專利名稱：菱鎂礦石一步法煉鎂工藝方法及設備的制作方法
技術領域：
本發明屬于菱鎂礦石煉鎂技術領域，特別是涉及一種菱鎂礦石一步法煉鎂工藝方法及 設備。
背景技術：
目前，皮江法煉鎂技術支撐著的鎂冶煉行業80%以上的產量，但它又以能耗大、產 能小、污染嚴重、三廢(廢水、廢渣、廢氣)排放量大而著稱，與環境保護節能減排格格不入， 遭到社會和國家的抵制，要想發展鎂的冶煉靠皮江法是有困難的。以菱鎂礦石為原料的電解法提取金屬鎂，雖然可以改變一下菱鎂礦石的產品方 向，但利潤率相差不多，對環境的污染沒有改變又加上氯氣毒害，建廠投資大，占地面積大、 工藝復雜，令人望而卻步。熱法煉鎂中的炭熱法是以煅燒菱鎂礦為原料、石油焦為還原劑、浙青為粘合劑，經 過細磨、混合、壓團后在三相電弧爐中還原熔煉，氧化鎂被碳還原，得到的Mg蒸氣和CO混合 存在于氣相中，迅速把氣態產物冷卻到200°C以下，鎂蒸氣和CO—同進入混合冷卻器中冷 卻、沉降以后，經袋濾器過濾得到鎂粉，這種鎂粉含50%金屬鎂、20%C及30%的MgO，其粒度 為0. 1 0. 6 m。再將鎂粉壓成團塊裝入蒸餾罐進行升華蒸餾，這樣得到的結晶鎂，再經熔 化、精煉后可獲得商品鎂錠。但因其工藝繁瑣、工序長、能耗大、成本高等因素沒有得到廣泛 應用。找出一條新途境來加工菱鎂礦石，產品利潤高，又不污染環境，這是人們正在探索 的課題。
發明內容
本發明的目的是提供一種菱鎂礦石一步法煉鎂工藝方法，加料、出鎂、卸渣、移動 電極等操作均實現了密封，可自動連續進行，不必停爐，內部真空度不被破壞；機械化連續 的生產程序代替了間斷周期性的手工操作，提高了設備利用率和熱能利用率，改善了生產 環境，減輕了工人勞動強度；實現了和諧環保生產。本發明的另一個目的是提供一種用于菱鎂礦石一步法煉鎂工藝方法的設備，在密 封的三相電爐內進行熔融還原反應，代替在還原罐中進行的外加熱內真空的固相容器還原 反應，同時節省了大量貴重合金和能源，降低了成本；真空密閉的反應操作，徹底地凈化了 操作現場的空氣，徹底地改變了真空容器內還原時代，這是改變環境的基礎手段。本發明的目的是通過下述技術方案來實現的。本發明的菱鎂礦石一步法煉鎂工藝方法，其特征在于由以菱鎂礦石為原料、以焦 炭或石墨為還原劑，螢石和鋁土礦石為助熔劑，三種爐料經破碎直接以顆粒狀分別投爐，在 高溫真空熔融狀態下完成Mg0+C=Mg+C0的反應，鎂蒸氣先后凝成液體鎂或結晶鎂，趁熱進 入連續精煉爐內，直接進行精煉，最終獲得99. 97%金屬鎂錠，
1)精選菱鎂礦石，除去雜質和泥沙，破碎成0. 5 IOmm的顆粒，篩除0. 5mm以下的粉粒，裝入菱鎂礦石回轉煅燒窯內，利用還原過程中產生的一氧化碳和在預熱段收集的可燃 氣體，作為燃料來煅燒菱鎂礦石，使其完成MgCO3=MgCHCO2分解，獲得的輕燒氧化鎂趁熱直 接加入給料系統，被密閉地送入內熱式真空還原爐內，
2)精選焦炭、鋁土礦石、螢石，除去雜質和泥土，分別破碎成0.5 5 mm小粒，篩掉的小 于0.5 mm以下粉末，直接投爐，
3)按菱鎂礦石400 530重量份、焦炭70 85重量份、鋁土礦石6 10重量份和螢 石20 30重量份的比例計量后，分別經各自的真空隔離投料系統，加到內熱式真空還原爐 的預熱倉內，在真空狀態下進行預熱和排出CO2,排出爐料中和爐料本身吸附的水份和所含 的揮發份、空氣、結晶水，然后逐次被推入熔池，開始其熔融狀態下的還原反應，整個過程中 保證熔融還原腔的真空度不變，
4)產生的反應渣經密封卸渣裝置卸出，卸渣過程不破壞內部真空度，每次卸渣時熔池 內渣面上下波動90 50 mm,生產100重量份鎂僅有30 20重量份殘渣，
5)反應產生的鎂蒸氣和一氧化碳經內熱式真空還原爐的鎂蒸氣出口被抽到分離冷凝 腔內，鎂蒸氣和一氧化碳在高溫下分離鎂蒸氣凝聚在冷卻壁上成為液體鎂并向下流動，經 下方的下泄管，流入鎂液體聚積罐聚集，
6)少量鎂蒸氣沒有和一氧化碳分開，在隨后的結晶器內也被冷凝成結晶鎂，一氧化碳 被真空系統繼續抽出，成為煅燒窯的主要的氣體燃料，同時抽出揮發份和水份，成為煅燒窯 的輔助氣體燃料，
7)液體鎂從鎂液體聚積罐直接流入到連續精煉爐內，精煉后得到純度為99.97%的金 屬鎂液體，澆鑄到鑄錠機上鑄成商品錠，
8)剩余的微量鎂粉和氧化鎂的粉末再經濾袋回收裝置收集起來，送內熱式真空還原爐 內重新還原。本發明的工藝方法的特點是
其一，精選菱鎂礦石裝入回轉窯內，是利用還原過程中產生的一氧化碳和在預熱 段收集的其它可燃氣體，作燃料來煅燒小顆粒的菱鎂礦石，達到燃氣的循環利用和加快 MgCO3=MgCHCO2分解反應的目的，并趁熱被密閉地送入還原爐內，減排一氧化碳和節省熱能。其二，各種爐料進入高溫還原反應區之前，對爐料進行預熱的同時，在高溫下排 出爐料間和爐料本身吸附的水份和所含的揮發份、空氣、結晶水等及其它氣體，這不但在 還原反應前凈化了爐料，對純凈反應產物和分離氣體反應產物提供了基礎，有效地阻止了 Mg0+C=Mg+C0的逆向反應發生，也節約了熱能，起到節省焦炭和電極的作用；為直接得到液 體鎂掃清了道路，創造了 一個不可缺的凈化環境。從爐料投入直到鎂錠鑄成，均在一套設備中連續進行，各工序的操作程序均由計 算機按控制流程圖遠程監控，保證裝料、卸渣、出鎂、石墨電極上下移動各操作過程連續進 行。工藝參數控制均由計算機控制
1)菱鎂礦石回轉煅燒窯內的最高溫度控制在1000°c 900°C，菱鎂礦石回轉煅燒窯 的轉速控制在10 20轉/分，
2)預熱腔內的溫度控制在1000°C以上，預熱腔內的真空度控制在3600 5000Pa之間，
3)內熱式真空還原爐的還原反應腔內的溫度控制在1800°C以上，此還原反應腔內的真空度控制在3600 4500Pa之間，
4)鎂蒸氣分離冷凝器內的溫度控制在1300°C以下，鎂蒸氣分離冷凝器內的真空度控制 在3600 2500Pa之間，
5)干式金屬鎂接收系統的結晶器內的溫度控制在500°C 400°C，此結晶器內的真空 度控制在200 150Pa之間，
6)內熱式真空還原爐的還原反應腔內的氣流上升速度不能大于lm/s，這關系到反應效 果和粉塵
7)在鎂蒸氣分離冷凝器內的流速<3m/s，
