專利名稱：還原罐及鎂還原爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及還原罐和鎂還原爐。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的煉鎂工藝為皮江法(pidgeon)，該法使用的是一種臥式爐，爐體由耐火磚搭砌在地面上，在爐內(nèi)橫置分布有若干還原罐，在還原罐內(nèi)裝填有反應(yīng)物料球團(tuán)，以煤或氣或油為燃料，燃燒加熱采用人工裝卸加料方式，以還原罐外反射爐輻射熱先加熱還原罐，再由還原罐將熱量輻射傳遞給罐內(nèi)反應(yīng)物料球團(tuán)，再由球團(tuán)互相接力式傳遞熱量，是一種外圍式加熱。 傳統(tǒng)還原罐所用材料為普通鋼材，不耐高溫，使用一段時(shí)間后會(huì)產(chǎn)生變形，需要更換。另外，傳統(tǒng)還原罐由于使用普通鋼材，還原溫度較低，所以還原率低，結(jié)晶體的純度也低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種還原罐和使用這種還原罐的鎂還原爐，通過(guò)改變還原罐材質(zhì)，可以解決現(xiàn)有還原罐存在的問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的還原罐之一是這種還原罐包括罐體、冷卻套、錐體結(jié)晶套，其中罐體由石墨材料或碳化硅材料制作，罐體內(nèi)是物料，罐體外面加熱。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的還原罐之二是這種還原罐包括罐體，罐體內(nèi)設(shè)中心燃燒室，罐體與中心燃燒室之間設(shè)高溫輻射熱管，中心燃燒室與高溫輻射熱管相通，中心燃燒室連接燃燒器，其中罐體由石墨材料或碳化硅材料制作；中心燃燒室由石墨材料或碳化硅材料制作；高溫輻射熱管由石墨材料或碳化硅材料制作。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的鎂還原爐之一是這種還原爐包括一爐體，由耐火磚和保溫磚組成，爐體兩端分別設(shè)置有燃燒器，爐體內(nèi)排列設(shè)置有還原罐，該還原罐由石墨材料或碳化硅材料制作。一抽真空系統(tǒng)，連接還原罐的冷卻套；一冷卻水系統(tǒng)，連接還原罐的冷卻套。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的鎂還原爐之二是這種還原爐包括一還原罐，該還原罐設(shè)有中心燃燒室，在中心燃燒室與還原罐之間是裝料室，在裝料室內(nèi)設(shè)有排煙高溫輻射熱管，該排煙高溫輻射熱管的下端與中心燃燒室的下端相通，其上端與煙氣室連通，還原罐由石墨材料或碳化娃材料制作，排煙高溫福射熱管由石墨材料或碳化娃材料制作，中心燃燒室(爐膽)由石墨材料或碳化硅材料制作；一進(jìn)料口，與裝料室相通；一鎂結(jié)晶收集器，與裝料室相通，該鎂結(jié)晶收集器由結(jié)晶套和冷卻水套組成；一燃燒器，連接中心燃燒室，對(duì)中心燃燒室燃燒加熱；一排渣管，連接裝料室；一翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，用于安裝還原罐，使還原罐裝料或卸料。本發(fā)明具有的有益效果具有使用壽命長(zhǎng)，節(jié)約成本，節(jié)能，熱效率高，還原率高，結(jié)晶體的純度高優(yōu)點(diǎn)，結(jié)晶體純度可達(dá)999. 9%。


圖I是本發(fā)明的還原罐示意圖。圖2是圖I的組裝分解示意圖。
