專利名稱：一種可收集金屬鎂的真空冶煉還原裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬鎂真空冶煉立式還原罐，特別涉及一種用來冶煉金屬鎂鎂或鈣的真 空冶煉立式還原罐。
背景技術(shù)：
鎂的金屬鎂熱還原制備方法中硅熱或鋁熱金屬鎂熱還原則得到最廣泛的應(yīng)用，其還原劑 多以硅鐵合金的形式被使用，而被還原的原料多為鍛燒后的白云石，也可以用菱鎂礦和石灰 石混合物的鍛后產(chǎn)物。使用硅鐵還原劑，稱為硅熱法煉鎂應(yīng)用最多。
依據(jù)加熱方法的不同，可將目前的硅熱法煉鎂分為三種 一種是皮江法煉鎂(The Pidgeon Process),——禾中是法國的半連續(xù)法煉續(xù)(The Magnetherm Process),另——禾中是意 大利的皮爾加諾法煉鎂(The Bolgano Process)。前者屬于外加熱的硅熱法煉鎂，而后兩 種方法為內(nèi)電阻加熱硅熱法煉鎂。
其中國內(nèi)外使用最廣泛的是皮江法，即以鍛燒白云石(Mgo、 Cao)為原料和以硅鐵( si-Fe)為還原劑來煉鎂，將原料與還原劑按比例混合后壓團(tuán)成球團(tuán)料，然后將球團(tuán)料放入 橫式還原罐內(nèi)，再將橫式還原罐加入模塊化還原爐內(nèi)高溫(120CTC)與真空(1 23. 3Pa) 環(huán)境下發(fā)生反應(yīng)。 一段時間后，鎂蒸氣從球團(tuán)料中析出，到達(dá)橫式還原罐頂部后被結(jié)晶器所 收集。 一般經(jīng)過11 12小時的還原時間后，才能將一個橫式還原罐的鎂金屬鎂基本析出。析 出完成后，還需要將橫式還原罐予以拆除，再從拆除了的橫式還原罐內(nèi)將結(jié)晶器取出。最后 ，更換橫式還原罐內(nèi)的球團(tuán)料和結(jié)晶器后，重新放入模塊化還原爐內(nèi)，如此循環(huán)進(jìn)行。
采用皮江法煉鎂的優(yōu)點(diǎn)是方法簡單，長期以來一直延用。
1、 傳統(tǒng)的橫式還原罐中，鎂蒸氣流通受罐體所阻礙，難以析出。
2、 傳統(tǒng)的結(jié)晶器體積較小，且設(shè)置在距離還原罐較遠(yuǎn)的地方，限制了金屬鎂的產(chǎn)量。
3、 傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法，人工勞動依賴性高，工作環(huán)境差，工作安全性低，不適于大工業(yè)生產(chǎn)。
因此，還有必要對現(xiàn)有的皮江法煉鎂的裝置和方法進(jìn)行改進(jìn)，以符合現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的需

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種可收集金屬鎂真空冶煉還原裝置， 解決傳統(tǒng)金屬鎂真空冶煉存在的生產(chǎn)效率低的問題。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
一種可收集金屬鎂的真空冶煉還原裝置，包括一個立式還原罐，其特征在于所述的立 式還原罐上端連接有一個結(jié)晶器，所述的結(jié)晶器具有與所述的立式還原罐內(nèi)部相連通的容置 空間，所述的容置空間內(nèi)放置有用來結(jié)晶金屬鎂的結(jié)晶器內(nèi)膽，所述的容置空間外設(shè)有用來 控制容置空間溫度的循環(huán)水裝置和用來控制容置空間內(nèi)真空度的抽真空裝置。
較佳的技術(shù)方案中，所述的立式還原罐豎直設(shè)置在一個還原爐內(nèi)，立式還原罐的上端與 下端均伸出所述的還原爐外，立式還原罐上端設(shè)有自動裝料口，下端設(shè)有自動出料口。