8)在此結晶器內的流速彡3m/s。一種用于所述的菱鎂礦石一步法煉鎂工藝方法的設備，其特征在于由爐料貯 存輸送系統，與此爐料貯存輸送系統相連接的真空隔離密封投料系統，與此真空隔離密封 投料系統相連接的內熱式真空還原爐，設在此內熱式真空還原爐爐頂上的電極移動密封裝 置，與此內熱式真空還原爐的蒸氣出口相連接的干式金屬鎂接收系統，分別與此干式金屬 鎂接收系統相連接的連續精煉熔鑄設備、濾袋回收裝置，與此濾袋回收裝置相連接的燃氣 循環利用系統，與此內熱式真空還原爐的出渣口相連接的卸渣密封裝置，與所述的真空隔 離密封投料系統相連接的菱鎂礦石煅燒裝置，與此菱鎂礦石煅燒裝置相連接的菱鎂礦石破 碎篩分提升設備，分別與所述的爐料貯存輸送系統、菱鎂礦石破碎篩分提升設備、菱鎂礦石 煅燒裝置、真空隔離密封投料系統、內熱式真空還原爐、電極移動密封裝置、干式金屬鎂接 收系統、連續精煉熔鑄設備、濾袋回收裝置、燃氣循環利用系統、卸渣密封裝置相連接的計 算機控制系統組成以內熱式真空還原爐為中心的連貫一體的真空還原提煉金屬鎂的設備， 與此計算機控制系統相連接的傳感器和執行機構包括設在菱鎂礦石回轉煅燒窯的頭部、 中部、尾部的溫度傳感器，設在真空隔離投料系統01-02中的料位探頭及各閥門開關，設在 真空隔離倉中的測真空度的傳感器、電動真空節流閥，設在內熱式真空還原爐的預熱腔上 蓋中的一個溫度傳感器及測真空度的傳感器、電動真空節流閥，設在內熱式真空爐旁邊的 爐內溫度控制臺、設在內熱式真空爐上的測真空度的傳感器、調節電動真空節流閥，設在內 熱式真空爐下部的料位傳感器，設在內熱式真空還原爐的鎂蒸氣出口管上的氣體流速傳感 器，設在干式金屬鎂接收系統的鎂蒸氣分離冷凝器上的溫度傳感器、測真空度的傳感器，設 在燃氣循環利用系統內的溫度傳感器，設在干式金屬鎂接收系統的鎂液體聚集罐中的溫度 傳感器、測真空度的傳感器、料位傳感器，設在連續精煉熔鑄設備上的溫度傳感器、料位傳 感器，設在卸渣密封裝置的集渣包內的料位傳感器、溫度傳感器、測真空度的傳感器。回轉煅燒窖的頭、中、尾各安置一個溫度傳感器監視溫度，用此調節火焰大小。-窖 內溫度；真空隔離投料系統各段均裝料滿探頭和無料探頭，監視料位，控制各閥門開或關； 真空隔離倉除安置上述料位探頭外，還安裝有測真空度的傳感器，調節電動真空節流閥的 流量，控制真空隔離倉內的真空度；預熱腔上蓋安裝一個溫度傳感器監視溫度；各預熱倉 上段安裝有測真空度的傳感器，調節電動真空節流閥的流量，控制各預熱倉內的真空度，保 持和還原反應腔的真空度平衡；內熱式真空爐由旁邊的控制臺按溫度傳感器監視溫度的指 令完成電極的升降、電流大小調節，控制爐內溫度；爐上裝有測真空度的傳感器，調節電動 真空節流閥的流量，控制各預熱倉內的真空度；部裝有料位傳感器監控爐內熔池液面高度， 指揮爐料推進速度和卸渣多少；鎂蒸氣出口管上安裝氣體流速傳感器，借此監視爐內氣流上升速度，控制粉塵上升；鎂蒸氣分離冷凝器上裝有溫度傳感器，監測溫度來調節冷卻劑循 環系統的冷卻速度，控制鎂蒸氣凝聚成液體速度，裝有測真空度的傳感器，用此調節鎂蒸氣 分離冷凝腔的真空度，控制鎂蒸氣凝聚成液體速度，裝有氣體流速傳感器，借此監視鎂蒸氣 分離冷凝腔的氣流流動速度，控制氣體在鎂蒸氣分離冷凝腔內滯留時間，這也是鎂蒸氣能 充分凝成液體的關鍵因素之一；結晶器內裝有溫度傳感器，監測溫度來調節冷卻劑循環系 統的冷卻速度，控制鎂蒸氣凝聚成結晶鎂速度，裝有測真空度的傳感器，用此調節鎂蒸氣分 離冷凝腔的真空度，控制鎂蒸氣凝聚成結晶鎂速度；冷卻劑循環系統內裝有溫度傳感器，監 測溫度來調節冷卻劑循環系統的冷卻速度；鎂液體聚集罐裝有溫度傳感器，監測溫度來調 節冷卻劑循環系統的冷卻速度，裝有測真空度的傳感器，調節電動真空節流閥的流量，控制 鎂液體聚集罐內的真空度；使其內保持一定的真空度，裝有料位傳感器監控鎂液體聚集罐 液面高度，指揮柱塞抬起放鎂液體；連續精煉爐上要裝有溫度傳感器，監測溫度來調節加 熱棒的加熱速度，裝有料位傳感器監控連續精煉爐液面高度，指揮柱塞抬起放出精鎂液體 鑄錠；集渣包內裝有料位傳感器監控裝有料位傳感器監控集渣包內液面高度，指揮柱塞抬 起和放下，和放出集渣包內反應渣，要裝有溫度傳感器，監測溫度來適時放掉集渣包內反應 渣，裝有測真空度的傳感器，開閉電動真空閥，控制集渣包內的真空度；使其內保持一定的 真空度，適時抬起柱塞連通還原反應腔，讓反應渣順利進入集渣包。上述各傳感器測得數據，均由計算機程序控制圖集中處理后，指令各執行機構完 成控制。所述的內熱式真空還原爐由鋼結構外殼，設在此鋼結構外殼內的用耐火磚砌筑 長圓形密封的內熱式三相還原爐的爐體，設在此爐體內的中間隔墻，此中間隔墻把爐體分 為兩部分，一部分為預熱腔，另一部分為還原反應腔，此預熱腔的上蓋中有三個投料孔法蘭 座，此預熱腔的下側面有三個爐料推進器安裝孔座，此還原反應腔的上頂爐蓋上設有一個 鎂蒸氣出口法蘭座和電極插入孔法蘭座，此還原反應腔的下側面有一個密封卸渣裝置。在 這里石墨電極從上蓋的電極插入孔法蘭座和電極移動密封裝置插入，在熔池內起弧加熱熔 融，把爐料加熱到1850度以上，還原產物鎂蒸氣和一氧化碳及粉塵溢出渣面后，由于抽氣 速度控制得當，粉塵在還原反應腔內不斷下降回到渣中，重新被熔融、還原、造渣，只有鎂蒸 氣和一氧化碳經鎂蒸氣出口法蘭座，被抽入鎂蒸氣分離腔。還原反應腔由耐火磚砌筑，容積 可以擴大，它代替了耐熱合金鋼還原罐，不但降低了成本又延長了壽命，為連續生產奠定基 礎。熔融狀態解決了爐料必須要細磨、制球才能解決的問題。一套新的、不用水冷卻的干式金屬鎂接收器讓鎂蒸氣在高溫下和一氧化碳等氣 體分離并冷凝成液體或結晶鎂。所述的干式金屬鎂接收系統中設有干式金屬鎂接收器，此干式金屬鎂接收器包 括反應氣體入口，與此反應氣體入口相連接的冷卻壁，分別與此冷卻壁相連接的一組冷凝 管、冷卻劑槽、柱塞，與此柱塞相連接的柱塞密封件，設在冷凝管之間的鎂蒸氣分離腔，與此 冷卻壁相連接的連接段及法蘭，與此連接段及法蘭相連接的結晶器，此結晶器包括冷卻筒， 與此冷卻筒相連接的抽真空管路與此抽真空管路相連接的結晶器，與此結晶器相連接的結 晶器冷卻劑循環系統，與所述的冷卻壁的下側相連接的鎂液體下泄口，與此鎂液體下泄口 相連接的鎂液體聚積罐，設在此鎂液體聚積罐側底部的鎂液體出口管，與此鎂液體聚積罐 相連接的分離腔冷卻劑循環系統，所述的干式鎂蒸氣冷卻劑循環系統包括加料膨脹筒，與此加料膨脹筒相連接的上匯 集管，分別與此上匯集管相連接的鎂蒸氣分離腔溢流管、下降冷卻管，此鎂蒸氣分離腔溢流 管與所述的冷凝管、冷卻劑槽、鎂液體聚積罐依次連接，與此鎂液體聚積罐相連接的鎂蒸氣 分離腔回流管，與此鎂蒸氣分離腔回流管相連接的下匯集管，與所述的鎂蒸氣分離腔溢流 管相連接的冷卻筒溢流管，與此冷卻筒溢流管相連接的結晶器冷卻筒，與此結晶器冷卻筒 相連接的冷卻筒回流管。用熔鹽作為冷卻劑。所述的連續精煉爐包括精煉爐爐體，設在此精煉爐爐體內的精煉爐內膽，穿過此 精煉爐爐體、進入精煉爐內膽內的液體粗鎂流入管，設在此精煉爐內膽內的四個攪拌器，分 別與此四個攪拌器相連接的四個攪拌式加熱器，設在此精煉爐內膽內中心部位的結晶鎂投 入管，與此結晶鎂投入管相連接的螺旋排渣管，設在此精煉爐內膽內一側的隔離板，設在此 精煉爐爐體底部的精鎂流出管與此精鎂流出管的入口相配合的精煉爐柱塞，與此精鎂流出 管的出口端相連接的覆蓋劑料斗。連續精煉爐結構特點
