專利名稱：半連續(xù)生產(chǎn)輕金屬的生產(chǎn)工藝及其生產(chǎn)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬的生產(chǎn)方法及其生產(chǎn)設(shè)備，特別是半連續(xù)生產(chǎn)輕 金屬的生產(chǎn)工藝及其生產(chǎn)設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前利用皮江法冶煉輕金屬已成為經(jīng)典方法，以金屬鎂為例，有60% 以上的金屬鎂是利用皮江法冶煉的。該方法在長期的生產(chǎn)過程中，存在一 些不容忽視的問題。如中國知識(shí)產(chǎn)權(quán)局2005年12月7日公開的名為《皮 江金屬提煉工藝方法及設(shè)備》的發(fā)明專利申請(qǐng)，在發(fā)明專利申請(qǐng)中，就提 到了目前皮江法冶煉中存在的一些問題，公開了一種可同時(shí)加強(qiáng)皮江法還 原罐傳熱效率和蠕變抗力的方法。 一種利用地心引力實(shí)現(xiàn)皮江法還原罐自 動(dòng)裝卸料的方法。 一種對(duì)皮江金屬還原過程進(jìn)行在線連續(xù)監(jiān)測的方法。一 種回收反應(yīng)副產(chǎn)品堿金屬的方法。 一種利用上述諸方法所建造的立式還原 罐。 一種采用上述立式還原罐所建造的皮江法立式還原爐。本發(fā)明對(duì)皮江 工藝方法和設(shè)備的改進(jìn)效果包括縮短了還原反應(yīng)周期，延長了還原罐的 使用壽命，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)裝卸料，實(shí)現(xiàn)了對(duì)還原過程的在線連續(xù)監(jiān)測，實(shí)現(xiàn) 了對(duì)反應(yīng)副產(chǎn)品堿金屬的回收。但該專利申請(qǐng)的技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中， 由于還原罐采用垂直安裝在加熱爐內(nèi)，還原罐中的物料充滿了還原罐內(nèi) 腔，被還原的金屬蒸汽進(jìn)入還原罐上的結(jié)晶器時(shí)的阻力增大，就會(huì)造成金 屬的回收率降低，同時(shí)由于還原罐內(nèi)的溫度很高，還原罐卸料口蓋板上的 高溫橡膠密封圈非常容易失效，造成還原罐內(nèi)的真空下降，使該技術(shù)的實(shí) 際應(yīng)用受到影響。
另外，皮江法冶煉輕發(fā)金屬的過程中，無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，其生產(chǎn)工 藝向還原管內(nèi)加裝原料—密封抽真空一+加熱還原10小時(shí)以上一+排 除還原罐內(nèi)全部反應(yīng)殘?jiān)?，然后重?fù)上述過程。在目前的生產(chǎn)過程中，由 于每次加料時(shí)的物料溫度處于室溫狀態(tài)，這就需要將還原罐中的原料由室
溫加熱到120(TC左右。同時(shí)，在出料時(shí)需將還原罐內(nèi)的反應(yīng)后的物料全部
掏出，這樣還原罐的溫度就會(huì)迅速下降。這樣就會(huì)造成整個(gè)生產(chǎn)過程中的 熱量損失很大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述已有技術(shù)的缺陷，提供一種可有效提高生產(chǎn) 過程中的熱利用率和縮短生產(chǎn)周期的生產(chǎn)易揮發(fā)金屬的生產(chǎn)工藝和用于 該工藝的還原設(shè)備。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種半連續(xù)生產(chǎn)輕金屬的生 產(chǎn)工藝，該工藝步驟是裝料、抽真空、加熱還原、取出還原金屬、將反 應(yīng)殘?jiān)懦?，其特征在于裝料是通過固定安裝在立式還原罐頂端可密封的 預(yù)熱儲(chǔ)料倉將原料裝入還原罐內(nèi)；將反應(yīng)殘?jiān)懦鰰r(shí)還原罐內(nèi)反應(yīng)殘?jiān)?剩余量大于零。
上述還原罐內(nèi)反應(yīng)物料的剩余量大于等于總量的1/8，小于等于總量
的1/3。
