CN104152719A - 一种金属钙、镁、锶的冶炼方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种金属钙、镁、锶的冶炼方法，包括如下步骤：一、提供一种金属还原罐，包括由罐壁围成的相互贯通的还原腔和结晶腔；二、将球团从结晶腔开口置入还原腔；三、向所述结晶腔内置入一提取器，包括将结晶腔区分为内腔和外腔的盖板、设于盖板的保持部和拉取部；四、将所述结晶腔开口通过一罐盖封盖；五、将所述还原腔和结晶腔抽取成真空环境，所述还原腔置于高温还原环境，所述结晶腔置于低温结晶环境；六、所述金属结晶于结晶腔内腔；七、打开罐盖，操作拉取部，取出金属。上述方法可以使金属蒸气直接在金属还原罐的结晶腔罐壁内腔结晶并藉由提取器取出，提高降温冷却效率，降低死罐风险。

Description

一种金属钙、镁、锶的冶炼方法

技术领域

本发明涉及硅热法炼镁领域，具体涉及一种用于金属钙、镁、锶的冶炼方法。

背景技术

目前的硅热法冶炼领域，金属钙、镁、锶等的生产方法大量采用卧式还原罐进行，同时也在积极开发立式还原罐，两者的冶炼原理和方法相同，主要差异在于立式还原罐可以利用自重实现装出渣以及设置中心管便于底部镁蒸汽的上升溢出。请参阅中国发明专利公开第CN102676849A号揭示的一种卧式还原罐以及中国发明专利公告第CN101520276B号揭示的一种立式还原罐，目前镁还原罐在结晶位置使用直筒水夹套，使用过程是：装料完毕后，将一喇叭筒形结晶器大口向里小头向外放置于水夹套内供镁蒸汽结晶。然而在还原过程中遇超温时，结晶器内所结的粗镁受罐内的热辐射急速融化成液态，液态的镁随着真空气流向外流动，在直筒水套内围绕喇叭筒形的结晶器迅速冷凝成镁塞，死死的塞住小头向外的喇叭筒形结晶器，造成了往外越拉越紧的无法取出的死罐，处理维修的时间和人力物力消耗较大。

除上述结晶器形态易造成死罐的弊病外，还存在对生产工艺升温的制约。在生产工艺中为能将镁蒸气完全收集于结晶器内，通常横、竖两种罐体内喇叭筒形的结晶器靠近高温罐体的大口一端始终是烧红的，但此工艺不可避免会造成结晶器被烧红导致空罐、料比高的现象。由于结晶器在水套内是间接冷却，在生产实践中如果升温过快，罐内强热辐射大于冷却温度时，会将结晶器烧红并瞬时又将水套循环水烧开，造成至终空罐料镁高问题。

鉴于此，有必要设计一种改进的金属钙、镁、锶的冶炼方法来解决上述问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种可降低劳动强度、提高生产效率的金属钙、镁、锶的冶炼方法。

为达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种金属钙、镁、锶的冶炼方法，用以从含金属钙、镁、锶化合物的球团中提取金属，所述冶炼方法包括如下步骤：