1)四個攪拌器、四個攪拌加熱器、結晶鎂投入管、螺旋排渣管可以縱向移動；
2)四個攪拌器可分別繞四個加熱器旋轉；這樣有利于精煉爐內溫度均勻、成份均勻、 除渣均勻。3)可以自動承接鎂液體聚積罐放出的粗鎂液體，在其內進行連續精煉，并可直接 把精鎂液體澆灌到鑄錠上鑄成商品鎂錠。所述的和內熱式真空還原爐連體的卸渣密封裝置布置在還原爐還原反應腔的下 側面，由集渣包，設在此集渣包頂上的集渣包蓋，穿過此集渣包蓋的溢流孔柱塞，與此溢流 孔柱塞的上端相配合的設在此集渣包蓋中的溢流孔柱塞密封套，與此溢流孔柱塞的下端相 配合的、設在此集渣包底部的反應渣溢流孔，與此反應渣溢流孔相連通的卸渣通道，設在此 卸渣通道一端的設有殘渣出孔的殘渣孔磚，設在此集渣包側底部的設有反應渣出孔的反應 渣孔磚，設在所述的集渣包蓋中的渣液面探測桿、通氣管及三通閥，設在所述的殘渣出孔下 側的殘渣斗組成。所述的整套電極移動密封裝置由密封罩托梁，架在此密封罩托梁上的角形隔離密 封罩、密封水套，設在此密封水套上側備的外固定水套，平行設在此密封水套內的上密封 圈、下密封圈，設在此上密封圈和下密封圈之間的真空環，設在所述的外固定水套上側的與 石墨電極作滑動連接的滑動套，分別與石墨電極相連接的絕緣夾緊楔、電極密封帽、石墨電 極夾具外套、電源絕緣插座，把整個隔熱磚封閉起來，外固定水套和滑動套的水泠結構改變 了石墨電極夾具高溫工作狀態，利用真空環及時地抽出從外部滲入的空氣，從而保證了石 墨電極上下移動時的密封；又借用保證石墨電極通電時的絕緣和石墨電極與滑動套之間的 密封；
菱鎂礦石煅燒機組由菱鎂礦石破碎篩分提升機構和與此菱鎂礦石破碎篩分提升機 構相連接的菱鎂礦石煅燒裝置組成。由粉碎機將菱鎂礦石破碎成10 0. 5mm顆粒，經提升 機投入高架的回轉窯內煅燒分解。本發明的煅燒工序有以下特殊性
1)將菱鎂礦石破碎成10 0.5mm小顆粒并篩出小于0. 5mm粉粒進行煅燒分解反應快；
2)煅燒菱鎂礦石的熱量由本套還原工序產生的廢氣經處理后提供，
93)煅燒得到的輕燒鎂可以不經冷卻趁熱投入爐料預熱段，排出其中氣體后直接被推入 還原反應腔。有機的把所有設備連成一體，從投料到鎂錠產出在一套密閉的設備中完成，生 產連續自動化加料、出鎂、卸渣、移動電極等操作均實現了密封，機械化連續的生產程序代 替間斷周期性手工操作，提高了設備利用率和熱能利用率，改善了生產環境，減輕了工人勞 動強度；實現了和諧環保生產。本發明的優點
1)簡化了工藝流程省去了煅燒、細磨、混合、壓球等工藝流程，只須把精選的菱鎂 礦石破碎成10 0. 5mm和浙青焦炭等破碎成0. 5 5 mm顆粒，直接投爐，就可以在真空高 溫中快速完成預熱、還原，減少了生產環節和操作者，減少了能耗和相應費用，降低了生產 成本。2)由于簡化了工藝流程，只建一套還原、精煉設備就可生產出金屬鎂，減小了占 地、節省了投資。3)使用菱鎂礦石為原料和浙青焦炭為還原劑，固態殘渣僅有皮江法煉鎂的殘渣 6 5%，減排效果顯著。4)焦炭為還原劑代替用硅鋁或硅鐵作還原劑，為社會省能源和為本企業降低成 本，增加了效益。5)本套設備實現了自動化、連續生產，開創了用菱鎂礦石為原料和焦炭為還原劑 的煉鎂新方法，使金屬鎂的提煉進入一個產量大、節能、低耗、減排環保的新時代、。6)為菱鎂礦石的開發利用開辟了一條新的具有高科技附加值的生產途徑。7)本套設備為內熱式，集還原與預熱為一體的還原設備，液體鎂放出后直接入精 煉爐，精煉后獲得99. 9%的純凈金屬鎂，節省加熱能源。8)用長圓形密封的內熱式三相還原爐代替內真空外常壓加熱的皮江式還原爐，節 省了能源、節省了高合金還原罐，提高了產量，降低了成本。9)產品是液體鎂，熔鹽作冷卻劑代替水冷，節省大量水資源。
圖1為本發明的結構示意圖。圖2為本發明的干式金屬鎂接收系統結構示意圖。圖3為本發明的連續精煉爐結構示意圖。圖4為本發明的密封卸渣裝置結構示意圖。圖5為本發明的還原爐體結構示意圖。圖6為本發明的電極密封裝置結構示意圖。圖7為本發明的鎂蒸氣冷卻循環系統結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖詳細說明本發明的具體實施方式
。本發明的菱鎂礦石一步法煉鎂工藝方法，其特征在于由以菱鎂礦石為原料、以焦 炭或石墨為還原劑，螢石和鋁土礦石為助熔劑，三種爐料經破碎直接以顆粒狀分別投爐，在 高溫真空熔融狀態下完成Mg0+C=Mg+C0的反應，鎂蒸氣先后凝成液體鎂或結晶鎂，趁熱進入連續精煉爐內，直接進行精煉，最終獲得99. 97%金屬鎂錠，
1)精選菱鎂礦石，除去雜質和泥沙，破碎成0.5 IOmm的顆粒，篩除0. 5mm以下的粉 粒，裝入菱鎂礦石回轉煅燒窯內，利用還原過程中產生的一氧化碳和在預熱段收集的可燃 氣體，作為燃料來煅燒菱鎂礦石，使其完成MgCO3=MgCHCO2分解，獲得的輕燒氧化鎂趁熱直 接加入給料系統，被密閉地送入內熱式真空還原爐內，
2)精選焦炭、鋁土礦石、螢石，除去雜質和泥土，分別破碎成0.5 5 mm小粒，篩掉的小 于0.5 mm以下粉末，直接投爐，
3)按菱鎂礦石400 530重量份、焦炭70 85重量份、鋁土礦石6 10重量份和螢 石20 30重量份的比例計量后，分別經各自的真空隔離投料系統，加到內熱式真空還原爐 的預熱倉內，在真空狀態下進行預熱和排出CO2,排出爐料中和爐料本身吸附的水份和所含 的揮發份、空氣、結晶水，然后逐次被推入熔池，開始其熔融狀態下的還原反應，整個過程中 保證熔融還原腔的真空度不變，
4)產生的反應渣經密封卸渣裝置卸出，卸渣過程不破壞內部真空度，每次卸渣時熔池 內渣面上下波動90 50 mm,生產100重量份鎂僅有30 20重量份殘渣，
5)反應產生的鎂蒸氣和一氧化碳經內熱式真空還原爐的鎂蒸氣出口被抽到分離冷凝 腔內，鎂蒸氣和一氧化碳在高溫下分離鎂蒸氣凝聚在冷卻壁上成為液體鎂并向下流動，經 下方的下泄管，流入鎂液體聚積罐聚集，
6)少量鎂蒸氣沒有和一氧化碳分開，在隨后的結晶器內也被冷凝成結晶鎂，一氧化碳 被真空系統繼續抽出，成為煅燒窯的主要的氣體燃料，同時抽出揮發份和水份，成為煅燒窯 的輔助氣體燃料，
7)液體鎂從鎂液體聚積罐直接流入到連續精煉爐內，精煉后得到純度為99.97%的金 屬鎂液體，澆鑄到鑄錠機上鑄成商品錠，
8)剩余的微量鎂粉和氧化鎂的粉末再經濾袋回收裝置收集起來，送內熱式真空還原爐 內重新還原。從爐料投入直到鎂錠產成，均在一套設備中連續進行，各工序的操作程序均由計 算機按控制流程圖遠程監控，保證裝料、卸渣、出鎂、石墨電極上下移動各操作過程連續進 行。冶煉工藝參數控制均由計算機控制
1)回轉煅燒窯內的最高溫度控制在1000°c 900°C，回轉煅燒窯的轉速控制在10 20轉/分，
