專利名稱：電爐熱裝料硅熱還原真空煉鎂新工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電爐煉鎂新工藝及其實現(xiàn)該方法的裝置，具體說該方法采用了電爐熱裝料硅熱還原真空煉鎂新工藝以及完成該工藝的新裝置。
目前在國內(nèi)，煉鎂工藝仍延用60年代蘇聯(lián)的菱鎂礦氯化電解法工藝，其工藝過程復雜，且需要龐大的氯氣循環(huán)等輔助系統(tǒng)，設備龐大，電耗高，每噸純鎂總電耗在25000Kwh；生產(chǎn)成本昂貴，原料單一，且環(huán)境污染嚴重。
本發(fā)明的目的在于提供一種原料來源廣泛，節(jié)能，成本低的煉鎂新方法及其裝置。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種產(chǎn)率高，使環(huán)境污染盡可能小的新方法及其裝置。
本發(fā)明的煉鎂新方法，其特征在于采用電爐熱裝料硅熱還原真空煉鎂新工藝，該工藝依次按下述步驟進行；(1)將原料鋁礬土，白云石分別破碎篩分出3-30毫米的顆粒狀物，混勻；再將硅鐵破碎，篩分出2-20毫米的顆粒狀物，單獨放置，待用；(2)按照所加的白云石，鋁礬土，硅鐵煉鎂后所形成的熔渣，其中CaO∶SiO＝1.7-1.8；Ae2O3∶SiO2＝0.26-0.28(按分子比)配料；(3)按上述配料比例將白云石和鋁釩土加入回轉(zhuǎn)爐內(nèi)，升溫至1000～1080℃煅燒，使
(4)將上述煅燒完的在700℃以上的含MgO，CaO的白云石，鋁礬土混合料以及硅鐵粒狀物經(jīng)保溫料斗加入到電爐內(nèi)；(5)原料熱裝入電爐后，關(guān)閉電爐的裝料口出渣口等，抽真空至10-2帕，使后停止；(6)將上述鎂蒸汽冷凝成液體粗鎂，再精煉成精鎂，鑄成鎂錠。
(7)從電爐內(nèi)排出爐渣，送入爐渣處理工序。再繼續(xù)下一煉鎂循環(huán)。
所述的白云石品位應是白云石經(jīng)煅燒后，其中(重量)含氧化鎂20-22％，含氧化鈣30-33％，含堿金屬氧化物小于0.01％，含二氧化硅為0.08-1.8％，重量損耗(含碳氣體及雜質(zhì))46-47.5％。
所述的鋁礬土礦含三氧化二鋁)60％；所述的硅鐵含硅＞75％；所述的鋁礬土，白云石煅燒后熱裝料溫度在900-950℃；本發(fā)明實現(xiàn)上述方法的裝置包括原料選配破碎篩分裝置，白云石和鋁釩土回轉(zhuǎn)爐加熱煅燒裝置，硅熱還原真空煉鎂電爐及粗鎂冷卻裝置，粗鎂精煉鑄錠裝置，熔渣處理裝置，其特征在于所述熱裝料硅熱還原真空煉鎂電爐有一個可使電極滑動自如且保證電爐內(nèi)真空度為10-2帕的可靠的電極孔密封裝置(2-7)；本發(fā)明的煉鎂新工藝及其裝置克服了菱鎂礦氯化電解法的缺點，由于采用了熱裝進料，可控硅整流直流供電等措施，電耗由電解法25000Kwh/每噸精鎂降到9000kwh/每噸精鎂；電耗降低60％，生產(chǎn)效率提高了30％使之成本降低30％，由氯化電解法的22000元/噸鎂降到15000元/噸鎂；并克服了氯化電解法嚴重的有害毒氣對環(huán)境的污染；節(jié)省了基建投資；縮短了基建周期；下邊，通過附圖對本發(fā)明的煉鎂工藝及裝置作進一步的說明，顯然，按照本發(fā)明的方案可以對其進行各種改進和變化，但是上述的改進和變化都應視為在本發(fā)明的精神和范圍之中，本發(fā)明的工藝和裝置的保護范圍由所附的權(quán)利要求來限定。


圖1是電爐熱裝料硅熱還原真空煉鎂工藝布置流程簡圖；圖2是熱裝料硅熱還原真空煉鎂電爐結(jié)構(gòu)簡圖；圖3是熱裝料硅熱還原真空煉鎂電爐電極密封裝置視圖；圖4是電爐硅熱還原真空煉鎂工藝流程圖。
結(jié)合流程圖4并參看圖1簡述如下原料白云石，鋁釩土經(jīng)破碎機1粉碎成3-30毫米的顆粒狀物，經(jīng)篩分機2篩分后，按投料比例配料送入煅燒爐3，升溫為1000-1080℃煅燒，使將上述煅燒完的在700℃以上的含Mgo，Cao的白云石和鋁礬土經(jīng)熱裝保溫料罐(4)立即送入電爐(5)內(nèi)；原料硅鐵經(jīng)破碎機粉碎成2-20毫米的顆粒狀物篩分去灰后也按投料比例送入電爐5內(nèi)；原料熱裝入電爐(5)后封閉加料口，渣口，取鎂口等，啟動真空機組(8)，抽真空度到10-2帕以下，同時電爐開始送電熔煉，溫度升高到1480-1530℃，使。
