CN203256316U - 具有增强散热作用的水套和结晶筒的金属镁还原结晶系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及用皮江法炼镁的还原装置，具体为具有强冷性水套和结晶筒的金属镁还原炉，解决了利用皮工法炼镁的还原炉结构不甚合理的问题。一种具有增强散热作用的水套和结晶筒的金属镁还原结晶系统，包括水套（6）和结晶筒（5）；所述水套（6）的内壁设有金属肋片（7）。所述结晶筒（5）的外壁设有金属肋片（7）。所述结晶筒（5）的内壁设有金属肋片（7）。本实用新型设计合理、结构简单，可以有效的降低还原工作温度，延长还原罐使用寿命，降低还原工序能源消耗，提高单位时间还原工序金属镁的产出率。

Description

具有增强散热作用的水套和结晶筒的金属镁还原结晶系统

技术领域

本实用新型涉及用皮江法炼镁的还原装置，具体为具有增强散热作用的水套和结晶筒的金属镁还原结晶系统。

背景技术

皮江法炼镁是将煅烧后的白云石和一定量的硅铁（还原剂）制粉混合后压制成料球，将压制成的料球放在还原罐内，还原罐内抽成低于13Pa以下的真空；还原罐放在加热炉（又叫还原炉）内，在1200℃左右的温度下加热，使煅烧后的白云石（MgO＋Ca0）与硅铁进行还原反应，从而置换出金属镁，置换出的金属镁蒸汽在罐外遇到由循环水套冷却后的结晶筒后结晶，变为粗镁。

还原罐内抽成真空主要目的是降低还原反应的能量---吉布斯自由能，使其能够在1200℃的工况下实现还原反应。不同的平衡蒸汽压对应有不同的反应温度，平衡蒸汽压越大，反应需要的温度越高。

目前的还原工艺一般是在1220℃以上（最高可达1280）的炉内温度下实现还原，还原时间为11～12小时，平均料镁比（料球重量/出镁量）为6.2～6.5左右。

如图1所示，皮江法炼镁的装置包括还原炉、还原罐和结晶系统等，所述结晶系统主要包括水套和结晶筒。首先，将料球2装入到还原罐1内，然后放置挡火板3，安装结晶筒和水套，安放完毕后封盖开始抽真空，还原罐长期放置在还原炉里，还原炉内温度一般为1200℃～1250℃，受还原罐耐温条件限制，最高可以达到1280℃，随着加热时间的延长，料球的温度也在逐渐升高，真空度逐渐提高；当真空剩余压力达到13Pa以下时，还原罐内温度达到1180℃时开始还原反应（实际还原反应随料球温度、真空度不同会有变化）， 反应过程中，料球中的硅通过还原反应置换出煅白（MgO·CaO）中的镁，置换出来的金属镁在高温下以蒸汽形式存在，由于金属镁属于高蒸汽压介质，在1200℃左右还原罐内和结晶筒空间内的平衡蒸汽压力一般为4400～6500Pa，在一定温度和蒸汽压的条件下实现还原反应。当还原置换后的镁蒸汽，到达结晶筒空间后，由于结晶筒受冷却水套的冷却，其空间温度为500℃～600℃左右，在该温度区域，过热的金属镁蒸汽变为饱和或过饱和的金属镁蒸汽，过饱和的金属镁蒸汽遇到结晶筒的低温壁面，继续冷凝变为固体，结晶到结晶筒壁面上。金属镁由蒸汽冷凝结晶为固相，相变反应有热量释放，所释放的热量经过结晶筒由冷却水套通过循环水排出筒外，结晶筒部位的温度保持稳定。另一方面，由于镁蒸汽结晶，使镁蒸汽空间压力变小，使还原反应向正方向进行，又有新的镁蒸汽产生。与此同时，反应中出现的不凝气体，通过抽真空装置排出系统之外。只要是还原空间的实际压力小于工况温度下的反应平衡压力，还原反应一直连续进行。如此周而复始。

理想的反应过程是：在一定的温度工况下，还原反应产生的金属镁蒸汽，全部能够被及时的在结晶筒内凝结，而凝结发生相变释放的热量，通过冷却水套能够及时排出，同时，反应过程中产生的不凝气体，随抽真空系统及时排出，保持剩余压力在13Pa以下，各方保持平衡，从而连续、平衡、高效的工作。而实际过程中往往会出现较大的偏差，比如：在还原高峰期，还原出的镁蒸汽较多，还原出的镁蒸汽到达结晶筒区域后，由于镁蒸汽结晶而释放热量，如果所释放的热量不能及时排出，那么就会降低结晶效率，由于被加热部分有镁蒸汽源源不断的还原产生，而镁蒸汽又不能获得同步结晶，从而使镁蒸汽的空间压力增加，当镁蒸汽的空间蒸汽分压增加后，就会打破还原反应的平衡，降低还原速度，在高的压力下，如果要求还原反应正常进行，就需要增加能量输入，也就是需要增加工况温度，如此的梯度增长会使还原反应的条件变差（高温、高压），高的工况温度也会降低还原罐的使用寿命。同时，由于结晶潜热不能及时排出，直接导致镁的还原效率下降，还原时间延长，还原时间的延长导致单位时间内的还原生产率降低和吨镁的能耗增加。以上综合因素导致还原工序的成本增加。

