真空高溫液態(tài)下的煉鎂裝置以及煉鎂方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種煉鎂裝置以及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，我國原鎂的規(guī)?；a(chǎn)全部采用皮江法工藝，物料經(jīng)混合造球后進(jìn)行固相反應(yīng)。皮江法大多采用原煤加熱，整體工藝能耗高、物耗高、污染高、生產(chǎn)周期長、效率低，最終得到的爐渣與硅鐵余料凝結(jié)成塊，再利用難度大。
[0003]近年來冶煉金屬鎂工藝的研宄改進(jìn)工作主要是圍繞皮江法，集中在擴(kuò)大單罐產(chǎn)量及節(jié)能減排方面，并開發(fā)出了豎罐皮江法。較傳統(tǒng)的皮江法工藝，豎罐皮江法的勞動強(qiáng)度減少了，機(jī)械化、自動化程度有所提高，冶煉周期減少，然而豎罐皮江法的原料間的反應(yīng)實質(zhì)并未改變，并未解決皮江法能耗高、污染大、成本高的根本問題，單臺設(shè)備的產(chǎn)量仍然較低，此方法未實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能耗低、效率高的煉鎂裝置以及方法。
[0005]為解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:一種真空高溫液態(tài)下的煉鎂裝置，其包括真空感應(yīng)爐、電源裝置、真空抽氣裝置和鎂蒸汽收集系統(tǒng)，其中鎂蒸汽收集系統(tǒng)包括除塵裝置和冷凝器；真空感應(yīng)爐內(nèi)設(shè)有反應(yīng)容器，電源裝置利用感應(yīng)電熱效應(yīng)進(jìn)行加熱，反應(yīng)容器與真空加料裝置連接，真空感應(yīng)爐內(nèi)還設(shè)有引流罩，引流罩位于反應(yīng)容器的上方，引流罩與真空感應(yīng)爐外的除塵裝置和冷凝器連接，冷凝器與真空抽氣裝置連接。
[0006]優(yōu)選地:所述引流罩通內(nèi)部設(shè)置有電加熱器和保溫層，所述引流罩的下端設(shè)有惰性氣體引流環(huán)管。
[0007]可使引流罩內(nèi)壁溫度維持在合適的溫度，對反應(yīng)生成的金屬鎂蒸汽起到保溫、弓丨流的作用。
[0008]優(yōu)選地:所述引流罩通過管道經(jīng)過除塵裝置和冷凝器連接。所述除塵裝置去除鎂蒸汽中的灰塵及雜質(zhì)。
[0009]優(yōu)選地:所述真空感應(yīng)爐內(nèi)設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸，所述引流罩可繞所述旋轉(zhuǎn)軸水平旋轉(zhuǎn)，所述真空加料裝置通過可伸縮的接料管將原料送至反應(yīng)容器；所述真空感應(yīng)爐設(shè)有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制反應(yīng)容器的轉(zhuǎn)動，所述真空感應(yīng)爐內(nèi)底部設(shè)有渣罐。
[0010]優(yōu)選地:所述真空加料裝置為雙室雙真空閥系統(tǒng)，包括帶密封蓋的料筒和料筒下部的給料器，給料器下部管道上設(shè)置真空切斷閥。物料通過給料器進(jìn)入接料管，最終進(jìn)入反應(yīng)容器內(nèi)。給料器可用螺旋給料器、葉輪給料器、振動給料器等，以實現(xiàn)真空加料、真空換料的目的。