還原金屬鎂大約在60-80分鐘內(nèi)熔煉還原完畢。
反應完畢后首先放下耐熱閘板門(2-13)，停止供電，真空機組(8)停機，還原電爐過來的1350-1400℃的鎂蒸汽在冷凝器(2-16)中降溫至760-800℃后轉(zhuǎn)變成液態(tài)鎂而下降至下方的儲鎂罐(2-17)中。
粗鎂液被送入精煉爐(11)，按常規(guī)加熱升溫，加復蓋劑，精煉劑精煉約10～15分鐘，出爐鑄錠，鎂錠清洗鍍膜即可商品出售。
停止熔煉后，打開電爐(5)的排渣口(2-3)放渣，爐渣經(jīng)爐渣水池(15)水淬后，可做為制備水泥等制品的原料。
要注意的是放渣不能放凈，留150-200毫米厚的渣有利于下一次循環(huán)送電開爐，其原因在于按照本發(fā)明電爐煉鎂的方案，電爐不是采用大的電弧形成溫度場而是采用礦石熔渣導電的電阻發(fā)熱形成溫度場來達到熔煉還原鎂的目的。從而進一步節(jié)省了能源。
上述粗鎂接走，出渣完畢后即可開始下一次熔煉循環(huán)。
在冷凝器(2-16)中，粗鎂冷凝之后的剩余尾氣由頂部排出，經(jīng)激冷器(2-14)降溫，由700℃左右降為40℃以下通過電除塵器后，不含塵粒的尾氣由真空機排出。
圖2示出按本發(fā)明方案的電爐結(jié)構(gòu)簡圖，所述電爐有一個由平底，球蓋和園簡組成的內(nèi)有耐熱爐襯的爐體(2-20)，在爐體上部，下部有保證在高溫下達到快速靈括的真空密封加料口(2-9)，排渣口(2-3)，和出鎂口，以及通向冷凝室(2-16)的鎂蒸汽排出通道的緩沖器(2-11)，在爐體中心軸線處設置有穿過爐體頂蓋可滑動的由石墨電極(2-5)和長銅管水冷電極(2-6)組成的電極組件和電極密封(2-7)，和連接電極的升降機構(gòu)，在緩沖器的頂部有安全閥(2-12)，一個耐熱閘板閥(2-13)設置在緩沖器(2-11)通向冷凝室(2-16)的通道上，冷凝室下部空間是儲鎂罐(2-17)，從冷凝室側(cè)部的冷阱(2-15)幅射的冷量，將鎂蒸汽冷卻為粗鎂液，殘存的尾氣從冷凝室頂部排出進入激冷器(2-14)。
本發(fā)明熱裝料硅熱還原真空煉鎂電爐的技術(shù)特征是采用新穎的，獨創(chuàng)的能夠保證電極自由滑動且能嚴格密封使電爐內(nèi)保持真空度在10-2帕的密封結(jié)構(gòu)，見圖3；電極密封(7)設置在與爐體(2-20)同軸的水冷銅管電極(3-2)穿過爐體(2-20)的頂蓋處，在水冷銅管電極(3-2)與頂蓋相連的鋼制電極孔水套(3-5)間的環(huán)行空間內(nèi)由下向上設有硅鋁酸鹽礦棉保溫套(3-4)，下絕緣墊(3-6)，交替設置多層柔性石墨密封環(huán)(3-8)，云母隔板(3-9)，在柔性石墨密封環(huán)外有與其相連的橡膠絕緣套(3-7)，其上設有上絕緣墊(3-12)，通過鎖緊螺栓，螺母(3-11)，橡膠密封墊(3-10)，上層密封外套(3-14)壓緊上述的下部水套內(nèi)的填料，在水冷銅管電極(3-2)與上層密封外套(3-14)的環(huán)行空間內(nèi)由下向上設置有下絕緣墊(3-13)，交替設置多層橡膠封墊(3-15)和隔墊(3-16)，以及上絕緣墊(3-19)，通過上層鎖緊螺栓，螺母(3-18)，上層壓蓋(3-17)壓緊上層填料以保證電極上下移動自如的情況下實現(xiàn)可靠的密封。
上述的下絕緣墊(3-6)，上絕緣墊(3-12)，下絕緣墊(3-13)，隔墊(3-16)，上絕緣墊(3-19)等的材料是云母。
權(quán)利要求
