CN211999864U - 一种节能型镁纯化装置 - Google Patents
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Abstract
一种节能型镁纯化装置，包括控制机构、进料组件、加热组件、过滤组件、冷却结晶组件、接收组件、抽真空组件和压力传感器，进料组件设置在加热组件的上方，过滤组件、冷却结晶组件和接收组件的内部相互贯通，并依次、顺序设置在加热组件的蒸汽出口处，用于分别对加热组件蒸汽出口处流出的金属镁蒸汽进行过滤、冷却和收集，加热组件由支架和炉体构成，炉体包括炉罐、设置在炉罐内部的主加热单元、设置在炉罐外部的辅加热单元、围设于炉罐外圆周的炉体外壳以及填充在炉体外壳与炉罐之间的保温材料。本实用新型通过加热组件结构、方式的改进，以及纯化工艺流程的改进，在相对较低的温度下，实现高纯镁的节能、有序、稳定和安全的连续化生产作业。
Description
技术领域
本实用新型涉及工业镁纯化装置技术领域，具体的说是一种热利用率高、实用效果好的节能型镁纯化装置。
背景技术
镁是一种化学性质较为活泼的金属元素，常温下，即可与空气反应于外表面形成氧化镁层。镁也是最轻的结构金属材料之一，又具有比强度和比刚度高、阻尼性、切削性和热疲劳性好、不易老化，导热性好、电磁屏蔽能力强、压铸工艺性能优异，易于回收等优点。在电子通讯集成器件行业、声像器材行业、电机行业、核动力装置行业、汽车行业、以及医疗行业等方面均具有广泛的用途。而随着高精产业的发展，现代工业对于精纯度较高的高纯金属镁的需求量也在不断增加。
现有技术在生产高纯镁的过程中，通常是将蒸发器置于加热炉中，通过蒸发器外围的高温加热使蒸发器内的的原料镁熔化、升华，并进入结晶器内。这种常规的镁纯化装置主要存在以下几点显著缺陷：其一、高温加热装置位于蒸发器的外侧，为了实现蒸发器内沸点为1107℃的镁的蒸发，位于外部的高温加热装置将至少加热至1200℃左右才能实现相应的镁蒸发功用，存在热传递效率低，热量损失大，能耗较高的问题；其二、现有技术在镁的纯化过程中所采用的蒸发罐、冷凝器、收集器等装置一般均由不锈钢材料制成，不锈钢材料在1200℃左右的高温下材料性能降低，将发生部分变性，而变形的不锈钢在接触镁蒸汽后，特别是在通过金属过滤器后，往往会造成二次污染，使成品高纯镁的纯度降低，甚至不能满足生产要求；其三、需要定时、定点的停车进行炉内蒸发器的取出和进、出料，生产效率较低，安全性差，不能实现连续化持续作业。同时，现有的关于99.99%的高纯镁生产均存在生产工序复杂、生产成本较高的问题。
因此，如何对现有技术中的镁纯化工艺和装置进行有效的改进，使其能够节能、稳定、有序、安全的实现高纯镁的连续化生产作业实为必要。
实用新型内容
本实用新型的技术目的为：通过加热组件结构和加热方式的改进，在相对较低的温度下，实现高纯镁的节能、有序、稳定和安全的连续化生产作业。
本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种节能型镁纯化装置，包括控制机构、进料组件、加热组件、过滤组件、冷却结晶组件、接收组件、抽真空组件和压力传感器，进料组件设置在加热组件的上方，用于向加热组件的内部进行进料，过滤组件、冷却结晶组件和接收组件的内部相互贯通，并依次、顺序设置在加热组件的蒸汽出口处，用于分别对加热组件蒸汽出口处流出的金属镁蒸汽进行过滤、冷却和收集，所述的加热组件由支架和设置在支架上方的炉体构成，所述的炉体包括内部呈中空结构的炉罐、设置在炉罐内部的主加热单元、设置在炉罐外部的辅加热单元、围设于炉罐外圆周的炉体外壳以及填充在炉体外壳与炉罐之间的保温材料；
所述的主加热单元包括竖直设置在炉罐内部的多个炉内加热管，该炉内加热管的下端延伸出炉罐至炉体外壳的内底面，并呈开口结构，在每个炉内加热管的内部均配设有一个呈倒U型的加热元件，且每个炉内加热管的下方还设置有一个支撑盖，所述的支撑盖上设置有用于固定加热元件的夹紧装置；所述的辅加热单元包括均匀绕设在炉罐侧壁外表面上的电阻丝，所述的加热元件和电阻丝均与控制机构电连接；
在炉罐的顶端设置有一个中心加料口和多个四周加料口，进料组件对接设置在中心加料口和四周加料口的上方，并通过真空方式向炉罐内进料，在中心加料口的一侧还设置有金属镁蒸汽出口，该金属镁蒸汽出口与过滤组件对接；