圖3是本發(fā)明的鎂還原爐之ー示意圖。圖4是本發(fā)明的鎂還原爐之ニ示意圖，表示多層排煙高溫輻射熱管和中心燃燒室的結(jié)構(gòu)。圖5是圖4的B-B剖視圖。圖6是圖4的A向視圖。圖7是傳統(tǒng)還原罐加熱示意圖，表示還原罐在反射爐內(nèi)1200°C由外向內(nèi)輻射傳熱半徑大。圖8是圖4的還原罐加熱示意圖，表示內(nèi)熱式由外多點(diǎn)輻射加熱料體，輻射半徑小升溫快。圖9是本發(fā)明的蓄熱預(yù)熱助燃空氣與節(jié)約燃料比率表，其中數(shù)字10-70表示燃燒節(jié)能率％，數(shù)字200-1400表示蓄熱回收節(jié)能預(yù)熱助燃空氣溫度。C，圖中曲線表示未蓄熱回收排出的煙氣溫度曲線。圖中1燃燒器、2 ニ級(jí)抽真空接ロ、3水循環(huán)冷凝器、4進(jìn)水口、5出水ロ、6鎂結(jié)晶收集器、7進(jìn)料ロ、8懸掛吊件、9進(jìn)料管、10煙氣室、11 ー級(jí)抽真空接ロ及電磁閥、12中心燃燒室、13排煙高溫輻射熱管、14裝料室、15還原罐、15a罐體封頭、15b下罐體、16水套、17a/17b蓄熱室、18a/18b換向閥、19振搗器、20排渣管、21卸渣門、22下支承架、23鏈輪轉(zhuǎn)盤、24鋼球、25傳動(dòng)鏈輪、26減速器、27馬達(dá)、28鏈條、29電磁閥、30支承基礎(chǔ)、31外煙室、32保溫外殼、33物料、34結(jié)晶套、35弧形軌道、40冷卻套、41抽真空ロ、42冷卻水進(jìn)水ロ、43冷卻水出水ロ、44冷卻套上法蘭、45冷卻套下法蘭、46錐體結(jié)晶套、50罐體、51罐體法蘭、52耐火磚、60端蓋、61螺栓孔。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步說(shuō)明實(shí)施例I，還原罐之一如圖I所示，還原罐15由罐體(石墨管或碳化硅管)50、冷卻套40和錐體結(jié)晶套19組成，罐體50前端有罐體法蘭501，后端有罐體定位柱502，內(nèi)部裝物料；冷卻套40前端有冷卻套上法蘭44，后端有冷卻套下法蘭45，在冷卻套40表面還有抽真空ロ 41、冷卻水進(jìn)水ロ 42和冷卻水出水ロ 43 ;罐體50和冷卻套40之間通過(guò)冷卻套下法蘭45和罐體法蘭51連接，錐體結(jié)晶套19裝在冷卻套40內(nèi)，結(jié)晶套19與冷卻套40之間留有縫隙，結(jié)晶套19內(nèi)孔為錐形(用于收集結(jié)晶體)，抽真空ロ 41與真空泵連接，冷卻水進(jìn)水口 42與水泵連接連接，冷卻水出水ロ 43與水箱連接，在冷卻套40的冷卻套上法蘭44上封蓋有端蓋60。實(shí)施例2，鎂還原爐之ー如圖3所示，用耐火磚52砌的爐窯，里面排列使用的還原罐15就是實(shí)施例I的還原罐。
實(shí)施例4，鎂還原爐之二如圖4所示，本爐包括還原罐15、燃燒器I、鎂結(jié)晶收集器6、進(jìn)料口 7。其中還原罐15結(jié)構(gòu)包括金屬制作的波紋罐體，該罐體由罐體封頭15a和下罐體15b組成，罐體封頭15a通過(guò)連接法蘭連接在下罐體15b上端，該罐體的內(nèi)壁有耐高溫的保溫層，在罐體的中心是中心燃燒室(由石墨材料或碳化硅材料制作的爐膽)12，在罐體內(nèi)壁與中心燃燒室12之間的空腔為裝料室14，在中心燃燒室12周圍的裝料室14內(nèi)均部有排煙高溫輻射熱管13，該排煙高溫輻射熱管13為兩層(根據(jù)還原罐的大小，也可以是多層)，在排煙高溫輻射熱管13周圍的裝料室14內(nèi)裝入鎂料球團(tuán)，在排煙高溫輻射熱管13的上方是煙氣室(內(nèi)有保溫層)10，兩層排煙高溫