CN111748691A - 一种铝热法炼镁装置及炼镁工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝热法炼镁装置，包括真空感应炉、抽真空装置以及冷凝收集系统，真空感应炉的顶部设有进料系统，真空感应炉的底部设有收渣系统，冷凝收集系统包括冷凝管和收集罐，冷凝管的第一端连通真空感应炉，第二端连通收集罐；制镁时，先通过进料系统将制镁原料填装在真空感应炉内，再利用抽真空装置对真空感应炉抽真空，并加热真空感应炉至反应温度，使氧化镁发生还原反应产生镁蒸汽，产生的镁蒸汽通过冷凝管冷却降温并输送至收集罐进行凝结，还原反应结束后，真空感应炉内的废渣可通过收渣系统从下方排出，上料和排渣简单方便，省时省力，效率高。本发明还公开了一种使用上述铝热法炼镁装置生产镁的炼镁工艺。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，特别是涉及一种铝热法炼镁装置。此外，本发明还涉及一种使用上述铝热法炼镁装置生产镁的炼镁工艺。
背景技术
镁是地球中储量极为丰富的金属元素，镁及镁合金具有比重轻、强度高、减震性好、切削性好、导热性好、可循环利用等特点，具有良好的环境优势和性能优势，适用范围广泛，市场需求巨大。
镁的生产方法主要有电解法和热还原法两类。目前，全球85％的镁都是采用热还原法中的硅热还原法(即皮江法)生产的，其主要原理是在还原罐内利用硅铁还原剂将煅烧白云石还原成金属镁。
硅热还原法为固态反应，本身存在诸多不足：①导热半径大，热损失大，环境污染严重，还原时间长，约为12—14小时；②全部人工操作，现场工人劳动强度大，效率低；③耗能高，还原罐成本高，收得率低，废渣不能综合利用，导致生产综合成本高；④不能形成大规模化连续化生产，不符合现代大工业化生产的要求。
另外，采用现有的皮江法炼镁装置生产镁时，需要耗费大量的时间去将反应物料装填到水平设置的反应仓内，且对反应仓进行加热时，需要对反应仓进行设置多级保温措施，以保证反应仓内的温度稳定，确保反应的正常进行，这就会造成加装保温层的成本过高，生产过程中产生的镁蒸汽进入冷凝装置后不能同时凝结，导致凝结后的镁会散落在冷凝装置内，不便于收集，在反应完成后，还需要耗费大量的时间对反应仓内的废料进行清理，导致生产效率低。
因此提供一种方便上料清渣、反应时间短的制镁方法和装置，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种铝热法炼镁装置，上料排渣简单方便，省时省力，效率高。本发明的另一目的是提供一种使用上述铝热法炼镁装置生产镁的炼镁工艺。
为解决上述技术问题，本发明提供一种铝热法炼镁装置，包括真空感应炉、用于将所述真空感应炉抽真空的抽真空装置以及用于冷凝收集镁蒸气的冷凝收集系统，所述真空感应炉的顶部设有进料系统，所述真空感应炉的底部设有收渣系统，所述冷凝收集系统包括用于冷凝和输送镁蒸气的冷凝管以及用于收集镁液体的收集罐，所述冷凝管的第一端连通所述真空感应炉，第二端连通所述收集罐。
优选地，所述真空感应炉包括基座、炉体和上盖，所述上盖上设有加料口和镁蒸气出口，所述加料口通过输料管连接所述进料系统，所述冷凝管的第一端连接在所述镁蒸气出口处，所述收渣系统通过排渣阀与所述炉体内腔连通，所述炉体内设有用于盛放制镁原料的坩埚、包裹在所述坩埚外的保温层以及缠绕在所述保温层的外壁上的感应加热线圈。
优选地，所述进料系统包括从上至下依次连接的承料斗、一级真空料仓和二级真空料仓，所述二级真空料仓的出料口通过输料管与所述加料口相连，且所述承料斗和所述一级真空料仓之间设有一级真空阀，所述一级真空料仓和所述二级真空料仓之间设有二级真空阀，所述二级真空料仓的出料口与所述加料口之间设有三级真空阀。