一、提供一种金属还原罐，包括由罐壁围成的相互贯通的还原腔和结晶腔；

二、将球团从所述结晶腔开口置入还原腔内；

三、向所述结晶腔内置入一提取器，所述提取器包括将结晶腔区分为内腔和外腔的盖板、设于所述盖板并位于结晶腔内腔的保持部以及设于所述盖板并位于结晶腔外腔的拉取部；

四、将所述结晶腔开口一端通过一罐盖封盖；

五、将所述还原腔和结晶腔抽取成真空环境，所述还原腔置于高温还原环境，所述结晶腔置于低温结晶环境；

六、所述金属结晶于结晶腔内腔；

七、打开罐盖，向外操作所述拉取部，金属连同保持部被一同取出。

进一步地，所述盖板具有朝向结晶腔内腔的内板面，所述结晶腔内腔邻近盖板的罐壁和所述内板面共同定义有结晶空间。

进一步地，所述结晶腔的罐壁设置成便于金属取出的锥斗腔，所述锥斗腔的大口位于罐盖一端。

进一步地，所述锥斗腔的张角介于25°至60°之间。

进一步地，所述盖板具有与所述锥筒状结晶腔罐壁配合的斜端面。

进一步地，所述还原腔和结晶腔的真空环境通过设置于结晶腔外腔的抽真空口实现。

进一步地，所述盖板还具有朝向结晶腔外腔的外板面，所述提取器还包括叠设于所述外板面上的钾钠捕集板，所述盖板在重叠部分设有逃逸孔。

进一步地，所述金属还原罐围设形成结晶腔的罐壁具有过水的外壁面和供金属结晶的内壁面。

进一步地，所述金属还原罐围设形成结晶腔的罐壁材料为不锈钢。

进一步地，所述保持部自盖板向远离罐盖的方向延伸，并在自由末端平行于罐盖延伸形成可在拉取部向外操作时托起所述金属的挡止部，所述保持部和拉取部可拆卸地组装于所述盖板上，所述冶炼方法还包括拆卸所述保持部和拉取部并取出金属的步骤。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：所述将结晶腔区分为内腔和外腔的盖板，以及包括盖板在内的将结晶于结晶腔内的金属取出的提取器，可以使蒸气直接在金属还原罐的结晶腔罐壁内腔结晶并藉由提取器取出，提高降温冷却效率，降低死罐风险。

附图说明

图1为本发明第一实施例金属还原罐的结构示意图；

图2为本发明第二实施例金属还原罐的结构示意图；

图3为本发明第三实施例金属还原罐的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明金属还原罐进一步具体描述如下。

请参阅图1，本发明第一实施例金属还原罐，用以从含金属钙、镁、锶的矿石(本实施例以含金属镁化合物的白云石来提取金属镁为例，白云石放入金属还原罐时已加工成球团，有关金属钙、锶的冶炼方法与金属镁的冶炼方法相同，只需进行原材料的替换即可)中冶炼相应的金属，系垂直设于炉膛(未图示)中，包括由罐壁100围成的相互贯通的还原腔10和结晶腔20以及封盖于所述结晶腔20开口一端的罐盖30(使用密封垫)，所述结晶腔20外围设有用于降温的水夹套40，所述金属还原罐还设有置于所述结晶腔20内的提取器50，所述提取器50包括将结晶腔20区分为内腔201和外腔202的盖板51、设于所述盖板51并位于结晶腔内腔201的保持部52以及设于所述盖板51并位于结晶腔外腔202的拉取部53，所述结晶腔外腔202设有抽真空口60，所述金属镁可结晶于结晶腔内腔201并可在所述拉取部53向外操作时与所述保持部52一同取出。所述金属还原罐围设形成结晶腔20的罐壁100具有过水的外壁面1001和供金属镁结晶的内壁面1002。本发明的设计省去了业内应用了几十年的喇叭筒形结晶器，简化了操作工序，同时由于将镁结晶位置从结晶器内壁移转到了水夹套内壁上，改间接冷却为直接冷却，大大提高了冷却效率。

所述金属还原罐围设形成还原腔10的罐壁通过离心铸造成型，这部分也是业界为了提高还原罐整体性能而采用的标准配置。不同的是，所述金属还原罐围设形成结晶腔20的罐壁材料选材为不锈钢，这是基于不锈钢自身的金属性能以及表面的光滑度的考虑，不仅便于实现镁蒸气的降温结晶，也降低了结晶镁取出的难度。

本实施例为立式金属还原罐，所述还原腔10的轴心位置设有供镁蒸气上行的中心管70、底部用于出渣的出料口80以及围设于出料口80四周的附属水夹套801。所述拉取部503自盖板501向罐盖30方向延伸，所述抽真空口60设于结晶腔20的侧壁上，为罐体内部提供真空环境，也辅助提供镁蒸气的上行的动力。

下面介绍基于该金属还原罐而形成的金属镁冶炼方法，所述金属镁的冶炼方法包括如下步骤：

一、提供所述金属还原罐，包括由罐壁100围成的相互贯通的还原腔10和结晶腔20；

二、将球团从所述结晶腔20开口置入还原腔10内；

三、向所述结晶腔20内置入提取器50，所述提取器50包括将结晶腔20区分为内腔201和外腔202的盖板501、设于所述盖板501并位于结晶腔20内腔201的保持部502以及设于所述盖板501并位于结晶腔20外腔202的拉取部503；

四、将所述结晶腔20开口一端通过一罐盖30封盖；

五、将所述还原腔10和结晶腔20抽取成真空环境(通过设置于结晶腔20外腔202的抽真空口60实现)，所述还原腔10置于高温还原环境(通过还原腔外部的炉膛实现)，所述结晶腔20置于低温结晶环境(通过结晶腔外部的水夹套实现)；

