一種電弧爐真空煉鎂系統(tǒng)及其煉鎂方法
【專利摘要】本發(fā)明專利公開了一種電弧爐真空煉鎂系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括依次連接的粉磨系統(tǒng)、預(yù)熱分解系統(tǒng)、煅燒系統(tǒng)、二次加熱系統(tǒng)、真空反應(yīng)系統(tǒng)、冷凝收集系統(tǒng)，其煉鎂方法包括前序準(zhǔn)備、電弧爐真空煉鎂和結(jié)束開停機(jī)三個(gè)階段；本發(fā)明用粉磨分解加熱后的含鎂粉料，在鐵熔化為液體的熔池里，經(jīng)真空處理后，充入氬氣，噴人高溫鎂粉料，使其還原產(chǎn)生鎂蒸汽，鎂蒸汽通過收集冷凝后，變?yōu)殒V液體，形成粗鎂，然后經(jīng)精煉鑄成鎂錠，生產(chǎn)過程合理、緊促、設(shè)備配套、工藝完整、反應(yīng)過程快、時(shí)間短、生產(chǎn)效率高、降低生產(chǎn)成本1/3以上。
【專利說明】
一種電弧爐真空煉鎂系統(tǒng)及其煉鎂方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及金屬冶煉系統(tǒng)及其方法，具體涉及一種產(chǎn)率高，費(fèi)用低，使環(huán)境污染少的電弧爐真空煉鎂系統(tǒng)及其煉鎂方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鎂是地球中儲量極為豐富的金屬元素，約占地球總質(zhì)量的2.1%---2.7%，我國儲量是全球鎂資源儲量最大的國家。目前，已探明數(shù)百億噸。鎂及鎂合金具有比重小，強(qiáng)度高，減震性好，抗沖擊，切削性好，導(dǎo)熱性好，可回收再生利用，對環(huán)境污染少，具有優(yōu)良的環(huán)境優(yōu)勢和性能優(yōu)勢，使用范圍廣泛，是一種可循環(huán)利用的難得金屬。大力發(fā)展鎂產(chǎn)業(yè)在我國和全球具有明顯的資源優(yōu)勢和市場優(yōu)勢。
[0003]鎂的生產(chǎn)方法目前主要有氯化鎂熔鹽電解法和熱還原法兩類。目前，全球鎂產(chǎn)量的85%都是由熱還原法中的金屬還原法，即“皮江法”生產(chǎn)的。熱還原法生產(chǎn)以金屬還原法中的“皮江法”為例，目前生產(chǎn)存在諸多不足。①導(dǎo)熱半徑大，熱損失大，環(huán)境污染嚴(yán)重，還原時(shí)間長12—14小時(shí);②全部人工操作，現(xiàn)場工人勞動強(qiáng)度大，效率低;③生產(chǎn)成本高，主要存在能耗高，還原罐成本高，收得率低，經(jīng)濟(jì)效益不理想;④不能形成規(guī)?；B續(xù)生產(chǎn)，不符合現(xiàn)代大工業(yè)發(fā)展的要求。
[0004]有些國家利用自身資源條件，采用氯化鎂熔鹽電解法生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生氯氣，對人員和環(huán)境造成傷害和污染，目前這種生產(chǎn)方法很少使用。
[0005]目前，我國金屬鎂生產(chǎn)已占全球份額的85%，大部采用熱還原法生產(chǎn)，ΒΓ皮江法”生產(chǎn)。
[0006]目前現(xiàn)有技術(shù)的“皮江法”生產(chǎn)工藝主要是以煅燒白云石為原料、硅鐵為還原劑、螢石為催化劑，進(jìn)行計(jì)量配料。粉磨后壓制成球，稱為球團(tuán)。將球團(tuán)裝入還原罐中，加熱到1200°C，內(nèi)部抽真空至13.3Pa或更高，則產(chǎn)生鎂蒸汽。鎂蒸汽在還原罐前端的冷凝器中形成結(jié)晶鎂，亦稱粗鎂。再經(jīng)熔劑精煉，產(chǎn)出商品鎂錠，即精鎂。皮江法煉鎂生產(chǎn)工序皮江法煉鎂生產(chǎn)工序(I)白云石煅燒:將白云石在回轉(zhuǎn)窖或豎窖中加熱至1100?1200°C，燒成煅白(Mg0.CaOhU)配料制球:將煅白、硅鐵粉和螢石粉計(jì)量配料、粉磨，然后壓制成球。(3)還原:將料球在還原罐中加熱至1200+10°C，在13.3Pa或更高真空條件下，保持8?10小時(shí)，氧化鎂還原成鎂蒸汽，冷凝后成為粗鎂。(4)精煉鑄錠:將粗鎂加熱熔化，在約710°C高溫下，用溶劑精煉后，鑄成鎂錠，亦稱精鎂。(5)酸洗:將鎂錠用硫酸或硝酸清洗表面，除去表面夾雜，使表面美觀。(6)造氣車間:將原煤轉(zhuǎn)換成煤氣，作為燃料使用。直接使用原煤的鎂廠沒有造氣車間。