优选地，所述收渣系统包括设在所述基座下方的存渣室，所述坩埚包括可拆卸连接的底板和筒体，所述排渣阀包括拉杆和所述底板，所述拉杆的一端与所述底板的底部相连，另一端伸出所述炉体。
优选地，所述收渣系统还包括料渣仓、渣储罐和链板输渣机，所述料渣仓设在所述存渣室下方且通过第一真空阀与所述存渣室连接，所述料渣仓底部的出料口下方设置有用于将废渣输送进所述渣储罐的链板输渣机。
优选地，所述冷凝管包括多个具有不同冷凝温度的冷凝部，各所述冷凝部上分别缠绕有用于控制其管内温度的电热丝，各所述冷凝部按冷凝温度高低依次连接，且冷凝温度最高的所述冷凝部与所述真空感应炉连接，冷凝温度最低的所述冷凝部与所述收集罐连接。
优选地，所述冷凝收集系统还包括汇集管，所述汇集管的管径由第一端向第二端逐渐增大，且所述汇集管的第一端与所述冷凝管的第二端相连，所述汇集管的第二端的侧面上开有竖直向下的收集口，所述收集口通过导管与所述收集罐连通。
优选地，所述汇集管的第二端的侧面上还设有竖直向上的出气口，所述出气口处连接有三通管，所述三通管的另两个出口分别连接旋风分离管和粉尘分离器，所述旋风分离管下方设有收集管，所述旋风分离管自上而下直径逐渐缩小，所述收集管自上而下直径逐渐增大，且所述收集管的上管口连通所述旋风分离管的下管口，所述旋风分离管和所述收集管之间设有用于遮挡两者连通处的挡板，所述粉尘分离器的出尘口处设有接灰斗。
优选地，所述抽真空装置连接在所述粉尘分离器的出气口处。
本发明还提供一种铝热法炼镁工艺，应用于上述任意一项所述的炼镁装置，包括：
将质量含量99％的铝粉和质量含量95％的氧化镁按照1:3的比例混合并压制成直径为20-40mm的球状料团；将所述料团通过所述进料系统装入所述真空感应炉中；利用所述抽真空装置对所述真空感应炉抽真空至10-100Pa，加热所述真空感应炉至1150-1250℃，使所述料团中的氧化镁发生还原反应产生镁蒸汽，产生的镁蒸汽通过所述冷凝管冷却降温并输送至所述收集罐进行凝结；还原反应结束后，从所述收集罐中取出凝结镁，并通过所述收渣系统将所述真空感应炉内的废渣排出。
本发明提供的铝热法炼镁装置，包括真空感应炉、用于将真空感应炉抽真空的抽真空装置以及用于冷凝收集镁蒸气的冷凝收集系统，真空感应炉的顶部设有进料系统，真空感应炉的底部设有收渣系统，冷凝收集系统包括用于冷凝和输送镁蒸气的冷凝管以及用于收集镁液体的收集罐，冷凝管的第一端连通真空感应炉，第二端连通收集罐。
制镁时，先通过进料系统将制镁原料填装在真空感应炉内，再利用抽真空装置对真空感应炉抽真空，并加热真空感应炉至反应温度，使氧化镁发生还原反应产生镁蒸汽，产生的镁蒸汽通过冷凝管冷却降温并输送至收集罐进行凝结，还原反应结束后，可以从收集罐中取出凝结镁，并通过收渣系统将真空感应炉内的废渣从下方排出。
综上所述，本发明提供的铝热法炼镁装置，将上料系统、真空感应炉和收渣系统依次上下连接，能够实现自动上料和排渣，大大降低了上料排渣时间，提高了生产效率。
本发明提供的铝热法炼镁工艺，还原时间仅为2h左右，就能够使绝大部分的氧化镁还原成镁蒸气，还原时间短，生产耗能降低，生产效率高。
附图说明
图1为本发明所提供的铝热法炼镁装置的一种具体实施方式的结构示意图；
图2为本发明所提供的铝热法炼镁装置的另一种具体实施方式的结构示意图；
图3为本发明所提供的真空感应炉的一种具体实施方式的结构示意图；
图4为本发明所提供的冷凝收集系统的一种具体实施方式的结构示意图；
图5为本发明所提供的铝热法炼镁工艺的流程示意图。
附图中标记如下：