2)預熱腔內的溫度控制在1000°C以上，預熱腔內的真空度控制在3600 5000Pa
之間，
3)還原反應腔內的溫度控制在1800°C以上，還原反應腔內的真空度控制在3600 4500Pa 之間，
4)鎂蒸氣分離冷凝器內的溫度控制在1300°C以下，鎂蒸氣分離冷凝器內的真空度控制 在3600 2500Pa之間，
5)結晶器內的溫度控制在500°C 400°C，結晶器內結晶器內的真空度控制在200 150Pa之間，
6)還原反應腔內的氣流上升速度不能大于lm/s，這關系到反應效果和粉塵，7)鎂蒸氣分離冷凝器內的流速≤3m/s，
8)結晶器內的流速≤3m/s。如圖1所示，一種用于所述的菱鎂礦石一步法煉鎂工藝方法的設備，其特征在 于由爐料貯存輸送系統01-01，與此爐料貯存輸送系統01-01相連接的真空隔離密封投料 系統01-02，與此真空隔離密封投料系統相連接的內熱式真空還原爐01-03，設在此內熱式 真空還原爐01-03爐頂上的電極移動密封裝置01-04，與此內熱式真空還原爐01-03的蒸氣 出口相連接的干式金屬鎂接收系統01-05，分別與此干式金屬鎂接收系統01-05相連接的 連續精煉熔鑄設備01-06、濾袋回收裝置01-07，與此濾袋回收裝置01-07相連接的燃氣循 環利用系統01-08，與此內熱式真空還原爐01-03的出渣口相連接的卸渣密封裝置01-09， 與所述的真空隔離密封投料系統01-02相連接的菱鎂礦石煅燒裝置01-11，與此菱鎂礦石 煅燒裝置01-11相連接的菱鎂礦石破碎篩分提升設備01-10，分別與所述的爐料貯存輸送 系統01-01、菱鎂礦石破碎篩分提升設備01-10、菱鎂礦石煅燒裝置01-11、真空隔離密封投 料系統01-02、內熱式真空還原爐01-03、電極移動密封裝置01-04、干式金屬鎂接收系統 01-05、連續精煉熔鑄設備01-06、濾袋回收裝置01-07、燃氣循環利用系統01-08、卸渣密 封裝置01-09相連接的計算機控制系統組成以內熱式真空還原爐01-03為中心的連貫一 體的真空還原提煉金屬鎂的設備，與此計算機控制系統相連接的傳感器和執行機構包括 設在菱鎂礦石回轉煅燒窯01-11的頭部、中部、尾部的溫度傳感器，設在真空隔離投料系統 01-02中的料位探頭及各閥門開關，設在真空隔離倉中的測真空度的傳感器、電動真空節 流閥，設在內熱式真空還原爐01-03的預熱腔上蓋中的一個溫度傳感器及測真空度的傳感 器、電動真空節流閥，設在內熱式真空爐01-03旁邊的爐內溫度控制臺、設在內熱式真空爐 01-03上的測真空度的傳感器、調節電動真空節流閥，設在內熱式真空爐01-03下部的料位 傳感器，設在內熱式真空還原爐01-03的鎂蒸氣出口管上的氣體流速傳感器，設在干式金 屬鎂接收系統01-05的鎂蒸氣分離冷凝器上的溫度傳感器、測真空度的傳感器，設在燃氣 循環利用系統01-08內的溫度傳感器，設在干式金屬鎂接收系統01-05的鎂液體聚集罐中 的溫度傳感器、測真空度的傳感器、料位傳感器，設在連續精煉熔鑄設備01-06上的溫度傳 感器、料位傳感器，設在卸渣密封裝置01-09的集渣包內的料位傳感器、溫度傳感器、測真 空度的傳感器。如圖5所示，所述的內熱式真空還原爐01-03由鋼結構外殼，設在此鋼結構 外殼內的用耐火磚砌筑長圓形密封的內熱式三相還原爐的爐體05-01，設在此爐體內的中 間隔墻05-02，此中間隔墻05-02把爐體分為兩部分，一部分為預熱腔05-04，另一部分為還 原反應腔05-03，此預熱腔05-04的上蓋中有三個投料孔法蘭座05-08，此預熱腔05-04的 下側面有三個爐料推進器安裝孔座05-09，此還原反應腔05-03的上頂爐蓋上設有一個鎂 蒸氣出口法蘭座05-06和電極插入孔法蘭座05-07，此還原反應腔05-03的下側面有一個密 封卸渣裝置01-09，在這里石墨電極從上蓋的電極插入孔法蘭座05-07和電極移動密封裝 置01-04插入，在熔池內起弧加熱熔融把爐料加熱到1850度以上，還原產物鎂蒸氣和一氧 化碳及粉塵溢出渣面后，由于抽氣速度控制得當，粉塵在還原反應腔05-03內不斷下降回 到渣中，重新被熔融、還原、造渣，只有鎂蒸氣和一氧化碳經鎂蒸氣出口法蘭座05-06，被抽 入鎂蒸氣分離腔02-07。還原反應腔05-03由耐火磚砌筑，容積可以擴大，它代替了耐熱合 金鋼還原罐，不但降低了成本又延長了壽命，為連續生產奠定基礎。熔融狀態解決了爐料必須要細磨、制球才能解決的問題。一套新的、不用水冷卻的干式金屬鎂接收器讓鎂蒸氣在高溫下和一氧化碳等氣體 分離并冷凝成液體或結晶鎂。如圖2所示，所述的干式金屬鎂接收系統01-05中設有干式金屬鎂接收器，此 干式金屬鎂接收器包括反應氣體入口 02-01，與此反應氣體入口 02-01相連接的冷卻壁 02-02，分別與此冷卻壁相連接的一組冷凝管02-03、冷卻劑槽02-04、柱塞02-05，與此柱 塞02-05相連接的柱塞密封件02-06，設在冷凝管之間的鎂蒸氣分離腔02-07，與此冷卻壁 相連接的連接段及法蘭02-08，與此連接段及法蘭02-08相連接的結晶器，此結晶器包括冷 卻筒02-09，與此冷卻筒02-09相連接的抽真空管路02-10與此抽真空管路02-10相連接 的結晶器02-11，與此結晶器02-11相連接的結晶器冷卻劑循環系統02-12，與所述的冷卻 壁的下側相連接的鎂液體下泄口 02-13，與此鎂液體下泄口 02-13相連接的鎂液體聚積罐
02-14，設在此鎂液體聚積罐02-14側底部的鎂液體出口管02-15，與此鎂液體聚積罐02-14 相連接的分離腔冷卻劑循環系統02-16，
如圖7所示，所述的干式鎂蒸氣冷卻劑循環系統02-12和02-16包括加料膨脹筒 07-01，與此加料膨脹筒07-01相連接的上匯集管07-03，分別與此上匯集管07-03相連接 的鎂蒸氣分離腔溢流管07-02、下降冷卻管07-04，此鎂蒸氣分離腔溢流管07-02與所述的 冷凝管02-03、冷卻劑槽02-04、鎂液體聚積罐02-14依次連接，與此鎂液體聚積罐02-14 相連接的鎂蒸氣分離腔回流管07-05，與此鎂蒸氣分離腔回流管07-05相連接的下匯集管 07-06，與所述的鎂蒸氣分離腔溢流管07-02相連接的冷卻筒溢流管07-07，與此冷卻筒溢 流管07-07相連接的結晶器冷卻筒07-08，與此結晶器冷卻筒07-08相連接的冷卻筒回流管 07-09，
如圖3所示，所述的連續精煉爐01-06包括精煉爐爐體03-02，設在此精煉爐爐體
