CN1163622C - 内热法炼镁生产工艺及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及内热法炼镁工艺及设备。氧化镁及硅铁制镁球团入同心圆排列辐射管的反应釜，炉气过辐射管传热给镁球团在1180至1200℃及小于13.33Pa下还原金属镁；炉气从辐射管上端出沿回烟道保温反应釜后排出。坐于炉体内吊于炉壁上的反应釜筒体外壁和炉体内壁构成回烟道与出烟道连通；反应釜由带膨胀节的筒体与同心圆排列并穿过筒体的辐射管构成，辐射管下端与燃烧室而上端与回烟道连通；进出料系统由反应釜中心升降管、外壁上的滑料板、内管底的料斗门构成；炉体顶安装的镁结晶器由与反应釜连通的结晶套、套在结晶套外与循环冷却水系统相通的冷凝器、与真空系统相连的真空接口构成。用于炼镁。内热法工艺与设备合理、热效高、节能、收率高。

Description

内热法炼镁生产工艺及设备

技术领域

本发明涉及一种用含镁矿石做原料，硅铁做还原剂，燃料做加热源的内热法炼镁生产工艺及设备。

背景技术

目前，国内外热法炼镁是用历史最长的硅热法“皮江”工艺生产金属镁，皮江利用安蒂平和阿拉贝舍夫的研究成果MgO以Si-Al为还原剂的还原反应。在加拿大(pidgeon)首次研究成功工业化生产金属镁，所以叫“皮江”法。其工艺实质是在1200℃、真空压力在13.33Pa(0.1毫米汞柱)下，在耐热合金钢横罐内、外加热、用硅铁(75％Si)还原煅烧的白云石(锻白)炼镁。后来皮江本人指出：“最好的硅热还原法仍在继续寻求中”。皮江法的最大缺点是，外加热、内真空，昂贵的罐易吸扁，导热半径大，还原时间长，经济效益不理想。世界上只有日本的吉风隆雄设想过用竖罐连续生产金属镁工艺，不破坏镁蒸汽罐内真空的条件下进行反应。但因其工艺流程和设备由许多尚未解决的难题，后来没有实施成功。世界上也有很多真空电炉炼镁工艺，由于出镁纯度低，电耗大，使用的并不多。

发明内容

本发明的目的就是设计出一种间隔操作，用火焰加热，在还原料中间升温，在真空条件下实现内热法炼镁的生产工艺及设备。

本发明的工艺是这样实现的：将氧化镁与硅铁制成球团，放入一个置于回流热气包围之中，辐射管从中穿过，并以同心圆方式排列的镁还原反应釜中，燃烧的炉气自上而下的从辐射管中穿过，通过辐射管的内孔将热量供给置于辐射管外的镁料球团，将堆集在辐射管外的镁球团加热至1180-1200℃，在还原反应釜真空度小于13.33Pa的条件下还原成金属镁，从辐射管中穿过的炉气从辐射管上端析出，沿着镁还原反应釜的外壁返回镁还原反应釜的下端后排出，使镁还原反应釜的外壁始终保持在1000-1150℃的余热保护中。

实现本发明所述的内热法炼镁生产工艺的设备是一个内加热式炼镁炉，它是由镁还原反应釜、结晶器、燃烧室、进料排渣系统，以及燃烧系统，抽真空系统、循环冷却系统，仪表自动化系统等部分组成。其结构特点是：它是由耐火保温砖构成炉体的外壳，炉体内下部构成燃烧室和出烟道，镁还原反应釜安置在炉体内的上部，镁还原反应釜的筒体外壁和炉体外壳的内壁之间构成一个回烟道，回烟道与出烟道连通，镁还原反应釜上端吊在炉壁上。镁还原反应釜由筒体和辐射管构成，辐射管从还原反应釜中穿过，并以同心圆的方式在釜中排列，辐射管下端与燃烧室连通，上端与回烟道连通，筒体上装有膨胀节。进出料系统是由一根安装在反应釜中心的能够升降的套管，安装在外管壁上的滑料板，安装在内管下端的底部设有开关门的料斗门构成。在炉体顶部或者侧面安装一个镁结晶器，它是由与镁还原反应釜相连通的结晶套，套在结晶套外并与循环冷却水系统相连的冷凝器，与真空系统相连的真空接口构成，将镁料团用进料器装入还原反应釜中，关闭冷凝器盖，镁蒸气在抽真空力作用下，结晶在结晶器内套上，温度保持在450--550℃。经过4个小时后还原反应完毕，自动排渣器开启，由排渣门排渣，周而复始，连续不断的获得金属镁。

本发明所述的内热法炼镁生产工艺及设备单炉产量大，还原时间短，硅铁利用率高，热效率高，节能60-70％，出镁收率提高15-20％，纯度可达99.98％，成本下降25％，设计合理，结构简单，投资少，设备少，实现了大工业生产和自动控制。

附图说明

附图：内热式炼镁炉结构示意图。

其中：1.真空接口、2.结晶内套、3.冷凝器、4.循环冷却水系统、5.镁结晶器、6.进料口、7.外壳、8.吊耳、9.镁还原反应釜、10.辐射管、11.膨胀节、12.外管、13.内管、14.滑料板、15.料斗、16.料斗门、17.出渣口、18.排渣门、19.燃料系统、20.出烟道、21.隔板、22.燃烧室、23.回烟道、24.筒体、25.管、26.顶盖。