[0007]目前現(xiàn)有技術(shù)中中國專利申請?zhí)枮?5100495.6，名為電爐熱裝料硅熱還原真空煉鎂新工藝，繼承了 “皮江法”鎂以硅鐵為還原劑，在熱狀態(tài)下，可以還原出鎂這一 “皮江法”的核心理論。通過還原反應(yīng)，即在增溫條件下產(chǎn)生鎂蒸汽，然后通過冷凝器變?yōu)殒V液體，但專利期已失效，沒有生產(chǎn)例記，且不能連續(xù)化生產(chǎn)。中國專利(201010255111.9)，單漫漬管硅浴真空環(huán)流煉鎂裝置及其方法，中國專利(201010255097.2)雙漫漬管硅浴真空環(huán)流煉鎂裝置及其方法，和專利(201080000976.9)—種真空環(huán)流熔態(tài)硅熱法煉鎂的方法及其設(shè)備。針對目前煉鎂技術(shù)落后和生產(chǎn)缺陷，提出了熔態(tài)硅熱法還原煉鎂的觀點(diǎn)，但由于單、雙浸漬管的環(huán)流機(jī)理制約對硅熱浴容積要求極高，加熱難度較大，出渣造成不能連續(xù)化生產(chǎn)，對現(xiàn)場要求苛刻，投資和生產(chǎn)規(guī)模極大，并且在暴露大氣的環(huán)境中，金屬鎂收得率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供一種使其更具備連續(xù)化生產(chǎn)的直接條件，可以充分使金屬鎂原料從分解加熱得到充分利用，從而使得產(chǎn)率高，費(fèi)用低，使環(huán)境污染少的電弧爐真空煉鎂系統(tǒng)及其煉鎂方法。
[0009]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0010]—種電弧爐真空煉鎂系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括依次連接的粉磨系統(tǒng)、預(yù)熱分解系統(tǒng)、煅燒系統(tǒng)、二次加熱系統(tǒng)、真空反應(yīng)系統(tǒng)、冷凝收集系統(tǒng)，所述的冷凝收集系統(tǒng)上設(shè)置有排塵集氣系統(tǒng);其中:
[0011]所述粉磨系統(tǒng)包括依次連接的破碎機(jī)、貯存庫、第一提升機(jī)、磨頭穩(wěn)料倉、立磨機(jī)、分離器、第一除塵器、第二提升機(jī)、第一貯料庫，分離器連接在立磨機(jī)的上部，并與第一除塵器、第一排風(fēng)機(jī)依次串接同時(shí)與產(chǎn)品出口貫穿，立磨機(jī)的底部連接有第一引風(fēng)機(jī)；
[0012]所述預(yù)熱分解系統(tǒng)包括通過圓管計(jì)量鉸刀與粉磨系統(tǒng)中第一貯料庫連接的斗式提升機(jī)，還包括與斗式提升機(jī)依次連接的入料螺旋輸送機(jī)和四級預(yù)熱分解塔，旋風(fēng)除塵器與四級預(yù)熱分解塔并聯(lián)在入料螺旋輸送機(jī)上，所述旋風(fēng)除塵器上部連接有鼓風(fēng)機(jī)，下端連接有第二排風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)上設(shè)置有排風(fēng)煙囪，旋風(fēng)除塵器的出料口處設(shè)置有回料鉸刀；
[0013]所述煅燒系統(tǒng)包括與四級預(yù)熱分解塔呈上下連貫的回轉(zhuǎn)窯，該回轉(zhuǎn)窯的尾部燃燒室設(shè)置燃?xì)鈬娚錁尣⑴c送風(fēng)機(jī)聯(lián)裝，燃?xì)鈬娚錁屗萌細(xì)庥蛇h(yuǎn)端燃?xì)赓A罐提供，回轉(zhuǎn)窯的窯尾端設(shè)置有輸送料的輸送機(jī)，輸送機(jī)一端連接到第三提升機(jī)，另一端裝置有前置冷風(fēng)機(jī)，第三提升機(jī)連接到第二貯料庫上；
[0014]所述二次加熱系統(tǒng)包括通過“Z”形埋刮板輸送機(jī)與第二貯料庫連接的加熱罐，與加熱罐連接的熱風(fēng)爐，第二貯料庫和加熱罐均通過管道連接到第二除塵器上，加熱罐尾部通過加料閥和輸料管連接到真空反應(yīng)系統(tǒng)上；
[0015]所述真空反應(yīng)系統(tǒng)包括通過輸料管和料粉噴吹槍與二次加熱系統(tǒng)中加熱罐連接的真空電弧爐、置于真空電弧爐內(nèi)的預(yù)熔硅鐵液包、真空爐上蓋，還包括配備的兩個(gè)或兩個(gè)以上的硅鐵液包，硅鐵液包內(nèi)盛裝有預(yù)熔化硅鐵液，硅鐵液包上部的電弧爐上蓋上設(shè)置有加熱電極裝置和硅鐵合金加料口，該真空電弧爐由外到內(nèi)依次為外爐體、保溫磚、真空反應(yīng)室、預(yù)熔硅鐵液包、及預(yù)熔硅鐵液包內(nèi)盛裝的硅鐵液，真空爐上蓋設(shè)置在升降裝置上，且該真空爐上蓋上設(shè)置有電極加熱裝置，真空電弧爐的出渣口上設(shè)置有排渣閥，真空電弧爐和硅鐵液包之間設(shè)置有旋轉(zhuǎn)移動裝置，真空電弧爐底部設(shè)置有平移裝置，所述料粉噴吹槍從真空電弧爐側(cè)壁上深入到硅鐵液中，該料粉噴吹槍與外設(shè)吹氬閥連通，并同輸料管和加料閥交臂貫穿，在吹氬閥和料粉噴吹槍間安裝有止回閥；
[0016]所述冷凝收集系統(tǒng)包括通過鎂蒸汽輸送筒與真空反應(yīng)系統(tǒng)中真空爐上蓋連接的鎂蒸汽集結(jié)承載器，依次與鎂蒸汽集結(jié)承載器連接的止回閥、鎂蒸汽冷凝捕集裝置、鎂液收集罐，所述鎂蒸汽冷凝捕集裝置上部連接有排塵集氣系統(tǒng)的第三除塵器，該第三除塵器頂部設(shè)置有真空抽氣裝置和冷水噴霧器，該真空抽氣裝置通過氬氣凈化捕集裝置連接到氬氣貯氣罐上，第三除塵器內(nèi)部交錯(cuò)分布有百葉窗。
[0017]進(jìn)一步地，粉磨系統(tǒng)中第一貯存庫的出料口設(shè)置有調(diào)節(jié)閘板，磨頭穩(wěn)料倉的出料口通過電子皮帶秤連接到立磨機(jī)上。
