CN1928134A - 多热源－电热法冶炼镁装置及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多热源－电热法冶炼镁装置及工艺，该装置包括立式真空炉体，炉体内设有反应仓和热渣仓，炉体上部设有隔热层，炉体进料口上部设有进料、贮料仓，进料仓与贮料仓之间以及贮料仓与炉体进料口之间均装有进料真空阀，发热体封于炉体反应仓内且安装于炉体上部或下部的电极上，炉体上设有镁结晶器，镁结晶器与炉体之间装有出镁真空阀，热渣仓下方设有冷渣仓，热渣仓与冷渣仓之间以及冷渣仓下方均装有卸渣真空阀。本发明传热速率和生产效率高，无污染，生产适应性强，便于自动化操作，减小了工人劳动强度，生产成本低，镁收率高，彻底解决了现有冶炼镁技术中的炉体热效率低，生产效率低，生产成本高，镁收率低及环境污染等问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属还原装置及工艺，具体涉及一种多热源-电热法冶炼镁装置及工艺。
背景技术
金属镁用途非常广泛，世界镁的需求量每年以高于10％的速率增长。我国镁产量占世界总产量的60％以上，约50万吨，是我国具有国际竞争力的重要出口物资。我国金属镁生产95％以上采用落后的皮江法生产，成本高、效率低、劳动强度大，污染严重。
现有技术如“皮江法”、“管式热法炼镁生产工艺及其设备”和“内热法炼镁生产工艺及设备”、“还原罐立式金属镁还原窑”、“一种蓄热式金属镁还原炉”等均是以煤、重油、天然气或煤气等加热，生产过程中仍有大量烟气产生，并没有从根本上杜绝烟尘排放和温室气体带来的污染；并且“管式热法炼镁生产工艺及其设备”和“内热法炼镁生产工艺及设备”以及“还原罐立式金属镁还原窑”均采用煤、天然气等燃烧产生的高温烟气对流加热，沿炉体轴向或径向存在明显的温度梯度，致使传热速率和炉体热效率降低，加之大多采用手工操作，劳动强度大，生产效率低，镁收率低，生产适应性差。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术存在的技术难题，提供一种生产成本低，传热速率快和热效率高，便于实施自动化操作，生产适应性强的多热源-电热法冶炼镁装置及工艺。以降低粉尘污染，改善生产条件，彻底解决皮江法和现有技术及其以煤、重油、煤气和天然气加热热效率低、生产效率低、生产成本高、镁收率低及其所带来的环境污染等问题，真正实现还原工段的绿色生产。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种多热源-电热法冶炼镁装置，包括主要由炉壳3及设置在炉壳3内的保温层4和耐火层5构成的立式真空炉体，炉体内设有彼此相通的反应仓20和热渣仓6，炉体上部设有隔热层16和炉盖15，其特征在于：炉体进料口上部设有进料仓11和贮料仓13，进料仓11与贮料仓13之间装有一级进料真空阀12，贮料仓13与炉体进料口之间装有二级进料真空阀14，两个或两个以上发热体1封于炉体反应仓20内且安装于炉体上部或下部的电极2上，炉体上位于隔热层16下方设有一个或多个镁结晶器17，镁结晶器17与炉体之间装有出镁真空阀19，炉体下端设有与热渣仓6相连的冷渣仓8，热渣仓6与冷渣仓8之间装有一级卸渣真空阀7，冷渣仓8下方装有二级卸渣真空阀10。
一种多热源-电热法冶炼镁工艺，其特征在于该工艺包括以下步骤：打开一级进料真空阀12，将由白云石煅烧后加入硅铁和萤石制成的料球或粉料从进料仓11加入贮料仓13内，关闭一级进料真空阀12，打开二级进料真空阀14，料球或粉料从贮料仓13进入反应仓20内，打开出镁真空阀19，给炉体供电并抽真空，发热体1将电能转化成热能传递给堆积于发热体1四周的反应料球或粉料，将料球或粉料加热至反应温度，料球或粉料在真空条件下还原成金属镁集结于镁结晶器17中；反应完成后，关闭出镁真空阀19，取出结晶镁，密封镁结晶器17，同时打开一级卸渣真空阀7，将反应料热渣放入冷渣仓8，关闭一级卸渣真空阀7；打开一级进料真空阀12重复上述步骤，同时打开二级卸渣真空阀10，将冷渣仓8内的冷渣排出。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