真空感应炉1、基座11、炉体12、上盖13、坩埚14、保温层15、感应加热线16、抽真空装置2、冷凝收集系统3、冷凝管31、收集罐32、电热丝33、汇集管34、进料系统4、承料斗41、一级真空料仓42、二级真空料43、收渣系统5、存渣室51、料渣仓52、链板输渣机53、渣储罐54、旋风分离管6、收集管7。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种铝热法炼镁装置，上料排渣简单方便，省时省力，效率高。本发明的另一核心是提供一种使用上述铝热法炼镁装置生产镁的炼镁工艺。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1至图4，图1为本发明所提供的铝热法炼镁装置的一种具体实施方式的结构示意图；图2为本发明所提供的铝热法炼镁装置的另一种具体实施方式的结构示意图；图3为本发明所提供的真空感应炉的一种具体实施方式的结构示意图；图4为本发明所提供的冷凝收集系统的一种具体实施方式的结构示意图。
本发明具体实施方式提供的铝热法炼镁装置，主要包括真空感应炉1、抽真空装置2、进料系统4、冷凝收集系统3和收渣系统5，
其中，真空感应炉1是发生还原反应的容器，用于填装制镁原料，抽真空装置2与真空感应炉1相连，用于在制镁时将真空感应炉1抽真空，以防止空气中的氧气影响还原反应的正常进行；进料系统4设在真空感应炉1顶部，实现从真空感应炉1的上方即可填入反应原料，收渣系统5设在真空感应炉1的底部，实现反应后的废渣可直接从真空感应炉1底部排出；
冷凝收集系统3具体包括用于冷凝和输送镁蒸气的冷凝管31以及用于收集镁液体的收集罐32，冷凝管31的第一端连通真空感应炉1，第二端连通收集罐32，制镁过程中真空感应炉1内产生的镁蒸气经冷凝管31输出，并在输送过程中冷却降温直至输送至收集罐32内进行凝结。
其中，抽真空装置2可以设在冷凝管31的第二端，并通过冷凝管31与真空感应炉1连通，能够减少真空感应炉1上连接开口，更有利于真空感应炉1内真空环境的实现。
制镁时，先通过进料系统4将制镁原料填装在真空感应炉1内，再利用抽真空装置2对真空感应炉1抽真空至预设压力，并加热真空感应炉1至反应温度，使氧化镁发生还原反应产生镁蒸汽，产生的镁蒸汽通过冷凝管31冷却降温并输送至收集罐32进行凝结，还原反应结束后，可以从收集罐32中取出凝结镁，并通过收渣系统5将真空感应炉1内的废渣从下方排出。
综上所述，本发明提供的铝热法炼镁装置，只需要通过控制上料系统即可完成将制镁原料放入炉体内，反应完成后，通过控制机械卸料装置即可完成将废渣排出，上料排渣简单方便，省时省力，效率高。
在上述具体实施方式的基础上，本发明提供的铝热法炼镁装置，具体地，真空感应炉1可以包括基座11、炉体12和上盖13，如图3所示，上盖13上设有加料口和镁蒸气出口，加料口通过输料管连接进料系统4，冷凝管31的第一端连接在镁蒸气出口处，收渣系统5通过排渣阀与炉体12内腔连通，炉体12内设有用于盛放制镁原料的反应容器，反应容器优选为坩埚14，反应容器外设有保温层15和加热装置；
其中，保温层15优选包裹在坩埚14外，加热装置优选为感应加热线圈16，缠绕在所述保温层15的外壁上，保温层15可以在炉体12内隔绝出一个真空反应室，坩埚14放在真空反应室内，制镁过程为将制镁原料通过进料系统4放入炉体12中的坩埚14内，通过感应加热线圈16通电加热，使制镁原料在高温下发生还原反应生成镁蒸汽；将反应炉体12设置为中空结构，并通过保温层15对真空反应室进行保温，有利于维持温度稳定，且选用坩埚14为反应容器，由于坩埚14耐高温、保温性能优越且化学性能稳定，因此能够使制镁原料的还原反应更加稳定，效率更高。
进一步地，上盖13上还可以设有第一测温装置，第一测温装置的测温头伸入至炉体12内，以便于能够准确测量炉体12内温度，第一测温装置的读数端位于炉体12外，以方便操作人员读取，通过第一测温装置测量炉体12内温度，以方便操作人员检测真空感应炉1内温度是否达标。
另外，在上盖13上还可以设有用于放置真空计的真空检测口，以方便操作人员检测真空感应炉1内真空度是否达标。