[0018]進(jìn)一步地，第二貯料庫出料口設(shè)置有庫底調(diào)控閥門，加熱罐出料口處設(shè)置有加料閥，加熱罐上連接有第二引風(fēng)機(jī)，第二除塵器上連接有第三排風(fēng)機(jī)。
[0019]進(jìn)一步地，氬氣貯氣罐的入口設(shè)置有進(jìn)氣閥，出口設(shè)置有氬氣輸出閥，且該氬氣貯氣罐上設(shè)置有安全閥，鎂液收集罐上設(shè)置有鎂液排放口，第三除塵器底部設(shè)置有自動鎖氣排塵閥。
[0020]本發(fā)明同時(shí)公開了一種電弧爐真空煉鎂方法，其特征在于包括前序準(zhǔn)備、電弧爐真空煉鎂和結(jié)束開停機(jī)三個(gè)階段；
[0021 ]所述前序準(zhǔn)備階段包括:
[0022]步驟一、準(zhǔn)備反應(yīng)物一含鎂礦粉:
[0023]1、粉磨:首先將鎂質(zhì)礦石(白云石)經(jīng)粉磨系統(tǒng)中的破碎機(jī)破碎，然后經(jīng)立磨機(jī)粉磨，保證檢驗(yàn)細(xì)度0.05—0.3mm,放入第一貯料庫，2、預(yù)熱分解:將第一貯料庫中的粉磨料經(jīng)斗式提升機(jī)提升輸送入四級分解預(yù)熱塔中進(jìn)行預(yù)熱分解，3、煅燒:將四級分解預(yù)熱塔中的預(yù)熱分解料溜進(jìn)回轉(zhuǎn)窯煅燒，使碳酸鈣溢出，形成含氧化鎂40%?46%的鍛白粉(主要成分為Mgo、Cao)，并將鍛白粉經(jīng)第三提升機(jī)輸送至第三貯料庫中貯存，4、加熱:將第三貯料庫中的鍛白粉經(jīng)“Z”型埋刮板輸送機(jī)輸送至加熱罐中，予以再加熱至900°C±150°C，暫存待用；
[0024]步驟二、準(zhǔn)備反應(yīng)溶劑-預(yù)恪娃鐵液:在配備的娃鐵液包中，根據(jù)容量及比例計(jì)量加入工業(yè)硅和75 %左右的硅鐵，插入加熱電極裝置，使其熔化成硅鐵液，在1400°C—1650°C左右保溫待用；
[0025]所述電弧爐真空煉鎂階段包括:
[0026]步驟三、真空電弧爐抽真空:用旋轉(zhuǎn)移動裝置將硅鐵液包吊置于真空電弧爐的真空反應(yīng)室中，啟動真空電弧爐底座的平移裝置，使其就位，再啟用真空爐上蓋的升降裝置，蓋上真空爐上蓋，使其真空反應(yīng)室與真空爐上蓋完全密封牢固，然后利用真空抽氣裝置將其抽成真空，真空壓力值為20-2500Pa;
[0027]步驟四、氬氣填充:打開吹氬閥，向步驟三抽真空后的真空反應(yīng)室內(nèi)回填氬氣，同時(shí)開啟電極加熱裝置，使硅鐵液沸騰且溫度保持在1400_1650°C，并氬氣全部充盈；
[0028]步驟五、添加反應(yīng)物:將料粉噴吹槍從真空電弧爐側(cè)部插入硅鐵液中，并混合氬氣向硅鐵液中適量噴吹加熱后的鎂礦粉；由于氬氣噴吹的作用，使鎂礦粉與硅鐵液得以充分?jǐn)嚢杌旌?，且在真空狀態(tài)和控制范圍的高溫下發(fā)生置換還原反應(yīng)，產(chǎn)生鎂蒸汽；
[0029]步驟六、冷卻收集:步驟五產(chǎn)生的鎂蒸汽沿真空方向依次經(jīng)鎂蒸汽輸送筒輸送、鎂蒸汽集結(jié)承載器承載、止回閥，進(jìn)而流入溫控在650 ± 40 V的鎂蒸汽冷凝捕集裝置中，該鎂蒸汽冷凝捕集裝置中得到的鎂液(或滴)流(滴)入鎂液收集罐中，待進(jìn)行澆錠或精煉，在真空高溫的冶煉中所使用的氬氣經(jīng)氣第三除塵器由氬氣凈化捕集裝置處理后流向氬氣貯氣觸;
[0030]步驟七、清渣:還原反應(yīng)結(jié)束后，將預(yù)熔硅鐵液包中的渣液通過排渣閥排出；
[0031]步驟八、按照步驟二?步驟七的步驟進(jìn)行下一輪操作，依次輪番作業(yè)；
[0032]所述結(jié)束開停機(jī)階段包括:
[0033]步驟九、真空反應(yīng)室的反應(yīng)結(jié)束后，關(guān)閉料粉噴吹槍;再依次關(guān)閉吹氬閥、電弧爐加熱裝置、真空抽氣裝置、氬氣凈化捕集裝置、氬氣輸出閥、冷水噴霧器，并使收集的氣體不產(chǎn)生二次回流；
[0034]步驟十、當(dāng)從檢測儀器上看到真空反應(yīng)室壓強(qiáng)與大氣平衡后，分別啟動升降裝置和平移裝置，使其真空反應(yīng)室與真空爐上蓋分離，啟動旋轉(zhuǎn)移動裝置將用畢和預(yù)用的硅鐵包進(jìn)行更換，各就其位。
[0035]應(yīng)當(dāng)注意的是，第三除塵器工作前應(yīng)先打開頂部均勻分布的若干個(gè)冷水噴霧器，使水霧交叉覆蓋于整個(gè)收塵室，并利用室內(nèi)的水溫提高粉塵的物理沉降作用，噴霧水自收塵器壁和百葉窗集流于沉降室下錐斗，由自動鎖氣排塵閥定時(shí)排入沉淀池，冷卻凈化后重復(fù)利用。
[0036]從以上描述可以看出，本發(fā)明具備以下優(yōu)點(diǎn):
[0037]本發(fā)明的電弧爐真空煉鎂新方法的優(yōu)點(diǎn)在于用粉磨分解加熱后的含鎂粉料，在硅鐵熔化為液體的熔池里，經(jīng)真空處理后，充入氬氣，噴人高溫含鎂粉料，使其產(chǎn)生鎂蒸汽，鎂蒸汽通過收集冷凝后，變?yōu)殒V液體，形成粗鎂，然后經(jīng)精煉鑄成鎂錠。如此循環(huán)，可形成連續(xù)生產(chǎn)，熱能得到充分利用，生產(chǎn)成本得到大幅度降低。
