CN1042841C - 管式热法炼镁生产工艺及其设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用碳酸镁矿石做原料，燃料(如煤、重油、天燃气等)做加热源，能够连续间断操作的管式热法炼镁生产工艺及其设备，其特点是，将镁料制团放入一个内胆式内外真空的还原罐中，由穿过罐中心的与燃烧炉连通的加热管将其加热到900-1100℃，在罐内真空度13.33Pa下，还原生成金属镁，此工艺氧化镁还原充分，渣料残镁含量3%以下，结晶镁纯度高，产量高，工艺简单，成本低，设备投资少，不污染环境，充分利用能源，罐不易被压偏，是较理想的金属镁生产工艺。

Description

管式热法炼镁生产工艺及其设备

本发明涉及一种用碳酸镁矿石做原料，燃料(如：煤、天燃气、重油等)做加热源，能够连续间断操作的，管式热法炼镁生产工艺。

目前，国内外热法生产镁大部分采用罐式外加热内真空炼镁生产工艺，这种方法是由加拿大人皮江发明的横罐式外加热，内真空炼镁生产工艺。这种方法是把镁料制成团装入一个长3.15米，合金耐热钢部分长2.45米，外径320毫米，壁厚30毫米的罐内，放在还原炉中，在横罐外加热，使镁料制团保持在1150-1180℃左右固相还原反应。在罐口部位焊接有镁的结晶冷凝器，在500℃左右的温度下，保持真空压力不低于13.33Pa(0.1毫米汞柱)，一罐装料团100公斤，经过8小时加热还原可获得金属镁13公斤。这种外加热，内真空生产镁工艺，耗能高，时间长，耗昂贵的合金耐热钢量大，罐易被真空压力压偏，成本高，产量低。因不能连续生产，无法实现机械化和大工业生产，经济效益不理想。日本人吉冈隆雄对周期性操作的还原炉分进料、预热、反应、冷凝、卸渣等几部分。使加料、排料、出镁均在不破坏炉内真空的条件下进行，从而使炉内的还原反应连续不断地进行，提高了设备的产能，改善了劳动操作条件，但仍未改变外加热，内真空的还原生产工艺。由于炉料导热性能低和蒸罐材料对承受高温和高真空的性能上的限制，对进一步扩大蒸罐的直径，提高还原温度，要达到高产能和高的热效率，在实际上还存在着很大的困难。法国曾进行了两种半连续性热法炼镁真空电炉生产工艺，即单相电炉和三相电炉，目前工艺生产上用的是单相电炉，此种炉子是由炉体，炉顶和冷凝器三部分组成，炉底是由无定形炭构成的炉芯，作为一个电极，从炉顶伸入一根可以升降的阴极。将原来的外加热内真空生产工艺改为了内加热内真空生产工艺。但这种生产工艺由于设备比较繁杂，用电量大，成本太高，所得的镁其质量低于“皮江法”炼的镁，因而不合我国国情，难于在国内推广。

本发明的目的就是设计出一种可连续间断操作的，用燃料做加热源，内加热管式热法炼镁生产工艺。

本发明的核心是：用燃料做加热源，在管式还原罐内加热，在罐内真空条件下还原镁。本工艺是通过一个加热管穿过其中心的内胆式真空还原罐来实现的。加热管下端部与燃烧炉连通，燃烧的火焰从管内自下而上的穿过，将置于还原室内，加热管外周围的镁料团加热到900-1100℃，进行镁固相还原反应。燃烧炉炉膛温度保持在1200℃。反应是这样进行的：将镁料制团投入到预热室预热到600-700℃，预热室的热源来自预室中心的预热管，预热管与加热管连通，来自加热管的近1000℃的余热将进入预热室的镁料预热后进入还原罐中的还原室反应。待4小时后镁料团还原反应完毕，打开还原罐下端的放料门排渣，关闭放料门把预热好的镁料从冷凝器口投入还原罐，关闭冷凝器口，抽真空，起火加热开始工作，周而复始，连续不断。管式炼镁还原罐是一个内胆式立管，胆壁与外壳之间的空隙是加有保温材料的真空层，罐体内形成的空腔为反应室，加热管从反应室中心穿过。在冷凝器上接有真空吸气系统，使反应室内压力保持在13.33-6.67Pa(0.1-0.05毫米汞柱)。管式还原罐上端有一个冷凝器，它的外层有冷水套，内层有镁的结晶套，高温镁蒸气由真空系统抽气，在此降温到500℃左右行成镁结晶环。