具体实施方式

实施例1：

下面根据附图对本发明所述的内加热式炼镁炉的结构进行详细地叙述。

用耐火保温砖砌成炉体的外壳7，炉体内用耐火砖分隔成三个空间，下方两个空间分别为燃烧室22和出烟道20，出烟道一端与燃烧室上方的炉体内空间相通，一端与炉体外连通，在燃烧室和上方空间的隔板21上留一个与镁还原反应釜直径相同的圆孔，在燃烧室的侧面，炉体外壳上开一个孔与燃烧系统19对接。用高温合金钢制成镁还原反应釜9的筒体24，在筒体上焊上膨胀节11，根据设计生产量所需的热量确定辐射管的数量，将辐射管以同心圆的方式排列在筒体内，辐射管10两端分别从筒体两端穿过。在筒体两端中心分别焊两根粗管作为进料口6和出渣口17，并与反应釜内外相通。在反应釜内中心安装一根能升降的进料排渣套管，将滑料板14固定在外管12下端外壁上，将进料斗15固定在内管13下端，在料斗底部设有一个料斗门16，在出渣口的下端设一个出渣门18，将制备好的反应釜安装在炉体的上部空间，使炉体的内壁与反应釜筒体外壁形成一个回烟道23，反应釜的上端由吊耳8固定在炉壁上，下端部穿过燃烧室隔板孔置于燃烧空气中，出渣口穿过燃烧室底部由排渣门与外界连通，进料口穿过炉体顶盖26由投料口与外界连通。在反应釜的上侧面或顶部接一根管25，穿过炉体外壳与镁结晶器5的结晶内套2相连通，冷凝器3套在结晶内套上，并与循环冷却水系统4连接，在镁结晶器上设一个真空接口1，与抽真空系统连接。

实施例2：

取白云石10000公斤，破碎成5-10mm小块，装入特制的竖窑在1000-1100℃下煅烧，获得高活性锻白(CaO·MgO)5400公斤，煅白经球磨机磨粉，粉料(CaO·MgO)加硅铁(75％Si)加萤石粉(95％CaF₂)混合制团，球团压力为1.5-2t/cm²，装入真空釜，送入实施例1所述的内加热式炼镁炉的镁还原反应釜内，在1200℃下，保持真空度小于13.33Pa，获得金属镁，加熔剂精炼、铸锭，获商业镁。还原渣(2Ca.SiO₂)可作副产品用。经4小时煅烧可获得99.98％，金属镁800公斤。

实施例3：

取煅白5400公斤，根据实施例2的程序制成镁料球团，将球团送入实施例1的内加热式炼镁炉还原反应釜内，在1190℃及4.00Pa真空度下进行还原反应，仍获金属镁800公斤，经4小时一个周期。

实施例4

取锻白5400公斤，按实施例2的程序制成镁料球团，将球团送入实施例1的内加热式炼镁炉还原反应釜内，在1180℃及2.67Pa真空度下进行还原反应，仍获金属镁800公斤，而质量更好，经4小时一个周期。

Claims (2)

1.一种内热法炼镁生产工艺，该工艺用含镁矿石做原料，硅铁做还原剂，燃料做加热源，其特征在于：

将氧化镁及硅铁制成镁料球团放入一个置于回流热气包围之中，多根辐射管从中穿过，并以同心圆方式排列的镁还原反应釜中，燃烧的炉气自下而上的从多根辐射管中穿过，通过多根辐射管的内孔将热量传给置于多根辐射管外的所述镁料球团，将堆积在多根辐射管外的所述镁料球团加热至1180--1200℃，在还原反应釜真空度小于13.33Pa的条件下还原成金属镁，从多根辐射管中穿过的炉气从多根辐射管上端析出，沿着镁还原反应釜的筒体外壁和炉体外壳的内壁之间构成的一个回烟道返回镁还原反应釜的下端后排出，使镁还原反应釜的外壁始终保持在1000-1150℃的余热保护中。

2.一种内加热式炼镁炉，该炼镁炉用镁矿石做原料，硅铁做还原剂，燃料做加热源，包括真空接口、结晶内套、冷凝器、循环冷却水系统、多根辐射管、镁还原反应釜、由耐火保温砖砌成炉体外壳上的出渣口和出渣口下端的排渣门，其特征在于：

所述内加热式炼镁炉是由耐火保温砖构成炉体的外壳，炉体内下部构成燃烧室和出烟道，所述镁还原反应釜的筒体外壁和炉体外壳的内壁之间构成一个回烟道，回烟道与所述出烟道连通，所述镁还原反应釜上端吊在炉体外壳的内壁上；

所述镁还原反应釜由筒体和多根辐射管构成，多根辐射管从所述镁还原反应釜中穿过，并以同心圆的方式在所述的镁还原反应釜中排列，多根辐射管下端与燃烧室连通，上端与回烟道连通，筒体上装有膨胀节；

进出料系统是由一根安装在所述镁还原反应釜中心而能够升降的由内管和外管组成的套管，以焊接方式安装在外管壁上的滑料板，在内管顺向转动使料斗门打开而内管逆向转动使料斗门关闭的内管下端以连接杆的方式安装的料斗门构成；

在炉体顶部或者侧面安装一个镁结晶器，它是由与所述的镁还原反应釜相连通的所述结晶套，套在结晶套外并与循环冷却水系统相连的所述冷凝器，与真空系统相连并使还原反应斧真空度小于13.33Pa条件下还原成金属镁的真空接口构成。

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