[0038]用含硅量40%75%預(yù)先熔化硅鐵液，溫度1400g1650G，送至交直流電弧加熱設(shè)備位置，加蓋密封后，并通過電弧加熱保持其溫度，開動抽氣設(shè)備，使其形成真空，先向容器內(nèi)填充氬氣，待所充氬氣飽和后，開始向硅鐵液包中噴人900e100e含量20 % —80 %含鎂礦粉，在充滿氬氣的沸騰環(huán)境中，鎂礦粉與硅鐵液產(chǎn)生還原反應(yīng)，真空度200- —25000P3，反應(yīng)后的鎂蒸汽通過鎂汽承載裝置，經(jīng)過鎂液激冷器，形成鎂液體，然后通過鎂液接受裝置送至鎂液精煉處，進(jìn)行精煉澆注或直接生產(chǎn)其它產(chǎn)品，氬氣通過冷卻除塵裝置進(jìn)行處理回收。本發(fā)明生產(chǎn)過程合理、緊湊、設(shè)備配套，工藝完整，反應(yīng)過程快，時(shí)間短、生產(chǎn)效率高，降低生產(chǎn)成本1/3以上。
【附圖說明】
[0039]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0040]附圖1為本發(fā)明的鎂質(zhì)礦石原料生產(chǎn)制備裝置的示意圖；
[0041]附圖2是附圖1的局部示意圖；
[0042]附圖3是附圖1的局部示意圖；
[0043]附圖4是附圖1的局部示意圖；
[0044]附圖5為是本發(fā)明的電弧爐真空煉鎂裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045]附圖6是附圖5的局部不意圖；
[0046]附圖7是附圖5的局部不意圖；
[0047]圖中附圖標(biāo)記為:
[0048]101破碎機(jī)、102貯存庫、103調(diào)節(jié)閘板、104第一提升機(jī)、105磨頭穩(wěn)料倉、106電子皮帶秤、107立磨機(jī)、108分離器、109第一除塵器、110第一排風(fēng)機(jī)、111第一引風(fēng)機(jī)、112產(chǎn)品出口、113第三提升機(jī)、114第一貯料庫、115圓管計(jì)量鉸刀、116斗式提升機(jī)、117入料螺旋輸送機(jī)、118四級分解預(yù)熱塔、119第二排風(fēng)機(jī)、120旋風(fēng)除塵器、121回料鉸刀、122回轉(zhuǎn)窯、123燃?xì)鈬娚錁尅?24送風(fēng)機(jī)、125輸送機(jī)、126前置冷風(fēng)機(jī)、127鼓風(fēng)機(jī)、128排風(fēng)煙囪、129遠(yuǎn)端燃?xì)赓A罐、130第三提升機(jī)、131第二貯料庫、132庫底調(diào)控閥門、133 “Z”型埋刮板輸送機(jī)、134加熱罐、135熱風(fēng)爐、136第二引風(fēng)機(jī)、137第二除塵器、138第三排風(fēng)機(jī)、139加料閥、140輸料管、201硅鐵液包、202加熱電極裝置、203電弧爐上蓋、204預(yù)熔化硅鐵液、205硅鐵合金加料口、301真空電弧爐、302保溫磚、303真空反應(yīng)室、304預(yù)熔硅鐵液包、305硅鐵液、306料粉噴吹槍、307吹氬閥、308止回閥、309真空爐上蓋、310電極加熱裝置、311升降裝置、312平移裝置、313旋轉(zhuǎn)移動裝置、401鎂蒸汽輸送筒、402鎂蒸汽集結(jié)承載器、403止回閥、404鎂蒸汽冷凝捕集裝置、405鎂液收集罐、406金屬鎂液體、407鎂液排放口、408第三除塵器、409真空抽氣裝置、410氬氣凈化捕集裝置、411氬氣貯氣罐、412安全閥、413氬氣輸出閥、414自動鎖氣排塵閥、415冷水噴霧器、416百葉窗。
【具體實(shí)施方式】
[0049]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。
[0050]如附圖1和2所示，本實(shí)施例公開了一種真空感應(yīng)爐煉鎂系統(tǒng)，包括依次連接的粉磨系統(tǒng)、預(yù)熱分解系統(tǒng)、煅燒系統(tǒng)、二次加熱系統(tǒng)、真空反應(yīng)系統(tǒng)、冷凝收集系統(tǒng)，所述的冷凝收集系統(tǒng)上設(shè)置有排塵集氣系統(tǒng);其中:
[0051]所述粉磨系統(tǒng)包括依次連接的破碎機(jī)101、貯存庫102、第一提升機(jī)104、磨頭穩(wěn)料倉105、立磨機(jī)107、分離器108、第一除塵器109、第二提升機(jī)113、第一貯料庫114，分離器108連接在立磨機(jī)107的上部，并與第一除塵器109、第一排風(fēng)機(jī)110依次串接同時(shí)與產(chǎn)品出口112貫穿，立磨機(jī)107的底部連接有第一引風(fēng)機(jī)111;所述預(yù)熱分解系統(tǒng)包括通過圓管計(jì)量鉸刀115與粉磨系統(tǒng)中第一貯料庫114連接的斗式提升機(jī)116，還包括與斗式提升機(jī)116依次連接的入料螺旋輸送機(jī)117和四級預(yù)熱分解塔118，旋風(fēng)除塵器120與四級預(yù)熱分解塔118并聯(lián)在入料螺旋輸送機(jī)117上，所述旋風(fēng)除塵器120上部連接有鼓風(fēng)機(jī)127，下端連接有第二排風(fēng)機(jī)119，鼓風(fēng)機(jī)127上設(shè)置有排風(fēng)煙囪128，旋風(fēng)除塵器120的出料口處設(shè)置有回料鉸刀121;