用于半連續(xù)生產(chǎn)輕金屬的生產(chǎn)工藝的還原設(shè)備，包括垂直安裝在加熱 爐內(nèi)的還原罐、安裝在還原罐上部的金屬結(jié)晶器，其特征在于預(yù)熱儲(chǔ)料倉 的出料口與還原罐的上端固定相聯(lián)，還原罐的下端伸出加熱爐的爐底，在 其伸出部分的外部固定安裝有支撐架，還原罐通過支撐架與加熱爐的爐底
相連；帶冷卻套的出料管的上端與還原罐下端密封相連，出料管的下端安 裝有可開、閉的出料裝置，該出料裝置在關(guān)閉時(shí)與出料管的下端氣密封。
上述預(yù)熱儲(chǔ)料倉的出料口內(nèi)通過鉸鏈連接有可轉(zhuǎn)動(dòng)的翻板。
上述出料裝置是由與出料管外部鉸接的外密封板和內(nèi)擋料板組成，內(nèi) 擋料板通過鉸鏈與出料管內(nèi)壁鉸接，外密封板和內(nèi)擋料板之間通過連桿連 接，連桿的兩端分別與固定安裝在外密封板和內(nèi)擋料板上的鉸鏈相連；在 出料裝置關(guān)閉時(shí)，外密封板與出料管端部氣密封。
上述外密封板上安裝有密封件，該密封件與出料管端部截面相配。
出料管的下端面與水平面成銳角。
上述還原罐內(nèi)腔中固定有回收管，回收管通過與其外圓及還原罐的內(nèi) 壁相連的固定筋板固定在還原罐內(nèi)，在回收管上開有回收孔。
上述固定筋板是均布的兩條或兩條以上。
上述回收管和固定筋板的軸向尺寸小于還原罐的軸向尺寸。
本發(fā)明的特點(diǎn)是1、由于在還原罐的上端安裝了預(yù)熱儲(chǔ)料倉，這樣 一方面可利用還原罐生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的熱量給下一批進(jìn)入還原罐內(nèi)的原 料進(jìn)行預(yù)加熱；另一方面，由于預(yù)加熱原料吸收了大量的熱量，就可有效
降低預(yù)熱儲(chǔ)料倉上密封面的溫度，使密封件的使用壽命提高；第三由于原 料進(jìn)入還原罐時(shí)的溫度較高，可有效減少整個(gè)還原過程中加熱原料的時(shí) 間。2、改變了現(xiàn)有技術(shù)中將反應(yīng)殘?jiān)颗懦墓に?，保留了一部分?應(yīng)殘?jiān)谶€原罐的出料部分中， 一方面使反應(yīng)罐中的溫度可以下降的速度 降低，提高了生產(chǎn)過程的熱效率；另一方面可有效降低出料口外密封板的 溫度，使出料口上密封件的使用壽命提高；3、由于本工藝和設(shè)備的改進(jìn)， 使輕金屬的還原時(shí)間由目前的約10小時(shí)，降低到小于6小時(shí)，生產(chǎn)過程 中噸能耗可降低1/5以上，在不改變其他生產(chǎn)條件下，同樣規(guī)格的還原罐 的日生產(chǎn)能力將提高近一倍，所帶來的經(jīng)濟(jì)效益是非常顯著的。


附圖l為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意附圖2為本發(fā)明還原罐的結(jié)構(gòu)示意附圖3為本附圖2的A—A剖示圖。
具體實(shí)施例方式
本實(shí)施例以生產(chǎn)金屬鎂為例進(jìn)行說明。如圖1所示，垂直安裝在加熱
爐內(nèi)的還原罐3的上、下部分別伸出加熱爐爐頂4和加熱爐爐底6，還原 罐的中間部分處于加熱爐內(nèi)被加熱。在還原罐3上端安裝有預(yù)熱儲(chǔ)料倉2， 預(yù)熱儲(chǔ)料倉的出料口與還原罐3的上端密封固定相聯(lián)，在預(yù)熱儲(chǔ)料倉2與 加熱爐爐頂4之間的還原罐上固定安裝有金屬鎂結(jié)晶器17,在金屬鎂結(jié)晶 器17上固定有與抽真空設(shè)備相連的連接口 18。還原罐3的下端伸出部分 的外部固定安裝有支撐架16，還原罐通過支撐架16與加熱爐的爐底6相 連；帶冷卻套的出料管8的上端與還原罐下端密封相連，出料管8的下端 安裝有可開、閉的出料裝置，該裝置由與出料管8外部通過鉸鏈15鉸接 的外密封板12和內(nèi)擋料板9組成，內(nèi)擋料板9通過鉸鏈14與出料管8內(nèi) 壁鉸接，外密封板12和內(nèi)擋料板9之間通過分別固定安裝在外密封板和 內(nèi)擋料板上的鉸鏈以及與兩鉸鏈相連的連桿13相互連接。