[0011]優(yōu)選地:所述真空感應(yīng)爐包括其上端的爐蓋，所述爐蓋上設(shè)有用于觀測反應(yīng)容器的第一觀察窗，以及用于觀測渣罐的第二觀察窗。
[0012]優(yōu)選地:所述第一觀察窗為棱鏡折射結(jié)構(gòu)，包括固定在爐蓋的上部觀察裝置和于弓I流罩連接固定的下部觀察裝置。
[0013]優(yōu)選地:還包括取樣槍，所述引流罩上設(shè)有供取樣槍通過的取樣孔，所述取樣槍依次穿過爐蓋和取樣孔，所述取樣槍與爐蓋的連接處設(shè)有第二真空切斷閥。
[0014]優(yōu)選地:所述取樣孔上部設(shè)有擋蓋，所述擋蓋上設(shè)有可搖動的手柄，通過搖動手柄可以開關(guān)檔蓋。
[0015]本發(fā)明還提出一種煉鎂方法，其包括以下步驟:
[0016]步驟一，真空感應(yīng)爐中的反應(yīng)容器內(nèi)放入強(qiáng)還原劑，對其進(jìn)行加熱將強(qiáng)還原劑熔化成液態(tài)；
[0017]步驟二，將含鎂原料以及助溶劑加入液態(tài)的強(qiáng)還原劑中；
[0018]步驟三，降低真空感應(yīng)爐內(nèi)的壓強(qiáng)，含鎂原料被還原生成單質(zhì)鎂，且以鎂蒸汽形態(tài)溢出反應(yīng)容器；
[0019]步驟四，鎂蒸汽通過引流罩，在引流氣體和真空系統(tǒng)的抽力作用下，送往鎂蒸汽收集系統(tǒng)，通過除塵裝置至冷凝器；
[0020]步驟四，除塵裝置對鎂蒸汽進(jìn)行除塵，除去雜質(zhì)；
[0021]步驟五，利用冷凝器將鎂蒸汽處理成固態(tài)或液態(tài)后再收集。
[0022]步驟六，煉鎂過程中可以通過真空加料系統(tǒng)向反應(yīng)容器內(nèi)連續(xù)加入煉鎂原料。反應(yīng)容器由外部的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制，可以傾轉(zhuǎn)反應(yīng)容器將其中的渣倒入感應(yīng)爐底部的渣罐中。
[0023]優(yōu)選地:所所述強(qiáng)還原劑包括真空、高溫下，具有強(qiáng)還原功能的硅鐵、電石、金屬鋁或碳化鈣中的至少一種。
[0024]優(yōu)選地:所述含鎂原料包括粉狀或粒狀煅燒白云石、煅燒碳酸鎂中至少一種的含氧化鎂的礦物，或者包含有使熔渣熔點降低的熔劑。
[0025]優(yōu)選地:所述助溶劑為螢石和鎂礦粉的混合物。
[0026]優(yōu)選地:利用鎂蒸汽冷凝器，讓其采用水冷結(jié)晶器收集固態(tài)鎂，或者使鎂蒸汽冷凝器帶內(nèi)加熱保溫，使收集罐的溫度維持在650?700°C的范圍，使鎂蒸汽冷凝成液態(tài)。
[0027]相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于:將強(qiáng)還原劑加入反應(yīng)容器內(nèi)，開啟電源裝置，利用電磁加熱的方式將真空感應(yīng)爐加熱到1200-1600°C，使還原劑熔化成液態(tài)，通過真空加料裝置將含鎂原料及助溶劑加入液態(tài)還原劑中，啟動真空抽氣裝置使真空感應(yīng)爐內(nèi)的壓強(qiáng)降至l-5000Pa，含鎂的氧化物被硅鐵液還原生成單質(zhì)鎂，并以鎂蒸汽的形式溢出反應(yīng)容器。
[0028]金屬鎂蒸汽進(jìn)入反應(yīng)容器上方的引流罩，在真空抽氣裝置的抽力作用下，通過除塵裝置送往冷凝器，優(yōu)選將鎂蒸汽經(jīng)過除塵裝置將氣體中的灰塵及雜質(zhì)去除，然后再進(jìn)入鎂蒸汽冷凝器。冷凝器可采用水冷結(jié)晶器收集固態(tài)鎂，也可使鎂蒸汽在冷凝器內(nèi)加熱保溫，使收集罐的溫度維持在650-700°C的范圍，使鎂蒸汽冷凝成液態(tài)。
