液態中間包的制作方法

專利名稱：液態中間包的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種金屬真空冶煉還原罐，特別涉及一種用來冶煉金屬鎂或媽的 真空冶煉還原罐。
背景技術：
某些蒸氣壓較高的堿金屬和堿土金屬，如鏗、銘、鎂、鈣等，可以用硅、鋁 或它們的合金在真空的條件下用金屬熱還原法制得。鎂的金屬熱還原制備方法中 硅熱或鋁熱金屬熱還原則得到最廣泛的應用，但其還原劑多以珪鐵合金的形式被 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 鍛后產物。使用硅鐵還原劑，稱為硅熱法煉鎂應用最多。
依據加熱方法的不同，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), —種是法國的半連續法煉4美(The Magnetherm Process), 另一種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4美，而后兩種方法為內電阻加熱石圭熱法煉4美。
其中國內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成球團料， 然后將球團料放入還原罐內，再將還原罐加入還原爐內高溫(1200。C)與真空(1 ~ 23.3Pa)環境下發生反應。 一段時間后，鎂蒸氣從球團料中析出，到達還原罐頂 部后被結晶器所收集。 一般經過11 12小時的還原時間后，才能將一個還原罐的 鎂金屬基本析出。析出完成后，還需要將還原罐予以拆除，再從拆除了的還原罐 內將結晶器取出。最后，更換還原罐內的球團料和結晶器后，重新放入還原爐內， 如此循環進4亍。
采用皮江法煉鎂的優點是方法簡單，長期以來一直延用，但其存在的不足之 處除了能耗高、對環境造成污染外，還有
1、傳統的還原罐和結晶器是使得鎂蒸氣冷凝結晶為固態進行回收，然后將固 態金屬鎂放入精煉爐中熔化后進行精煉。在還原生產和精煉生產中，均具有一個升溫達到相變的過程，不僅生產工序多、能源消耗高，而且導致生產效率低，鎂 金屬產量也有一部分損失。
2、 傳統的生產方法，金屬鎂的生產是以還原周期(一般11-12小時)為周 期，屬于間斷生產，出鎂連續性差，不適于大工業生產。
3、 傳統的生產方法，人工勞動依賴性高，工作環境差，工作安全性低，不適 于大工業生產。
因此，還有必要對現有的皮江法煉鎂的裝置和方法進行改進，以符合現代工 業生產的需要。

發明內容
針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種液態中間包，解決傳統 金屬真空冶煉存在的連續性差、生產效率低的問題。 為實現上述目的，本發明采用的技術方案是
一種液態中間包，其特征在于包括一個中間包主體，所述的中間包主體內 具有容物空間，且所述的容物空間與一個液態結晶器相通，所述的中間包主體上 設有中間包加熱控制裝置和中間包抽真空裝置，所述的中間包加熱控制裝置使液 態中間包的容物空間內的溫度保持在預定范圍內，所述的中間包抽真空裝置使中 間包主體的容物空間內保持在預定的真空度，所述的中間包主體還設有一個用來 排液的出液口 。
較佳的技術方案中，還可以附加以下技術特征所述的中間包加熱控制裝置 采用電加熱裝置。
較佳的技術方案中，還可以附加以下技術特征還設有一個中間包控制閥組， 以控制所述的中間包主體的容物空間與液態結晶器的連通狀態。
