CN109722551A - 金属镁的连续生产设备及连续生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了金属镁的连续生产设备及连续生产方法，包括加料装置、还原室、结晶器和出渣室，所述加料装置、所述还原室、所述结晶器和所述出渣室均设置有真空检测仪并连通有真空装置，所述加料装置位于所述还原室上方并与所述还原室连通，所述加料装置与所述还原室之间设有物料隔离阀，所述出渣室设置在所述还原室的正下方，所述还原室与所述出渣室连通且之间设有出渣隔离阀，所述还原室上方连通有所述结晶器；所述还原室的内壁为石墨坩埚，所述石墨坩埚表面等离子喷涂有硼化钛，所述还原室内设有电磁感应加热装置，使还原室内没有其他加热装置，空间大，加热迅速、均匀，能显著节省反应时间，且还能避免粘渣现象。

Description

金属镁的连续生产设备及连续生产方法

技术领域

本发明涉及金属镁生产设备技术领域，特别是涉及金属镁的连续生产设备及连续生产方法。

背景技术

现有技术中金属镁生产设备中都设置有还原室，还原室中采用电阻加热，还原室直径稍大，造成加热不均匀，并且，在还原室中采用多层加热板，还有电极加热，由于还原室中这些加热板及电极的存在，造成实际应用空间减小，更重要的是在加热板及电极附近，温度会高于其他区域，渣料变成熔融状，出现粘渣现象。这也是竖炉连续炼镁存在的常见难以解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供金属镁的连续生产设备及连续生产方法，以解决上述现有技术存在的问题，使还原室内没有其他加热装置，空间大，加热迅速、均匀，能显著节省反应时间，且还能避免粘渣现象。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了金属镁的连续生产设备，包括加料装置、还原室、结晶器和出渣室，所述加料装置、所述还原室、所述结晶器和所述出渣室均设置有真空检测仪并连通有真空装置，所述加料装置位于所述还原室上方并与所述还原室连通，所述加料装置与所述还原室之间设有物料隔离阀，所述出渣室设置在所述还原室的正下方，所述还原室与所述出渣室连通且之间设有出渣隔离阀，所述还原室上方连通有所述结晶器；所述还原室的内壁为石墨坩埚，所述石墨坩埚表面等离子喷涂有硼化钛，所述还原室内设有电磁感应加热装置，所述电磁感应加热装置电连接有加热电源。

优选的，所述加料装置通过加料管与所述还原室连通，所述物料隔离阀设置在所述加料管上，所述加料管上还设有第一真空阀门。

优选的，所述还原室通过结晶管与所述结晶器连通，所述结晶器前端与所述结晶管连通处设有石墨过滤器，所述还原室内的镁蒸气能够依次通过所述结晶管、所述石墨过滤器进入所述结晶器中，所述结晶管上设有第二真空阀门，所述结晶器的下端连通有收料罐。

优选的，所述结晶器为双层外壁结构，在所述结晶器的双层外壁之间设有螺旋缠绕的电磁加热线圈，所述电磁加热线圈为铜管，所述铜管与所述加热电源电连接，所述铜管内用于通入冷却水。

优选的，所述还原室和所述出渣室的外壁均为双层结构，双层的所述外壁之间用于通入冷却水，所述电磁感应加热装置包括螺旋盘绕的电磁线圈，所述电磁线圈设置在所述还原室内，所述电磁线圈与所述加热电源电连接。

优选的，所述真空检测仪连通有控制系统，所述还原室内层外壁上设有还原测温装置，所述还原测温装置与所述控制系统连接，所述控制系统能够分别发送控制信号给所述真空装置、所述加热电源。

优选的，所述出渣隔离阀包括第一翻板式隔离阀和第二翻板式隔离阀，所述第一翻板式隔离阀设置在所述还原室的底部，所述第二翻板式隔离阀设置在所述出渣室的顶部，所述第一翻板式隔离阀和所述第二翻板式隔离阀位置相匹配，所述电磁感应加热装置设置在所述第一翻板式隔离阀上，所述第一翻板式隔离阀、所述第二翻板式隔离阀均与液压系统连接，所述液压系统能够控制所述第一翻板式隔离阀、所述第二翻板式隔离阀的开启以及关闭。

优选的，所述出渣室内设有收渣罐，所述收渣罐下方设有移动车，所述移动车能够在所述出渣室内移动。

优选的，所述真空装置包括第一真空机组和第二真空机组，所述第一真空机组通过第三真空阀门与所述结晶器连通、通过第四真空阀门与所述还原室连通，所述第二真空机组通过第五真空阀门与所述加料装置连通、通过第六真空阀门与所述出渣室连通。