輻射熱管13的下端分別與中心燃燒室12的下端相通，排煙高溫輻射熱管13的上端分別與煙氣室10相通，當(dāng)排煙高溫輻射熱管13為兩層時(shí)，兩層的排列方式為管與管之間相互錯(cuò)開，這樣有利于排煙高溫輻射熱管13在裝料室14內(nèi)的均勻散熱，當(dāng)排煙高溫輻射熱管13為兩層或兩層以上時(shí)，其每層管與每層管的連接也可以采取首尾串聯(lián)的方式，即熱煙經(jīng)最里層管的下端進(jìn)入，由上端排入到煙氣室10后，再進(jìn)入下一層管的上端，如此循環(huán)，為了提高排煙高溫輻射熱管13的散熱效率，還可以在排煙高溫輻射熱管13的圓周表面錯(cuò)位分布著金屬導(dǎo)熱片，錯(cuò)位分布既有利于均勻散熱，也有利于鎂料球團(tuán)的均勻分布。在中心燃燒室12的頂端連接燃燒器1，該燃燒器I可以燃燒液體(柴油等)，也可以燃燒氣體(液化氣、天然氣等)，燃燒器I直接將可燃?xì)怏w噴入燃燒室12內(nèi)燃燒，直接加熱燃燒室12。在還原罐15的下端有排渣管20，排渣管20的下端有卸渣門21，用于排放鎂提煉后的廢渣。在罐體的頂部有進(jìn)料管9，該進(jìn)料管9上端接進(jìn)料口 7，進(jìn)料管9下端接裝料室14。在罐體的頂部還有與裝料室14連接的鎂結(jié)晶收集器6，該收集器(結(jié)晶套34) 6內(nèi)設(shè)水循環(huán)冷凝器3，在收集器6上還有二級(jí)抽真空接口 2、進(jìn)水口 4和出水口 5，抽真空接口2連接真空泵，進(jìn)水口 4連接冷卻水，當(dāng)鎂料球團(tuán)被加熱到1100-1200度時(shí)，氣體鎂在真空泵作用下進(jìn)入鎂結(jié)晶收集器6，經(jīng)水循環(huán)冷凝器3冷卻后，在結(jié)晶套內(nèi)結(jié)晶成為鎂結(jié)晶體，在收集器6與還原罐15的連接管上設(shè)有一級(jí)抽真空接口及電磁閥11。在罐體的頂部還有余熱利用和送風(fēng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括蓄熱室，在蓄熱室內(nèi)有蓄熱體17a、17b，蓄熱體17a、17b經(jīng)助燃空氣換向閥18a、18b、換熱引風(fēng)機(jī)(圖中未畫出)、鼓風(fēng)機(jī)(圖中未畫出)連接進(jìn)行變位、切相送風(fēng)或引風(fēng)給燃燒器，屬利用高溫?zé)煔饧訜嶂伎諝?。蓄熱體17的功能是一.將煙氣室10內(nèi)的熱煙送入燃燒器I ;二 .給燃燒器I送風(fēng)加氧；這些都由換向閥18完成。本罐體設(shè)有回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(定位旋轉(zhuǎn)回彈式動(dòng)力裝置)，該回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括馬達(dá)27、減速器26、傳動(dòng)鏈輪25等，減速器26通過(guò)鏈輪25和鏈條28與安裝在排渣管20下端的鏈輪轉(zhuǎn)盤23連接，在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下，罐體可實(shí)現(xiàn)順時(shí)針和逆時(shí)針(通過(guò)電磁閥和回轉(zhuǎn)彈簧的作用；小于360度)的交替定位旋轉(zhuǎn)；另外，在罐體的排渣管20側(cè)面還連接有電磁振搗器 19，該振搗器19對(duì)罐體進(jìn)行振動(dòng)；罐體在旋轉(zhuǎn)和振動(dòng)的作用下，裝料室14內(nèi)的鎂料球團(tuán)不停的翻轉(zhuǎn)和位移。