專利名稱：管式熱法煉鎂生產工藝及其設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用碳酸鎂礦石做原料，燃料(如煤、天燃氣、重油等)做加熱源，能夠連續間斷操作的，管式熱法煉鎂生產工藝。
目前，國內外熱法生產鎂大部分采用罐式外加熱內真空煉鎂生產工藝，這種方法是由加拿大人皮江發明的橫罐式外加熱，內真空煉鎂生產工藝。這種方法是把鎂料制成團裝入一個長3.15米，合金耐熱鋼部分長2.45米，外徑320毫米，壁厚30毫米的罐內，放在還原爐中，在橫罐外加熱，使鎂料制團保持在1150-1180℃左右固相還原反應。在罐口部位焊接有鎂的結晶冷凝器，在500℃左右的溫度下，保持真空壓力不低于13.33Pa(0.1毫米汞柱)，一罐裝料團100公斤，經過8小時加熱還原可獲得金屬鎂13公斤。這種外加熱，內真空生產鎂工藝，耗能高，時間長，耗昂貴的合金耐熱鋼量大，罐易被真空壓力壓偏，成本高，產量低。因不能連續生產，無法實現機械化和大工業生產，經濟效益不理想。日本人吉岡隆雄對周期性操作的還原爐分進料、預熱、反應、冷凝、卸渣等幾部分。使加料、排料、出鎂均在不破壞爐內真空的條件下進行，從而使爐內的還原反應連續不斷地進行，提高了設備的產能，改善了勞動操作條件，但仍未改變外加熱，內真空的還原生產工藝。由于爐料導熱性能低和蒸罐材料對承受高溫和高真空的性能上的限制，對進一步擴大蒸罐的直徑，提高還原溫度，要達到高產能和高的熱效率，在實際上還存在著很大的困難。法國曾進行了兩種半連續性熱法煉鎂真空電爐生產工藝，即單相電爐和三相電爐，目前工藝生產上用的是單相電爐，此種爐子是由爐體，爐頂和冷凝器三部分組成，爐底是由無定形炭構成的爐芯，作為一個電極，從爐頂伸入一根可以升降的陰極。將原來的外加熱內真空生產工藝改為了內加熱內真空生產工藝。但這種生產工藝由于設備比較繁雜，用電量大，成本太高，所得的鎂其質量低于“皮江法”煉的鎂，因而不合我國國情，難于在國內推廣。
本發明的目的就是設計出一種可連續間斷操作的，用燃料做加熱源，內加熱管式熱法煉鎂生產工藝。
本發明的核心是用燃料做加熱源，在管式還原罐內加熱，在罐內真空條件下還原鎂。本工藝是通過一個加熱管穿過其中心的內膽式真空還原罐來實現的。加熱管下端部與燃燒爐連通，燃燒的火焰從管內自下而上的穿過，將置于還原室內，加熱管外周圍的鎂料團加熱到1090-1100℃，進行鎂固相還原反應。燃燒爐爐膛溫度保持在1200℃。反應是這樣進行的將鎂料制團投入到預熱室預熱到600-700℃，預熱室的熱源來自預室中心的預熱管，預熱管與加熱管連通，來自加熱管的近1000℃的余熱將進入預熱室的鎂料預熱后進入還原罐中的還原室反應。待4小時后鎂料團還原反應完畢，打開還原罐下端的放料門排渣，關閉放料門把預熱好的鎂料從冷凝器口投入還原罐，關閉冷凝器口，抽真空，起火加熱開始工作，周而復始，連續不斷。管式煉鎂還原罐是一個內膽式立管，膽壁與外殼之間的空隙是加有保溫材料的真空層，中心是由加熱管構成的反應室。在冷凝器上接有真空吸氣系統，使反應室內壓力保持在13.33-6.67Pa(0.1-0.05毫米汞柱)。管式還原罐上端有一個冷凝器，它的外層有冷水套，內層有鎂的結晶套，高溫鎂蒸氣由真空系統抽氣，在此降溫到500℃左右行成鎂結晶環。
本發明所述的金屬鎂生產工藝，氧化鎂還原充分，渣料殘鎂低于3％以下，結晶出鎂的純度高，罐體容積大，裝料多產量高，工藝簡單，成本低，設備投資少，不污染環境，充分利用能源，解決了捆繞了近60年的皮江法還原罐被真空壓力壓偏的難題，是最較理想的金屬鎂生產工藝。
