[发明专利]一种熔融还原碳热法制镁工艺及装置

权利要求书

1.一种熔融还原碳热法制镁工艺，其特征在于：本工艺以菱镁石为主原料，氧化钙、氧化铝和二氧化硅为造渣剂，煤、碳或石墨为还原剂；其制备步骤为：

（1）煅烧-菱镁石通过煅烧获得煅烧菱镁石以备用；

（2）基渣配制-基渣采用氧化钙、氧化铝和二氧化硅三种物质配成，碱度氧化钙/二氧化硅的范围控制在1～1.8之间，氧化铝占基渣总重量的20%～40%；

（3）原料配制-将配好的煅烧菱镁石和还原剂混合，还原剂中C与煅烧菱镁石中MgO摩尔比为1.1～1.4；

（4）抽真空-将配好的基渣装入装料坩埚中，再将基渣连同装料坩埚放入真空反应器中，反应器真空控制在10Pa～1000Pa之间；

（5）炉渣熔化-在真空反应器内对基渣加热使基渣处于完全熔融状态；

（6）加料-将第（3）步配好的原料加入到已熔融的基渣中，使原料中的MgO完全熔解在基渣中，形成CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂四元炉渣，并使MgO质量控制在四元炉渣的20%以下；

（7）还原反应-在温度为1550℃～1650℃下使MgO发生还原反应；

（8）收集-还原反应得到的镁蒸气通过冷凝收集即得金属镁。

2.根据权利要求1所述的熔融还原碳热法制镁工艺，其特征在于：所述第（6）步的加料为持续加料或间隔加料，以使第（7）步的还原反应持续进行，并始终保持MgO质量在四元炉渣的20%以下。

3.根据权利要求1或2所述的熔融还原碳热法制镁工艺，其特征在于：所述菱镁石和碳粒粒度大于60目。

4.根据权利要求3所述的熔融还原碳热法制镁工艺，其特征在于：所述第（4）步基渣占装料坩埚容积的1/3～1/2。

5.根据权利要求1所述的熔融还原碳热法制镁工艺设计的制镁装置，其特征在于：它包括上端敞口的炉壳（1）和将炉壳上端封盖的炉盖（8），炉壳和炉盖内为真空；在炉壳（1）底部和周围设有耐火砖层（2），耐火砖层中间为空腔形成加热区，加热区内设有盛装炉渣的装料坩埚（11），在装料坩埚（11）四周与耐火砖层（2）之间设有加热元件（4）；在炉壳（1）外设有加料机构（10），加料机构的加料管（13）穿过炉壳和耐火砖层进入装料坩埚（11）；在装料坩埚（11）开口上方设有石墨隔热体（5），石墨隔热体周围由耐火砖层支撑，石墨隔热体（5）中心设有通孔（17）；在石墨隔热体（5）上方设有正对通孔的结晶器（7）。

6.根据权利要求5所述的制镁装置，其特征在于：在结晶器（7）内设有防尘罩（6），防尘罩（6）将石墨隔热体中心通孔（17）罩住，在防尘罩下端周围设有若干通气孔。

7.根据权利要求5或6所述的制镁装置，其特征在于：在炉盖（8）内设有夹层结构的冷却罩（18），冷却罩（18）与结晶器形状对应并罩在结晶器（7）上，冷却罩上设有与夹层相通的冷却液进口和冷却液出口，冷却液进口和冷却液出口分别通过冷却液管引出炉盖与冷却液连接。

8.根据权利要求7所述的制镁装置，其特征在于：在装料坩埚（11）底部与耐火砖层之间设有耐火砖垫块（3）。

9.根据权利要求8所述的制镁装置，其特征在于：所述加料机构（10）包括放料罐（14）和备料罐（15），放料罐（14）和备料罐（15）通过管道连通，在管道上设有调节阀（16），加料管（13）与放料罐（14）连通。