CN217297967U - 一种旋风分离金属镁系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于金属冶炼技术领域，具体而言，涉及一种旋风分离金属镁系统。本系统中，预热仓的上部通过提升机与料斗相连，预热仓的下部通过球团料漏管与所述低温焙烧炉相连，低温焙烧炉的下部通过下料管与所述还原炉相连，还原炉的上部通过镁氩混合气排气管与气体分离器的进气室相连，还原炉的下部设有出料斗，气体分离器的上部为废气室，废气室通过管道与变压吸附器相连，气体分离器的下部设有液体镁排出口。本旋风分离金属镁系统中应用了旋风子技术，整个旋风分离金属镁系统可以在微负压环境中连续运行，大大减轻了劳动强度，提高了机械化水平，缩短了金属镁的还原时间，提高了金属镁回收率和纯度。

Description

一种旋风分离金属镁系统

技术领域

本实用新型属于金属冶炼技术领域，具体而言，涉及一种旋风分离金属镁系统。

背景技术

传统硅热法炼镁，存在还原周期长，生产成本高，污染环境等缺点，国内从核心设备、关键工艺突破角度，先后开发出了新型炼镁装置、以及铝热法炼镁和钙热法炼镁新思路。例如公开号为CN 104120282 B的中国专利申请，采用先磨后烧工艺，即先将镁矿石粉碎成粉末，然后配伍硅铁氟化钙等还原剂加玻璃水等外加剂，再常压成球然后在200多度下脱水，再焙烧然后热进料至还原炉还原，在氩气辅助下将金属镁分离出来，其中经过干燥焙烧再还原，其中金属镁的还原时间流程长且金属镁和氩气的分离效果较差，降低了金属镁的回收率和纯度，不仅增加产品成本，而且浪费能源，造成环境污染。

发明内容

本实用新型的目的是提出一种旋风分离金属镁系统，旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

根据本实用新型的一个实施例，本实用新型提出的旋风分离金属镁系统，包括：预热仓、低温焙烧炉、还原炉、气体分离器和变压吸附器；所述预热仓的上部通过提升机与料斗相连，预热仓的下部通过球团料漏管与所述低温焙烧炉相连，低温焙烧炉的下部通过下料管与所述还原炉相连，还原炉的上部通过镁氩混合气排气管与所述气体分离器的进气室相连，还原炉的下部设有出料斗；所述气体分离器的上部为废气室，废气室通过管道与变压吸附器相连，气体分离器的下部设有液体镁排出口；所述变压吸附器分别通过管道与氩气罐、CO₂罐和引风机相连。

可选地，所述还原炉内设有翅板，翅板的一侧与还原炉的内壁相对固定，翅板沿还原炉的内壁自上而下呈旋转状分布。

可选地，所述气体分离器的内部自上而下分别为废气室、进气室和分离室；废气室通过废气排出管与变压吸附器相连，进气室与还原炉顶部的镁氩混合气排气管相连；所述气体分离器内部设有由废气连通管和旋风子组成的通道，所述废气连通管的上端伸入废气室内，废气连通管的下端插入旋风子腔体内；所述旋风子的上端部伸入进气室内，旋风子的下端部出口位于分离室，旋风子的外璧上设有水冷管。

可选地，所述由废气连通管和旋风子组成的通道在气体分离器内均布。

本实用新型提出的旋风分离金属镁系统，其优点是：

本实用新型提出的旋风分离金属镁系统中，还原炉只负责完成金属镁的还原任务，镁离子分离通过气体分离器中设置的旋风子完成，整个旋风分离金属镁系统可以在微负压环境中连续运行，大大提高了设备运行效率和分离效果，缩短了金属镁的还原时间，提高了金属镁回收率和纯度。同时减轻了劳动强度，提高了机械化水平，生产干净卫生近零排放，本实用新型提出的旋风分离金属镁系统中巧妙应用了旋风子技术，使得金属镁和氮气或氩气的分离较为干净彻底。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显然，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本实用新型的实施例提出的旋风分离金属镁系统的结构示意图。

图2是根据本实用新型的实施例中气体分离器的结构示意图。

图3是图2的A-A视图。

图1-图3中，1是料斗，2是提升机，3是预热仓，3-1混合气体排管，3-2是球团料漏管，3-3是弹簧，3-4牛腿，3-5是立柱，4是低温焙烧炉，4-1是加热元件，4-2是保温层，4-3是支撑柱；5是陶瓷过滤器，5-1是引风机，6是还原炉，6-1是翅板，6-2是炉内壁预埋的U形硅钼棒加热元件，6-3是外保温层，7是氩气源，8是氩气加热器，9是旋风分离器，9-1是废气室，9-2是来自还原炉6的镁氩混合气体，9-3是分离室，9-4是连通管， 9-5是旋风子，9-6是水冷管，10是变压吸附气体分离器，10-1是引风机，10-2是CO₂收集罐，10-3是氩气收集罐。

