CN104152720A - 一种电加热还原金属镁及副产水泥熟料的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电加热还原金属镁及副产水泥熟料的方法和装置，装置包括炉体和热电阻，炉体与热电炉之间形成真空反应室。真空反应室的上部设有进料口，进料口与真空反应器之间设有结晶器，结晶器设有结晶器冷却水套。真空反应室的下部设有出渣口，出渣口设有出渣口冷却水套。生产步骤如下：⑴将煅白、硅铁及石灰按配比组成加入真空反应室；⑵将真空反应室内的压力降到1～15Pa；⑶启动热电阻电加热，向冷却水套通入循环冷水；⑷加热至1480～1520℃反应物料进行还原反应；⑸连续反应3～4个小时；⑹结束反应，通入惰性气体，取出结晶器，排出热渣。本发明使用电力作为能源，热效率高，且连续生产，无废镁渣和报废还原罐，符合环保和节能减排的政策。

Description

一种电加热还原金属镁及副产水泥熟料的方法和装置

技术领域

本发明属于一种有色金属生产制备技术领域，涉及一种电加热还原金属镁及副产水泥熟料的方法和装置。

背景技术

目前世界上金属镁主要有两种制备方法：熔盐电解法和皮江法。熔盐电解法工艺较复杂，原料来源苛刻，故只在少数几个地方有大规模应用。国内目前绝大部分金属镁冶炼都采用皮江法，即横罐硅热还原法，该工艺成熟、设备国产化高。该工艺采用煅烧后的白云石或菱镁矿作为镁元素来源，硅铁或者金属铝作为金属还原剂。原料经配比后粉磨压球装入特定的金属还原罐，罐内压力通过抽真空系统降低到1～10Pa后，在加热炉内加热到1050～1100℃长时间煅烧进行金属镁的还原。皮江法炼镁存在如下几个主要问题：因温度低，镁还原率不高，废渣中含镁高，无后续利用价值，造成严重的环境污染。且皮江法还原时间长，单罐产量低，能耗高，工作环境差，劳动强度大。皮江法所使用的还原罐寿命短，所占成本比例大。

发明内容

为克服现有技术的的不足，本发明提供一种电加热还原金属镁及副产水泥熟料的方法，以提高热效率，充分利用资源。本发明的另一目的是提供一种实现上述方法的装置。

本发明电加热还原金属镁及副产水泥熟料的方法，具体步骤如下：

⑴将煅白、硅铁及石灰～按4.8:1:1.3 配比组成的反应物料通过进料口加入真空反应室，物料包裹住中心电阻棒；

⑵关闭进料口阀门，抽真空，将真空反应室内的压力降到1～15Pa；

⑶电极通电，启动热电阻电加热，向结晶器冷却水套和出渣口冷却水套通入循环冷水；

⑷加热至1480～1520℃反应物料进行还原反应，反应物料呈熔融状态，逸出镁蒸汽进入结晶器内冷凝，形成致密结晶体；

⑸连续反应3～4个小时；

⑹结束反应，通入惰性气体，打开进料口阀门，取出结晶器，并打开出渣口法兰，排出热渣；

⑺关闭出渣口，装入新料，重复以上步骤。

硅铁中的硅含量为75%～80%（重量）。热渣直接热装进后续装置进行后加工处理。

本发明电加热还原金属镁及副产水泥熟料的装置，包括炉体和热电阻，热电阻位于炉体的中间，炉体与热电炉之间形成真空反应室。真空反应室的上部设有3～8个进料口，进料口与真空反应器之间设有结晶器，结晶器设有结晶器冷却水套。真空反应室的下部设有3～8个出渣口，出渣口设有出渣口冷却水套。进料口上部盖有真空垫圈，真空垫圈上插有抽真空管。热电阻的上部接有电极，电极与控制电源连接，热电阻的下部埋于高铝填充料。

炉体的外部装有保温材料。

煅白、硅铁及石灰等炉料配比后通过进料口加入。结晶器设置在各进料口内，可单独取出，进料口与顶盖之间有真空垫圈。炉内通过顶盖上的抽真空管抽真空，使体系剩余压力降为1～15Pa。炉体中心处设置有圆柱形热电阻，通过热辐射和热传导方式将炉内真空反应室内的炉料加热至1500℃左右，炉料呈熔融状态，金属镁蒸汽从炉料中逸出进入结晶器冷凝，剩余炉渣含镁量低于3%，成为合格的水泥熟料，从出渣口取出做后续加工处理。

本发明与传统皮江法相比，使用清洁的电力作为能源，热量利用率高，且连续式生产，无废镁渣、报废还原罐，符合环保和节能减排的政策。该装置也可在进料时不加入石灰，而是在出渣口处外接一小型回转窑，废渣以热装方式直接进入回转窑体内，和石灰等辅助原料在1500℃进行高温煅烧成为合格的水泥熟料。该方法合理解决了大量炼镁废渣的使用途径。增加了金属镁冶炼的经济效益。

附图说明

图1为本发明电加热还原金属镁及副产水泥熟料装置的结构示意图；

图2为图1的A-A向图；

其中：

1—抽真空管、2—进料口、3—结晶器冷却水套、4—炉体、5—保温材料、6—真空反应室、7—结晶器、8—电极、9—真空垫圈、10—热电阻、11—高铝填充料、12—出渣口冷却水套、13—出渣口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