在預(yù)熱儲(chǔ)料倉2的出料口內(nèi)安裝有可使出料口打開和關(guān)閉的翻板19， 翻板19通過鉸鏈連接在出料口內(nèi)壁。翻板19在如圖l所示的垂直開啟位 置，圖l中的虛線位置時(shí)，物料通過預(yù)熱儲(chǔ)料倉進(jìn)入還原罐中。當(dāng)物料裝 到設(shè)計(jì)量時(shí)，將翻板19轉(zhuǎn)動(dòng)到水平關(guān)閉位置，然后將進(jìn)料口密封板1與 進(jìn)料口密封固定。
反應(yīng)時(shí)，還原罐下端的外密封板12與出料管8的端部通過密封件10 氣密封，同時(shí)內(nèi)擋料板9處于圖l所示的水平關(guān)閉位置。還原罐通過連接 口18抽真空，使還原罐在真空下進(jìn)行還原反應(yīng)。如圖2、 3所示，由于在 還原罐3的內(nèi)腔中固定有金屬蒸汽回收管3-1，回收管3-1通過固定筋板 3-2將其固定在還原罐內(nèi)，在回收管上開有用于使被還原出的金屬進(jìn)入回 收管的回收孔3-3。固定筋板3-2的數(shù)量可以根據(jù)生產(chǎn)能力的大小進(jìn)行設(shè) 計(jì)。本實(shí)施例的固定筋板的數(shù)量為3個(gè)，這樣就將還原罐的內(nèi)腔分為三個(gè) 相對(duì)獨(dú)立的腔室3-4。由于還原罐的外壁通過加熱爐進(jìn)行加熱后，熱量通 過固定筋板迅速向還原罐內(nèi)部傳遞，使還原罐內(nèi)中心部位的物料溫度也能 迅速上升，可有效減少物料的加熱時(shí)間。當(dāng)被還原的金屬鎂蒸氣溢出后， 通過回收孔3-3進(jìn)入還原罐內(nèi)腔中心部位的回收管3-l中，通過回收管進(jìn) 入還原罐上的結(jié)晶器中進(jìn)行結(jié)晶。由于回收管的存在，可有效減小金屬鎂 蒸氣進(jìn)入結(jié)晶器中的阻力，提高了還原罐的回收率和結(jié)晶時(shí)間。
反應(yīng)結(jié)束后，通過固定在外密封板上的手柄11將外密封板打開，由 于連桿13的作用，內(nèi)擋料板隨同外密封板同時(shí)打開，反應(yīng)后的廢渣沿內(nèi) 擋料板流出還原罐下部的出料口。由于擋料板的作用，帶有一定溫度的廢 渣不與外密封板上的與出料管端部截面相配密封件10接觸，延長了密封 件的使用壽命。
為了進(jìn)一步降低廢渣的出料溫度，在出料管8上安裝有冷卻套7。
在出料時(shí)，不是將反應(yīng)殘?jiān)颗懦?，而是保留了一部分反?yīng)殘?jiān)?還原罐的出料管中。根據(jù)還原金屬的性質(zhì)和工藝條件，保留反應(yīng)殘?jiān)牧?大于等于還原罐中所裝物料總量的1/8，小于等于總量的1/3，這樣就可 使反應(yīng)罐中溫度的下降速度減緩。
出料結(jié)束后，將還原罐下端的外密封板12與出料管8的端部氣密封， 然后將固定在還原罐上端的預(yù)熱儲(chǔ)料倉2的出料口上的翻板19打開，裝 在預(yù)熱儲(chǔ)料倉內(nèi)的物料進(jìn)入還原罐內(nèi)，由于還原罐內(nèi)的物料在反應(yīng)時(shí)，已 將預(yù)熱儲(chǔ)料倉內(nèi)的物料加熱，該物料進(jìn)入還原罐后，通過加熱爐加熱，很 快就可達(dá)到還原反應(yīng)的溫度，節(jié)約了升溫時(shí)間和加熱所需的能源。加熱爐 的加熱能源可以是煤、燃?xì)?、電能等能源?br> 出料管的下端面與水平面成銳角，該銳角最好為30—48。。
權(quán)利要求
1、一種半連續(xù)生產(chǎn)輕金屬的生產(chǎn)工藝，該工藝步驟是裝料、抽真空、加熱還原、取出還原金屬、將反應(yīng)殘?jiān)懦觯涮卣髟谟谘b料是通過固定安裝在立式還原罐頂端可密封的預(yù)熱儲(chǔ)料倉將原料裝入還原罐內(nèi)；將反應(yīng)殘?jiān)懦鰰r(shí)還原罐內(nèi)反應(yīng)殘?jiān)氖Ｓ嗔看笥诹恪?br> 2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半連續(xù)生產(chǎn)輕金屬的生產(chǎn)工藝，其特 征在于上述還原罐內(nèi)反應(yīng)物料的剩余量大于等于總量的1/8,小于等于總 量的1/3。