具体实施方式

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

图1所示为本实用新型的实施例提出的旋风分离金属镁系统的结构示意图。

如图1所示，本实用新型实施例提出的旋风分离金属镁系统，可以包括：预热仓3、低温焙烧炉4、顶部的烟尘净化器5，还原炉6、氩气源7，氩气加热器8，气体分离器9和变压吸附器10组成；所述预热仓3的上部通过提升机2与料斗1相连，预热仓3的下部通过球团料漏管3-2与所述低温焙烧炉4相连，低温焙烧炉4的下部通过下料管与所述还原炉6相连，还原炉6的上部通过镁氩混合气排气管与所述气体分离器9的进气室9-2相连，还原炉6的下部设有出料斗，出料斗可间歇式操作，空出料斗可充进氩气备用；所述气体分离器9的上部为废气室9-1，废气室6-1通过管道与变压吸附器10相连，气体分离器9 的下部设有液体镁排出口；所述变压吸附器10分别通过管道与氩气罐10-3、CO₂罐10-2 和引风机10-1相连。

在一个实施例中，所述还原炉6内设有与还原炉同材质的翅板6-1，翅板6-1的一侧与还原炉5的内壁相对固定，翅板6-1沿还原炉6的内壁自上而下呈旋转状，如图1中所示。

在一个实施例中，所述气体分离器9的内部自上而下分别为废气室9-1、进气室9-2和分离室9-3；废气室9-1通过废气排出管与变压吸附器10相连，进气室9-2与还原炉6 顶部的镁氩混合气排气管相连；所述气体分离器9内部设有由废气连通管9-4和旋风子9-5 组成的通道，所述废气连通管9-4的上端伸入废气室9-1内，废气连通管9-4的下端插入旋风子9-5腔体内；所述旋风子9-5的上端部伸入进气室9-2内，旋风子9-5的下端部出口位于分离室9-3。所述旋风子9-5的外围缠绕有不锈钢材质的水冷管9-6，如图2所示。

在一个实施例中，所述由废气连通管9-4和旋风子9-5组成的通道在气体分离器内9 均布。如图3所示。

以下根据说明书附图，详细介绍本实用新型一个实施例提出的旋风分离金属镁系统工作过程：

将来自天然镁矿石包括白云石、菱镁矿、水镁石或蛇纹石等破碎至小于5cm颗粒，将 1200℃左右煅烧成的氧化镁或氧化钙镁，根据还原方法硅热法或碳热法：

当采用硅热法时，将煅烧的氧化镁与75硅铁以及CaF以1:0.1:0.05的比例混合，均磨至200-400目，混合均匀，再经压球机在60-100Mpa压力下压成2-5cm直径球团备用。硅热法炼镁温度在1300±100℃环境中生产，生产时将球团料供给料斗1经输送机2供给预热仓3，预热仓3为三段炉结构，预热仓3的上部为预热部分，中部为球团料漏管3-2、混合气体排管3-1，底部是低温焙烧炉4，底部焙烧炉4顶部的水蒸气热烟气等约500-600℃的混合热气体通过混合气体排管3-1进入预热仓3顶部右侧的陶瓷过滤器5，陶瓷过滤器5为纳米陶瓷膜结构，混合气体经过陶瓷过滤器5净化后由引风机5-1抽出排空，底部及少量废渣通过陶瓷过滤器5底部排料阀定期排出。陶瓷过滤器5是为市售，本实用新型的一个实施例中，使用的陶瓷过滤器5由淄博安康环保除尘设备有限公司生产。混合气体排管3-1 的下部为波纹管形式，便于当低温焙烧炉4中的混合气体排出不畅时可以抖动通料。预热后的球团料经球团料漏管3-2进入低温焙烧炉4中，球团料漏管3-2的顶部与预热仓3的下底面密封连接，球团料漏管3-2的上端部为波纹管结构，便于当预热仓3中的球团料进料不畅时可以抖动通料。预热仓3通过弹簧3-3支撑在牛腿3-4，牛腿3-4固定在立柱3-5 上。低温焙烧炉4固定在支撑柱4-3上，低温焙烧炉4的炉壁上设有加热元件4-1和保温层4-2，使低温焙烧炉4的温度保持在工艺要求的温度。低温焙烧炉4的焙烧料进入还原炉6，本实用新型的一个实施例中，还原炉6由刚玉莫来石碳纤维复合陶瓷或氮化硅制作。还原炉6内设有翅板6-1，翅板6-1的一侧与还原炉5的内壁相对固定，翅板6-1沿还原炉 6的内壁自上而下呈旋转状，由低温焙烧炉4进入的焙烧料沿翅板6-1进入还原炉6。还原炉6的下部设有氩气进口，氩气由氩气源7提供，氩气源7可以是罐或直接接气源阀门，氩气经氩气加热器8加热后进入还原炉6，预热后的物料经3-2排入底部低温焙烧炉4，经炉低温焙烧炉4焙烧后，极少量水份和气体被排出，球团也达到一定温度，此时经下部闸阀和管道将热料进入还原炉6，还原炉6内设有螺旋线翅板6-1，球团沿翅板螺旋状顺序往下流动，流动中搅拌翻动，很快将镁蒸汽逸出，在高温氩(或氮)气的保护作用下，通过顶部密闭的排气管将炉内混合气体排入镁氩(或氮)气体分离器9，当氩气经排气管进入气体分离器9后经过多个120度三方向形成的旋转扭力风，通过旋风子9-5的灯状内高速壁碰撞分离，此时温度670℃左右，气体镁离子沿管壁迅速冷凝结晶，流速底部，当温度保持在650℃左右，既成为液体保留在本分离器内，到打一定量是底部闸阀自动打开，流出底部出料斗进入膜具内，待缓慢冷凝后形成镁锭；然后封闭闸阀，等待下次循环。如图 1中所示。还原炉6的炉内壁预埋有U形硅钼棒加热元件6-2，同时设有外保温层6-3，使还原炉6的温度保持在工艺要求的温度。由还原炉6顶部逸出的镁氩混合气体进入旋风分离器9的废气室9-1，镁氩混合气体继续经连通管9-4进入旋风子9-5，旋风子9-5的外壁设有水冷管9-6，镁氩混合气体经旋风子9-5的分离及冷却作用，镁氩混合气体中金属镁气体结晶成镁颗粒，镁结晶颗粒从气体分离器9的下部排出，镁氩混合气体中的气体废气经连通管9-4排入废气室9-1，废气进入变压吸附气体分离器10，变压吸附气体分离器10分别与CO₂收集罐10-2和氩气收集罐10-3相连，在引风机10-1的作用下，使废气中的CO₂气体和氩气经分离后得到回收利用，废气中的其他废料由气体分离器10的下部排出。本实用新型的一个实施例中，使用的气体分离器9由淄博安康环保除尘设备有限公司生产。