本发明电加热还原金属镁及副产水泥熟料装置，如图1、图2所示，包括炉体4和热电阻10，热电阻位于炉体的中间，炉体与热电炉之间形成真空反应室6。真空反应室的上部设有4个进料口2，进料口与真空反应器之间设有结晶器7，结晶器设有结晶器冷却水套3。真空反应室的下部设有4个出渣口13，出渣口设有出渣口冷却水套12；进料口上部盖有真空垫圈9，真空垫圈上插有抽真空管1。炉体4的外部装有保温材料5。

煅白、硅铁及石灰等炉料配比后通过进料口2加入。结晶器7设置在各进料口内，可单独取出，进料口与顶盖之间有真空垫圈。炉内通过顶盖上的抽真空管1抽真空，使体系剩余压力降为1～15Pa。炉体中心处的圆柱形热电阻通过热辐射和热传导方式将炉内真空反应室6内的炉料加热至1500℃左右，炉料呈熔融状态，金属镁蒸汽从炉料中逸出进入结晶器7冷凝，剩余炉渣含镁量低于3%，成为合格的水泥熟料，从出渣口取出做后续加工处理。本发明与传统皮江法相比，使用清洁的电力作为能源，热量利用率高，且连续式生产，无废镁渣、报废还原罐，符合环保和节能减排的政策。

为了防止耐火材料参与还原反应或被炉料腐蚀，炉体保温材料应采用高铝成分的低密度材料。为防止高温炉料腐蚀电阻材料，电阻应被高铝高密度填充料包裹。本发明炉型采用直上直下的进料和出渣方式，没有死角，避免镁蒸汽走曲折路线中途冷凝在炉壁上。并采用多进料口方式使炉料布料均匀，防止局部堵塞。热电阻设立在炉体正中，使电热能最大限度被周围的炉料吸收，提高热效率。

采用本发明的电加热还原金属镁及副产水泥熟料的装置生产金属镁的具体步骤如下：

⑴将煅白、硅铁及石灰按4.8:1:1.3 配比组成的反应物料通过进料口2加入真空反应室6，物料包裹住中心电阻棒；

⑵关闭进料口阀门，抽真空，将真空反应室内的压力降到5Pa；

⑶电极8通电，启动热电阻10电加热，向结晶器冷却水套3和出渣口冷却水套12通入循环冷水；

⑷加热至1500℃反应物料进行还原反应，反应物料呈熔融状态，逸出镁蒸汽进入结晶器7内冷凝，形成致密结晶体；

⑸连续反应3.5个小时；

⑹结束反应，通入惰性气体，打开进料口阀门，取出结晶器，并打开出渣口法兰，排出热渣；

⑺关闭出渣口13，装入新料，重复以上步骤。热渣直接热装进后续装置进行后加工处理。

该装置也可在进料时不加入石灰，而是在出渣口处外接一小型回转窑，废渣以热装方式直接进入回转窑体内，和石灰等辅助原料在1500℃进行高温煅烧成为合格的水泥熟料。该方法合理解决了大量炼镁废渣的使用途径。增加了金属镁冶炼的经济效益。

Claims (4)

1.一种电加热还原金属镁及副产水泥熟料的方法，具体步骤如下：

⑴将煅白、硅铁及石灰按4.8:1:1.3的配比组成的反应物料通过进料口（2）加入真空反应室（6），物料包裹住中心电阻棒；

⑵关闭进料口阀门，抽真空，将真空反应室内的压力降到1～15Pa；

⑶电极（8）通电，启动热电阻（10）电加热，向结晶器冷却水套（3）和出渣口冷却水套（12）通入循环冷水；

⑷加热至1480～1520℃反应物料进行还原反应，反应物料呈熔融状态，逸出镁蒸汽进入结晶器（7）内冷凝，形成致密结晶体；

⑸连续反应3～4个小时；

⑹结束反应，通入惰性气体，打开进料口阀门，取出结晶器，并打开出渣口法兰，排出热渣；

⑺关闭出渣口（13），装入新料，重复以上步骤。

2.根据权利要求1所述的电加热还原金属镁及副产水泥熟料的方法，其特征是：所述硅铁中的硅含量为75%～80%（重量）。

3.一种电加热还原金属镁及副产水泥熟料的装置，其特征是：包括炉体（4）和热电阻（10），所述热电阻位于炉体的中间，炉体与热电炉之间形成真空反应室（6）；所述真空反应室的上部设有3～8个进料口（2），进料口与真空反应器之间设有结晶器（7），所述结晶器设有结晶器冷却水套（3）；真空反应室的下部设有3～8个出渣口（13），出渣口设有出渣口冷却水套（12）；进料口上部盖有真空垫圈（9），真空垫圈上插有抽真空管（1）；所述热电阻的上部接有电极（8），电极与控制电源连接，热电阻的下部埋于高铝填充料（11）。

4.根据权利要求3所述的电加热还原金属镁及副产水泥熟料的装置，其特征是：所述炉体（4）的外部装有保温材料（5）。