内部扩散出后，主要是通过料球间的孔隙向镁结晶器扩散。本发明利用螺旋叶片和中心管上的小孔为镁蒸气提供了快速溢出通道，螺旋叶片对料球起分层作用，因加热还原中的料球收缩并往下沉积，在螺旋叶片下侧产生贯通性空隙，镁蒸气沿此空隙，通过中心管上的小孔向上流入镁结晶器，增强了传质。

附图说明

本发明的附图说明如下：

图1为现有的竖罐炼镁装置的结构示意图；

图2为现有的竖罐炼镁装置装料示意图；

图3为现有的竖罐炼镁装置内镁蒸气流动示意图；

图4为本发明的竖罐炼镁装置的局部结构示意图；

图5为本发明的竖罐炼镁装置的传热过程示意图； 

图6为本发明的竖罐炼镁装置内镁蒸气流动示意图。

图中：1.上盖；2.镁结晶器；3.中心管；4.还原罐；5.出渣口；6.下盖；7.料球；8.小孔；9.螺旋叶片；10.空隙。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图4所示，本发明的竖罐炼镁装置包括有还原罐4和中心管3，中心管3活动安装在还原罐4内，所述中心管3侧壁和上端开设有供镁蒸气溢出的小孔8，中心管3上安装有螺旋叶片9。

所述螺旋叶片9在中心管3上排布为连续螺旋型、分段螺旋型、变螺距型、多螺旋型或其组合形式。

从图4看出，装料过程中，当料球7从还原罐4上端加入后，可沿连续的螺旋叶片滑降，或沿分段螺旋叶片在临界跌落破碎高度内逐层自由跌落，从而在增加还原罐4高度时，仍能将料球7受到的冲击力控制在不产生破碎的范围内；料球7沿中心管3上的螺旋叶片9滑落，避免了料球7在还原罐4内自由跌落造成的破碎，大大降低了装料过程中料球的破碎率。

从图5看出，在还原罐4内利用导热性能良好的螺旋叶片9导热，将紧靠还原罐壁料球中的热量迅速传导到内部的料球7，增强了还原罐4内料球7的径向传热，缩短加热还原周期。

如图6所示，螺旋叶片9对料球有分层作用，因加热还原中的料球7收缩并往下沉积，在螺旋叶片9下侧产生贯通性空隙10，镁蒸气沿此空隙10，通过中心管3上的小孔8向上流入镁结晶器，增强了传质。

本发明具有如下优点：减少了装料过程中料球的破碎量，增强了还原罐内传热、传质能力，有利于提高竖罐炼镁单罐产能和生产效率。

Claims (2)

1.一种竖罐炼镁装置，包括有还原罐（4）和中心管（3），中心管（3）活动安装在还原罐（4）内，其特征在于：所述中心管（3）侧壁和上端开设有供镁蒸气溢出的小孔（8），中心管（3）上安装有螺旋叶片（9）。

2.根据权利要求1所述的竖罐炼镁装置，其特征在于：所述螺旋叶片（9）在中心管（3）上排布为连续螺旋型、分段螺旋型、变螺距型、多螺旋型或其组合形式。

Images