本发明所述的金属镁生产工艺，氧化镁还原充分，渣料残镁低于3％以下，结晶出镁的纯度高，罐体容积大，装料多产量高，工艺简单，成本低，设备投资少，不污染环境，充分利用能源，解决了捆绕了近60年的皮江法还原罐被真空压力压偏的难题，是最较理想的金属镁生产工艺。

附图：管式热法炼镁还原罐结构示意图，

其中：

1．投料口2．预热器3．加热管4．还原室5．中空层6．出渣口7．出渣门8．冷凝器9．结晶镁环10．冷水套11．抽真空接口12．燃烧炉

实施例1

下面根据附图对本发明所述的管式热法炼镁还原罐的结构进行详细的叙述。

管式还原罐的罐体是由两层钢板构成，外层由普通碳钢，内层由3Cr24Ni7SiNRE合金耐热钢制成，中间形成一个中空层(5)保温室，内装保温材料，并抽真空，罐体内形成的空腔为还原室(4)，出渣口(6)和出渣门(7)设在罐体的下端，预热器(2)位于罐体的顶部和投料口(1)相连接，加热管(3)从还原室中间穿过，下端与燃烧炉(12)连通，上端与位于预热器中的预热管连通，冷凝器(8)位于罐体的上端，与冷水套(10)连通，结昌镁环(9)位于冷凝器的中心，抽真空接口(11)位于冷凝器上冷水套和结晶镁环之间。

实施例2

取白云石600公斤，破碎成10-15mm小块，装入回转窑在1100-1200℃温度下煅烧，获得高活性煅白(Cag.Mgo)，煅白经球磨机粉磨，粉料(Cag.Mgo)+硅铁(75％Si)+萤石粉(90-95％CaF2)混合制团，制团压力为1-3吨/cm²，装袋，送入实施例1所述的管式炼镁还原罐内，在1090-1100℃温度下，13.33Pa真空度下进行还原反应获得粗镁，经熔剂精炼，铸锭，表面处理，包装得高品镁。还原渣的主要成为为2CaO.SiO2，可作副产品用，经4小时煅烧可获得99.99％高纯金属镁39公斤。

实施例3

取白云600公斤，根据实施例2的程序制成镁料团，将制成团的镁料送入实施例1所述的管式炼镁还原罐内，在1000-1050℃及13.33Pa真空度下进行还原反应获得粗镁35公斤，经过5小时完成一个周期。

实施例4

取白云石600公斤，按实施例2的程序制成镁料团，将制成团的镁料送入实施例1所述的管式炼镁还原罐内，在900-1000℃及13.33Pa真空度下进行还原反应获得粗镁35公斤，经过8小时完成一个周期。

Claims (2)

1．一种用碳酸镁矿石做原料，燃料做加热源，能够连续间断操作的管式热法炼镁生产工艺，其特征在于：

预热至600-700℃的碳酸镁制团，在一个内胆式胆壁内外真空的还原罐中，由穿过罐中心的与燃烧炉连通的加热管将其加热至900-1100℃，在罐内真空保持在13.33Pa下，还原生成金属镁。

2．一种管式热法炼镁还原罐，其特征在于：

(1)还原罐的外壳为两层钢板构成的中空夹层，中间装有保温材料，并抽真空，

(2)加热管从还原罐中心穿过，下端与燃烧炉连通，上端与预热器中心的预热管连通，

(3)预热器位于还原罐的顶部，一端连接投料口，一端连接还原罐，预热管位于预热器中心。

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