CN109609787A - 一种冶炼镁、钙、锶、钡的装置 - Google Patents

一种冶炼镁、钙、锶、钡的装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种冶炼镁、钙、锶、钡的装置，属于冶金技术领域。该装置包括内罐、外罐、强化换热装置和水冷结晶器，外罐的直径大于内罐直径且内外罐均为单端封闭的结构，同时内外罐的开口方向相反，内罐沿着轴向在中心设置强化换热装置，内罐和外罐的一端设置水冷结晶器，另一端为焊接位置。该装置中热量是从外罐和内罐同时向球团料传输，因此传热效率更高。而且由于内罐也起到热量传输的作用，还原过程中温度最低的地方已经从传统结构的中心管附件位置转移到了内罐与外罐之间的位置，因此在相同加热时间的条件下本发明所述装置可以降低还原周期，在相同还原程度的前提下，则可以提高还原率。

Description

一种冶炼镁、钙、锶、钡的装置
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，特别是指一种冶炼镁、钙、锶、钡的装置。
背景技术
金属钙、镁、锶、钡的冶炼过程是将天然的碳酸盐矿物经过高温煅烧去除其中的CO2得到上述金属的氧化物(俗称煅白)，然后将煅白破碎至一定粒度后与作为还原剂的金属粉(皮江法炼镁用硅铁、其它金属则用铝粉)充分混合、压球、装入耐热钢质还原罐，在不大于10Pa的真空下进行还原。还原温度因金属的种类不同而略有差异。
传统冶炼方法是在横放在加热炉中的还原罐中进行冶炼(横罐冶炼)，改进的冶炼方法则是在竖直放置在加热炉中的还原罐中进行(竖罐冶炼)。与横罐相比，竖罐冶炼的还原罐尺寸更大而且比较利于装料和出渣的机械化生产，现场的操作条件也相应得到改善。
但是由于入罐原料自身性质的限制，各种煅白的导热系数都很低，再加上还原过程需要在真空下进行，因此罐外加热炉内的热量要传输给罐内的原料，其主要的传热方式为导热，对流和辐射所占比重较低，尤其是从冷料加入开始到一千度(上述金属的开始还原温度在850～1100℃)的升温过程中，由于煅白导热系数很低，是上述金属热还原过程耗时长、效率低的主要原因。
专利202576530U提出一种带螺旋下料器的竖罐，来解决球团料在加料过程中受到重力撞击而粉碎而容易形成粘料、粘罐的问题。
专利200610012977.0为了解决金属镁、钙、锶还原设备加料时间长、劳动强度大、难以自动加料且还原效果不理想的问题提出一种冶炼装置，其还原罐的基本特征是还原罐垂直防止在加热炉中，且还原罐底部固定有延伸到加热炉底外面的出渣管，出渣管下部设有水冷的密封盖。
专利201609503U提出一种带套筒结构的竖罐炼钙装置，其中置于还原罐中间的套筒上开有很多孔，以方便金属蒸汽的溢出。
专利102605195A提出一种竖罐炼镁的出渣方法和使用该方法的竖罐炼镁装置。其特征在于还原罐内部活动安装有带孔的中心管，同时中心管上加工有螺旋装置，以方便出料。
专利101706204A提出一种下部呈漏斗状的竖罐炼镁装置，所提出的装置外罐内设有支撑座且支撑座上设有与外罐同轴心的中心管，且中心管上开孔。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种冶炼镁、钙、锶、钡的装置，以提高还原罐内的换热速度、提高还原效率。
该装置包括内罐、外罐、强化换热装置和水冷结晶器，外罐的直径大于内罐直径，内罐和外罐均为单端封闭的结构，内罐和外罐的开口方向相反，内罐沿着轴向在中心设置强化换热装置，内罐和外罐的一端设置水冷结晶器，内罐和外罐的另一端为焊接位置，球团料加入到外罐与内罐之间的空间。
其中，强化换热装置为内罐长度1/2～8/9的中心分割板。
该装置采用离心浇铸法制成，外罐的外表面为普通圆形表面或加强表面，加强表面为沿轴向呈倒置三角形或菱形的表面。
内罐和外罐之间沿着径向加0～8根加强筋，且加强筋数量为偶数。
加强筋数量大于0时，采用仿形加料器加入球团料，加强筋首先焊接在内罐上，然后把带加强筋的内罐与外罐焊接在一起。
可以在强化换热装置的一边引入喷嘴，通过喷嘴将发热物质在内罐燃烧来提供热量、强化传热。
也可以在强化换热装置的一边引入热风管，通过热风管吹入热风来提高内罐的表面温度从而强化热量从内罐的传入。
强化换热装置也可以替换为发热体，如电阻丝、电阻带、电阻棒等通过外接电源来产生高温，也能起到强化热量传输的目的。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，热量是从外罐和内罐同时向球团料传输，因此传热效率更高。而且由于内罐也起到热量传输的作用，还原过程中温度最低的地方已经从传统结构的中心管附件位置转移到了内罐与外罐之间的位置，因此在相同加热时间的条件下本发明所述装置可以降低还原周期，在相同还原程度的前提下，则可以提高还原率。
附图说明
图1为本发明的冶炼镁、钙、锶、钡的装置结构示意图；
图2为本发明实施例中外罐表面结构示意图，其中，(a)为倒置三角形表面，(b)为菱形表面。
其中：1-外罐；2-内罐；3-加强筋；4-强化换热装置；5-水冷结晶器；6-焊接位置；7-加强表面。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种冶炼镁、钙、锶、钡的装置。