較佳的技術(shù)方案中，所述的立式還原罐內(nèi)設(shè)有一個導(dǎo)流筒，所述的導(dǎo)流筒的筒身呈中空 筒狀，筒身上設(shè)有多個貫穿壁厚的孔隙，所述的孔隙將導(dǎo)流筒的筒身的內(nèi)部與外部連通，所 述的導(dǎo)流筒的筒身與立式還原罐的內(nèi)壁之間具有間隙，所述的間隙可供球團(tuán)料放置。
較佳的技術(shù)方案中，所述的導(dǎo)流筒的筒身外側(cè)壁上連接有若干個豎直散熱翅片，每個豎 直散熱翅片上對稱均勻地布置有若干個橫向散熱翅片。
較佳的技術(shù)方案中，所述的橫向散熱翅片的外伸端向下傾斜。
較佳的技術(shù)方案中，所述的結(jié)晶器包括一個結(jié)晶器殼體，所述的結(jié)晶器殼體與所述的立 式還原罐密接；所述的容置空間形成于所述的結(jié)晶器殼體內(nèi)，所述的循環(huán)水裝置和抽真空裝 置均設(shè)置在所述的結(jié)晶器殼體外。
較佳的技術(shù)方案中，所述的結(jié)晶器殼體的內(nèi)外直徑與所述的立式還原罐的罐體的內(nèi)外直 徑均相同。
較佳的技術(shù)方案中，所述的結(jié)晶器殼體與所述的立式還原罐的罐體是一體結(jié)構(gòu)。 較佳的技術(shù)方案中，所述的還原爐是一種模塊化還原爐，其包括多個還原爐單元模塊， 每個還原爐單元模塊具有一個爐體，所述的多個爐體沿縱向和/或橫向搭接在一起。 較佳的技術(shù)方案中，所述的導(dǎo)流筒的材料是Cr25Ni7不銹鋼。 較佳的技術(shù)方案中，所述的立式還原罐主體的材料是Cr25Ni7不銹鋼。 與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有的有益效果是
1、 鎂蒸氣在結(jié)晶器中結(jié)晶，再通過結(jié)晶器將其維持在固態(tài)并運(yùn)到精煉爐中精煉，由于
結(jié)晶器體積較大，使金屬鎂產(chǎn)量增高，降低了成本，提高了生產(chǎn)效率；
2、 導(dǎo)流筒的存在，使得鎂蒸氣的流通更加順暢，縮短了還原時間(降至8小時)，節(jié)約了燃料，縮短了工作周期，提高了生產(chǎn)效率。
3、導(dǎo)流筒外散熱翅片的存在，使得立式還原罐內(nèi)氣體熱量均勻，縮短了還原時間(降 至8小時)，節(jié)約了燃料，縮短了工作周期，提高了生產(chǎn)效率。


圖l是本發(fā)明一種可收集金屬鎂的真空冶煉還原裝置的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明的結(jié)晶器的結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明的導(dǎo)流筒的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
為了使本發(fā)明的構(gòu)造與特點(diǎn)能夠更好地被理解，以下將通過較佳實(shí)施例與附圖結(jié)合的方 式對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。為了使本發(fā)明的結(jié)構(gòu)更加清晰，所述的附圖有可能在繪制過程中 改變了實(shí)際的比例關(guān)系，這不應(yīng)當(dāng)被理解為對本專利申請的限定。
如圖1所示，是本發(fā)明可收集金屬鎂真空冶煉還原裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，包括模塊化還原 爐l、立式還原罐4、結(jié)晶器5和導(dǎo)流筒6，其中