(1)采用洁净能源——电能作为加热能源，克服皮江法以煤、煤气或其它C、H质燃料加热时产生的大量烟尘和温室气体——CO2的污染，生产吨镁可减少CO2排放量42吨，大大改善了生态环境；
(2)采用立式炉，完全可实现装卸料的自动化，降低工人劳动强度，提高生产效率，大大缩短装卸料的时间，降低由于装卸料而带来的污染；
(3)发热体的数量可根据单炉产量和冶炼周期设计，相反，根据热源数量和供电功率可灵活调整单炉产量和冶炼周期；
(4)多个热源之间具有热场叠加性，使得热量沿热源径向传递速度大幅度提高，升温速度明显加快；热源之间的热场叠加和屏蔽作用使还原炉内温度梯度显著变小，热场更趋均匀，热效率明显提高，同时，以电加热，热源沿轴向不存在温度梯度；
(5)可通过调整炉内发热体的结构和材质，实现多个发热体的不同功率供电，同时可根据生产实际情况调整炉体的高度而不影响炉内升温速度和传热效率，生产适应性强；
(6)整个炉体由进料仓、反应仓和热渣仓构成，且彼此相通，热渣仓起余热回收和冷却料渣作用，可最大限度的减少热量损失，节能降耗和增产效果显著。
附图说明
图1为本发明多热源-电热法冶炼镁装置第一种具体实施方式的结构示意图。
图2为本发明多热源-电热法冶炼镁装置另一种具体实施方式的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细说明。
如图1所示，本发明多热源-电热法冶炼镁装置采用圆形立式真空炉体，主要由钢质炉壳3和设在炉壳3内的耐火层5及保温层4内衬构成，如镁质耐火材料和隔热棉的组合。炉体内设有彼此相通的反应仓20和热渣仓6，炉体上部设有隔热层16和炉盖15，炉体进料口上部设有进料仓11和贮料仓13，进料仓11与贮料仓13之间装有一级进料真空阀12，贮料仓13与炉体进料口之间装有二级进料真空阀14，两个或两个以上发热体1封于炉体反应仓20内且安装于炉体上部的电极2上，发热体1提供物料反应所需的热量，发热体1的加热电源为直流电源或交流电源，所述发热体1为棒状体、板状体或带有各种形状孔或间隙的笼状体；所述发热体1由Si/C、C或金属材料制成。发热体1的形状、结构、数量和布局根据装料量、真空炉体体积和生产工艺等确定。炉体上位于隔热层16下方设有一个或多个镁结晶器17，镁结晶器17与炉体之间装有出镁真空阀19，炉体下端设有与热渣仓6相连的冷渣仓8，热渣仓6与冷渣仓8之间装有一级卸渣真空阀7，冷渣仓8下方装有二级卸渣真空阀10，一级卸渣真空阀7和二级卸渣真空阀10用于密封和出渣，热渣仓6与冷渣仓8起余热回收和冷却料渣作用。电极2也可以置于炉体下部。
所述镁结晶器为夹层结构，为了控制结晶区温度，夹层内设有结晶器冷却水套18；为了控制冷渣仓的冷却温度，冷渣仓8外设有冷渣仓冷却水套9。
如图2所示，两个或两个以上发热体1封于炉体反应仓20内且安装于炉体下部的电极2上。
采用如图1或图2所示的多热源-电热法冶炼镁装置，本发明的冶炼镁工艺为：打开一级进料真空阀12，将由白云石煅烧后加入硅铁和萤石制成的料球或粉料从进料仓11加入贮料仓13内，关闭一级进料真空阀12，打开二级进料真空阀14，料球或粉料从贮料仓13进入反应仓20内，打开出镁真空阀19，给炉体供电并抽真空，发热体1将电能转化成热能传递给堆积于发热体1四周的反应料球或粉料，将料球或粉料加热至反应温度，反应温度为1100℃～1700℃，料球或粉料在真空条件下还原成金属镁集结于镁结晶器17中，金属镁还原时间一般为1.5-5小时，炉体真空度小于100Pa；反应完成后，关闭出镁真空阀19，取出结晶镁，密封镁结晶器17，同时打开一级卸渣真空阀7，将反应料热渣放入冷渣仓8，关闭一级卸渣真空阀7；打开一级进料真空阀12重复上述步骤，同时打开二级卸渣真空阀10，将冷渣仓8内的冷渣排出。