六、所述金属镁结晶于结晶腔20内腔；

七、打开罐盖，向外操作所述拉取部503，所述金属镁连同保持部502被一同取出。

本实施例中的盖板51、保持部52以及拉取部53一体设置，保持部52上设有固定结晶后金属镁的倒刺(未标示)，取出后将金属镁敲碎并从提取器50分离，放入精炼炉开始下一步工序。

请参阅图2，下面介绍本发明的第二实施例(第二实施例与第一实施例的区别主要在结晶腔部分，其余部分未做变更，故附图仅显示结晶腔部分的结构，实施例间很多结构的转用也是直接和可以自然过渡的；此外，相同结构采用相同标号，理解时请参考第一实施例，不再赘述，下面仅针对结晶腔部分做具体说明)。第二实施例金属还原罐同样垂直设于炉膛M上，结晶腔具体为具有大口端和小口端的锥斗腔20’，还原腔为圆柱腔10’，罐盖30’封盖于锥斗腔20’的大口端，圆柱腔10’连接于所述锥斗腔20’的小口端，出料口(未图示)开设于所述圆柱腔的下端，提取器放置于所述锥斗腔20’内。所述提取器包括将锥斗腔20’区分为内腔和外腔的盖板51’(由于锥斗腔20’截面渐变的特点，盖板可以直接架设于锥斗腔内某个位置，而不需要像第一实施例中那样，特别设置用于盖板定位的挂勾)、设于所述盖板51’并位于锥斗腔20’内腔的保持部以及设于所述盖板51’并位于锥斗腔20’外腔的拉取部53’，所述盖板51’具有朝向锥斗腔20’内腔的内板面511及朝向外腔的外板面512，所述锥斗腔20’内腔邻近盖板的罐壁和所述内板面共同围设形成有结晶空间，所述结晶空间所在的锥斗腔20’外围设有水夹套40’。本实施例中具有大口端和小口端的的锥斗腔20’设计，为本发明直接结晶在锥斗腔20’内壁的金属镁提供了抽取斜度，进一步降低了金属镁的提取难度。此外，本实施例中的锥斗腔具体为圆锥斗腔，所述圆锥斗腔的张角a介于25°至60°之间，该角度区间结晶出的金属镁在致密度和取出难度上实现了较好的平衡。所述盖板51’具有与所述锥斗腔20’罐壁配合的斜端面(未标示)，辅助提高盖板的水平度和盖合程度，当然，这样的盖合达不到也不要求达到传统意义上密封要求。

所述金属还原罐还具有设于还原罐罐盖上的抽真空口60’，且所述抽真空口60’具有可收容拉取部的直径。如此设计的益处在于：一方面，由于抽真空口60’设于还原罐罐盖30’上，可以很方便地将金属还原罐在炉膛M中旋转，解决了原先设计设置于还原罐罐体(可参考具体实施例一)时调整困难而产生喷嘴对金属还原罐的同一个位置加热的情况；另一方面，设置抽真空口60’具有大于拉取部的直径，可以减小还原罐罐盖30’和盖板51’之间的间隔距离，更有效利用还原罐空间，本实施例中的罐盖30’具体呈圆形，所述抽真空口60’设置于罐盖30’的中心位置。

所述保持部52’和拉取部53’可拆卸地穿设于所述盖板51’上，所述保持部52’自盖板51’向远离罐盖30’的方向延伸，所述拉取部53’自盖板51’向罐盖30’方向延伸，并在自由末端平行于罐盖30延伸形成可在拉取部53’向外操作时托起所述金属镁的挡止部54。与第一实施例不同，本实施例省去了需破碎金属镁的设计，通过可拆设计直接简化金属镁与提取器的分离。而且，所述挡止部54替代了原先设置于保持部52’上的倒刺结构，在拉取部53’向外操作时，通过托举的方式将金属镁一并取出。此外，所述提取器还包括叠设于所述外板面512上的钾钠捕集板55，所述盖板在钾钠捕集板55的重叠部分设有逃逸孔(未标示)，此设计意在进一步使优先析出的钾钠逃逸至温度更低的罐口处冷凝，减少与金属镁一同燃烧进而造成结晶镁大量损失的风险。