03-02內的精煉爐內膽03-03，穿過此精煉爐爐體03-02、進入精煉爐內膽03-03內的液體 粗鎂流入管03-01，設在此精煉爐內膽03-03內的四個攪拌器03-04，分別與此四個攪拌器 03-04相連接的四個攪拌式加熱器03-05，設在此精煉爐內膽03-03內中心部位的結晶鎂投 入管03-06，與此結晶鎂投入管03-06相連接的螺旋排渣管03-07，設在此精煉爐內膽03-03 內一側的隔離板03-08，設在此精煉爐爐體03-02底部的精鎂流出管03-10與此精鎂流出管 03-10的入口相配合的精煉爐柱塞03-09，與此精鎂流出管03-10的出口端相連接的覆蓋劑 料斗03-11，
結構特點四個攪拌器03-04、四個攪拌加熱器03-05、結晶鎂投入管03-06、螺旋排渣 管03-07可以縱向移動；四個攪拌器03-04可分別繞四個加熱器03-05旋轉；這樣有利于 精煉爐內溫度均勻、成份均勻、除渣均勻；可以自動承接鎂液體聚積罐02-14放出的粗鎂液 體，在其內進行連續精煉，并可直接把精鎂液體澆灌到鑄錠上鑄成商品鎂錠。如圖4所示，所述的和內熱式真空還原爐01-03連體的卸渣密封裝置01-09布置 在還原爐還原反應腔05-03的下側面，由集渣包04-05，設在此集渣包04-05頂上的集渣包 蓋04-09，穿過此集渣包蓋04-09的溢流孔柱塞04-08，與此溢流孔柱塞04-08的上端相配 合的設在此集渣包蓋04-09中的溢流孔柱塞密封套04-10，與此溢流孔柱塞04-08的下端相 配合的、設在此集渣包04-05底部的反應渣溢流孔04-02，與此反應渣溢流孔04-02相連通 的卸渣通道04-01，設在此卸渣通道04-01 —端的設有殘渣出孔04-03的殘渣孔磚04-06，設在此集渣包側底部的設有反應渣出孔04-04的反應渣孔磚04-07，設在所述的集渣包蓋
04-09中的渣液面探測桿04-12、通氣管及三通閥04-11，設在所述的殘渣出孔04-03下側的 殘渣斗04-13組成。如圖6所示，所述的整套電極移動密封裝置01-04由密封罩托梁06-01，架在此密 封罩托梁06-01上的角形隔離密封罩06-02、密封水套06-03，設在此密封水套06-03上側 備的外固定水套06-05，平行設在此密封水套06-03內的上密封圈06-06、下密封圈06-04， 設在此上密封圈06-06、下密封圈06-04之間的真空環06-07，設在所述的外固定水套06-05 上側的與石墨電極06-12作滑動連接的滑動套06-08，分別與石墨電極06-12相連接的絕緣 夾緊楔06-11、電極密封帽06-13、石墨電極夾具外套06-09、電源絕緣插座06-10，把整個隔 熱磚封閉起來，外固定水套06-05和滑動套06-08的水泠結構改變了石墨電極夾具高溫工 作狀態，利用真空環06-07及時地抽出從外部滲入的空氣，從而保證了石墨電極上下移動 時的密封；又借用保證石墨電極06-12通電時的絕緣和石墨電極06-12與滑動套06-08之 間的密封。本發明菱鎂礦石煉鎂工藝是這樣實施的
1)精選菱鎂礦石、焦炭、鋁土礦石、螢石，除去雜質和泥土，分別破碎成菱鎂礦石 0. 5 10 mm小粒篩掉0. 5 mm以下粉末，焦炭、鋁土礦石、螢石為0. 5 5 mm,篩掉0. 5 mm以下 粉末(可以壓團使用)；
爐料按比例計量后，分別經各自的真空隔離投料系統，加到各自的預熱倉或煅燒爐內， 在真空狀態下進行預熱，排出爐料間和爐料本身吸附的水份和所含的揮發份、空氣、結晶水 等及其它氣體，和分解排出CO2后逐次被推入熔池，開始其熔融狀態下的還原反應。2)在長圓形密封的內熱式三相還原爐里，石墨電極從上蓋的電極插入孔法蘭座
05-07和電極移動密封裝置01-06插入，在熔池內起弧加熱爐料到1850度以上，還原產物 鎂蒸氣和一氧化碳及粉塵溢出渣面，由于抽氣速度控制得當，粉塵在還原反應腔05-03內 不斷下降回到渣中，重新被熔融、還原、造渣，只有鎂蒸氣和一氧化碳經鎂蒸氣出口法蘭座 05-06，被抽入鎂蒸氣分離腔02-07。還原反應腔05-03由耐火磚砌筑，容積可以擴大，它代 替了耐熱合金鋼還原罐，不但降低了成本又延長了壽命，為連續生產奠定基礎。熔融狀態解 決了爐料必須要細磨、制球才能解決的問題。3)叁個預熱倉是安裝在長圓形密封的內熱式三相還原爐05-01 —側的預熱腔內 的筒倉。熱量來源于中間隔墻05-02和下面的進料口傳過來熱量把爐料預熱；產生的水蒸 汽、揮發物、二氧化碳經真空管被抽出，預熱倉雖然短小、時間也少，但溫高，又處于真空狀 態下，產物二氧化碳排除的快，有20-25分鐘也是足夠。4)還原反應產生的CO氣體是主要的，以CO氣體為主的氣體和鎂的蒸氣一起被 抽入鎂蒸氣分離腔02-07內，由于冷凝管02-03和冷凝壁02-02的冷卻作用鎂蒸氣分離腔 02-07內溫度控制在750°C 1050°C左右，剩余真空壓力3600 4700Pa，還原反應生成的 鎂蒸氣其冷凝條件是由鎂蒸氣在冷凝區的溫度和壓力來確定，當鎂蒸氣溫度降到它的實際 壓力與飽和蒸氣壓力相等的這一點上時，鎂蒸氣便開始冷凝。因此選定溫度控制在750°C 1050°C左右，剩余真空壓力3600 4700Pa時，鎂的氣相和液相能平衡，剩余真空壓力略低 一點，鎂蒸氣只能冷凝成液態。液滴附著冷凝管02-03和冷凝壁02-02，一起向下流經液體 鎂下泄管02-13后流入鎂液體聚集罐02-14內存貯待放出。
經鎂蒸氣分離腔02-07的分離作用后，可能有微量地鎂蒸氣沒有來得及冷凝成液 體而被抽離鎂蒸氣分離腔02-07，或小部分鎂蒸氣被CO氣體氧化成MgO，這些都在低溫中直 接凝成粉末被抽出，故在真空系統中間設置一個濾袋過濾器來收集鎂粉和氧化鎂粉微粒， 送回爐內重新還原。CO氣體和其它氣體被真空系統繼續抽走去利用或排掉。5)在鎂蒸氣分離腔02-07內必須有溫度和真空監測點隨時監測溫度和真空度，適 時地調整風量和抽氣量。保證內部的合適的真空度和溫度。在正常工作狀況下，鎂液經下泄管緩慢地流入鎂液體聚集罐02-14之內，由于鎂 液體聚集罐02-14有堿熔液的保溫作用，會始終保持750V 800°C。鎂液體始終在750°C以上的溫度，當內膽之內的鎂液體已滿，探頭發出指示后，旋 轉手輪帶動活塞桿和柱塞02-05下降，堵塞下泄管02-13，隔斷鎂蒸氣分離腔02-07和鎂液 體聚集罐02-14的通路，不但鎂液不能流通，空氣也不能通過，這時轉動三通真空閥，讓氬 氣經過通氣管，進入鎂液體聚集罐02-14內，使罐內壓力略高于大氣壓，由于氬氣充滿罐內 的空間，這時打開出鎂孔后鎂液體就自然流出，當有氬氣冒出時鎂液已放完，就可以堵住 鎂液體出口管02-15同時要轉動三通真空閥，接通真空系統，抽出鎂液體聚集罐02-14內氣 體，待真空度達標后才能轉動手輪帶動活塞桿和柱塞02-05升起，打開下泄管讓鎂液繼續 流下。經鎂液體出口管02-15放出的鎂液體直接流到連續精煉爐01-06內完成精煉，中 間不更換爐膽和坩堝、鎂液不倒換，可以防止鎂液氧化、燃燒和污染，鎂液不降溫又可節省 能源。