較佳的技術方案中，還可以附加以下技術特征所述的中間包主體的材料是 Crl8Ni9Ti不銹鋼材料。
較佳的技術方案中，還可以附加以下技術特征所述的中間包主體外部包覆 有保溫隔熱材料。
較佳的技術方案中，還可以附加以下技術特征所述的保溫隔熱材料的材質 是三氧化二鋁。
與現有技術相比較，本發明具有的有益效果是1、 鎂蒸氣在結晶器中液態結晶，再通過中間包將其維持在液態并運到精煉爐 中精煉，節約了固態金屬鎂在精煉爐中相變所需要的能量，既減少了工序，又節
省了能源，降低了生產成本；
2、 還原罐的裝料、出渣不影響液態結晶器的工作，保證了液態結晶器工作的 連續性，是實現半連續生產的重要保證；
3、 通過中間包控制閥組的控制，液態鎂定時、定量地流入液態中間包中，是 實現半連續生產的重要條件。
4、 導流筒的存在，使得鎂蒸氣的流通更加順暢，縮短了還原時間(降至9~ IO小時)，節約了燃料，縮短了工作周期，提高了生產效率。


圖1是本發明可半連續化生產的金屬真空冶煉還原裝置的結構示意圖2是本發明的液態結晶器的結構示意圖3是本發明的液態中間包的結構示意圖4是本發明的導流筒從中間剖開后的結構示意圖5是本發明的導流筒從中間剖開后的另 一 種結構示意圖6是本發明的導流筒從中間剖開后的再一種結構示意圖。
具體實施例方式
為了使本發明的構造與特點能夠更好地被理解，以下將通過較佳實施例與附 圖結合的方式對本發明進行詳細說明。為了使本發明的結構更加清晰，所述的附 圖有可能在繪制過程中改變了實際的比例關系，這不應當被理解為對本專利申請 的限定。
如圖l所示，是本發明可半連續化生產的金屬真空冶煉還原裝置的結構示意 圖，包括還原爐l、還原罐4、液態結晶器8和液態中間包20,其中
所述的還原爐1采用蓄熱式燃燒技術，且設有爐體3和燒嘴2，均是現有技 術，不予贅述。
所述的還原罐4豎直設置在還原爐1的爐體3內，且兩端伸出爐體3夕卜。其 中，還原罐4上端設有機械裝料口 5,下端設有機械出料口 6,可實現機械化地入 料與出料。在還原罐4下端(實際上，也可以是上端)側部連接有一個管狀的導流裝置7，用來將還原罐4內的鎂蒸氣導出。在還原罐4內的中部固設有一個導流 筒11，所述的導流筒11是耐熱金屬材質(可耐1300°C高溫，如Cr25Ni20Si2耐 熱不銹鋼材料)，且如圖4所示，所述的導流筒ll呈中空筒狀，所述的導流筒11 與還原罐4內壁之間還具有間隙，以供放置球團料，導流筒11底部設有擋體12, 避免球團料漏出；在導流筒11的筒身上設有多個貫穿壁厚的孔隙14,將導流筒 11的內部與外部連通，加快鎂蒸氣的析出速度，所述的導流筒11的外側壁上還沿 長度方向設有多個通氣槽15,以供鎂蒸氣沿導流筒11流向所述的導流裝置7。所 述的孔隙14與通氣槽15的形狀、大小不需要具體限制，能夠通氣即可，當然， 為了防止球團料漏出，孔隙14的寬度應當小于球團料的直徑。而且，通氣槽15 的設置也可以根據實際需要予以增減，若鎂蒸氣的流通速度可以達到設計要求， 就沒有必要開設所述的通氣槽15;在鎂蒸氣的流通速度達不到設計要求的情況下， 才有必要開設所述的通氣槽15。
其中，在本實施例中，所述的孔隙14是橢圓形的通孔，所述的孔隙14也可 以是圓孔、多邊形孔或者長圓孔。
需要補充的是，上述導流裝置7伸入還原罐4后，與所述的導流筒11內部相 連通，具有很好的導流效果。在本實施例中，所述的導流裝置7是耐熱金屬材質 (可耐1300。C高溫，如Cr25Ni20Si2耐熱不銹鋼材料)，形狀為圓管狀或者方管 狀均可。