因此，运用皮江法炼镁要想获得高的还原效率和低得还原工况温度，增加结晶筒的散热能力将是克服其瓶颈的关键技术，因此，有必要对现有的冷却水套和结晶筒进行改进。

发明内容

本实用新型为了解决利用皮工法炼镁的结晶系统结构不甚合理的问题，提供了一种具有增强散热作用的水套和结晶筒的金属镁还原结晶系统。

本实用新型是采用如下技术方案实现的：

一种具有强冷型水套和结晶筒的金属镁还原炉，包括冷却水套和结晶筒；所述冷却水套的内壁设有金属肋片。

工作时，通过在冷却水套的内壁增加肋片（翅片），从而增加了冷却水套内侧的给热面积，提高了冷却水套的热交换能力，从而增加水套向冷却水散热的能力，配合结晶筒将结晶过程释放的热量及时排出，获得高的还原效率。

优选地，所述结晶筒的外壁和/或者内壁设有金属肋片。结晶筒体采用了在水套内外两侧增加金属肋片（又叫翅片）的结构，通过增加肋片，增加了结晶筒体的热交换面积，强化了热交换的能力，从而使结晶筒体向外散热的能力增强，使镁蒸汽相变结晶释放的热量能够及时排出。同时，结晶筒内侧肋片还可以起到增加晶核的作用，从而提高镁蒸汽结晶的速率，提高还原效率。结晶筒的肋片结构可以采用单面外侧肋片结构，也可以采用双面肋片结构，同时还可以采用纵向波纹结构等其它增加散热面积的措施（采用其它粗糙表面时要考虑粗镁的压出）。

优选地，所述肋片的高度为10～40mm，所述冷却水套内壁的金属肋片的间距为20～100mm，所述结晶筒的内壁和外壁的金属肋片间距为20～100mm。通过增加水套和结晶筒的肋片设计，使水套和结晶筒的表面积大大增加，采取适当的肋片高度和数量可以使散热面积增加2～3倍，从而大大增加水套和结晶筒体的散热能力，从而确保还原后的镁蒸汽能够及时凝结，同时，由于镁蒸汽的及时凝结，使还原空间的镁蒸汽分压降低，使还原能够在较低的工作温度下进行。

本实用新型设计合理、结构简单，解决了利用皮工法炼镁的结晶系统结构不甚合理的问题，可以有效的降低还原工作温度，延长还原罐使用寿命，降低还原工序能源消耗，提高单位时间内还原工序金属镁的产出率。

附图说明

图1是现有的金属镁还原工艺的结构示意图。

图2是本实用新型所述冷却水套的结构示意图。

图3是图2的左视图。

图4是本实用新型所述结晶筒的结构示意图。

图5是图4的左视图。

图中，1-还原罐，2-料球，3-挡火板，4-结晶镁，5-结晶筒，6-水套，7-肋片，8-进水口，9-出水口，10-真空排气口。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细说明。

一种具有增强散热作用的水套和结晶筒的金属镁还原结晶系统，包括水套6和结晶筒5；所述水套6的内壁设有金属肋片7，如图2、3所示。

如图4、5所示，所述结晶筒5的外壁和/或内壁设有金属肋片7。

所述肋片7的高度为10～40mm；例如20mm、30mm等。 

所述冷却水套6内壁的金属肋片7的间距为20～100mm，所述结晶筒5的内壁和/或外壁的金属肋片的为20～100mm，例如30 mm、40 mm、50 mm、60 mm、70 mm、80 mm、90 mm等。金属肋片的数量随水套6和结晶筒5的直径而定。

Claims (5)

1.一种具有增强散热作用的水套和结晶筒的金属镁还原结晶系统，包括水套（6）和结晶筒（5）；其特征在于：所述水套（6）的内壁设有金属肋片（7）。

2.根据权利要求1所述的具有增强散热作用的水套和结晶筒的金属镁还原结晶系统，其特征在于：所述结晶筒（5）的外壁设有金属肋片（7）。

3.根据权利要求2所述的具有增强散热作用的水套和结晶筒的金属镁还原结晶系统，其特征在于：所述结晶筒（5）的内壁设有金属肋片（7）。

4.根据权利要求1或2或3所述的具有增强散热作用的水套和结晶筒的金属镁还原结晶系统，其特征在于：所述金属肋片（7）的高度为10～40mm。

5.根据权利要求4所述的具有增强散热作用的水套和结晶筒的金属镁还原结晶系统，其特征在于：所述水套（6）内壁的金属肋片（7）的间距为20～100mm，所述结晶筒（5）的内壁和/或外壁的金属肋片的间距为20～100mm。

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