6)電極移動密封絕緣裝置包括有密封罩托梁06-01、角形隔離密封罩06-02、下 密封圈06-04、外固定水套06-05、真空環06-07、上密封圈06-06、密封水套06-03、滑動套 06-08、石墨電極夾具外套06-09、電源絕緣插座06-10、絕緣夾緊楔06-11、石墨電極06-12、 電極密封帽06-13組成。整套電極移動密封絕緣裝置01-04是架在密封罩托梁06-01上 并和電極插入孔法蘭座05-07密封連接、角形隔離密封罩06-02和密封水套06-03焊成 一體、把整個隔熱材料封閉起來，外固定水套06-05和滑動套06-08的水泠結構改變了石墨 電極夾具外套06-09高溫工作狀態，保護了下密封圈06-04、上密封圈06-06密封效果，滑 動套06-08在外固定水套06-05內可以自由上下滑動完成石墨電極加熱的功能，利用真空 環06-07及時地抽出從外部滲入的空氣，從而保證了石墨電極上下移動時的密封；在更換 石墨電極06-12之后又借用三塊絕緣夾緊楔06-11把石墨電極06-12固定在滑動套06-08 內腔、三塊絕緣夾緊楔06-11之間的空隙用電極密封帽06-13來封閉，保證石墨電極06-12 通電時的絕緣和與滑動套06-08之間的密封；石墨電極06-12的絕緣與滑動套06-08內腔 之間的絕緣用三塊絕緣夾緊楔06-11連接絕緣，用電源絕緣插座06-10保證了連接和絕緣。 石墨電極06-12上下的移動由電極升降機構來完成。7)還原反應的另一個產物一殘渣是經熔融還原產生的反應渣是經還原反應腔 05-03的下側底面的卸殘通道04-01、從殘渣出口 04-03流出，把殘渣出口 04-03烘烤紅熱 后，堵住殘渣出口 04-03待停爐時再打開使用，這時反應渣又從溢出口 04-02流入集渣包 04-05內，當渣液面上升到渣液面探測桿04-12時，用柱塞04-08將反應渣溢流口 04-02堵 住，轉動三通閥04-11讓通氣管和大氣相通，這時再打開反應渣出口 04-04，就會有反應渣流出，空氣不會進到熔融還原腔05-03內，實現了卸渣過程保證不破壞內部真空度，每次卸 渣熔池內渣面上下波動90 100 mm,生產一噸鎂僅有近260公斤殘渣產生。事故停爐時可 以從殘渣出口 04-03放出爐內殘渣。但渣液面最高時不能高于礦石推料槽下底平面。在卸渣結束后用耐火膠泥把反應渣出口 04-04堵住，轉動三通閥04-11連通真空 系統把集渣包04-05內的空氣抽凈，當真空度達標后抬起柱塞04-08把反應渣溢流口 04-02 打開，恢復向集渣包04-05放渣。粒狀菱鎂礦石為原料、粒狀焦炭為還原劑、粒狀鋁土礦石為助熔劑，只須破碎后直 接連續投入內熱式三相還原爐內，在一套設備里相繼完成菱鎂礦石煅燒分解、還原劑的預 熱和排出水份及揮發份、在高溫、真空、熔融狀態下鎂蒸氣的還原析出、鎂蒸氣和一氧化炭 的分離，最終連續獲得金屬鎂液體，實現了自動化連續生產，各工序的操作程序均由計算機 按控制流程圖遠程監控，(投料系統各開關、電極的移動、保溫罐液面高度、密封卸渣的集渣 包渣面高度等)。簡化了生產程序，降低了生產成本，減少了設備投資。
實施例1、砌筑爐體首先在爐外殼內砌筑爐體05-01、中間隔墻05-02、推料槽、集渣包 04-05 ；在爐外對應位置放好殘渣斗，同時在爐蓋內砌筑爐蓋襯要先砌筑電極插入孔的隔熱 耐火材料、鎂蒸氣出口內襯、投料口內襯、并用耐火磚把它們擠死，兩者自然干燥，要充分干 后才能合在一起，接口處要密封后壓緊再經慢火烘烤24小時以上，才能通電烘爐到1200度 左右，停電安裝。2、依次安裝配套設置
1)安裝三個爐料推進器及密封罩，把密封罩固定在爐料推進器安裝孔座05-09上。2)安裝爐內輕燒鎂、還原劑和助熔劑的預熱倉，三者都是從投料孔法蘭座05-08 插入并固定在法蘭上，上面用連接段，和真空隔離投料系統相連接。3)真空隔離投料系統架在支架上，最上面有叁個備料斗。4)在電極插入孔法蘭座05-07上面固定電極移動密封裝置01-04，在爐的側面 豎立電極升降的立柱，并用密封罩托梁06-01把立柱連接固定起來，把角形隔離密封罩 06-02托起，再將石墨電極一段一段連接起來通過電極移動密封裝置01-04插入還原反應 腔05-03內，石墨電極夾具外套06-09經升降支臂和升降滑道連接，并帶動滑動套06-08 — 起沿升降滑道升降。5)鎂蒸氣分離腔02-07前端與鎂蒸氣出口法蘭座05-06對接，后端是結晶器冷卻 筒02-09并與更換結晶器裝置相連，再經濾袋回收裝置01-07及真空系統相接，下面的液體 鎂下泄口 02-13與鎂液體聚積罐02-14相接，兩者架一個支架上，鎂液體出口管02-15對正 在連續精煉爐的液體粗鎂流入管03-01。鑄錠機尾部布置在連續精煉爐01-06下前方與連 續精煉爐01-06成直角，中心線對準精鎂流出管03-10。6)把各處的料位探頭、溫度探頭、真空度探頭和控制中心的計算機接好，達到隨時 可操作程度。各工序的操作程序均由計算機按控制流程圖遠程監控，(投料系統各開關、電 極的移動、鎂液體聚積罐02-14和連續精煉爐01-06液面高度、密封卸渣的集渣包04-05渣 面高度等)。7)安置煅燒回轉窖和連接燃氣管道，用提升機將小顆粒菱鎂礦石裝入回轉窖內，煅燒得到的輕燒鎂趁熱加入還原爐。3、工藝程序如下
1)準備無泥土和雜質的菱鎂礦石10噸，破碎成10 0.5 IM的顆粒，并篩出小于0. 5 mm 的顆粒及粉末，
2)準備無泥土和雜質的浙青焦和鋁土礦石，焦碳1.8噸、鋁土礦石和螢石0. 8噸，分別 破碎成0. 5 5 mm的顆粒，并篩出小于0. 5 mm的顆粒及粉末，(篩出的粉末仍可經壓團使用)
3)按菱鎂礦石4.0 5. 3噸、浙青焦0. 7 0. 85噸、鋁土礦石和螢石0. 2 0. 3噸的比 例計量后，分別經各自的真空隔離投料系統，(菱鎂礦石先加入煅燒窖煅燒)加到預熱倉內， 在真空狀態下進行預熱(抽出的水份及揮發份，成為煅燒窖的輔助氣體燃料)和(排出C02)。 后逐次被推入熔池，整個過程中沒有空氣混入，保證了還原反應腔(05-03)的真空度不變。 促使其熔融狀態下的還原反應能順利進行。4)被推入熔融還原反應腔05-03的爐料落到熔融的熔液中，經三相石墨電極 06—12的不斷加熱，漸漸地開始熔融還原反應，不斷析出鎂的蒸氣和一氧化碳，也有一定 量的粉塵產生。由于熔融還原反應腔05-03有足夠地空間，抽氣速度控制的得當，粉塵在還 原反應腔05-03內不斷落下又回到熔池內，析出鎂的蒸氣和一氧化碳被抽入鎂蒸氣分離腔 02-07內，石墨電極06-12的夾持和上下移動的密封是通過特制的電極移動密封裝置01-04 來實現的。