3、 用于生產(chǎn)權(quán)利要求1所述的半連續(xù)生產(chǎn)輕金屬的生產(chǎn)工藝的還原 設(shè)備，包括垂直安裝在加熱爐內(nèi)的還原罐、安裝在還原罐上部的金屬鎂結(jié) 晶器，其特征在于預(yù)熱儲(chǔ)料倉(2)的出料口與還原罐(3)的上端固定相 聯(lián)，還原罐(3)的下端伸出加熱爐的爐底(6)，在其伸出部分的外部固 定安裝有支撐架(16)，還原罐(3)通過支撐架(16)與加熱爐的爐底(6) 相連；帶冷卻套的出料管(8)的上端與還原罐下端密封相連，出料管(8) 的下端安裝有可開、閉的出料裝置，該出料裝置在關(guān)閉時(shí)與出料管(8) 的下端氣密封。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種還原設(shè)備，其特征在于上述預(yù)熱儲(chǔ)料 倉(2)的出料口內(nèi)通過鉸鏈連接有可轉(zhuǎn)動(dòng)的翻板(19)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種還原設(shè)備，其特征在于上述出料 裝置是由與出料管(8)外部鉸接的外密封板(12)和內(nèi)擋料板(9)組成， 內(nèi)擋料板(9)通過鉸鏈(14)與出料管(8)內(nèi)壁鉸接，外密封板(12) 和內(nèi)擋料板(9)之間通過連桿(13)連接，連桿(13)的兩端分別與固 定安裝在外密封板(12)和內(nèi)擋料板(9)上的鉸鏈相連；在出料裝置在 關(guān)閉時(shí)，外密封板(12)與出料管(8)端部氣密封。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種還原設(shè)備，其特征在于在上述外密封 板(12)上安裝有密封件(10)，該密封件與出料管(8)端部截面相配。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種還原設(shè)備，其特征在于出料管(8)的下端面與水平面成銳角。
8、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種還原設(shè)備，其特征在于上述還原罐(3) 內(nèi)腔筋板(3-2)固定有回收管(3-l)，在回收管(3-1)上開有回收孔(3-3)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種還原設(shè)備，其特征在于上述固定筋板 (3-2)是均布的兩條或兩條以上。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的一種還原設(shè)備，其特征在于上述回收 管(3-1)和固定筋板(3-2)的軸向尺寸小于還原罐的軸向尺寸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種金屬的生產(chǎn)方法及其生產(chǎn)設(shè)備，特別是半連續(xù)生產(chǎn)輕金屬的生產(chǎn)工藝及其生產(chǎn)設(shè)備。該工藝是通過固定安裝在立式還原罐頂端可密封的預(yù)熱儲(chǔ)料倉將原料裝入還原罐內(nèi)進(jìn)行；將反應(yīng)殘?jiān)懦鰰r(shí)還原罐內(nèi)反應(yīng)殘?jiān)氖Ｓ嗔看笥诹?。上述還原罐垂直安裝在加熱爐內(nèi)，其上、下端伸出加熱爐的爐頂和爐底，還原罐通過支撐架與加熱爐的爐底相連；帶冷卻套的出料管的上端與還原罐下端密封相連，出料管的下端安裝有可開、閉的出料裝置，該出料裝置在關(guān)閉時(shí)與出料管的下端氣密封。本發(fā)明的工藝和設(shè)備可有效減少整個(gè)還原過程中的還原時(shí)間，提高了生產(chǎn)過程的熱效率，在不改變其他生產(chǎn)條件下，還原罐的日生產(chǎn)能力將提高近一倍，所帶來的經(jīng)濟(jì)效益是非常顯著的。
文檔編號(hào)C22B26/22GK101104886SQ20061009476
公開日2008年1月16日 申請(qǐng)日期2006年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月13日
發(fā)明者劉文江, 楊建森, 磊 梁, 范曉航 申請(qǐng)人:寧夏中加鎂產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)力促進(jìn)中心(有限公司)