[发明专利]无罐竖井式电阻炉炼镁装置及其炼镁方法

说明书

技术领域：

本发明属于冶金领域有色金属冶炼中镁还原冶炼工艺。

背景技术：

目前，世界上金属镁的冶炼技术主要有两大类：一是氯化电解法炼镁工艺，这种工艺由于原料来源比较缺少，制取氯化镁过程较为复杂，用电耗较高，产品成本较高等缺点，不被采用。二是横罐式硅热还原法，亦称皮江法炼镁。该法采用白云石作原料，经过煅烧主要成分为MgO、CaO，在高温和真空状态下(3—10pa)用硅铁(75％～80％si含量)来还原出镁(蒸气状态)在400℃左右再结晶，取得99.9％以上的纯度粗镁。还原料(球状的)是放在密闭的耐热钢还原罐中，通过外加热(煤或煤气为热源)也叫外加热法的横卧外加热炉中来还原出金属镁的。这种皮江法炼镁存在环境污染较严重，工作人员工作环境较恶劣，劳动强度较大的不足，还不利于实施工艺过程的机械化、自动化实施，大量消耗国家的稀有金属(还原罐中Cr占24～28％，Ni占7～9％)，另外由于受到耐热钢还原罐的耐温(最高1220℃)的限制，还原温度不能过高，从而使还原速度太慢，每还原一次(加上出镁加料时间)需12小时左右，这就大大影响了炼镁的生产效率。还原罐的成本较高，价格较贵。

发明内容：

本发明旨在提供工作人员劳动强度较小，环境污染较小的无罐竖井式电阻炉炼镁装置及其炼镁方法。

实现本发明的技术方案是：无罐竖井式电阻炉炼镁装置包括装料罐，其特征是装料罐的下端设置结晶器和水套，结晶器的下端设置竖井式电阻炉，竖井式电阻炉的底部设置管道，管道的一端连接炉料预热炉。

所述的竖井式电阻炉包括炉壳、炉膛，炉壳由壳皮、保温层、炉墙组成，炉墙的内壁设置若干个电阻丝(包括带状电阻丝)，热电偶穿过炉壳并设置在炉壳上，接线箱设置在炉壳外并与炉壳固定在一起，电阻丝与接线箱连接；炉膛连接真空泵，炉膛为空腔，炉膛的上部设置遮蔽板，炉膛的顶部设置结晶器和水套，炉膛与结晶器相通，炉膛的底部设置下渣口，下渣口设置底盖，底盖与炉壳固定连接，底盖上设置开闭机构。

开闭机构由液压缸和杠杆机构构成，杠杆机构与底盖连接，杠杆机构上设置液压缸，液压缸与外壳固定在一起。杠杆机构的一端固定在楼板上，另一端与底盖连接。

炉料预热炉包括炉壳、炉膛，炉壳的外墙为保温砖砌筑而成，内墙为耐火砖砌筑而成，外墙与内墙之间设置保温材料，炉料预热炉外形为矩形，炉壳的侧墙上设置入渣口，炉壳的底部设置出渣口，炉壳的顶部设置料罐口，入渣口与管道连接，出渣口设置出渣盖，出渣口下设置刮板输送机，料罐口上设置预热料罐。

无罐竖井式电阻炉的炼镁方法为，将粒度为30毫米的白云石经过1250℃的高温煅烧成为煅白，煅白配料重量百分比为84.5％，硅铁配料重量百分比为15.5％，煅白、硅铁均磨成粒度为150—200目的细粉，再把混合后的细粉压制成35mm×20mm的料球，将料球放入料罐中，通过起重机将料罐放到炉料预热炉上，用炼镁放出的高温炉渣，把料球加热到600℃—700℃后，用起重机将预热后料球倒入竖井式电阻炉炉膛内，启动竖井式电阻炉，通过电阻丝发热，使炉温升到1260℃—1300℃，同时启动真空泵，使炉膛内真空度达到3Pa—10Pa，经过7小时，镁蒸气逐渐还原出来，上升到结晶器中，由于结晶器外面的水套通有循环水，使结晶器内的温度降至400℃—450℃，使镁蒸气结晶成固态金属镁，经过7小时30分钟后，结晶器内的镁蒸气结晶完毕，将具有固态金属镁的结晶器取出，同时通过开闭机构打开竖井式电阻炉的底盖，将温度为1200℃的炉渣，放到炉料预热炉的炉膛中，进入下一个循环。

本发明具有如下优点：

与目前的横罐硅热还原法(皮江法)的最大不同是取消了昂贵的高合金耐热钢还原罐。把目前的加热方法用卧式炉煤或煤气外加热式，改成竖井式电阻炉内加热方式。

竖井式电阻炉炼镁装置的优点是：

①电阻炉冶炼热效率可高达90％以上，热损失用较小。

②电阻炉温度可高达1450℃(电热原件为钼板状电阻元件)这样可使镁的还原温度从目前的1200～1220℃提高到1300℃左右，由于还原温度的提高使镁的还原速度加快，炼镁还原时间缩短，镁的还原率从现在的90％～93％提高到94％～97％，平均提高4个百分点。

③通过小型试验电阻炉炼镁电能消耗在8000度/t镁左右，按大用户每度电0.38元计算还原炉能耗费用为8000度/t镁×0.38元/度＝3040元/t镁，目前的横罐硅热还原法能耗为4.5t标准肥煤/t镁，每吨煤价为980元，能耗费为4440元/t镁，本发明能耗降低了1400元。