5)熔融還原反應產生的反應渣是經還原反應腔05—03的下側底面的卸殘通道 04-01、從殘渣出口 04-03流出，把殘渣出口 04-03烘烤紅熱后，堵住殘渣出口 04-03待停爐 時再打開使用，這時反應渣又從反應渣溢出口 04-02流入集渣包04-05內，當渣液面上升到 渣液面探測桿04-12時，用柱塞04-08將反應渣溢出口 04-02堵住，轉動三通閥04-11讓 通氣管和大氣相通，這時再打開反應渣出口 04-04，就會有反應渣流出，空氣不會進到還原 反應腔05-03內，實現了卸渣過程保證不破壞內部真空度，每次卸渣熔池內渣面上下波動 90 100 mm,生產一噸鎂僅有近260公斤殘渣產生。事故停爐時可以從殘渣出口 04-03放 出爐內殘渣。但渣液面最高時不能高于礦石推料槽下底平面。在卸渣結束后用耐火膠泥把反應渣出口 04-04堵住，轉動三通閥04-11連通真空 系統把集渣包04—05內的空氣抽凈，當真空度達標后，抬起柱塞04-08把反應渣溢出口 04-02打開，恢復向集渣包04-05放渣。6)、在鎂蒸氣分離腔02-07內必須有溫度和真空監測點隨時監測溫度和真空度， 適時地調整真空度和抽氣量。保證內部的合適的真空度和溫度。在正常工作狀況下鎂液經下泄管緩慢地流入鎂液體聚積罐02-14之內，由于鎂 液體聚積罐02-14有熔堿液體保溫功能，鎂液體聚積罐02-14之內會始終保持750°C SOO0C。當鎂液體聚積罐02-14之內的鎂液體已滿探頭發出指示后，旋轉手輪帶動活塞桿和 下降，堵塞鎂液體下泄口 02-13，隔斷鎂蒸氣分離腔02-07和鎂液體聚積罐02-14的通路，不 但鎂液不能流通，空氣也不能通過，這時轉動三通真空閥，讓氬氣經過通氣管，進入鎂液體 聚積罐02-14內，使鎂液體聚積罐02-14內壓力略高于大氣壓，由于氬氣充滿鎂液體聚積罐 02-14內空間，這時打開出鎂孔后鎂液體就自然流出，當有氬氣冒出時鎂液已放完，就可以 堵住出鎂孔，同時要轉動三通真空閥，接通真空系統，抽出保溫罐內膽內氣體，待真空度達 標后才能轉動手輪帶動柱塞02-05升起，打開鎂液體下泄口 02-13讓鎂液繼續流下。
放出鎂液體時真空系統不停，繼續抽出氣體保證鎂蒸氣分離腔02-07內真空度不 變，冷凝的液體暫存在下泄口 02-13附近。7)經鎂液體出口管02-15流出的鎂液體流到連續精煉爐01-06內繼續加熱提溫， 中間不更換爐膽和坩堝、鎂液不倒換，可以防止鎂液氧化、燃燒和污染，鎂液不降溫又可節 省能源。對其進行精煉，可獲得純度為99. 97%金屬鎂，每小時可放出液體鎂440 500公 斤。8)精煉后金屬鎂液體，由連續精煉爐01-06直接澆到鑄錠機上。9)經鎂蒸氣分離腔02-07的分離作用后，沒有冷凝成液體的部分鎂蒸氣也要在隨 后的結晶器02-11內凝成結晶鎂，這里得到結晶鎂被從結晶器02-11中壓出后，可以整塊從 結晶鎂投入管03-06裝入精煉爐內膽03-03。10)可能有微量地鎂蒸氣沒有來得及冷凝成液體或結晶鎂，而被抽離鎂蒸氣分離 腔02-07，或小部分鎂蒸氣被CO氣體氧化成MgO，這些都在低溫中直接凝成粉末被抽出，故 在真空系統中間設置一個濾袋回收裝置來收集鎂粉和氧化鎂粉微粒，送回爐內重新還原。11)被抽出的氣體有從還原反應腔05-03內抽來的一氧化碳；有從預熱腔抽來的 水蒸汽、焦炭中的揮發份、少量的二氧化碳等，經燃氣循環利用系統處理后，可送入菱鎂礦 石煅燒裝置01-11點燃，煅燒菱鎂礦石。
權利要求
一種菱鎂礦石一步法煉鎂工藝方法，其特征在于以菱鎂礦石為原料、以焦炭或石墨為還原劑，螢石和鋁土礦石為助熔劑，三種爐料經破碎直接以顆粒狀分別投爐，在高溫真空熔融狀態下完成MgO+C=Mg+CO的反應，鎂蒸氣先后凝成液體鎂或結晶鎂，趁熱進入連續精煉爐內，直接進行精煉，最終獲得99.97%金屬鎂錠，1)精選菱鎂礦石，除去雜質和泥沙，破碎成0.5～10mm的顆粒，篩除0.5mm以下的粉粒，裝入菱鎂礦石回轉煅燒窯內，利用還原過程中產生的一氧化碳和在預熱段收集的可燃氣體，作為燃料來煅燒菱鎂礦石，使其完成MgCO3=MgO+CO2分解，獲得的輕燒氧化鎂趁熱直接加入給料系統，被密閉地送入內熱式真空還原爐內，2)精選焦炭、鋁土礦石、螢石，除去雜質和泥土，分別破碎成0.5～5㎜小粒，篩掉的小于0.5㎜以下粉末，直接投爐，3)按菱鎂礦石400～530重量份、焦炭70～85重量份、鋁土礦石6～10重量份和螢石20～30重量份的比例計量后，分別經各自的真空隔離投料系統，加到內熱式真空還原爐的預熱倉內，在真空狀態下進行預熱和排出CO2，排出爐料中和爐料本身吸附的水份和所含的揮發份、空氣、結晶水，然后逐次被推入熔池，開始其熔融狀態下的還原反應，整個過程中保證熔融還原腔的真空度不變，4)產生的反應渣經密封卸渣裝置卸出，卸渣過程不破壞內部真空度，每次卸渣時熔池內渣面上下波動90～50㎜，生產100重量份鎂僅有30～20重量份殘渣，5)反應產生的鎂蒸氣和一氧化碳經內熱式真空還原爐的鎂蒸氣出口被抽到分離冷凝腔內，鎂蒸氣和一氧化碳在高溫下分離鎂蒸氣凝聚在冷卻壁上成為液體鎂并向下流動，經下方的下泄管，流入鎂液體聚積罐聚集，6)少量鎂蒸氣沒有和一氧化碳分開，在隨后的結晶器內也被冷凝成結晶鎂，一氧化碳被真空系統繼續抽出，成為煅燒窯的主要的氣體燃料，同時抽出揮發份和水份，成為煅燒窯的輔助氣體燃料，7)液體鎂從鎂液體聚積罐直接流入到連續精煉爐內，精煉后得到純度為99.97%的金屬鎂液體，澆鑄到鑄錠機上鑄成商品錠，8)剩余的微量鎂粉和氧化鎂的粉末再經濾袋回收裝置收集起來，送內熱式真空還原爐內重新還原。
2.根據權利要求1所述的菱鎂礦石一步法煉鎂工藝方法，其特征在于從爐料投入直到 鎂錠鑄成，均在一套設備中連續進行，各工序的操作程序均由計算機遠程監控，保證裝料、 卸渣、出鎂、石墨電極上下移動各操作過程連續進行。
3.根據權利要求1所述的菱鎂礦石一步法煉鎂工藝方法，其特征在于冶煉工藝參數控 制均由計算機控制，1)菱鎂礦石回轉煅燒窯內的最高溫度控制在1000°c 900°C，菱鎂礦石回轉煅燒窯 的轉速控制在10 20轉/分，2)預熱腔內的溫度控制在1000°C以上，預熱腔內的真空度控制在3600 5000Pa之間，3)內熱式真空還原爐的還原反應腔內的溫度控制在1800°C以上，此還原反應腔內的真 空度控制在3600 4500Pa之間，4)鎂蒸氣分離冷凝器內的溫度控制在1300°C以下，鎂蒸氣分離冷凝器內的真空度控制 在3600 2500Pa之間，5)干式金屬鎂接收系統的結晶器內的溫度控制在500°C 400°C，此結晶器內的真空 度控制在200 150Pa之間，6)內熱式真空還原爐的還原反應腔內的氣流上升速度不能大于lm/s，這關系到反應效 果和粉塵7)在鎂蒸氣分離冷凝器內的流速<3m/s，8)在此結晶器內的流速彡3m/s。