本罐體的安裝采取上下都有自由度的安裝方式，這便于罐體的振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)。罐體的上端(包括上罐體與下罐體之間的連接法蘭，或中心燃燒室上端)通過(guò)懸掛吊件8或懸掛吊件8與鋼球24相結(jié)合的方式安裝在鋼結(jié)構(gòu)支架(圖中未畫出，其結(jié)構(gòu)可以參考下端的支承架和弧形軌道結(jié)構(gòu))上或安裝在保溫外殼32上，也可以懸掛在鋼結(jié)構(gòu)支架上；還原罐15的下端安裝在下支承支架22上，在還原罐15的下端設(shè)有鏈輪轉(zhuǎn)盤23，在下支承支架22上設(shè)有弧形軌道35，在弧形軌道35與鏈輪轉(zhuǎn)盤23之間設(shè)有鋼球24，作為罐體旋轉(zhuǎn)支承點(diǎn)，在裝料或卸料時(shí)罐體作小于360°旋轉(zhuǎn)離心、向心回彈拋料。工作原理本發(fā)明適用1200°C以下各エ藝需求的加熱溫度段內(nèi)加熱恒溫需求，熱法煉鎂及其它金屬礦料的加熱、烘干、熱釋解、熱分解，根據(jù)エ藝要求進(jìn)行常壓或負(fù)壓吸附式O. 013/kpa，1200°C以下內(nèi)金屬鎂及其他需負(fù)壓吸附式還原エ藝的提煉和熱分解，該爐內(nèi)燃輻射、傳導(dǎo)、對(duì)流加熱方式是使還原罐內(nèi)物料內(nèi)外受熱加溫迅速升溫，最大限度合理高效地利用 熱、輻射、對(duì)流、傳導(dǎo)對(duì)還原罐體內(nèi)的物料進(jìn)行均勻升溫加熱。本發(fā)明集爐、還原罐一體化，直接在還原罐內(nèi)設(shè)置燃燒系統(tǒng)，由內(nèi)向外輻射、傳導(dǎo)、對(duì)流、加熱，同時(shí)設(shè)有外加熱輔助燃燒、吸熱、蓄熱、回收預(yù)熱助燃空氣，控制實(shí)現(xiàn)高溫低過(guò)量空氣系數(shù)的燃燒，達(dá)到最佳燃燒加熱效果。可燃性氣體或燃油經(jīng)過(guò)燃燒器將燃料和空氣預(yù)混噴射入罐體爐膽內(nèi)燃燒，第一回程經(jīng)爐膽內(nèi)燃燒由內(nèi)向外高溫輻射，內(nèi)置爐膽內(nèi)燃燒后產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)第二回程煙管繼續(xù)對(duì)物料加熱，經(jīng)第二回程對(duì)流高溫?zé)煔庠偻ㄟ^(guò)煙管向外傳導(dǎo)加溫后，高溫?zé)煔膺M(jìn)入集氣室轉(zhuǎn)入第三回程煙氣管道，繼續(xù)對(duì)物料加熱，經(jīng)第三回程后高溫?zé)煔膺M(jìn)入爐罐外煙氣室，再給還原罐體外加溫，同時(shí)設(shè)置在外煙氣室的蓄熱體裝置進(jìn)行蓄熱、換熱、余熱回收，再循環(huán)對(duì)燃燒助燃空氣和可燃?xì)怏w作預(yù)熱加熱，將可燃?xì)怏w和助燃空氣從常溫加熱到800-1000°C，燃燒后的廢氣經(jīng)過(guò)蓄熱體換熱后，變成< 150°C煙氣向外排放(傳統(tǒng)老式爐排燃溫度達(dá)1000-1100°C )見(jiàn)附圖8"預(yù)熱空氣溫度助燃與燃料節(jié)約率關(guān)系表"。本爐的爐體部分為分體結(jié)構(gòu)，即由罐體封頭和下罐體組成，這種結(jié)構(gòu)方便內(nèi)部中心燃燒室(爐膽)和排煙高溫輻射熱管的安裝和拆卸，當(dāng)更換中心燃燒室(爐膽)和排煙高溫輻射熱管時(shí)，打開罐體封頭，取出中心燃燒室(爐膽)和排煙高溫輻射熱管并更換新的或進(jìn)行維修即可，這樣可使罐體部分不報(bào)廢而繼續(xù)使用。