所述的冷却结晶组件中设有一个冷却结晶器，抽真空组件分别与加热组件和冷却结晶组件连接，用于对炉罐和冷却结晶器的内部进行抽真空处理，压力传感器设置在炉罐和冷却结晶器的内部，用于分别监测炉罐内和冷却结晶器内的压力，且压力传感器和抽真空组件均与控制机构电连接，使控制机构能够通过抽真空组件调控过滤组件前后的压力差，实现金属镁蒸汽从炉罐内向冷却结晶器方向的流动。
优选的，所述的炉内加热管竖直焊接在炉罐的下底面上，且多个炉内加热管在炉罐的内部均匀设置。
优选的，所述的炉罐、炉体外壳、炉内加热管和支撑盖均为不锈钢材质。
优选的，在炉体外壳的内底面上均匀设置有多个用于支撑炉罐的支撑柱。
优选的，所述炉内加热管的内部，在位于炉罐和炉体外壳之间的位置也填充有保温材料。
优选的，所述的炉体外壳由壳体和安装盖组成，且壳体和安装盖之间为可拆卸连接。
优选的，所述的中心加料口和多个四周加料口在在炉罐的顶端均匀分布。
本实用新型的有益效果：
1、本实用新型的一种节能型镁纯化装置，结构简单，设计合理，使用方便。其中，加热组件中主要采用加热管插入炉罐内的方式对物料进行加热，加热元件发出的热量通过加热管直接传递给物料，并几乎全部被物料所吸收和利用，热传递效率高，热量损失小，从而降低了能耗，使纯化装置整体具有显著的节能效果，有利于降低成本。同时，加热管插入炉罐内的设置方式，还可以加大炉罐，即蒸发罐的容积，从而提高了产能，进一步减低了生产成本。
2、本实用新型的一种节能型镁纯化装置，与现有技术中金属纯化加热装置全部采用炉外加热的蒸发方式相比，采用炉内主加热单元和炉外辅加热单元协同配合的方式，不仅实现了炉罐内部物料的受热均匀，提高了生产效率。而且，炉罐内外同步进行物料加热，协同抽真空组件对炉罐内的抽真空操作，能在较低温度下（1000℃左右）即可实现炉罐内金属镁物料的蒸发升华，从而避免了蒸发罐、冷凝器、收集器等不锈钢材质装置在高温下的变形，以及对镁蒸汽的污染，进而大大提高成品纯化金属镁的品质，并延长了纯化装置的使用寿命，降低了检修率。
3、本实用新型的一种节能型镁纯化工艺，采用炉内主加热和连续真空间歇式加料的方式，避免了现有技术中定时、定点停车进行炉内蒸发器取放以及进、出料等带来的繁琐操作，实现了金属镁纯化工艺的连续性生产，在提高生产效率，并大大降低生产成本的同时，也提高了整个工艺操作的安全性和有序稳定性。
4、本实用新型的一种节能型镁纯化工艺，通过抽真空组件的设置，可有效调节过滤组件两侧容器（炉罐内与真空结晶器）的压力差，从而使炉罐内蒸发的镁蒸气在无需外界其他辅助动力的前提下，即可快速、高效的通过过滤组件实现有序过滤和镁蒸气的净化。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为加热组件的横截面示意图；
附图标记：1、过滤组件，2、接收组件，3、压力传感器，4、支架，5、炉罐，6、炉体外壳，601、安装盖，7、保温材料，8、炉内加热管，9、加热元件，10、支撑盖，11、电阻丝，12、中心加料口，13、四周加料口，14、进料组件，15、金属镁蒸汽出口，16、冷却结晶器，17、支撑柱。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明：
如图所述，一种节能型镁纯化装置，包括控制机构、进料组件14、加热组件、过滤组件1、冷却结晶组件、接收组件2、抽真空组件和压力传感器3，进料组件14设置在加热组件的上方，用于向加热组件的内部进行进料，过滤组件1、冷却结晶组件和接收组件2的内部相互贯通，并依次、顺序设置在加热组件的蒸汽出口处，用于分别对加热组件蒸汽出口处流出的金属镁蒸汽进行过滤、冷却和收集，所述的加热组件由支架4和设置在支架4上方的炉体构成，所述的炉体包括内部呈中空结构的炉罐5、设置在炉罐5内部的主加热单元、设置在炉罐5外部的辅加热单元、围设于炉罐5外圆周的炉体外壳6以及填充在炉体外壳6与炉罐5之间的保温材料7；