[0052]所述煅燒系統(tǒng)包括與四級預(yù)熱分解塔118呈上下連貫的回轉(zhuǎn)窯122，該回轉(zhuǎn)窯122的尾部燃燒室設(shè)置燃?xì)鈬娚錁?23并與送風(fēng)機(jī)124聯(lián)裝，燃?xì)鈬娚錁?23所用燃?xì)庥蛇h(yuǎn)端燃?xì)赓A罐129提供，回轉(zhuǎn)窯122的窯尾端設(shè)置有輸送料的輸送機(jī)125，輸送機(jī)125—端連接到第三提升機(jī)130，另一端裝置有前置冷風(fēng)機(jī)126，第三提升機(jī)130連接到第二貯料庫131上;所述二次加熱系統(tǒng)包括通過“Z”形埋刮板輸送機(jī)133與第二貯料庫131連接的加熱罐134，與加熱罐134連接的熱風(fēng)爐135，第二貯料庫131和加熱罐134均通過管道連接到第二除塵器137上，加熱罐134尾部通過加料閥139和輸料管140連接到真空反應(yīng)系統(tǒng)上；
[0053]所述真空反應(yīng)系統(tǒng)包括通過輸料管140和料粉噴吹槍306與二次加熱系統(tǒng)中加熱罐134連接的真空電弧爐301、置于真空電弧爐301內(nèi)的預(yù)熔硅鐵液包304、真空爐上蓋309，還包括配備的兩個(gè)或兩個(gè)以上的硅鐵液包201，硅鐵液包201內(nèi)盛裝有預(yù)熔化硅鐵液204，硅鐵液包201上部的電弧爐上蓋203上設(shè)置有加熱電極裝置202和硅鐵合金加料口 205，該真空電弧爐301由外到內(nèi)依次為外爐體、保溫磚302、真空反應(yīng)室303、預(yù)熔硅鐵液包304、及預(yù)熔硅鐵液包304內(nèi)盛裝的硅鐵液305，真空爐上蓋309設(shè)置在升降裝置311上，且該真空爐上蓋309上設(shè)置有電極加熱裝置310，真空電弧爐301的出渣口上設(shè)置有排渣閥314，真空電弧爐301和硅鐵液包201之間設(shè)置有旋轉(zhuǎn)移動裝置313，真空電弧爐301底部設(shè)置有平移裝置312，所述料粉噴吹槍306從真空電弧爐301側(cè)壁上深入到硅鐵液305中，該料粉噴吹槍306與外設(shè)吹氬閥307連通，并同輸料管140和加料閥139交臂貫穿，在吹氬閥307和料粉噴吹槍306間安裝有止回閥308;
[0054]所述冷凝收集系統(tǒng)包括通過鎂蒸汽輸送筒401與真空反應(yīng)系統(tǒng)中真空爐上蓋309連接的鎂蒸汽集結(jié)承載器402，依次與鎂蒸汽集結(jié)承載器402連接的止回閥403、鎂蒸汽冷凝捕集裝置404、鎂液收集罐405，所述鎂蒸汽冷凝捕集裝置404上部連接有排塵集氣系統(tǒng)的第三除塵器408，該第三除塵器408頂部設(shè)置有真空抽氣裝置409和冷水噴霧器415，該真空抽氣裝置409通過氬氣凈化捕集裝置410連接到氬氣貯氣罐411上，第三除塵器408內(nèi)部交錯(cuò)分布有百葉窗416。
[0055]進(jìn)一步地，粉磨系統(tǒng)中第一貯存庫102的出料口設(shè)置有調(diào)節(jié)閘板103，磨頭穩(wěn)料倉105的出料口通過電子皮帶秤106連接到立磨機(jī)107上。
[0056]進(jìn)一步地，第二貯料庫131出料口設(shè)置有庫底調(diào)控閥門132，加熱罐134出料口處設(shè)置有加料閥139，加熱罐134上連接有第二引風(fēng)機(jī)136，第二除塵器137上連接有第三排風(fēng)機(jī)138。
[0057]進(jìn)一步地，氬氣貯氣罐411的入口設(shè)置有進(jìn)氣閥，出口設(shè)置有氬氣輸出閥413，且該氬氣貯氣罐411上設(shè)置有安全閥412，鎂液收集罐405上設(shè)置有鎂液排放口 407，第三除塵器408底部設(shè)置有自動鎖氣排塵閥414。
[0058]本實(shí)施例同時(shí)公開了一種電弧爐真空煉鎂方法，其特征在于包括前序準(zhǔn)備、電弧爐真空煉鎂和結(jié)束開停機(jī)三個(gè)階段；
[0059]所述前序準(zhǔn)備階段包括:
[0060]步驟一、準(zhǔn)備反應(yīng)物一含鎂礦粉:
[0061 ] 1、粉磨:首先將鎂質(zhì)礦石(白云石)經(jīng)粉磨系統(tǒng)中的破碎機(jī)101破碎，然后經(jīng)立磨機(jī)107粉磨，保證檢驗(yàn)細(xì)度0.05—0.3mm，放入第一貯料庫114，2、預(yù)熱分解:將第一貯料庫114中的粉磨料經(jīng)斗式提升機(jī)116提升輸送入四級分解預(yù)熱塔118中進(jìn)行預(yù)熱分解，3、煅燒:將四級分解預(yù)熱塔118中的預(yù)熱分解料溜進(jìn)回轉(zhuǎn)窯122煅燒，使碳酸鈣溢出，形成含氧化鎂40 %?46 %的鍛白粉(主要成分為Mgo、Cao)，并將鍛白粉經(jīng)第三提升機(jī)130輸送至第三貯料庫131中貯存，4、加熱:將第三貯料庫131中的鍛白粉經(jīng)“Z”型埋刮板輸送機(jī)133輸送至加熱罐134中，予以再加熱至900°C±150°C，暫存待用；