所述的導流裝置7外伸端連接所述的液態結晶器8,所述的液態結晶器8與 導流裝置7連接處設有結晶器控制閥組84。所述的液態結晶器8的內部結構，如 圖2所示，包括結晶器殼體81，結晶器殼體81材質優選采用Crl8Ni9Ti不銹鋼 材料，采用12mm厚不銹鋼板沖壓焊接制造，結晶器殼體81外部用保溫隔熱纖維 包扎保溫(簡單起見，所述的保溫隔熱纖維未予圖示，其材質是三氧化二鋁)， 所述的結晶器殼體81具有容置空間，并通過所述的結晶器控制閥組84切換容置 空間與導流裝置7的連通狀態。所述的液態結晶器上還設有結晶器加熱控制裝置 82和結晶器抽真空裝置83,所述的結晶器加熱控制裝置82 (優選采用電加熱裝 置)使結晶器殼體81內溫度保持在一定范圍(溫度控制系統屬于現有技術，在此 不予贅述)，從而使得鎂蒸氣進入液態結晶器8后轉化并保持在液態，所述的結 晶器抽真空裝置83使結晶器8的殼體81的容置空間內保持在預定的真空度。
所述的液態中間包20通過中間管道21與所述的液態結晶器8的容置空間相通，且所述的中間管道21上設有中間包控制閥組22,以切換液態中間包20與液 態結晶器的連通狀態。所述的液態中間包20的具體結構，如圖3所示，包括一個 的中間包主體23，中間包主體23的材質為Crl8Ni9Ti不銹鋼材料，采用8mm厚 不銹鋼板沖壓焊接制造，中間包主體23外部包覆有保溫隔熱材料(簡單起見，所 述的保溫隔熱材料未予圖示，其材質是三氧化二鋁)，中間包主體23內具有容物 空間，所述的中間包主體23上設有中間包加熱控制裝置24和中間包抽真空裝置 25，所述的中間包加熱控制裝置24 (優選采用電加熱裝置)使液態中間包20內 溫度保持在一定范圍(溫度控制系統屬于現有技術，在此不予贅述)，從而使得 液態鎂進入液態中間包8后保持在液態，所述的中間包抽真空裝置25使中間包主 體23的容物空間內保持在預定的真空度。所述的中間包主體23還設有一個出液 口 26,用來將容物空間內的液態鎂排出，以進行下一道精煉工序。
以下介紹如何使用上述可半連續化生產的金屬真空冶煉還原裝置，包括以下 步驟
(1 )將導流筒11固定在還原罐4內，并將還原罐4固定在還原爐1內，將 球團料加入到還原罐4內的導流筒11內外；
(2) 將還原罐4密封并抽真空達到生產要求，接著啟動還原爐l對還原罐4 進行加熱，達到工作溫度后，鎂蒸氣從球團料中析出，并通過導流筒ll的孔隙 14和通氣槽15到達所述的導流裝置7，然后從導流裝置7進入液態結晶器8中；
(3) 進入液態結晶器8中的鎂蒸氣溫度降低，轉化為液態，并保持在液態；
(4) 通過所述的中間包控制閥組22的控制，液態結晶器8內的液態鎂定時、 定量地流入液態中間包20中，以實現半連續生產；
(5) 液態中間包20裝滿后，運到精煉爐中精煉；同時，換一個液態中間包 20與液態結晶器8相連；如此，不停更換并運送液態中間包20;
(6) 待還原罐4內的金屬鎂析出完畢后，關閉所述的結晶器控制閥組84, 然后將還原罐4底部機械出料口 6打開，將料渣清除，接著，關閉機械出料口 6, 打開機械進料口 5,放入新的球團料，抽真空，打開所述的結晶器控制閥組84， 開始新的還原工作。
使用本發明的半連續化生產的金屬真空冶煉還原裝置和還原方法，與現有技 術相比，具有如下優點
1、鎂蒸氣在結晶器中液態結晶，再通過中間包將其維持在液態并運到精煉爐中精煉，節約了固態金屬鎂在精煉爐中相變所需要的能量，既減少了工序，又節
省了能源，降低了生產成本；