所述的主加热单元包括竖直设置在炉罐5内部的多个炉内加热管8，该炉内加热管8竖直焊接在炉罐5的下底面上，且多个炉内加热管8在炉罐5的内部均匀设置，炉内加热管8的下端延伸出炉罐5至炉体外壳6的内底面，并呈开口结构，在每个炉内加热管8的内部均配设有一个呈倒U型的加热元件9，该加热元件9为U型硅碳棒，且每个炉内加热管8的下端还设置有一个支撑盖10，所述的支撑盖10上设置有用于固定加热元件9的夹紧装置；所述的辅加热单元包括均匀绕设在炉罐5侧壁外表面上的电阻丝11，所述的加热元件9和电阻丝11均与控制机构电连接，所述的炉罐5、炉体外壳6、炉内加热管8和支撑盖10均为不锈钢材质，在炉体外壳6的内底面上均匀设置有多个用于支撑炉罐5的支撑柱17。
在炉罐5的顶端设置有一个中心加料口12和多个四周加料口13，进料组件14对接设置在中心加料口12和四周加料口13的上方，并通过真空方式向炉罐5内进料，在中心加料口12的一侧还设置有金属镁蒸汽出口15，该金属镁蒸汽出口15与过滤组件1对接；
所述的冷却结晶组件中设有一个冷却结晶器16，抽真空组件分别与加热组件和冷却结晶组件连接，用于对炉罐5和冷却结晶器16的内部进行抽真空处理，压力传感器3设置在炉罐5和冷却结晶器16的内部，用于分别监测炉罐5内和冷却结晶器16内的压力，且压力传感器3和抽真空组件均与控制机构电连接，使控制机构能够通过抽真空组件调控过滤组件1前后的压力差，实现金属镁蒸汽从炉罐5内向冷却结晶器16方向的流动。
优选的，所述炉内加热管8的内部，在位于炉罐5和支撑盖10之间的位置也填充有保温材料7。
优选的，所述的炉体外壳6由壳体和安装盖601组成，且壳体和安装盖601之间为可拆卸连接，安装盖601的设置用于方便安装进出炉罐。
优选的，所述的中心加料口12和多个四周加料口13在在炉罐5的顶端均匀分布。
本实用新型的一种节能型镁纯化装置在炉罐上部设置有压力传感器，结晶器的一侧也设置压力传感器，控制机构通过调节过滤组件两侧容器（炉罐内与冷却结晶器）的压力差实现快速过滤和镁蒸气净化。
加热组件的显著特征为双系统加热，即以U型发热元件插入炉管形成的炉内加热系统为主，以炉罐四周保温材料内表面设置的电炉丝为辅，进行协同加热。采用加热炉管插入炉罐内进行物料加热的方式，发热体发出的热量通过炉管直接传递给物料，热效率提高，实现了节能。
本实用新型的一种节能型镁纯化装置在炉内加热管损坏时，可采用以下方法进行相应的检修。首先，取下支撑盖上的夹紧装置，再打开炉内加热管底部的安装法兰（即支撑盖），此时，即可从炉内加热管中取出损害的加热元件，进行相应的更换和检修。检修完成后，在依次固定炉内加热管底部的安装法兰，并将加热元件（U形硅碳棒）的底端通过夹紧装置固定在安装法兰上。
当炉体内的结构，如辅加热单元需要检修时，打开炉体外壳顶部的安装盖，即可进行相应的检修。
本实用新型基于加热组件上部设置的真空系统下间歇进料组件实现连续进料。炉罐上部设置有均匀设置的中心加料口和四周加料口，每一个加料口上均设置有一个真空状态下的间歇进料装置。该真空状态下间歇进料装置设置有一个密封拉杆装置，拉杆与密封盖通过拉杆密封装置密封，拉杆下部固定连接一个档火塞，档火塞用于阻挡炉罐内的温度，保护进料口真空插板阀处于相对较低的温度环境。间歇进料装置设置两个圆筒和两个密封口，其中一个圆筒用于预留拉杆上升的空间，另一个用于圆筒上设置有真空插板阀、抽真空接口、真空测量仪表接口。当炉罐内处于真空状态时，真空插板阀处于关闭状态，打开进料口的真空密封盖，可以把原料镁装在加料口的圆筒内，关闭进料口的真空密封盖，抽真空使进料筒内的真空度与炉罐内真空度相同，打开真空挡板阀，装在真空装料筒内的镁球颗粒在重力作用下，自动进入炉内。所述的真空挡板阀也可以是真空球阀。
一种节能型镁纯化工艺，包括以下步骤：
a.通过进料组件14向炉罐5内加入待纯化的金属镁原料（可以是镁粉或者镁粒或者镁块或者镁条等），并封闭炉罐5顶端的中心加料口12和四周加料口13；
b.通过控制机构调控抽真空组件对炉罐5和冷却结晶器16的内部进行抽真空处理；
c.通过控制机构调控炉罐5内的加热元件9和炉罐5外的电阻丝11对炉罐5内的物料进行加热；
d. 控制机构通过压力传感器3的压力值反馈，调控抽真空组件，使炉罐5内的压力大于冷却结晶器16内的压力，实现金属镁蒸汽经由金属镁蒸汽出口15通过过滤组件1；
e.通过过滤组件1的金属镁蒸汽于冷却结晶器16内实现冷却和结晶，且结晶物进入接收组件2内；
f.对接收组件2内的物料进行收集，即得成品纯化金属镁；