權(quán)利要求
1.一種還原罐，包括罐體、冷卻套、錐體結(jié)晶套，其特征是罐體由石墨材料或碳化硅材料制作，罐體內(nèi)是物料，罐體外面加熱。
2.—種還原罐，包括罐體，罐體內(nèi)設(shè)中心燃燒室，罐體與中心燃燒室之間設(shè)高溫輻射熱管，中心燃燒室與高溫輻射熱管相通，中心燃燒室連接燃燒器，其特征是罐體由石墨材料或碳化硅材料制作；中心燃燒室由石墨材料或碳化硅材料制作；高溫輻射熱管由石墨材料或碳化娃材料制作。
3.—種鎂還原爐，其特征是包括 一爐體，由耐火磚和保溫磚組成，爐體兩端分別設(shè)置有燃燒器，爐體內(nèi)排列設(shè)置有還原罐，該還原罐由石墨材料或碳化硅材料制作； 一抽真空系統(tǒng)，連接還原罐的冷卻套； 一冷卻水系統(tǒng)，連接還原罐的冷卻套。
4.一種鎂還原爐，其特征是包括 一還原罐，該還原罐設(shè)有中心燃燒室，在中心燃燒室與還原罐之間是裝料室，在裝料室內(nèi)設(shè)有排煙高溫輻射熱管，該排煙高溫輻射熱管的下端與中心燃燒室的下端相通，其上端與煙氣室連通，還原罐由石墨材料或碳化硅材料制作，排煙高溫輻射熱管由石墨材料或碳化硅材料制作，中心燃燒室由石墨材料或碳化硅材料制作； 一進(jìn)料口，與裝料室相通； 一鎂結(jié)晶收集器，與裝料室相通，該鎂結(jié)晶收集器由結(jié)晶套和冷卻水套組成； 一燃燒器，連接中心燃燒室，對(duì)中心燃燒室燃燒加熱； 一排渣管，連接裝料室； 一翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，用于安裝還原罐，使還原罐裝料或卸料。
5.如權(quán)利要求4所述的鎂還原爐，其特征是所述還原罐的排渣管上還設(shè)有振搗器。
6.如權(quán)利要求4所述的鎂還原爐，其特征是所述翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)有用于安裝還原罐的下支承支架，還原罐的下端設(shè)有鏈輪轉(zhuǎn)盤，在下支承支架上設(shè)有弧形軌道，在弧形軌道與鏈輪轉(zhuǎn)盤之間設(shè)有鋼球，作為罐體旋轉(zhuǎn)支承點(diǎn)，在裝料或卸料時(shí)罐體作小于360°旋轉(zhuǎn)。
7.如權(quán)利要求4所述的鎂還原爐，其特征是所述還原罐頂部設(shè)有A、B兩個(gè)蓄熱體，該蓄熱體與還原罐上的煙氣室相通，其中兩個(gè)蓄熱體交替進(jìn)行蓄熱和換熱。
8.如權(quán)利要求7所述的鎂還原爐，其特征是所述煙氣室與排煙高溫輻射熱管相通，該煙氣室經(jīng)蓄熱體、換向閥和風(fēng)機(jī)將預(yù)熱后的助燃空氣送到燃燒器。
9.如權(quán)利要求4所述的鎂還原爐，其特征是所述排煙高溫輻射熱管均勻分布在中心燃燒室的周圍，該排煙高溫輻射熱管包括一層或兩層或多層，其中當(dāng)所述排煙高溫輻射熱管設(shè)置兩層或多層時(shí)，每層的排煙高溫輻射熱管與排煙高溫輻射熱管之間順圓周相互錯(cuò)位排列，每層排煙高溫輻射熱管的下端分別與中心燃燒室的下端相通，每層排煙高溫輻射熱管的上端分別與外煙氣室相通。
全文摘要
一種還原罐，包括罐體、冷卻套、錐體結(jié)晶套，其中罐體由石墨材料或碳化硅材料制作，罐體內(nèi)是物料，罐體外面加熱。
文檔編號(hào)F27B14/04GK102676849SQ20121018872
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月8日
發(fā)明者張銳, 李恒杰 申請(qǐng)人:張銳, 李恒杰