进一步地，为方便操作人员观察炉内情况，在上盖13上可以设有窥视口，窥视口处具体可以安装高温玻璃，且与上盖13密封连接。
在上述各具体实施方式的基础上，本发明提供的铝热法炼镁装置，进料系统4具体可以包括承料斗41，承料斗41通过真空阀与加料口连通，上料时将制镁原料放入承料斗41内，通过真空阀将制镁原料放入真空感应炉1内。
为保证真空感应炉1内的真空环境，进料系统4还可以包括一级真空料仓42和二级真空料仓43，承料斗41、一级真空料仓42和二级真空料仓43从上至下依次连接，且二级真空料仓43的出料口通过输料管与加料口相连，承料斗41和一级真空料仓42之间设有一级真空阀，一级真空料仓42和二级真空料仓43之间设有二级真空阀，二级真空料仓43的出料口与加料口之间设有三级真空阀；上料时将制镁原料放入承料斗41内，通过控制一级真空阀将承料斗41内的制镁原料放入一级真空料仓42，然后对该料仓进行真空处理，通过一级真空阀排出空气，然后再通过二级真空阀将制镁原料放入二级真空料仓43，并通过二级真空阀再次排出二级真空料仓43内的空气，最后通过三级真空阀将制镁原料经输料管放入真空感应炉1的真空反应室内，通过设置多级料仓，并在进料的同时进行抽真空处理，保证最后制镁原料进入真空反应室的坩埚14内没有空气进入，从而保证真空反应室的真空环境。
在上述各具体实施方式的基础上，本发明提供的铝热法炼镁装置，收渣系统5用于将真空感应炉1内的废渣排出，具体地，可以在基座11下方设有存渣室51，存渣室51通过排渣阀与炉体12内腔连通，排渣阀可以由拉杆和坩埚14的底板组成，坩埚14的底板与筒体可拆卸连接，拉杆的一端与底板的底部相连，另一端伸出炉体12外；制镁时，向内推动拉杆使底板将坩埚14的底部封闭，反应完成后，向外拉动拉杆从而使底板水平运动离开坩埚14的底部，使坩埚14底部处于打开状态，则坩埚14内的废渣能够直接从坩埚14的底部开口卸出，并掉入设置在真空反应炉下方的存渣室51内，简单方便。
进一步地，收渣系统5还可以包括与存渣室51连接的料渣仓52以及用于收集废渣的渣储罐54，料渣仓52设在存渣室51下方，料渣仓52底部的出料口下方设置有用于将废渣输送进渣储罐54的链板输渣机53，通过链板输渣机53将从渣料仓排出的废渣输送到渣储罐54内进行收集，进行后续处理，实现自动收集打包反应废渣，防止废渣乱排污染环境，另外还可以根据废渣的特性进行废物利用，提高资源利用率。
为保证真空感应炉1内的真空环境，存渣室51底部优选通过第一真空阀与料渣仓52连接，另外在料渣仓52底部的出料口处可以设有第二真空阀，防止制镁时空气通过存渣室51进入真空感应炉1内。
其中，在真空反应炉的基座11上可以安装有第二测温装置，第二测温装置的测温头伸入至存渣室51内，通过第二测温装置对排入存渣室51的废渣进行测温，防止温度过高的废渣进入渣料仓造成设备的损伤，另外可以利用废渣的余热降低真空反应室与存渣室51的热交换，有利于真空反应室内温度稳定，保证连续生产，等到存渣室51内废渣的温度过低时排出，防止低温的废渣对反应室吸取热量，降低生产效率。
在上述各具体实施方式的基础上，为保证镁蒸气同步冷凝，防止靠近管壁的镁蒸气降温快冷凝在管道中，本发明提供的铝热法炼镁装置，冷凝管31包括多个具有不同冷凝温度的冷凝部，各冷凝部上分别缠绕有用于控制其管内温度的电热丝33，电热丝33通电后会发热，从而使各冷凝部始终能够保持一定的管内温度，各冷凝部按冷凝温度高低依次连接，且冷凝温度最高的冷凝部与真空感应炉1连接，冷凝温度最低的冷凝部与收集罐32连接。
其中需要说明的是，冷凝部具有的冷凝温度指的是冷凝部管内的温度，若某一冷凝部的冷凝温度为900℃，则镁蒸气经过冷凝管31该冷凝部时温度就会降至900℃。
另外，与收集罐32连接的冷凝部的冷凝温度优选稍高于镁蒸气的液化温度，即冷凝温度最低的冷凝部内的温度稍高于镁蒸气的液化温度，以避免镁蒸气在冷凝管31内液化，保证镁蒸气冷凝后均落入收集罐32中。