1.一種電爐煉鎂新方法，其特征在于采用電爐熱裝料硅熱還原真空煉鎂新工藝，該工藝依次按下述步驟進行<1>將原料鋁礬土，白云石分別破碎，篩分出3-30毫米的顆粒狀物，混勻。再將硅鐵破碎，篩分出2-20毫米的顆粒狀物，單獨放置待用；<2>按照所加的白云石，鋁礬土，硅鐵煉鎂后所形成的熔渣，其中CaOSiO＝1.7-1.8；Ae2O3∶SiO2＝0.26-0.28(按分子比)配料；<3>按上述配料比例將已煅燒完的含MgO，CaO的白云石和鋁礬土加入到回轉(zhuǎn)爐內(nèi)，升溫至1000-1080℃煅燒使<4>將上述煅燒完的在700℃以上的白云石，鋁礬土混合料以及硅鐵粒狀物經(jīng)保溫加料斗立即紅送入電爐內(nèi)煉制；<5>原料熱裝入電爐后，關(guān)閉電爐加料口，出渣口等，抽真空至10-2帕，送電熔煉，溫度達1480-1530℃，使煉制60-80分鐘，還原完畢，停止熔煉；<6>將上述鎂蒸汽冷凝成液體粗鎂，再精煉成精鎂，鑄成鎂錠；<7>從電爐中排出爐渣，送入爐渣處理工序；再繼續(xù)下一煉鎂循環(huán)。
2.按權(quán)利要求1的方法，其特征在于原料白云石品位應滿足在其被煅燒后，其中(重量)含氧化鎂20-22％，含氧化鈣30-33％，含堿金屬氧化物＜O.01％，含二氧化硅0.08-1.8％，損失重量(含碳氣體及其雜質(zhì))46-47.5％。所述的鋁礬土礦含三氧化二鋁＞60％；所述的硅鐵含硅＞75％。
3.按權(quán)利要求1或2的方法，所述的白云石，鋁釩土經(jīng)煅燒后的熱裝料溫度在900-950℃；
4.按照權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于為了更有利于實現(xiàn)采用礦石熔渣導電的電阻發(fā)熱形成溫度場以熔煉還原鎂，在一個熔煉循環(huán)末期由電爐中排渣時不完全排盡，保留一部分爐渣以利于下一次循環(huán)送電開爐。
5.一種實現(xiàn)權(quán)利要求1，2或4的裝置，包括原料選配破碎篩分裝置，白云石和鋁礬土回轉(zhuǎn)爐加熱煅燒及粗鎂冷卻裝置，粗鎂精煉鑄錠裝置，熔渣處理裝置，其特征在于所述熱裝料硅熱還原真空煉鎂電爐有一個可使電極滑動自如且保證電爐內(nèi)真空度的電極孔密封裝置。
6.按權(quán)利要求5的裝置，其特征在于所述的電極孔密封裝置(2-7)設置在與爐體(2-20)同軸的水冷銅管電極(3-2)穿過爐體(2-20)的頂蓋處，在水冷銅管電極(3-2)與頂蓋相連的鋼制電極孔水套(3-5)間的環(huán)行空間內(nèi)自下向上設有硅鋁酸鹽礦棉保溫套(3-4)，下絕緣墊(3-6)，交替設置多層柔性石黑密封環(huán)(3-8)和云母隔極(3-9)，在柔性石墨密封環(huán)外有與其相連的橡膠絕緣套(3-7)，其上設有上絕緣墊(3-12)，通過鎖緊螺栓，螺母(3-11)橡膠密封墊(3-10)，上層密封外套(3-14)壓緊上述的下部水套內(nèi)的填料，在水冷銅管電極(3-2)與上層密封外套(3-14)的環(huán)行空間內(nèi)由下向上設置有下絕緣墊(3-13)，交替設置多層橡膠封墊(3-15)和隔墊(3-16)，上絕緣墊(3-19)，通過上層鎖緊螺栓，螺母(3-18)上層壓蓋(3-17)，壓緊上層填料以保證電極上下移動自如的情況下實現(xiàn)可靠的密封。上述未示出與水冷銅管電極接觸的零部件材料是電絕緣材料。
7.按照權(quán)利要求6的裝置，其特征在于所述的與水冷銅管電極接觸的零部件如下絕緣墊(3-6)，上絕緣墊(3-12)，下絕緣墊(3-13)，隔墊(3-16)，上絕緣墊(3-19)的材料是云母。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電爐煉鎂新方法及其裝置，其特征在于以白云石，鋁釩土，硅鐵為原料，將煅燒過的溫度在700℃以上的白云石，鋁釩土以及硅鐵熱裝入電爐，在真空條件下，硅熱還原煉制鎂，所述電爐采用了可使電極上下移動自如的并保證嚴格密封的新型結(jié)構(gòu)，該方法節(jié)能，節(jié)水，經(jīng)濟，沒有污染，原料來源廣泛，產(chǎn)率比現(xiàn)有技術(shù)大大提高，成本僅有現(xiàn)有技術(shù)的2/3。
文檔編號C22B26/22GK1131201SQ9510049
公開日1996年9月18日 申請日期1995年3月15日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月15日
發(fā)明者孫克本 申請人:孫克本