所述的模塊化還原爐l采用蓄熱式燃燒技術(shù)，且設(shè)有爐體2和燒嘴3。本申請中所述的模 塊化還原爐l，是指本案發(fā)明人于2008年10月8日向中國專利局提交的申請?zhí)枮?200810223587. 7的發(fā)明中記載的一種模塊化還原爐，其包括多個還原爐單元模塊，每個還原 爐單元模塊具有一個爐體，所述的多個爐體沿縱向和/或橫向搭接在一起。當(dāng)然，即使不使 用模塊化還原爐的技術(shù)，而是使用普通還原爐，也不影響本發(fā)明的實(shí)施。
所述的立式還原罐4豎直設(shè)置在模塊化還原爐1的爐體2內(nèi)，且兩端伸出爐體2外。其中， 立式還原罐4頂部設(shè)有自動裝料口7，下端設(shè)有自動出料口8，可實(shí)現(xiàn)自動化地入料與出料。 在立式還原罐4內(nèi)的中部設(shè)有一個導(dǎo)流筒6，所述的導(dǎo)流筒6是耐熱金屬材質(zhì)(例如 Cr25Ni7不銹鋼材料)所制成，用來加快立式還原罐4中鎂金屬的析出速度。在立式還原罐4 上端連接有一個結(jié)晶器5，用來將立式還原罐4內(nèi)的鎂蒸氣結(jié)晶。
如圖3所示，所述的導(dǎo)流筒6的筒身呈中空筒狀，并在所述的導(dǎo)流筒6的筒身的外側(cè)壁上 連接有若干個豎直散熱翅片IO，所述的豎直散熱翅片10的兩個散熱面上又對稱均勻布置有若 干個橫向散熱翅片ll，所述的橫向散熱翅片ll的外伸端向下傾斜。由于所述的豎直散熱翅片 10的外端與所述的立式還原罐4的內(nèi)壁抵接，故可以保持導(dǎo)流筒6的穩(wěn)定，而所述的橫向散熱 翅片11則可以起到引導(dǎo)鎂蒸氣進(jìn)入導(dǎo)流筒6內(nèi)的作用。在導(dǎo)流筒6的筒身上設(shè)有多個貫穿壁厚 的孔隙9，將導(dǎo)流筒6的筒身內(nèi)外予以連通，從而加快鎂蒸氣的析出速度。所述的孔隙9的形 狀、大小不需要具體限制，能夠通氣即可，當(dāng)然，為了防止球團(tuán)料漏出，孔隙9的寬度應(yīng)當(dāng)小于球團(tuán)料的直徑。在本實(shí)施例中，所述的孔隙9是長圓孔，而實(shí)際上，所述的孔隙9也可以 是圓孔、多邊形孔或者橢圓孔。配合圖1所示，所述的導(dǎo)流筒6的筒身與立式還原罐4內(nèi)壁之 間還具有間隙，所述的間隙可供放置球團(tuán)料；球團(tuán)料在高溫作用下，析出的鎂蒸氣沿所述的 孔隙9進(jìn)入導(dǎo)流筒6的筒身內(nèi)，最后上升到結(jié)晶器5處被收集。
所述的立式還原罐4上部連接所述的結(jié)晶器5，所述的結(jié)晶器5的結(jié)構(gòu)，如圖2所示，包括 與立式還原罐4密接的結(jié)晶器殼體12，所述的結(jié)晶器殼體12內(nèi)具有容置空間，所述的容置空 間與所述的立式還原罐4的內(nèi)部相連通，所述的容置空間內(nèi)放置有一個能夠收集鎂蒸汽結(jié)晶 器內(nèi)膽15，所述的結(jié)晶器殼體12外設(shè)有結(jié)晶器循環(huán)水裝置13和結(jié)晶器抽真空裝置14，所述的 結(jié)晶器循環(huán)水裝置13使結(jié)晶器殼體12內(nèi)溫度保持在一定范圍(溫度控制系統(tǒng)屬于現(xiàn)有技術(shù)， 在此不予贅述)，所述的結(jié)晶器抽真空裝置14使所述的容置空間(連同還原罐一起)保持在 預(yù)定的真空度(真空控制系統(tǒng)屬于現(xiàn)有技術(shù)，在此不予贅述)，從而使得鎂蒸氣進(jìn)入結(jié)晶器 內(nèi)膽15后轉(zhuǎn)化并保持在固態(tài)。
從圖l中可以看出，結(jié)晶器殼體12的內(nèi)外直徑與立式還原罐4的罐體的內(nèi)外直徑均相同， 因此，結(jié)晶器殼體12內(nèi)容置的結(jié)晶器內(nèi)膽15的體積可以盡可能地大，既而盡可能地提高每次 所收集金屬鎂的量。當(dāng)然，為了使結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固，還可以進(jìn)一步將所述的結(jié)晶器殼體12與所 述的立式還原罐4的罐體制作成一體結(jié)構(gòu)。