还原反应产生的镁蒸气从炼镁真空感应炉1进入冷凝管31，防止镁蒸气在进入收集罐32前因温度下降过快而凝结，通过将冷凝管31设置为多个具有不同冷凝温度的冷凝部，使每个冷凝部管内的温度基本一致，并使各冷凝部管内的温度逐渐降低，能够保证镁蒸气在同一段冷凝管31内各处的温度相同，从而使镁蒸气能够同步冷凝并全部落入收集罐32中，有效避免了冷凝管31堵塞的问题，使得镁产品收集方便，且无需频繁清理冷凝管31，提高了冷凝效率。
将冷凝管31设置为多个冷凝部，需要说明的是，本申请对冷凝部的数量以及各冷凝部的冷凝温度不作具体限定，具体可以根据降温速度来选择。优选地，冷凝管31可以包括三个冷凝部，按冷凝温度从高到低可以分别记作第一冷凝部、第二冷凝部和第三冷凝部，第一冷凝部的冷凝温度可以为950℃，第二冷凝部的冷凝温度为900℃，第三冷凝部的冷凝温度为860℃。
可选的，冷凝管31的各冷凝部一体铸造成型，即冷凝管31一体成型，各冷凝部之间无需机械连接，密封性好。当然，各冷凝部也可以分别为一个管道，即冷凝管31可以由多个管道依次连接而成，也在本发明的保护范围之内。
在上述具体实施方式的基础之上，各冷凝部具有不同的冷凝温度，有多种方式可以实现，在一种实施例中，各冷凝部上缠绕的电热丝33的电阻值均不相同，且冷凝温度高的冷凝部上的电热丝33的电阻值大于冷凝温度低的冷凝部上的电热丝33的电阻值；通过选用不同电阻值的电热丝33，使得通电时，各电热丝33的发热量不同，电阻值大的电热丝33发热量高，电阻值小的电热丝33发热量低，从而实现每个冷凝部管内的温度不同。
在另一种实施例中，各冷凝部上缠绕的电热丝33的缠绕圈数均不相同，且冷凝温度高的冷凝部上的电热丝33的缠绕圈数大于冷凝温度低的冷凝部上的所述电热丝33的缠绕圈数；在同等电流的情况下，缠绕圈数多的电热丝33累积发热量多，从而温度更高，实现控制各冷凝部管内的温度不同。
在又一种实施例中，各冷凝部上缠绕的各电热丝33可以并联，并使各电热丝33分别通过调压器与电源相连，通过调压器调节各电热丝33两端的电压，进而调节各电热丝33的电流，控制每个电热丝33的产热量，电压高的产热多，电压低的产热少，从而实现控制每个冷凝部管内的温度不同。
在上述各具体实施方式的基础之上，本发明提供的铝热法炼镁装置，冷凝收集系统3具体可以包括汇集管34，汇集管34的管径由第一端向第二端逐渐增大，且汇集管34的第一端与冷凝管31的第二端相连，汇集管34的第二端的侧面上开有竖直向下的收集口，收集口通过导管与收集罐32连通；经冷凝管31降温冷却后的镁蒸气在汇集管34内冷凝为镁液后，镁液可以沿汇集管34内壁并经导管流入收集罐32内，汇集管34能够为镁液收集起到导向作用，能够使镁蒸气能够更顺利地进入收集罐32内。
进一步地，汇集管34的第二端安装有盲板，盲板优选与汇集管34可拆卸连接，通过拆卸盲板，可以清理冷凝管31，简单方便。为了防止镁蒸气冷凝后落在盲板与汇集管34的连接处，导致盲板不易拆卸，可以在汇集管34的第二端连接管道，并将盲板安装在管道远离汇集管34的一端，盲板与管道可拆卸连接。
进一步地，本发明提供的铝热法炼镁装置，由于从炼镁真空感应炉1内出来的高温镁蒸气中还掺杂有保护气以及少量的粉尘，为减少对环境的污染，在汇集管34的第二端的侧面上还可以设有竖直向上的出气口，出气口处连接有粉尘分离器，粉尘分离器的出尘口处可以设有接灰斗；
另外，还会有部分镁蒸气降温过慢从出气口溢出的情况，为提高镁的收集率，在出气口处可以连接有三通管，三通管的另两个出口分别连接旋风分离管6和粉尘分离器，旋风分离管6下方可以设有收集管7，旋风分离管6自上而下直径逐渐缩小，收集管7自上而下直径逐渐增大，且收集管7的上管口连通旋风分离管6的下管口，旋风分离管6和收集管7之间设有用于遮挡两者连通处的挡板；