当采用碳热法还原金属镁时，将煅烧好的氧化镁与一定比例的焦炭(石油焦)以及CaF 混合，一般以1:2.5～3:0.05比例均磨至-240～400目，混合均匀，再经压球机在60-120Mpa 压力下压成2-5cm直径球团备用，碳热还原温度控制在1450±50℃环境中生产，生产方法同上。该工艺突出的特点是，球团料经预热→中低温(小于1000℃)焙烧→直接进入还原炉(1300-1500℃)→炉外旋风分离器分离→液态镁排出浇筑成镁锭或直接精炼。其优点是镁蒸气逸出前采用了中低温焙烧，期间将球团含少量水分及部分废气全部排出，排出过程中又预热了球团物料，热量得到充分有效利用，进入底部中低温焙烧炉，经过约1-3小时左右底部料温已达到1000℃左右，通过下面管道直接进入还原炉，参与固固相和气固相反应，在热氩气的作用下，镁蒸气快速逸出，然后通过顶部排气道直接进入旋风分离器，在旋风子外壁水冷管9-6的作用下，高速旋转的混合风通过120度三个旋风子进口向下进入灯笼装旋风子，瞬间在旋风子内壁分离开来，氩气从中间的中心管向上排出，过连通管9-4 直接进入废气室9-1，然后进入变压吸附器分离净化回收利用，镁蒸气沿灯笼壁冷凝结晶迅速流入底部，当温度保持在670℃左右时呈液态镁聚集在仓内，接近旋风子底部时，由液位仪控制自动打开放料阀，间歇式将镁也放出，进入浇筑成型工序。

Claims (4)

1.一种旋风分离金属镁系统，其特征在于包括：预热仓、低温焙烧炉、还原炉、气体分离器和变压吸附器；所述预热仓的上部通过提升机与料斗相连，预热仓的下部通过球团料漏管与所述低温焙烧炉相连，低温焙烧炉的下部通过下料管与所述还原炉相连，还原炉的上部通过镁氩混合气排气管与所述气体分离器的进气室相连，还原炉的下部设有出料斗；所述气体分离器的上部为废气室，废气室通过管道与变压吸附器相连，气体分离器的下部设有液体镁排出口；所述变压吸附器分别通过管道与氩气罐、CO₂罐和引风机相连。

2.如权利要求1所述的旋风分离金属镁系统，其特征在于，所述还原炉内设有翅板，翅板的一侧与还原炉的内壁相对固定，翅板沿还原炉的内壁自上而下呈旋转状。

3.如权利要求1所述的旋风分离金属镁系统，其特征在于，所述气体分离器的内部自上而下分别为废气室、进气室和分离室；废气室通过废气排出管与变压吸附器相连，进气室与还原炉顶部的镁氩混合气排气管相连；所述气体分离器内部设有由废气连通管和旋风子组成的通道，所述废气连通管的上端伸入废气室内，废气连通管的下端插入旋风子腔体内；所述旋风子的上端部伸入进气室内，旋风子的下端部出口位于分离室，旋风子的外璧上设有水冷管。

4.如权利要求3所述的旋风分离金属镁系统，其特征在于，所述由废气连通管和旋风子组成的通道在气体分离器内均布。

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