本发明还提供了金属镁的连续生产方法，利用以上所述的金属镁的连续生产设备进行金属镁的连续生产，包括以下步骤：

1)将煅烧好的白云石物料，通过破碎机磨矿达到120目，再将添加剂和还原剂按照比例搅拌混合，干法压制成白云石球；

2)将白云石球加入加料装置，开启第一真空阀门和物料隔离阀白云石球进入还原室，当白云石球进入还原室完毕后，关闭第一真空阀门和物料隔离阀，隔离还原室与加料装置；

3)启动第一真空机组和第二真空机组，对还原室、出渣室和结晶器抽真空到工作真空度；

4)启动加热电源对电磁感应加热装置供电、进行还原室的加热，通过控制系统控制还原室升温到工艺温度，白云石球中的镁以蒸气形式上升到结晶器中，结晶器中镁蒸气遇冷结晶，并在结晶器内形成液体进入收料罐中；

5)待白云石球反应完成后，关闭第二真空阀门，取出收料罐，换上空的收料罐，并对结晶器抽真空到工作真空度，打开第二真空阀门；

6)通过液压系统的控制依次开启第二翻板式隔离阀和第一翻板式隔离阀，还原渣落入收渣罐内，依次关闭第二翻板式隔离阀和第一翻板式隔离阀，开启出渣室，取出收渣罐，换上空的收渣罐，通过第二真空机组对出渣室抽真空到工作真空度；

7)向加料装置加入白云石球，通过第二真空机组对加料装置抽真空到工作真空度，然后依次循环步骤2-步骤6。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明还原室内设有电磁感应加热装置，使还原室内加热均匀，并将还原室内壁设置为石墨坩埚，石墨坩埚作为发热体传导热量，使还原室内加热迅速，从而实现了还原室内迅速、均匀的加热功能，能显著节省反应时间；并由于加热均匀，不会出现局部高温，且石墨坩埚表面等离子喷涂有硼化钛，硼化钛不与还原渣反应粘结，进而避免粘渣现象的出现。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明金属镁的连续生产设备的结构示意图；

其中：1-加料装置，2-物料隔离阀，3-第一真空阀门，4-温控表，5-控制系统，6-加热电源，7-第五真空阀门，8-第六真空阀门，9-第二真空机组，10-出渣室，11-收渣罐，12-移动车，13-第一真空机组，14-第四真空阀门，15-第二翻板式隔离阀，16-第一翻板式隔离阀，17-还原室，18-电磁感应加热装置，19-还原测温装置，20-第三真空阀门，21-结晶器，22-铜管，23-石墨过滤器，24-结晶测温装置，25-第二真空阀门。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示：本实施例提供了金属镁的连续生产设备，包括加料装置1、还原室17、结晶器21和出渣室10，加料装置1、还原室17、结晶器21和出渣室10均设置有真空检测仪并连通有真空装置，加料装置1位于还原室17上方并与还原室17连通，加料装置1与还原室17之间设有物料隔离阀2，以隔离还原室17和加料装置1，便于保持还原室17的真空状态。出渣室10设置在还原室17的正下方，并通过螺栓固定连接，以构成立式上下双室结构，还原室17和出渣室10的外壁均为双层结构，双层的外壁之间用于通入冷却水。还原室17与出渣室10连通且之间设有出渣隔离阀，反应过程中关闭出渣隔离阀，待还原室17内反应完毕后，才需打开出渣隔离阀，释放还原渣。还原室17上方连通有结晶器21，以便于镁蒸气向上进入结晶器21中进行结晶。还原室17的内壁为石墨坩埚，石墨坩埚表面等离子喷涂有硼化钛，硼化钛不与还原渣反应粘结，进而避免粘渣现象的出现。还原室17内设有电磁感应加热装置18，电磁感应加热装置18包括螺旋盘绕的电磁线圈，电磁线圈设置在还原室17内，电磁线圈与加热电源6电连接，电磁感应加热装置18使还原室17内加热均匀，而石墨坩埚作为发热体传导热量，使还原室17内加热迅速，从而实现了还原室17内迅速、均匀的加热功能，能显著节省反应时间。