以下介紹如何使用上述可收集金屬鎂真空冶煉還原裝置，包括以下步驟
(1) 將導(dǎo)流筒6放置在立式還原罐4內(nèi)，并將立式還原罐4固定在模塊化還原爐1內(nèi)，將 球團(tuán)料加入到立式還原罐4內(nèi)的導(dǎo)流筒6外；
(2) 將立式還原罐4密封并抽真空達(dá)到生產(chǎn)要求，接著啟動模塊化還原爐l對立式還原 罐4進(jìn)行加熱，達(dá)到工作溫度后，鎂蒸氣從球團(tuán)料中析出，并通過導(dǎo)流筒6的孔隙9倒流入立 式還原罐4頂部連接的結(jié)晶器5的結(jié)晶器內(nèi)膽15中；
(3) 進(jìn)入結(jié)晶器內(nèi)膽15中的鎂蒸氣溫度降低，轉(zhuǎn)化為固態(tài)，并保持在固態(tài)；
(4) 待立式還原罐4內(nèi)的金屬鎂鎂析出完畢后，關(guān)閉立式還原罐4上端連接的結(jié)晶器5中 的結(jié)晶器抽真空裝置14，然后將立式還原罐4頂部的自動裝料口7打開，將結(jié)晶器內(nèi)膽15取出 ，運(yùn)到精煉爐中精煉；同時，換一個結(jié)晶器內(nèi)膽15放入結(jié)晶器5中繼續(xù)還原成鎂結(jié)晶；如此
，不停更換并運(yùn)送結(jié)晶器內(nèi)膽15;
(5) 同時將立式還原罐4底部自動出料口8打開，料渣由自動出料口8出渣，接著，關(guān)閉 自動出料口8，從自動裝料口7放入新的球團(tuán)料，抽真空，開始新的還原工作。
使用本發(fā)明的收集金屬鎂真空冶煉還原裝置和還原方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)
1、 鎂蒸氣在結(jié)晶器中結(jié)晶，再通過結(jié)晶器將其維持在固態(tài)并運(yùn)到精煉爐中精煉，由于 結(jié)晶器體積較大，使金屬鎂產(chǎn)量增高，降低了成本，提高了生產(chǎn)效率；
2、 導(dǎo)流筒的存在，使得鎂蒸氣的流通更加順暢，縮短了還原時間(降至8小時)，節(jié) 約了燃料，縮短了工作周期，提高了生產(chǎn)效率。
3、 導(dǎo)流筒外散熱翅片的存在，使得立式還原罐內(nèi)氣體熱量均勻，縮短了還原時間(降 至8小時)，節(jié)約了燃料，縮短了工作周期，提高了生產(chǎn)效率。
上述實(shí)施例中，是以金屬鎂鎂的冶煉為例說明本申請的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，而實(shí)際上，本發(fā)明 方法和裝置同樣適用于冶煉鏗、銘、鈣等蒸氣壓較高的堿金屬鎂和堿土金屬鎂，其中的區(qū)別 對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，屬于公知常識，在此不予贅述。
以上說明對本發(fā)明而言只是說明性的，而非限制性的，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解，在不 脫離權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，可作出許多修改、變化或等效，但都將落入本 發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
權(quán)利要求1一種可收集金屬鎂的真空冶煉還原裝置，其特征在于包括一個立式還原罐，所述的立式還原罐上端連接有一個結(jié)晶器，所述的結(jié)晶器具有與所述的立式還原罐內(nèi)部相連通的容置空間，所述的容置空間內(nèi)放置有用來結(jié)晶金屬鎂的結(jié)晶器內(nèi)膽，所述的容置空間外設(shè)有用來控制容置空間溫度的循環(huán)水裝置和用來控制容置空間內(nèi)真空度的抽真空裝置。