[0029]煉鎂過程中可以通過真空加料裝置向反應(yīng)容器內(nèi)連續(xù)加入煉鎂原料，反應(yīng)容器由外部的控制轉(zhuǎn)軸控制，可以傾轉(zhuǎn)反應(yīng)容器將其中的渣倒入渣罐中。煉鎂過程中通過搖動手柄打開取樣孔的擋蓋，將取樣槍伸入反應(yīng)容器中進(jìn)行取樣，取樣完畢后，關(guān)上擋蓋。當(dāng)反應(yīng)容器的壽命到期時需要更換，此時打開爐蓋，將引流罩繞著旋轉(zhuǎn)軸水平旋轉(zhuǎn)偏離反應(yīng)容器的正上方，采取更換等操作。
[0030]本裝置采用以液相為基礎(chǔ)的連續(xù)冶煉方式，不僅冶煉周期可大幅度縮短，生產(chǎn)效率大幅提高，而且避免了皮江法的高耗能、高污染問題。所產(chǎn)生的爐渣與煉鎂原料完全分離，可以作為二次資源進(jìn)行再利用，利于本行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明的整體示意圖(俯視角度)；
[0032]圖2為本發(fā)明真空感應(yīng)爐與電源裝置的示意圖(側(cè)視角度)；
[0033]圖3為本發(fā)明真空感應(yīng)爐、冷凝器以及真空抽氣裝置的示意圖(測試角度)。
[0034]圖中標(biāo)識說明如下:
[0035]1、取樣槍；2、真空加料裝置；3、手柄；4、第一觀察窗；5、擋蓋；6、第一真空切斷閥；7、引流罩；8、接料管；9、惰性氣體引流環(huán)管；10、感應(yīng)線圈；11、反應(yīng)容器；12、熱電偶測溫計；13、渣罐；14、直管；15、壓力計；16、除塵裝置；17、冷凝器；18、真空抽氣裝置；19、電源裝置；20、真空感應(yīng)爐；21、旋轉(zhuǎn)軸；22、第二觀察窗；23、第二真空切斷閥；24、上部觀察裝置；25、下部觀察裝置；26、控制轉(zhuǎn)軸。
【具體實施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0037]如圖1-3所示的一種煉鎂裝置，包括真空感應(yīng)爐20和電源裝置19，電源裝置19與真空感應(yīng)爐20電性連接，真空感應(yīng)爐20內(nèi)設(shè)有反應(yīng)容器11，反應(yīng)容器11外設(shè)有感應(yīng)線圈10，反應(yīng)容器11與真空加料裝置2連接，真空感應(yīng)爐20內(nèi)還設(shè)有引流罩7，引流罩7位于反應(yīng)容器11的上方，引流罩7與真空感應(yīng)爐20外的冷凝器17連接，冷凝器17與真空抽氣裝置18連接。
[0038]引流罩7通過直管14與冷凝器17連接，直管14帶有加熱保溫功能，直管14內(nèi)壁溫度可維持在800-1300°C。直管14上設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸21，引流罩7可繞著旋轉(zhuǎn)軸21水平旋轉(zhuǎn)，真空加料裝置2通過可伸縮的接料管8與反應(yīng)容器11連接。當(dāng)反應(yīng)容器11的壽命到期時需要更換，此時打開爐蓋，將引流罩7旋轉(zhuǎn)偏離反應(yīng)容器11的正上方，方便采取更換等操作，可伸縮的接料管8避免引流罩7在轉(zhuǎn)動時發(fā)生接料管8被拉扯脫落等狀況。
[0039]直管14與冷凝器17之間設(shè)有除塵裝置16。除塵裝置16采用濾料式除塵，濾料采用碳化硅、氧化鎂等，能在900-1000 0C時將氣體中的大顆?；覊m去除。
[0040]引流罩7的下端設(shè)有