鉴于以上技术优势，本发明多热源-电热法冶炼镁工艺技术的物料升温速率可提高3～4倍，还原时间缩短为2～5小时，约为皮江法还原时间的1/5～1/2，提高了生产效率；立式炉体结构大幅提高了装卸料的自动化程度，装料和出渣可在2～5分钟内完成，降低了粉尘污染，改善了生产条件，减小了工人劳动强度；大幅度提高了单炉产量，单炉装料量可达2～3吨；镁收率可从皮江法的65％提高到75～85％；每吨金属镁耗电量约为6500～8500度电，比皮江法能耗降低15％～35％；生产成本大大降低，约为皮江法的75～85％；彻底解决了现有技术及其以煤、重油、煤气和天然气加热生产工艺的炉体热效率低、依靠人工操作生产效率低、生产成本高、镁收率低和还原镁时间长及其所带来的环境污染等问题，真正实现了还原工段的绿色生产，产生了明显的经济效益和社会效益。
Claims (6)
1、一种多热源-电热法冶炼镁装置，包括主要由炉壳(3)及设置在炉壳(3)内的保温层(4)和耐火层(5)构成的立式真空炉体，炉体内设有彼此相通的反应仓(20)和热渣仓(6)，炉体上部设有隔热层(16)和炉盖(15)，其特征在于：炉体进料口上部设有进料仓(11)和贮料仓(13)，进料仓(11)与贮料仓(13)之间装有一级进料真空阀(12)，贮料仓(13)与炉体进料口之间装有二级进料真空阀(14)，两个或两个以上发热体(1)封于炉体反应仓(20)内且安装于炉体上部或下部的电极(2)上，炉体上位于隔热层(16)下方设有一个或多个镁结晶器(17)，镁结晶器(17)与炉体之间装有出镁真空阀(19)，炉体下端设有与热渣仓(6)相连的冷渣仓(8)，热渣仓(6)与冷渣仓(8)之间装有一级卸渣真空阀(7)，冷渣仓(8)下方装有二级卸渣真空阀(10)。
2、根据权利要求1所述的多热源-电热法冶炼镁装置，其特征在于：所述镁结晶器为夹层结构，为了控制结晶区温度，夹层内设有结晶器冷却水套(18)；为了控制冷渣仓的冷却温度，冷渣仓(8)外设有冷渣仓冷却水套(9)。
3、根据权利要求1或2所述的多热源-电热法冶炼镁装置，其特征在于：所述发热体(1)为棒状体、板状体或带有各种形状孔或间隙的笼状体。
4、根据权利要求3所述的多热源-电热法冶炼镁装置，其特征在于：所述发热体(1)由Si/C、C或金属材料制成。
5、根据权利要求1所述的多热源-电热法冶炼镁装置，其特征在于：所述发热体(1)的加热电源为直流电源或交流电源。
6、一种多热源-电热法冶炼镁工艺，其特征在于该工艺包括以下步骤：打开一级进料真空阀(12)，将由白云石煅烧后加入硅铁和萤石制成的料球或粉料从进料仓(11)加入贮料仓(13)内，关闭一级进料真空阀(12)，打开二级进料真空阀(14)，料球或粉料从贮料仓(13)进入反应仓(20)内，打开出镁真空阀(19)，给炉体供电并抽真空，发热体(1)将电能转化成热能传递给堆积于发热体(1)四周的反应料球或粉料，将料球或粉料加热至反应温度，料球或粉料在真空条件下还原成金属镁集结于镁结晶器(17)中；反应完成后，关闭出镁真空阀(19)，取出结晶镁，密封镁结晶器(17)，同时打开一级卸渣真空阀(7)，将反应料热渣放入冷渣仓(8)，关闭一级卸渣真空阀(7)；打开一级进料真空阀(12)重复上述步骤，同时打开二级卸渣真空阀(10)，将冷渣仓(8)内的冷渣排出。
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