如图1所示，该装置包括内罐2、外罐1、强化换热装置4和水冷结晶器5，外罐1的直径大于内罐2直径，内罐2和外罐1均为单端封闭的结构，内罐2和外罐1的开口方向相反，内罐2沿着轴向在中心设置强化换热装置4，其主要作用是在内罐形成气体自然对流而达到强化换热的目的。内罐2和外罐1的一端设置水冷结晶器5，内罐2和外罐1的另一端为焊接位置6，球团料加入到外罐1与内罐2之间的空间。内罐2和外罐1之间沿着径向加0～8根加强筋3，且加强筋3数量为偶数，加强筋除了能够提高罐体的强度外，还有利于热量的传输。
如图2所示，外罐1的外表面为普通圆形表面或加强表面7。
现有热还原装置的中心管不能与外界进行热交换，所有的热量都要通过导热的形式由外罐——球团逐渐传入。整个过程中中心管的温度最低，因此中心管附近的球团还原率最低，导致还原周期过长。本发明所述还原装置，内罐与炉气直接接触而且引入了强化换热装置以后内罐的温度升高会更快。因此采用本发明所述带有一端开口的内罐结构以后，热量是从外罐和内罐同时向球团料传输，因此传热效率更高。而且由于内罐也起到热量传输的作用，还原过程中温度最低的地方已经从传统结构的中心管附件位置转移到了内罐与外罐之间的位置，因此在相同加热时间的条件下本发明所述装置可以降低还原周期，在相同还原程度的前提下，则可以提高还原率。
下面结合具体实施例予以说明。
实施例1
按照图1不设加强筋的方式，以直径350mm的耐热钢还原罐配150mm直径的内罐，装球团料140公斤(CaO+Al)。球团料的加入方式为：制备截面与外罐相似但是外径小于外罐内径10mm、内径大于内罐外径10mm的两头封死且开满直径20mm圆孔的仿形加料器，加料器的顶部沿轴线开宽度70mm的一条缝，该缝隙用于加入球团料。在1250℃、真空5Pa条件下，经过8小时，开炉，得到金属钙35公斤。所述金属钙的还原率与常规还原罐的12小时还原效果一样。因此所述设备强化了还原罐内的换热过程、提高了生产效率。
同时采用本装置以后，加料和出出渣过程均可以机械化进行，改善了现场操作条件。
实施例2
按照实施例1所述相同的设备，装球团料140公斤。球团料在1250℃、真空5Pa条件下，经过12小时，开炉，得到金属钙40公斤。
实施例3
按照图1设两根加强筋的方式以直径350mm的耐热钢还原罐配150mm直径的内罐，在内罐外表面焊接与外罐内表面相连的耐热钢质加强筋。球团料的转入则装入到截面为两个半圆的上部开有加料口的加料器中。两个截面为半圆的加料器共加入135公斤(CaO+Al)。在1250℃、真空5Pa条件下，经过8小时，开炉，得到金属钙34公斤。所述金属钙的还原率高于常规还原罐的12小时还原效果一样。因此所述设备强化了还原罐内的换热过程、提高了生产效率。
上述实施过程均在横罐中进行。但是在竖罐中实施也是一样，而且会更方便加料和出渣过程。
上述实施实例为金属钙的生产过程，但是由于金属镁、金属锶、金属钡的生产过程与金属钙的生产过程类似，因此本发明所提出的装置也适用于其他金属热还原过程。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种冶炼镁、钙、锶、钡的装置，其特征在于：包括内罐(2)、外罐(1)、强化换热装置(4)和水冷结晶器(5)，外罐(1)的直径大于内罐(2)直径，内罐(2)和外罐(1)均为单端封闭的结构，内罐(2)和外罐(1)的开口方向相反，内罐(2)沿着轴向在中心设置强化换热装置(4)，内罐(2)和外罐(1)的一端设置水冷结晶器(5)，内罐(2)和外罐(1)的另一端为焊接位置(6)，球团料加入到外罐(1)与内罐(2)之间的空间。
2.根据权利要求1所述的冶炼镁、钙、锶、钡的装置，其特征在于：所述强化换热装置(4)为内罐(2)长度1/2～8/9的中心分割板。
3.根据权利要求1所述的冶炼镁、钙、锶、钡的装置，其特征在于：该装置采用离心浇铸法制成，外罐(1)的外表面为普通圆形表面或加强表面(7)。
4.根据权利要求3所述的冶炼镁、钙、锶、钡的装置，其特征在于：所述加强表面(7)为沿轴向呈倒置三角形或菱形的表面。
5.根据权利要求1所述的冶炼镁、钙、锶、钡的装置，其特征在于：所述内罐(2)和外罐(1)之间沿着径向加0～8根加强筋(3)，且加强筋(3)数量为偶数。
6.根据权利要求5所述的冶炼镁、钙、锶、钡的装置，其特征在于：所述加强筋(3)数量大于0时，采用仿形加料器加入球团料，加强筋(3)首先焊接在内罐(2)上，然后把带加强筋的内罐(2)与外罐(1)焊接在一起。
7.根据权利要求1所述的冶炼镁、钙、锶、钡的装置，其特征在于：所述强化换热装置(4)的一边引入喷嘴，通过喷嘴将发热物质在内罐(2)燃烧来提供热量、强化传热。
8.根据权利要求1所述的冶炼镁、钙、锶、钡的装置，其特征在于：所述强化换热装置(4)的一边引入热风管，通过热风管吹入热风来提高内罐(2)的表面温度从而强化热量从内罐(2)的传入。
9.根据权利要求1所述的冶炼镁、钙、锶、钡的装置，其特征在于：所述强化换热装置(4)为发热体。
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