[0062]步驟二、準(zhǔn)備反應(yīng)溶劑-預(yù)熔硅鐵液:在配備的硅鐵液包201中，根據(jù)容量及比例計(jì)量加入工業(yè)硅和75 %左右的硅鐵，插入加熱電極裝置202，使其熔化成硅鐵液，在1400 °C —1650°C左右保溫待用；
[0063]所述電弧爐真空煉鎂階段包括:
[0064]步驟三、真空電弧爐301抽真空:用旋轉(zhuǎn)移動裝置313將硅鐵液包201吊置于真空電弧爐301的真空反應(yīng)室303中，啟動真空電弧爐301底座的平移裝置312，使其就位，再啟用真空爐上蓋的升降裝置311，蓋上真空爐上蓋309，使其真空反應(yīng)室303與真空爐上蓋309完全密封牢固，然后利用真空抽氣裝置409將其抽成真空，真空壓力值為20-2500Pa;
[0065]步驟四、氬氣填充:打開吹氬閥307，向步驟三抽真空后的真空反應(yīng)室303內(nèi)回填氬氣，同時(shí)開啟電極加熱裝置310，使硅鐵液沸騰且溫度保持在1400-1650°C，并氬氣全部充盈；
[0066]步驟五、添加反應(yīng)物:將料粉噴吹槍306從真空電弧爐301側(cè)部插入硅鐵液305中，并混合氬氣向娃鐵液305中適量噴吹加熱后的鎂礦粉；由于氬氣噴吹的作用，使鎂礦粉與娃鐵液305得以充分?jǐn)嚢杌旌?，且在真空狀態(tài)和控制范圍的高溫下發(fā)生置換還原反應(yīng)，產(chǎn)生鎂蒸汽；
[0067]步驟六、冷卻收集:步驟五產(chǎn)生的鎂蒸汽沿真空方向依次經(jīng)鎂蒸汽輸送筒401輸送、鎂蒸汽集結(jié)承載器402承載、止回閥403，進(jìn)而流入溫控在650±40°C的鎂蒸汽冷凝捕集裝置404中，該鎂蒸汽冷凝捕集裝置404中得到的鎂液(或滴)流(滴)入鎂液收集罐405中，待進(jìn)行澆錠或精煉，在真空高溫的冶煉中所使用的氬氣經(jīng)氣第三除塵器408由氬氣凈化捕集裝置410處理后流向氬氣貯氣罐411;
[0068]步驟七、清渣:還原反應(yīng)結(jié)束后，將預(yù)熔硅鐵液包304中的渣液通過排渣閥314排出；
[0069]步驟八、按照步驟二?步驟七的步驟進(jìn)行下一輪操作，依次輪番作業(yè)；
[0070]所述結(jié)束開停機(jī)階段包括:
[0071]步驟九、真空反應(yīng)室的反應(yīng)結(jié)束后，關(guān)閉料粉噴吹槍306;再依次關(guān)閉吹氬閥、電弧爐加熱裝置、真空抽氣裝置409、氬氣凈化捕集裝置410、氬氣輸出閥413、冷水噴霧器415，并使收集的氣體不產(chǎn)生二次回流；
[0072]步驟十、當(dāng)從檢測儀器上看到真空反應(yīng)室303壓強(qiáng)與大氣平衡后，分別啟動升降裝置311和平移裝置312，使其真空反應(yīng)室303與真空爐上蓋309分離，啟動旋轉(zhuǎn)移動裝置313將用畢和預(yù)用的硅鐵包進(jìn)行更換，各就其位。
[0073]應(yīng)當(dāng)注意的是，第三除塵器408工作前應(yīng)先打開頂部均勻分布的若干個(gè)冷水噴霧器415，使水霧交叉覆蓋于整個(gè)收塵室，并利用室內(nèi)的水溫提高粉塵的物理沉降作用，噴霧水自收塵器壁和百葉窗集流于沉降室下錐斗，由自動鎖氣排塵閥414定時(shí)排入沉淀池，冷卻凈化后重復(fù)利用。
[0074]如此循環(huán)，可形成連續(xù)生產(chǎn)，熱能得到充分利用，生產(chǎn)成本得到大幅度降低。其上步驟中的開停機(jī)程序，一般為先開動的要后停止;反之，后停止的設(shè)備則需先啟動。
[0075]可以理解的是，以上關(guān)于本發(fā)明的具體描述，僅用于說明本發(fā)明而并非受限于本發(fā)明實(shí)施例所描述的技術(shù)方案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對本發(fā)明進(jìn)行修改或等同替換，以達(dá)到相同的技術(shù)效果；只要滿足使用需要，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電弧爐真空煉鎂系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括依次連接的粉磨系統(tǒng)、預(yù)熱分解系統(tǒng)、煅燒系統(tǒng)、二次加熱系統(tǒng)、真空反應(yīng)系統(tǒng)、冷凝收集系統(tǒng)，所述的冷凝收集系統(tǒng)上設(shè)置有排塵集氣系統(tǒng);其中: 