与保护气体、粉尘等混合在一起的镁蒸气，从出气口溢出后进入旋风分离管6，经过冷却降温后镁蒸气变成为镁颗粒落在挡板上，开启挡板后镁颗粒就会落入收集管7，而保护气体和粉尘等从出气口溢出后进入粉尘分离器中，粉尘分离器将粉尘与其他气体进行分离，分离后的粉尘落入接灰斗中，氩气和一氧化碳等气体则从粉尘分离器的出气口排至大气中。
进一步地，抽真空装置2可以连接在粉尘分离器的出气口处，连接简单方便。
综上所述，本发明提供的铝热法炼镁装置，将上料系统、真空感应炉1和收渣系统5依次上下连接，实现自动上料和排渣，大大降低了上料排渣时间，提高了生产效率；将反应炉体12设置为中空夹层结构，并采用坩埚14为反应容器，避免了大量使用保温设备，降低了设备成本；通过将冷凝管31设置为多个不同温度的冷凝部，保证每段冷凝管31内的温度基本一致，且冷凝管31的温度逐渐降低，从而保证镁蒸汽在同一管道内各处的温度相同，使镁蒸汽同时冷凝落入收集罐32中，避免了冷凝管31堵塞的问题，提高了冷凝效率。
请参考图5，图5为本发明所提供的铝热法炼镁工艺的流程示意图。
本申请还提供一种铝热法炼镁工艺，具体可以采用上述实施例所提到的炼镁装置实施该铝热法炼镁工艺，该铝热法炼镁工艺具体包括：
S1：将质量含量99％的铝粉和质量含量95％的氧化镁按照1:3的比例混合并压制成球状料团；
S2：将料团通过进料系统4装入真空感应炉1中；
S3：利用抽真空装置2对真空感应炉1抽真空至预设压力，加热真空感应炉1至预设温度，使料团中的氧化镁发生还原反应，反应产生的镁蒸汽通过冷凝管31冷却降温并输送至收集罐32进行凝结；
S4：还原反应结束后，从收集罐32中取出凝结镁，并通过收渣系统5将所述真空感应炉1内的废渣排出。
其中，料团直径优选设置在20mm至40mm的范围内，真空感应炉1内料团受热较均匀且保温效果好，还原反应效率更高；真空感应炉1内预设压力设置在10Pa至100Pa的范围内，预设温度设置在1150℃至1250℃的范围内。
在上述条件下还原时间仅为2h左右，就能够使绝大部分的氧化镁还原成镁蒸气，与硅热还原法相比，还原时间大大缩短，生产效率大大提高，另外，真空感应炉1所需保温时间也大大缩短，因此生产耗能降低，生产成本降低。
在本发明申请文件的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或关系是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
另外，说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述较为简单，相关之处参见方法部分说明即可。
以上对本发明所提供的铝热法炼镁装置及炼镁工艺进行了详细介绍。本文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。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种铝热法炼镁装置，其特征在于，包括真空感应炉(1)、用于将所述真空感应炉(1)抽真空的抽真空装置(2)以及用于冷凝收集镁蒸气的冷凝收集系统(3)，所述真空感应炉(1)的顶部设有进料系统(4)，所述真空感应炉(1)的底部设有收渣系统(5)，所述冷凝收集系统(3)包括用于冷凝和输送镁蒸气的冷凝管(31)以及用于收集镁液体的收集罐，所述冷凝管(31)的第一端连通所述真空感应炉(1)，第二端连通所述收集罐(32)。