2、 還原罐的裝料、出渣不影響液態結晶器的工作，保證了液態結晶器工作的 連續性，是實現半連續生產的重要保證；
3、 通過中間包控制閥組的控制，液態鎂定時、定量地流入液態中間包中，是 實現半連續生產的重要條件。
4、 導流筒的存在，使得鎂蒸氣的流通更加順暢，縮短了還原時間(降至9~ IO小時)，節約了燃料，縮短了工作周期，提高了生產效率。
如圖5所示，是導流筒的另外一種結構形式，其與圖4相比較，區別在于 通氣槽15是沿導流筒11的周向設置，如此設置的通氣槽15同樣可以將各個孔隙 14連通起來，增進鎂蒸氣的流通速度。
而如圖6所示，又是導流筒的另外一種結構形式，與前述實施例相比較，其 區別在于部分通氣槽15沿長度方向設置，另外一部分通氣槽15沿周向設置， 如此設置的通氣槽15可以進一步增進各個孔隙14之間的聯系，再一次提高鎂蒸 氣的流通速度，從而提高金屬鎂的生產效率。另外，本實施例中，孔隙14以及通 氣槽15使用了多邊形形狀，也是一個不同的地方。
實際上，在不影響導流筒11的結構強度的前提下，還可以將通氣槽15的延 伸方向進行更改，例如設置成螺旋形或者蛛網狀，都是可以的。
上述實施例中，是以金屬鎂的冶煉為例說明本申請的結構和特點，而實際上， 本發明方法和裝置同樣適用于冶煉鏗、銘、釣等蒸氣壓較高的堿金屬和堿土金屬， 其中的區別對于本領域技術人員而言，屬于公知常識，在此不予贅述。
以上說明對本發明而言只是說明性的，而非限制性的，本領域普通技術人員 理解，在不脫離權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，但都將落入本發明的保護范圍之內。
權利要求
1、一種液態中間包，其特征在于包括一個中間包主體，所述的中間包主體內具有容物空間，且所述的容物空間與一個液態結晶器相通，所述的中間包主體上設有中間包加熱控制裝置和中間包抽真空裝置，所述的中間包加熱控制裝置使液態中間包的容物空間內的溫度保持在預定范圍內，所述的中間包抽真空裝置使中間包主體的容物空間內保持在預定的真空度，所述的中間包主體還設有一個用來排液的出液口。
2、 根據權利要求1所述的液態中間包，其特征在于所述的中間包加熱控制 裝置采用電加熱裝置。
3、 根據權利要求1所述的液態中間包，其特征在于還設有一個中間包控制 閥組，以控制所述的中間包主體的容物空間與液態結晶器的連通狀態。
4、 根據權利要求1所述的液態中間包，其特征在于所述的中間包主體的材 料是Crl8Ni9Ti不銹鋼材料。
5、 根據權利要求1所述的液態中間包，其特征在于所述的中間包主體外部包覆有保溫隔熱材料。
6、 根據權利要求5所述的液態中間包，其特征在于所述的保溫隔熱材料的材質是三氧化二鋁。
全文摘要
本發明是一種液態中間包，其包括一個中間包主體，所述的中間包主體內具有容物空間，且所述的容物空間與一個液態結晶器相通，所述的中間包主體上設有中間包加熱控制裝置和中間包抽真空裝置，所述的中間包加熱控制裝置使液態中間包的容物空間內的溫度保持在預定范圍內，所述的中間包抽真空裝置使中間包主體的容物空間內保持在預定的真空度，所述的中間包主體還設有一個用來排液的出液口。使用本發明，可以實現的金屬真空冶煉的半連續化生產，提高生產效率，降低生產成本。
文檔編號C22B26/00GK101289709SQ20081010638
公開日2008年10月22日 申請日期2008年5月13日 優先權日2008年5月13日
發明者唐賢軍, 曹東生, 辛衛亞 申請人:辛衛亞