所述粉磨系統(tǒng)包括依次連接的破碎機(jī)(101)、貯存庫(102)、第一提升機(jī)(104)、磨頭穩(wěn)料倉(105)、立磨機(jī)(107)、分離器(108)、第一除塵器(109)、第二提升機(jī)(113)、第一貯料庫(114)，分離器(108)連接在立磨機(jī)(107)的上部，并與第一除塵器(109)、第一排風(fēng)機(jī)(110)依次串接同時(shí)與產(chǎn)品出口( 112)貫穿，立磨機(jī)(107)的底部連接有第一弓I風(fēng)機(jī)(111); 所述預(yù)熱分解系統(tǒng)包括通過圓管計(jì)量鉸刀(115)與粉磨系統(tǒng)中第一貯料庫(114)連接的斗式提升機(jī)(116)，還包括與斗式提升機(jī)(116)依次連接的入料螺旋輸送機(jī)(117)和四級預(yù)熱分解塔(118)，旋風(fēng)除塵器(120)與四級預(yù)熱分解塔(118)并聯(lián)在入料螺旋輸送機(jī)(117)上，所述旋風(fēng)除塵器(120)上部連接有鼓風(fēng)機(jī)(127)，下端連接有第二排風(fēng)機(jī)(119)，鼓風(fēng)機(jī)(127)上設(shè)置有排風(fēng)煙囪(128)，旋風(fēng)除塵器(120)的出料口處設(shè)置有回料鉸刀(121); 所述煅燒系統(tǒng)包括與四級預(yù)熱分解塔(118)呈上下連貫的回轉(zhuǎn)窯(122)，該回轉(zhuǎn)窯(122)的尾部燃燒室設(shè)置燃?xì)鈬娚錁?123)并與送風(fēng)機(jī)(124)聯(lián)裝，燃?xì)鈬娚錁?123)所用燃?xì)庥蛇h(yuǎn)端燃?xì)赓A罐(129)提供，回轉(zhuǎn)窯(122)的窯尾端設(shè)置有輸送料的輸送機(jī)(125)，輸送機(jī)(125) —端連接到第三提升機(jī)(I30)，另一端裝置有前置冷風(fēng)機(jī)(I26)，第三提升機(jī)(I30)連接到第二貯料庫(131)上； 所述二次加熱系統(tǒng)包括通過“Z”形埋刮板輸送機(jī)(133)與第二貯料庫(131)連接的加熱罐(134)，與加熱罐(134)連接的熱風(fēng)爐(135)，第二貯料庫(131)和加熱罐(134)均通過管道連接到第二除塵器(137)上，加熱罐(134)尾部通過加料閥(139)和輸料管(140)連接到真空反應(yīng)系統(tǒng)上； 所述真空反應(yīng)系統(tǒng)包括通過輸料管(140)和料粉噴吹槍(306)與二次加熱系統(tǒng)中加熱罐(I34)連接的真空電弧爐(301)、置于真空電弧爐(301)內(nèi)的預(yù)熔硅鐵液包(304)、真空爐上蓋(309)，還包括配備的兩個(gè)或兩個(gè)以上的硅鐵液包(201)，硅鐵液包(201)內(nèi)盛裝有預(yù)熔化硅鐵液(204)，硅鐵液包(201)上部的電弧爐上蓋(203)上設(shè)置有加熱電極裝置(202)和硅鐵合金加料口(205)，該真空電弧爐(301)由外到內(nèi)依次為外爐體、保溫磚(302)、真空反應(yīng)室(303)、預(yù)熔硅鐵液包(304)、及預(yù)熔硅鐵液包(304)內(nèi)盛裝的硅鐵液(305)，真空爐上蓋(309)設(shè)置在升降裝置(311)上，且該真空爐上蓋(309)上設(shè)置有電極加熱裝置(310)，真空電弧爐(301)的出渣口上設(shè)置有排渣閥(314)，真空電弧爐(301)和硅鐵液包(201)之間設(shè)置有旋轉(zhuǎn)移動裝置(313)，真空電弧爐(301)底部設(shè)置有平移裝置(312)，所述料粉噴吹槍(306)從真空電弧爐(301)側(cè)壁上深入到硅鐵液(305)中，該料粉噴吹槍(306)與外設(shè)吹氬閥(307)連通，并同輸料管(140)和加料閥(139)交臂貫穿，在吹氬閥(307)和料粉噴吹槍(306)間安裝有止回閥(308); 所述冷凝收集系統(tǒng)包括通過鎂蒸汽輸送筒(401)與真空反應(yīng)系統(tǒng)中真空爐上蓋(309)連接的鎂蒸汽集結(jié)承載器(402)，依次與鎂蒸汽集結(jié)承載器(402)連接的止回閥(403)、鎂蒸汽冷凝捕集裝置(404)、鎂液收集罐(405)，所述鎂蒸汽冷凝捕集裝置(404)上部連接有排塵集氣系統(tǒng)的第三除塵器(408)，該第三除塵器(408)頂部設(shè)置有真空抽氣裝置(409)和冷水噴霧器(415)，該真空抽氣裝置(409)通過氬氣凈化捕集裝置(410)連接到氬氣貯氣罐(411)上，第三除塵器(408)內(nèi)部交錯(cuò)分布有百葉窗(416)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電弧爐真空煉鎂系統(tǒng)，其特征在于:所述的粉磨系統(tǒng)中第一貯存庫(102)的出料口設(shè)置有調(diào)節(jié)閘板(103)，磨頭穩(wěn)料倉(105)的出料口通過電子皮帶秤(106)連接到立磨機(jī)(107)上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電弧爐真空煉鎂系統(tǒng)，其特征在于:所述第二貯料庫(131)出料口設(shè)置有庫底調(diào)控閥門(132)，加熱罐(134)出料口處設(shè)置有加料閥(139)，加熱罐(134)上連接有第二引風(fēng)機(jī)(136)，第二除塵器(137)上連接有第三排風(fēng)機(jī)(138)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電弧爐真空煉鎂系統(tǒng)，其特征在于:所述氬氣貯氣罐(411)的入口設(shè)置有進(jìn)氣閥，出口設(shè)置有氬氣輸出閥(413)，且該氬氣貯氣罐(411)上設(shè)置有安全閥(412)，鎂液收集罐(405)上設(shè)置有鎂液排放口(407)，第三除塵器(408)底部設(shè)置有自動鎖氣排塵閥(414)。