2 根據(jù)權(quán)利要求l所述的可收集金屬鎂真空冶煉還原裝置，其特征在 于所述的立式還原罐豎直設(shè)置在一個還原爐內(nèi)，立式還原罐的上端與下端均伸出所述的還 原爐外，立式還原罐上端設(shè)有自動裝料口，下端設(shè)有自動出料口。
3 根據(jù)權(quán)利要求l所述的可收集金屬鎂真空冶煉還原裝置，其特征在 于所述的立式還原罐內(nèi)設(shè)有一個導(dǎo)流筒，所述的導(dǎo)流筒的筒身呈中空筒狀，筒身上設(shè)有多 個貫穿壁厚的孔隙，所述的孔隙將導(dǎo)流筒的筒身的內(nèi)部與外部連通，所述的導(dǎo)流筒的筒身與 立式還原罐的內(nèi)壁之間具有間隙，所述的間隙可供球團(tuán)料放置。
4 根據(jù)權(quán)利要求3所述的可收集金屬鎂真空冶煉還原裝置，其特征在 于所述的導(dǎo)流筒的筒身外側(cè)壁上連接有若干個豎直散熱翅片，每個豎直散熱翅片上對稱均 勻地布置有若干個橫向散熱翅片。
5 根據(jù)權(quán)利要求4所述的可收集金屬鎂真空冶煉還原裝置，其特征在于所述的橫向散熱翅片的外伸端向下傾斜。
6 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的可收集金屬鎂真空冶煉還原裝置，其特 征在于所述的結(jié)晶器包括一個結(jié)晶器殼體，所述的結(jié)晶器殼體與所述的立式還原罐密接； 所述的容置空間形成于所述的結(jié)晶器殼體內(nèi)，所述的循環(huán)水裝置和抽真空裝置均設(shè)置在所述 的結(jié)晶器殼體外。
7 根據(jù)權(quán)利要求6所述的可收集金屬鎂真空冶煉還原裝置，其特征在 于所述的結(jié)晶器殼體的內(nèi)外直徑與所述的立式還原罐的罐體的內(nèi)外直徑均相同。
8 根據(jù)權(quán)利要求7所述的可收集金屬鎂真空冶煉還原裝置，其特征在于所述的結(jié)晶器殼體與所述的立式還原罐的罐體是一體結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可收集金屬鎂真空冶煉還原裝置，其特征在于所述的還原爐是一種模塊化還原爐，其包括多個還原爐單元模塊，每個還原爐單元模塊 具有一個爐體，所述的多個爐體沿縱向和/或橫向搭接在一起。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可收集金屬鎂真空冶煉還原裝置，其特征 在于所述的導(dǎo)流筒的材料是Cr25Ni7不銹鋼。
全文摘要
本發(fā)明是一種可收集金屬鎂的真空冶煉還原裝置，包括一個立式還原罐，所述的立式還原罐上端連接有一個結(jié)晶器，所述的結(jié)晶器包括一個結(jié)晶器殼體，所述的結(jié)晶器殼體具有與所述的立式還原罐內(nèi)部相連通的容置空間，所述的容置空間內(nèi)放置有用來結(jié)晶金屬鎂的結(jié)晶器內(nèi)膽，所述的結(jié)晶器殼體外設(shè)有用來控制容置空間溫度的循環(huán)水裝置和用來控制容置空間內(nèi)真空度的結(jié)晶器抽真空裝置。使用本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)的金屬鎂真空冶煉的自動化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。
文檔編號C22B5/02GK101520276SQ200910301000
公開日2009年9月2日 申請日期2009年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月20日
發(fā)明者候冰洋 申請人:候冰洋