2.根据权利要求1所述的铝热法炼镁装置，其特征在于，所述真空感应炉(1)包括基座(11)、炉体(12)和上盖(13)，所述上盖(13)上设有加料口和镁蒸气出口，所述加料口通过输料管连接所述进料系统(4)，所述冷凝管(31)的第一端连接在所述镁蒸气出口处，所述收渣系统(5)通过排渣阀与所述炉体(12)内腔连通，所述炉体(12)内设有用于盛放制镁原料的坩埚(14)、包裹在所述坩埚(14)外的保温层(15)以及缠绕在所述保温层(15)的外壁上的感应加热线圈(16)。
3.根据权利要求2所述的铝热法炼镁装置，其特征在于，所述进料系统(4)包括从上至下依次连接的承料斗(41)、一级真空料仓(42)和二级真空料仓(43)，所述二级真空料仓(43)的出料口通过输料管与所述加料口相连，且所述承料斗(41)和所述一级真空料仓(42)之间设有一级真空阀，所述一级真空料仓(42)和所述二级真空料仓(43)之间设有二级真空阀，所述二级真空料仓(43)的出料口与所述加料口之间设有三级真空阀。
4.根据权利要求3所述的铝热法炼镁装置，其特征在于，所述收渣系统(5)包括设在所述基座(11)下方的存渣室(51)，所述坩埚(14)包括可拆卸连接的底板和筒体，所述排渣阀包括拉杆和所述底板，所述拉杆的一端与所述底板的底部相连，另一端伸出所述炉体(12)。
5.根据权利要求4所述的铝热法炼镁装置，其特征在于，所述收渣系统(5)还包括料渣仓(52)、渣储罐(54)和链板输渣机(53)，所述料渣仓(52)设在所述存渣室(51)下方且通过第一真空阀与所述存渣室(51)连接，所述料渣仓(52)底部的出料口下方设置有用于将废渣输送进所述渣储罐(54)的链板输渣机(53)。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的铝热法炼镁装置，其特征在于，所述冷凝管(31)包括多个具有不同冷凝温度的冷凝部，各所述冷凝部上分别缠绕有用于控制其管内温度的电热丝(33)，各所述冷凝部按冷凝温度高低依次连接，且冷凝温度最高的所述冷凝部与所述真空感应炉(1)连接，冷凝温度最低的所述冷凝部与所述收集罐(32)连接。
7.根据权利要求6所述的铝热法炼镁装置，其特征在于，所述冷凝收集系统(3)还包括汇集管(34)，所述汇集管(34)的管径由第一端向第二端逐渐增大，且所述汇集管(34)的第一端与所述冷凝管(31)的第二端相连，所述汇集管(34)的第二端的侧面上开有竖直向下的收集口，所述收集口通过导管与所述收集罐(32)连通。
8.根据权利要求7所述的铝热法炼镁装置，其特征在于，所述汇集管(34)的第二端的侧面上还设有竖直向上的出气口，所述出气口处连接有三通管，所述三通管的另两个出口分别连接旋风分离管(6)和粉尘分离器，所述旋风分离管(6)下方设有收集管(7)，所述旋风分离管(6)自上而下直径逐渐缩小，所述收集管(7)自上而下直径逐渐增大，且所述收集管(7)的上管口连通所述旋风分离管(6)的下管口，所述旋风分离管(6)和所述收集管(7)之间设有用于遮挡两者连通处的挡板，所述粉尘分离器的出尘口处设有接灰斗。
9.根据权利要求8所述的铝热法炼镁装置，其特征在于，所述抽真空装置(2)连接在所述粉尘分离器的出气口处。
10.一种铝热法炼镁工艺，应用于权利要求1至9任意一项所述的炼镁装置，其特征在于，包括：
将质量含量99％的铝粉和质量含量95％的氧化镁按照1:3的比例混合并压制成直径为20-40mm的球状料团；将所述料团通过所述进料系统(4)装入所述真空感应炉(1)中；利用所述抽真空装置(2)对所述真空感应炉(1)抽真空至10-100Pa，加热所述真空感应炉(1)至1150-1250℃，使所述料团中的氧化镁发生还原反应产生镁蒸汽，产生的镁蒸汽通过所述冷凝管(31)冷却降温并输送至所述收集罐(32)进行凝结；还原反应结束后，从所述收集罐(32)中取出凝结镁，并通过所述收渣系统(5)将所述真空感应炉(1)内的废渣排出。
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