5.一種電弧爐真空煉鎂方法，其特征在于包括前序準(zhǔn)備、電弧爐真空煉鎂和結(jié)束開停機(jī)三個(gè)階段； 所述前序準(zhǔn)備階段包括: 步驟一、準(zhǔn)備反應(yīng)物一含儀礦粉: A、粉磨:首先將鎂質(zhì)礦石(白云石)經(jīng)粉磨系統(tǒng)中的破碎機(jī)(101)破碎，然后經(jīng)立磨機(jī)(107)粉磨，保證檢驗(yàn)細(xì)度0.05—0.3mm，放入第一貯料庫(114)，B、預(yù)熱分解:將第一貯料庫(114)中的粉磨料經(jīng)斗式提升機(jī)(116)提升輸送入四級分解預(yù)熱塔(118)中進(jìn)行預(yù)熱分解，C、煅燒:將四級分解預(yù)熱塔(118)中的預(yù)熱分解料溜進(jìn)回轉(zhuǎn)窯(122)煅燒，使碳酸鈣溢出，形成含氧化鎂40 %?46 %的鍛白粉(主要成分為Mgo、Cao)，并將鍛白粉經(jīng)第三提升機(jī)(130)輸送至第三貯料庫(131)中貯存，D、加熱:將第三貯料庫(131)中的鍛白粉經(jīng)“Z”型埋刮板輸送機(jī)(133)輸送至加熱罐(134)中，予以再加熱至900°C±150°C，暫存待用； 步驟二、準(zhǔn)備反應(yīng)溶劑-預(yù)恪娃鐵液:在配備的娃鐵液包(201)中，根據(jù)容量及比例計(jì)量加入工業(yè)硅和75%左右的硅鐵，插入加熱電極裝置(202)，使其熔化成硅鐵液，在1400°C —1650°C左右保溫待用； 所述電弧爐真空煉鎂階段包括: 步驟三、真空電弧爐(301)抽真空:用旋轉(zhuǎn)移動裝置(313)將硅鐵液包(201)吊置于真空電弧爐(301)的真空反應(yīng)室(303)中，啟動真空電弧爐(301)底座的平移裝置(312 )，使其就位，再啟用真空爐上蓋的升降裝置(311)，蓋上真空爐上蓋(309)，使其真空反應(yīng)室(303)與真空爐上蓋(309)完全密封牢固，然后利用真空抽氣裝置(409)將其抽成真空，真空壓力值為20-2500Pa; 步驟四、氬氣填充:打開吹氬閥(307)，向步驟三抽真空后的真空反應(yīng)室(303)內(nèi)回填氬氣，同時(shí)開啟電極加熱裝置(310)，使硅鐵液沸騰且溫度保持在1400-1650°C，并氬氣全部充盈； 步驟五、添加反應(yīng)物:將料粉噴吹槍(306)從真空電弧爐(301)側(cè)部插入硅鐵液(305)中，并混合氬氣向娃鐵液(305)中適量噴吹加熱后的鎂礦粉；由于氬氣噴吹的作用，使鎂礦粉與硅鐵液(305)得以充分?jǐn)嚢杌旌?，且在真空狀態(tài)和控制范圍的高溫下發(fā)生置換還原反應(yīng)，產(chǎn)生鎂蒸汽； 步驟六、冷卻收集:步驟五產(chǎn)生的鎂蒸汽沿真空方向依次經(jīng)鎂蒸汽輸送筒(401)輸送、鎂蒸汽集結(jié)承載器(402)承載、止回閥(403)，進(jìn)而流入溫控在650±40°C的鎂蒸汽冷凝捕集裝置(404)中，該鎂蒸汽冷凝捕集裝置(404)中得到的鎂液(或滴)流(滴)入鎂液收集罐(405)中，待進(jìn)行澆錠或精煉，在真空高溫的冶煉中所使用的氬氣經(jīng)氣第三除塵器(408)由氬氣凈化捕集裝置(410)處理后流向氬氣貯氣罐(411); 步驟七、清渣:還原反應(yīng)結(jié)束后，將預(yù)熔硅鐵液包(304)中的渣液通過排渣閥(314)排出； 步驟八、按照步驟二?步驟七的步驟進(jìn)行下一輪操作，依次輪番作業(yè)； 所述結(jié)束開停機(jī)階段包括: 步驟九、真空反應(yīng)室的反應(yīng)結(jié)束后，關(guān)閉料粉噴吹槍(306);再依次關(guān)閉吹氬閥、電弧爐加熱裝置、真空抽氣裝置(409)、氬氣凈化捕集裝置(410)、氬氣輸出閥(413)、冷水噴霧器(415)，并使收集的氣體不產(chǎn)生二次回流;步驟十、當(dāng)從檢測儀器上看到真空反應(yīng)室(303)壓強(qiáng)與大氣平衡后，分別啟動升降裝置(311)和平移裝置(312)，使其真空反應(yīng)室(303)與真空爐上蓋(309)分離，啟動旋轉(zhuǎn)移動裝置(313)將用畢和預(yù)用的硅鐵包進(jìn)行更換，各就其位。
【文檔編號】C22B26/22GK105950889SQ201610496951
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月29日
【發(fā)明人】狄保法, 樊道卿, 狄凌飛
【申請人】狄保法