附圖
管式熱法煉鎂還原罐結構示意圖，其中1.投料口 2.預熱器 3.加熱管 4.還原室 5.中空層 6.出渣口 7.出渣門 8.冷凝器 9.結晶鎂環 10.冷水套 11.抽真空接口12.燃燒爐實施例1下面根據附圖對本發明所述的管式熱法煉鎂還原罐的結構進行詳細的敘述。
管式還原罐的罐體是由兩層鋼板構成，外層由普通碳鋼，內層由3Cr24Ni7SiNRE合金耐熱鋼制成，中間形成一個中空層(5)保溫室，內裝保溫材料，并抽真空，罐體內形成的空腔為還原室(4)，出渣口(6)和出渣門(7)設在罐體的下端，預熱器(2)位于罐體的頂部和投料口(1)相連接，加熱管(3)從還原室中間穿過，下端與燃燒爐(12)連通，上端與位于預熱器中的預熱管連通，冷凝器(8)位于罐體的上端，與冷水套(10)連通，結昌鎂環(9)位于冷凝器的中心，抽真空接口(11)位于冷凝器上冷水套和結晶鎂環之間。
實施例2取白云石600公斤，破碎成10-15mm小塊，裝入回轉窯在1100-1200℃溫度下煅燒，獲得高活性煅白(Cag.Mgo)，煅白經球磨機粉磨，粉料(Cag.Mgo)＋硅鐵(75％Si)＋螢石粉(90-95％CaF2)混合制團，制團壓力為1-3噸/cm2，裝袋，送入實施例1所述的管式煉鎂還原罐內，在1090-1100℃溫度下，13.33Pa真空度下進行還原反應獲得粗鎂，經熔劑精煉，鑄錠，表面處理，包裝得高品鎂。還原渣的主要成為為2CaO.SiO2，可作副產品用，經4小時煅燒可獲得99.99％高純金屬鎂39公斤。
實施例3取白云600公斤，根據實施例2的程序制成鎂料團，將制成團的鎂料送入實施例1所述的管式煉鎂還原罐內，在1000-1050℃及13.33Pa真空度下進行還原反應獲得粗鎂35公斤，經過5小時完成一個周期。
實施例4取白云石600公斤，按實施例2的程序制成鎂料團，將制成團的鎂料送入實施例1所述的管式煉鎂還原罐內，在900-1000℃及13.33Pa真空度下進行還原反應獲得粗鎂35公斤，經過8小時完成一個周期。
權利要求
1.一種用碳酸鎂礦石做原料，燃料做加熱源，能夠連續間斷操作的管式熱法煉鎂生產工藝，其特征在于預熱至600-700℃的碳酸鎂制團，在一個內膽式內外真空的還原罐中，由穿過罐中心的與燃燒爐連通的加熱管將其加熱至900-1100℃，在罐內真空保持在13.33Pa下，還原生成金屬鎂。
2.一種管式熱法煉鎂還原罐，其特征在于(1)還原罐的外殼為兩層鋼板構成的中空夾層，中間裝有保溫材料，并抽真空，(2)加熱管從還原罐中心穿過，下端與燃燒爐連通，上端與預熱器中心的預熱管連通，(3)預熱器位于還原罐的頂部，一端連接投料口，一端連接還原罐，預熱管位于預熱器中心。
全文摘要
本發明涉及一種用碳酸鎂礦石做原料，燃料(如煤、重油、天然氣等)做加熱源，能夠連續間斷操作的管式熱法煉鎂生產工藝及其設備，其特點是，將鎂料制團放入一個內膽式內外真空的還原罐中，由穿過罐中心的與燃燒爐連通的加熱管將其加熱到900-1100℃，在罐內真空度13.33Pa下，還原生成金屬鎂，此工藝氧化鎂還原充分，渣料殘鎂含量3％以下，結晶鎂純度高，產量高，工藝簡單，成本低，設備投資少，不污染環境，充分利用能源，罐不易被壓扁，是較理想的金屬鎂生產工藝。
文檔編號C22B26/00GK1146494SQ9610342
公開日1997年4月2日 申請日期1996年3月22日 優先權日1996年3月22日
發明者于洪喜 申請人:于洪喜