具体的，加料装置1通过加料管与还原室17连通，物料隔离阀2设置在加料管上，加料管上还设有第一真空阀门3。

还原室17通过结晶管与结晶器21连通，结晶器21前端与结晶管连通处设有石墨过滤器23，过滤粉尘，并且还起到阻止温度扩散作用。还原室17内的镁蒸气能够依次通过结晶管、石墨过滤器23进入结晶器21中，结晶管上设有第二真空阀门25，结晶器21的下端连通有收料罐。结晶器21为双层外壁结构，在结晶器21的双层外壁之间设有螺旋缠绕的电磁加热线圈，电磁加热线圈为铜管22，铜管22与加热电源6电连接，铜管22内用于通入冷却水。并在结晶器21内层外壁上设有结晶测温装置24，在控制加热或者水冷的情况下，以确保结晶温度控制在650℃，镁蒸气在结晶器21内遇冷结晶，形成液体进入收料罐，待收料罐装满，可以暂时关闭第二真空阀门25，更换空的收料罐。石墨过滤器23上温度在1000℃，这样金属镁能在此处结晶。收料罐内放置一定数量金属钛及锆，这时液态镁中铁与钛和/或锆起反应，沉积在底部，以达到金属镁高纯水平，并高达99.9％。

出渣室10内设有收渣罐11，收渣罐11下方设有移动车12，移动车12能够在出渣室10内移动。出渣隔离阀包括第一翻板式隔离阀16和第二翻板式隔离阀15，第一翻板式隔离阀16设置在还原室17的底部，第二翻板式隔离阀15设置在出渣室10的顶部，第一翻板式隔离阀16和第二翻板式隔离阀15位置相匹配。采用翻板式结构，整个还原室17底部基本全打开，还原室17内的还原渣瞬间迅速排出，避免了出渣慢、容易堵塞、还原室17底部还原渣不易排出的现象。第一翻板式隔离阀16、第二翻板式隔离阀15均与液压系统连接，液压系统能够控制第一翻板式隔离阀16、第二翻板式隔离阀15的开启以及关闭。电磁感应加热装置18设置在第一翻板式隔离阀16上。

真空装置包括第一真空机组13和第二真空机组9，第一真空机组13通过第三真空阀门20与结晶器21连通、通过第四真空阀门14与还原室17连通，第二真空机组9通过第五真空阀门7与加料装置1连通、通过第六真空阀门8与出渣室10连通。真空检测仪连通有控制系统5，还原室17内层的外壁上设有还原测温装置19，结晶器21内层的外壁上设有结晶测温装置24，结晶测温装置24、还原测温装置19均与控制系统5连接，并将测得的温度通过控制系统上的温控表4显示出来，控制系统5能够分别发送控制信号给真空装置、加热电源6，以实现真空状态和还原温度、结晶温度的保持。同时，液压系统以及本实施例中所有的真空阀门均与控制系统5连接，由控制系统5控制它们的启闭状态。

本实施例还提供了金属镁的连续生产方法，利用上述实施例中金属镁的连续生产设备进行金属镁的连续生产，并包括以下步骤：

1)将煅烧好的白云石物料，通过破碎机磨矿达到120目，再将添加剂和还原剂(硅铁或硅铝合金，120目)按照比例搅拌混合，干法压制成白云石球；

2)将白云石球加入加料装置1，开启第一真空阀门3和物料隔离阀2白云石球进入还原室17，当白云石球进入还原室17完毕后，关闭第一真空阀门3和物料隔离阀2，隔离还原室17与加料装置1；

3)启动第一真空机组13和第二真空机组9，对还原室17、出渣室10和结晶器21抽真空到工作真空度；

4)启动加热电源6对电磁感应加热装置18供电、进行还原室17的加热，通过控制系统5控制还原室17升温到工艺温度，白云石球中的镁以蒸气形式上升到结晶器21中，通过控制系统5控制结晶器21保持在结晶温度(600～650℃)，结晶器21中镁蒸气遇冷结晶，并在结晶器21内形成液体进入收料罐中；

5)待白云石球反应完成后，关闭第二真空阀门25，取出收料罐，换上空的收料罐，并对结晶器21抽真空到工作真空度，打开第二真空阀门25；

6)通过液压系统的控制依次开启第二翻板式隔离阀15和第一翻板式隔离阀16，还原渣落入收渣罐11内，依次关闭第二翻板式隔离阀15和第一翻板式隔离阀16，开启出渣室10，取出收渣罐11，换上空的收渣罐11，通过第二真空机组9对出渣室10抽真空到工作真空度；

7)向加料装置1加入白云石球，通过第二真空机组9对加料装置1抽真空到工作真空度，然后依次循环步骤2-步骤6。

最终，本实施例中电流效率达到90％，镁的回收率90％，镁的纯度99.9％，还原渣中氧化镁含量低于6％，可用于水泥原料。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.金属镁的连续生产设备，其特征在于：包括加料装置、还原室、结晶器和出渣室，所述加料装置、所述还原室、所述结晶器和所述出渣室均设置有真空检测仪并连通有真空装置，所述加料装置位于所述还原室上方并与所述还原室连通，所述加料装置与所述还原室之间设有物料隔离阀，所述出渣室设置在所述还原室的正下方，所述还原室与所述出渣室连通且之间设有出渣隔离阀，所述还原室上方连通有所述结晶器；所述还原室的内壁为石墨坩埚，所述石墨坩埚表面等离子喷涂有硼化钛，所述还原室内设有电磁感应加热装置，所述电磁感应加热装置电连接有加热电源。