4.一種用于權利要求1所述的菱鎂礦石一步法煉鎂工藝方法的設備，其特征在于由爐 料貯存輸送系統，與此爐料貯存輸送系統相連接的真空隔離密封投料系統，與此真空隔離 密封投料系統相連接的內熱式真空還原爐，設在此內熱式真空還原爐爐頂上的電極移動密 封裝置，與此內熱式真空還原爐的蒸氣出口相連接的干式金屬鎂接收系統，分別與此干式 金屬鎂接收系統相連接的連續精煉熔鑄設備、濾袋回收裝置，與此濾袋回收裝置相連接的 燃氣循環利用系統，與此內熱式真空還原爐的出渣口相連接的卸渣密封裝置，與所述的真 空隔離密封投料系統相連接的菱鎂礦石回轉煅燒窯，與此菱鎂礦石回轉煅燒窯相連接的菱 鎂礦石破碎篩分提升設備，分別與所述的爐料貯存輸送系統、菱鎂礦石破碎篩分提升設備、 回轉煅燒窯、真空隔離密封投料系統、內熱式真空還原爐、電極移動密封裝置、干式金屬鎂 接收系統、連續精煉熔鑄設備、濾袋回收裝置、燃氣循環利用系統、卸渣密封裝置相連接的 計算機控制系統組成以內熱式真空還原爐為中心的連貫一體的真空還原提煉金屬鎂的設 備，與此計算機控制系統相連接的傳感器和執行機構包括設在菱鎂礦石回轉煅燒窯的頭 部、中部、尾部的溫度傳感器，設在真空隔離投料系統01-02中的料位探頭及各閥門開關， 設在真空隔離倉中的測真空度的傳感器、電動真空節流閥，設在內熱式真空還原爐的預熱 腔上蓋中的一個溫度傳感器及測真空度的傳感器、電動真空節流閥，設在內熱式真空爐旁 邊的爐內溫度控制臺、設在內熱式真空爐上的測真空度的傳感器、調節電動真空節流閥，設 在內熱式真空爐下部的料位傳感器，設在內熱式真空還原爐的鎂蒸氣出口管上的氣體流速 傳感器，設在干式金屬鎂接收系統的鎂蒸氣分離冷凝器上的溫度傳感器、測真空度的傳感 器，設在燃氣循環利用系統內的溫度傳感器，設在干式金屬鎂接收系統的鎂液體聚集罐中 的溫度傳感器、測真空度的傳感器、料位傳感器，設在連續精煉熔鑄設備上的溫度傳感器、 料位傳感器，設在卸渣密封裝置的集渣包內的料位傳感器、溫度傳感器、測真空度的傳感
5.根據權利要求4所述的用于菱鎂礦石一步法煉鎂工藝方法的設備，其特征在于所述 的內熱式真空還原爐由鋼結構外殼，設在此鋼結構外殼內的用耐火磚砌筑的長圓形密封的 內熱式三相還原爐的爐體，設在此爐體內的中間隔墻，此中間隔墻把爐體分為兩部分，一部 分為預熱腔，另一部分為還原反應腔，此預熱腔的上蓋中有三個投料孔法蘭座，此預熱腔的 下側面有三個爐料推進器安裝孔座，此還原反應腔的上頂爐蓋上設有一個鎂蒸氣出口法蘭 座和電極插入孔法蘭座，此還原反應腔的下側面有一個密封卸渣裝置。
6.根據權利要求4所述的用于菱鎂礦石一步法煉鎂工藝方法的設備，其特征在于所述 的干式金屬鎂接收系統中設有干式金屬鎂接收器，此干式金屬鎂接收器包括反應氣體入 口，與此反應氣體入口相連接的冷卻壁，分別與此冷卻壁相連接的一組冷凝管、冷卻劑槽、 柱塞，與此柱塞相連接的柱塞密封件，設在各冷凝管之間的鎂蒸氣分離腔，與此冷卻壁相連 接的連接段及法蘭，與此連接段及法蘭相連接的結晶器，此結晶器包括冷卻筒，與此冷卻筒相連接的抽真空管路，與此抽真空管路相連接的結晶器，與此結晶器相連接的結晶器冷卻 劑循環系統，與所述的冷卻壁的下側相連接的鎂液體下泄口，與此鎂液體下泄口相連接的 鎂液體聚積罐，設在此鎂液體聚積罐側底部的鎂液體出口管，與此鎂液體聚積罐相連接的 分離腔冷卻劑循環系統。
7.根據權利要求4所述的用于菱鎂礦石一步法煉鎂工藝方法的設備，其特征在于所述 的干式鎂蒸氣冷卻劑循環系統包括冷卻劑加料膨脹筒，與此冷卻劑加料膨脹筒相連接的冷 卻劑上匯集管，分別與此冷卻劑上匯集管相連接的鎂蒸氣分離腔冷卻劑溢流管、冷卻劑下 降冷卻管，此鎂蒸氣分離腔的冷卻劑溢流管與所述的冷凝管、冷卻劑槽、鎂液體聚積罐依次 連接，與此鎂液體聚積罐相連接的鎂蒸氣分離腔冷卻劑回流管，與此鎂蒸氣分離腔冷卻劑 回流管相連接的冷卻劑下匯集管，與所述的鎂蒸氣分離腔冷卻劑溢流管相連接的冷卻筒冷 卻劑溢流管，與此冷卻筒冷卻劑溢流管相連接的結晶器冷卻筒，與此結晶器冷卻筒相連接 的冷卻筒冷卻劑回流管。
8.根據權利要求4所述的用于菱鎂礦石一步法煉鎂工藝方法的設備，其特征在于所述 的連續精煉爐包括精煉爐爐體，設在此精煉爐爐體內的精煉爐內膽，穿過此精煉爐爐體、進 入精煉爐內膽內的液體粗鎂流入管，設在此精煉爐內膽內的四個攪拌器，分別與此四個攪 拌器相連接的四個攪拌式加熱器，設在此精煉爐內膽內中心部位的結晶鎂投入管，與此結 晶鎂投入管相連接的螺旋排渣管，設在此精煉爐內膽內一側的隔離板，設在此精煉爐爐體 底部的精鎂流出管，與此精鎂流出管的入口相配合的精煉爐柱塞，與此精鎂流出管的出口 端相連接的覆蓋劑料斗。
9.根據權利要求4所述的用于菱鎂礦石一步法煉鎂工藝方法的設備，其特征在于所 述的和內熱式真空還原爐連體的卸渣密封裝置布置在還原爐還原反應腔的下側面，由集渣 包，設在此集渣包頂上的集渣包蓋，穿過此集渣包蓋的溢流孔柱塞，與此溢流孔柱塞的上端 相配合的設在此集漁包蓋中的溢流孔柱塞密封套，與此溢流孔柱塞的下端相配合的、設在 此集渣包底部的反應渣溢流孔，與此反應渣溢流孔相連通的卸渣通道，設在此卸渣通道一 端的設有殘渣出孔的殘渣孔磚，設在此集渣包側底部的設有反應渣出孔的反應渣孔磚，設 在所述的集渣包蓋中的渣液面探測桿、通氣管及三通閥，設在所述的殘渣出孔下側的殘渣 斗組成。
10.根據權利要求4所述的用于菱鎂礦石一步法煉鎂工藝方法的設備，其特征在于所 述的整套電極移動密封裝置由密封罩托梁，架在此密封罩托梁上的角形隔離密封罩、密封 水套，設在此密封水套上側的外固定水套，平行設在此密封水套內的上密封圈、下密封圈， 設在此上密封圈和下密封圈之間的真空環，設在所述的外固定水套上側的與石墨電極作滑 動連接的滑動套，分別與石墨電極相連接的絕緣夾緊楔、電極密封帽、石墨電極夾具外套、 電源絕緣插座。
全文摘要
本發明屬于菱鎂礦石煉鎂技術領域，特別是涉及一種菱鎂礦石一步法煉鎂工藝方法及設備。本發明的煉鎂工藝是在密封的三相電爐內進行熔融還原反應，以菱鎂礦石為原料、以焦炭或石墨為還原劑，螢石和鋁土礦石為助熔劑，三種爐料經破碎直接以顆粒狀分別投爐，在高溫真空熔融狀態下完成MgO+C=Mg+CO的反應，鎂蒸氣先后凝成液體鎂或結晶鎂，趁熱進入連續精煉爐內，直接進行精煉，最終獲得99.97%金屬鎂錠，生產連續、自動化。設備利用率高，熱能利用率高，改善了生產環境，減輕了工人勞動強度；同時節省了大量貴重合金和能源，降低了成本；徹底地改變了真空容器內還原時代，是改變環境的基礎手段。
文檔編號C22B26/22GK101956083SQ20101052550
公開日2011年1月26日 申請日期2010年10月29日 優先權日2010年10月29日
發明者劉杰, 姜明, 曲冬梅, 曲智, 曲軼眾, 曲軼群, 王桂珍 申請人:曲智