g.在真空条件下，通过进料组件14向炉罐5内进行定时的间歇式进料，实现纯化金属镁的循环生产。
工艺整体步骤简单，操作方便，实用性强，适合推广使用。
Claims (6)
1.一种节能型镁纯化装置，包括控制机构、进料组件（14）、加热组件、过滤组件（1）、冷却结晶组件、接收组件（2）、抽真空组件和压力传感器（3），进料组件（14）设置在加热组件的上方，用于向加热组件的内部进行进料，过滤组件（1）、冷却结晶组件和接收组件（2）的内部相互贯通，并依次、顺序设置在加热组件的蒸汽出口处，用于分别对加热组件蒸汽出口处流出的金属镁蒸汽进行过滤、冷却和收集，所述的加热组件由支架（4）和设置在支架（4）上方的炉体构成，其特征在于：所述的炉体包括内部呈中空结构的炉罐（5）、设置在炉罐（5）内部的主加热单元、设置在炉罐（5）外部的辅加热单元、围设于炉罐（5）外圆周的炉体外壳（6）以及填充在炉体外壳（6）与炉罐（5）之间的保温材料（7）；
所述的主加热单元包括竖直设置在炉罐（5）内部的多个炉内加热管（8），该炉内加热管（8）的下端延伸出炉罐（5）至炉体外壳（6）的内底面，并呈开口结构，在每个炉内加热管（8）的内部均配设有一个呈倒U型的加热元件（9），且每个炉内加热管（8）的下方还设置有一个支撑盖（10），所述的支撑盖（10）上设置有用于固定加热元件（9）的夹紧装置；所述的辅加热单元包括均匀绕设在炉罐（5）侧壁外表面上的电阻丝（11），所述的加热元件（9）和电阻丝（11）均与控制机构电连接；
在炉罐（5）的顶端设置有一个中心加料口（12）和多个四周加料口（13），进料组件（14）对接设置在中心加料口（12）和四周加料口（13）的上方，并通过真空方式向炉罐（5）内进料，在中心加料口（12）的一侧还设置有金属镁蒸汽出口（15），该金属镁蒸汽出口（15）与过滤组件（1）对接；
所述的冷却结晶组件中设有一个冷却结晶器（16），抽真空组件分别与加热组件和冷却结晶组件连接，用于对炉罐（5）和冷却结晶器（16）的内部进行抽真空处理，压力传感器（3）设置在炉罐（5）和冷却结晶器（16）的内部，用于分别监测炉罐（5）内和冷却结晶器（16）内的压力，且压力传感器（3）和抽真空组件均与控制机构电连接，使控制机构能够通过抽真空组件调控过滤组件（1）前后的压力差，实现金属镁蒸汽从炉罐（5）内向冷却结晶器（16）方向的流动。
2.根据权利要求1所述的一种节能型镁纯化装置，其特征在于：所述的炉内加热管（8）竖直焊接在炉罐（5）的下底面上，且多个炉内加热管（8）在炉罐（5）的内部均匀设置。
3.根据权利要求1所述的一种节能型镁纯化装置，其特征在于：在炉体外壳（6）的内底面上均匀设置有多个用于支撑炉罐（5）的支撑柱（17）。
4.根据权利要求1所述的一种节能型镁纯化装置，其特征在于：所述炉内加热管（8）的内部，在位于炉罐（5）和炉体外壳（6）之间的位置也填充有保温材料（7）。
5.根据权利要求1所述的一种节能型镁纯化装置，其特征在于：所述的炉体外壳（6）由壳体和安装盖（601）组成，且壳体和安装盖（601）之间为可拆卸连接。
6.根据权利要求1所述的一种节能型镁纯化装置，其特征在于：所述的中心加料口（12）和多个四周加料口（13）在炉罐（5）的顶端均匀分布。
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| CN111334672A (zh) * | 2020-03-09 | 2020-06-26 | 西格马(河南)高温科技集团有限公司 | 一种节能型镁纯化装置及其纯化工艺 |
| CN111334672B (zh) * | 2020-03-09 | 2024-08-06 | 西格马(河南)高温科技集团有限公司 | 一种节能型镁纯化装置及其纯化工艺 |
| CN114790515A (zh) * | 2021-01-25 | 2022-07-26 | 国科镁业科技(河南)有限公司 | 一种立式金属提纯炉及其高纯镁制备方法 |
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Granted publication date: 20201124 |
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