2.根据权利要求1所述的金属镁的连续生产设备，其特征在于：所述加料装置通过加料管与所述还原室连通，所述物料隔离阀设置在所述加料管上，所述加料管上还设有第一真空阀门。

3.根据权利要求1所述的金属镁的连续生产设备，其特征在于：所述还原室通过结晶管与所述结晶器连通，所述结晶器前端与所述结晶管连通处设有石墨过滤器，所述还原室内的镁蒸气能够依次通过所述结晶管、所述石墨过滤器进入所述结晶器中，所述结晶管上设有第二真空阀门，所述结晶器的下端连通有收料罐。

4.根据权利要求1所述的金属镁的连续生产设备，其特征在于：所述结晶器为双层外壁结构，在所述结晶器的双层外壁之间设有螺旋缠绕的电磁加热线圈，所述电磁加热线圈为铜管，所述铜管与所述加热电源电连接，所述铜管内用于通入冷却水。

5.根据权利要求1所述的金属镁的连续生产设备，其特征在于：所述还原室和所述出渣室的外壁均为双层结构，双层的所述外壁之间用于通入冷却水，所述电磁感应加热装置包括螺旋盘绕的电磁线圈，所述电磁线圈设置在所述还原室内，所述电磁线圈与所述加热电源电连接。

6.根据权利要求5所述的金属镁的连续生产设备，其特征在于：所述真空检测仪连通有控制系统，所述还原室内层外壁上设有还原测温装置，所述还原测温装置与所述控制系统连接，所述控制系统能够分别发送控制信号给所述真空装置、所述加热电源。

7.根据权利要求1所述的金属镁的连续生产设备，其特征在于：所述出渣隔离阀包括第一翻板式隔离阀和第二翻板式隔离阀，所述第一翻板式隔离阀设置在所述还原室的底部，所述第二翻板式隔离阀设置在所述出渣室的顶部，所述第一翻板式隔离阀和所述第二翻板式隔离阀位置相匹配，所述电磁感应加热装置设置在所述第一翻板式隔离阀上，所述第一翻板式隔离阀、所述第二翻板式隔离阀均与液压系统连接，所述液压系统能够控制所述第一翻板式隔离阀、所述第二翻板式隔离阀的开启以及关闭。

8.根据权利要求1所述的金属镁的连续生产设备，其特征在于：所述出渣室内设有收渣罐，所述收渣罐下方设有移动车，所述移动车能够在所述出渣室内移动。

9.根据权利要求1所述的金属镁的连续生产设备，其特征在于：所述真空装置包括第一真空机组和第二真空机组，所述第一真空机组通过第三真空阀门与所述结晶器连通、通过第四真空阀门与所述还原室连通，所述第二真空机组通过第五真空阀门与所述加料装置连通，所述第二真空机组通过第六真空阀门与所述出渣室连通。

10.金属镁的连续生产方法，其特征在于：利用权利要求1-9中任一项所述的金属镁的连续生产设备进行金属镁的连续生产，包括以下步骤：

1)将煅烧好的白云石物料，通过破碎机磨矿达到120目，再将添加剂和还原剂按照比例搅拌混合，干法压制成白云石球；

2)将白云石球加入加料装置，开启第一真空阀门和物料隔离阀白云石球进入还原室，当白云石球进入还原室完毕后，关闭第一真空阀门和物料隔离阀，隔离还原室与加料装置；

3)启动第一真空机组和第二真空机组，对还原室、出渣室和结晶器抽真空到工作真空度；

4)启动加热电源对电磁感应加热装置供电、进行还原室的加热，通过控制系统控制还原室升温到工艺温度，白云石球中的镁以蒸气形式上升到结晶器中，结晶器中镁蒸气遇冷结晶，并在结晶器内形成液体进入收料罐中；

5)待白云石球反应完成后，关闭第二真空阀门，取出收料罐，换上空的收料罐，并对结晶器抽真空到工作真空度，打开第二真空阀门；

6)通过液压系统的控制依次开启第二翻板式隔离阀和第一翻板式隔离阀，还原渣落入收渣罐内，依次关闭第二翻板式隔离阀和第一翻板式隔离阀，开启出渣室，取出收渣罐，换上空的收渣罐，通过第二真空机组对出渣室抽真空到工作真空度；

7)向加料装置加入白云石球，通过第二真空机组对加料装置抽真空到工作真空度，然后依次循环步骤2-步骤6。