所述金属还原罐具有搁置于炉膛M上的水平肩部401，所述锥斗腔20’和圆柱腔10’的连接处定义有接合部102，所述水平肩部401设置于所述接合部102的上方，即锥斗腔20’有下部分未被水夹套冷却。此设计可以避免镁蒸气在锥斗腔20’和圆柱腔10’的接合部分结晶，增加取出难度。本实施例中，水平肩部401系在水夹套40’下壁面的基础上进一步向外延伸形成，利用水夹套本身的立体设计来增加水平肩部的支撑强度。具体到本实施例中，所述水平肩部401与接合部102的垂直距离h1小于等于所述水夹套40’上端缘至接合部102垂直距离h0的1/3。所述盖板51’与水夹套40’上端缘的垂直距离h2小于等于所述水夹套40’上端缘至接合部垂直距离h0的1/3。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不应以此限制本发明的范围，例如，上述第二实施例中斗状结晶腔的罐壁具体为圆锥斗状，在其他实施例中也可以是方锥斗或者其他多面锥斗，只要有可以形成一定的斜度便于金属镁取出即可；此外，上述实施例均为立式金属还原罐，但本发明的技术特征和技术效果同样可以应用在卧式金属还原罐中，请参图3所示的本发明第三实施例，圆柱腔10”以及相接的锥斗腔20”同样可以配置在卧式还原罐中，只需相应地略去中心管和出料口结构便可，并结合盖板51”、保持部52”以及拉取部53”的特殊提取器设计，改间接冷却为直接冷却，提高效率；再者，第二实施例中的圆锥斗腔的上端部是柱体，并非锥斗，这是为了平衡圆锥斗腔的张角a和结晶腔的深度、以及便于在金属还原罐上端侧设置其他附属结构(锥面上设计附属结构较柱面上设计要复杂的多)而采用的折中设计，并不违背其整体为锥斗腔的设计思路。即凡是依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (10)

1.一种金属钙、镁、锶的冶炼方法，用以从含金属钙、镁或锶的化合物的球团中提取金属，所述冶炼方法包括如下步骤：

一、提供一种金属还原罐，包括由罐壁围成的相互贯通的还原腔和结晶腔；

二、将球团从所述结晶腔开口置入还原腔内；

三、向所述结晶腔内置入一提取器，所述提取器包括将结晶腔区分为内腔和外腔的盖板、设于所述盖板并位于结晶腔内腔的保持部以及设于所述盖板并位于结晶腔外腔的拉取部；

四、将所述结晶腔开口一端通过一罐盖封盖；

五、将所述还原腔和结晶腔抽取成真空环境，所述还原腔置于高温还原环境，所述结晶腔置于低温结晶环境；

六、所述金属结晶于结晶腔内腔；

七、打开罐盖，向外操作所述拉取部，所述金属连同保持部被一同取出。

2.如权利要求1所述的金属钙、镁、锶的冶炼方法，其特征在于：所述盖板具有朝向结晶腔内腔的内板面，所述结晶腔内腔邻近盖板的罐壁和所述内板面共同定义有结晶空间。

3.如权利要求2所述的金属钙、镁、锶的冶炼方法，其特征在于：所述结晶腔的罐壁设置成便于金属取出的锥斗腔，所述锥斗腔的大口位于罐盖一端。

4.如权利要求3所述的金属钙、镁、锶的冶炼方法，其特征在于：所述锥斗腔的张角介于25°至60°之间。

5.如权利要求3所述的金属钙、镁、锶的冶炼方法，其特征在于：所述盖板具有与所述锥筒状结晶腔罐壁配合的斜端面。

6.如权利要求1所述的金属钙、镁、锶的冶炼方法，其特征在于：所述还原腔和结晶腔的真空环境通过设置于结晶腔外腔的抽真空口实现。

7.如权利要求2所述的金属钙、镁、锶的冶炼方法，其特征在于：所述盖板还具有朝向结晶腔外腔的外板面，所述提取器还包括叠设于所述外板面上的钾钠捕集板，所述盖板在重叠部分设有逃逸孔。

8.如权利要求1-7中任一项所述的金属钙、镁、锶的冶炼方法，其特征在于：所述金属还原罐围设形成结晶腔的罐壁具有过水的外壁面和供金属结晶的内壁面。

9.如权利要求1-7中任一项所述的金属钙、镁、锶的冶炼方法，其特征在于：所述金属还原罐围设形成结晶腔的罐壁材料为不锈钢。

10.如权利要求1-7中任一项所述的金属钙、镁、锶的冶炼方法，其特征在于：所述保持部自盖板向远离罐盖的方向延伸，并在自由末端平行于罐盖延伸形成可在拉取部向外操作时托起所述金属的挡止部，所述保持部和拉取部可拆卸地组装于所述盖板上，所述金属钙、镁、锶的冶炼方法还包括拆卸所述保持部和拉取部并取出金属的步骤。