[发明专利]一种镁热还原法钛生产中氯化镁的新型缓冲炉及使用方法

说明书

本发明公开了一种镁热还原法钛生产中氯化镁的新型缓冲炉及使用方法，该缓冲炉为长方体，炉壳的底面及四周砌筑耐火内衬,炉的底面为斜坡。炉膛内设置有一道纵向中间隔墙、两道横向隔墙一和横向隔墙二，将炉膛分隔为六个隔间，六个隔间的底部是贯通的；炉的顶部设置有耐火衬里炉盖，炉盖上每一个隔间各设置一个可移开式辅盖；炉盖的上方设置排烟管线；炉子两个端部的四个隔间各设置一个穿过炉壳和墙端耐火内衬伸入隔间的钢电极。这些部件的合理组合，可解决目前海绵钛生产企业采用传统电阻坩埚炉作为缓冲炉所存在的一系列弊端问题，具有氯化镁熔体缓冲能力强、沉降净化效果好、安全环保、便于操作和控制及可实现连续生产等特点。

技术领域

本发明涉及镁热还原法海绵钛生产技术领域，具体涉及一种镁热还原法钛生产中氯化镁的新型缓冲炉。

背景技术

镁热还原法是目前工业生产海绵钛的主要方法，其主要化学反应为： TiCI₄＋2Mg=Ti＋2MgCI₂。生产过程中，含钛矿物（金红石、高钛渣等）通过氯化（竖炉氯化、熔盐氯化、沸腾氯化等）方式转化得到TiCl₄，再使用镁热还原法将TiCl₄转化为单质形态，然后通过真空蒸馏的方法分离反应过程中生成的氯化镁，得到海绵钛产品；熔融氯化镁经电解得到金属镁返回镁热还原过程循环利用。

生产1吨海绵钛产品可同时产出4吨熔融氯化镁，4吨熔融氯化镁经电解又可生产出1吨金属镁。如此可实现镁热还原生产工艺过程的内部循环和平衡，为了解决还蒸车间熔融氯化镁供和电解车间熔融氯化镁需之间的非同步性问题，需要设置具有保温及澄清功能，并便于真空抬包吸出及抓斗除渣作业的缓冲炉。

目前，海绵钛生产企业多采用传统的井式电阻坩埚炉作为缓冲炉，坩埚采用20mm厚的304不锈钢板加工制作，有代表性的大体几何尺寸为：坩埚直径2.0m，高度4.3m，熔融氯化镁容量为20吨。坐落在操作平台的开洞里，炉顶高出平台上沿约200㎜左右。其存在的主要缺陷：一是在平台上无论采用长柄除渣勺还是采用抓斗从高温氯化镁熔体坩埚底部进行除渣的操作都是异常艰难的，既费力又低效；二是由于坩埚太深，真空抬包抽取氯化镁熔体效率低，坩埚容积有效利用率低，相应延长了熔融氯化镁在炉内的滞留时间，增大了水解倾向和保温电耗，造成氯化镁质量降级；三是坩埚泄漏的安全风险大；四是缓冲炉现场工业卫生条件恶劣，危及操作人员健康，腐蚀厂房和设备。

发明内容

为了解决目前海绵钛生产企业采用传统电阻坩埚炉作为缓冲炉所存在的一系列缺陷问题，本发明提供一种镁热还原法钛生产中氯化镁的新型缓冲炉。

本发明的技术方案：

一种镁热还原法钛生产中氯化镁的新型缓冲炉，该缓冲炉为长方体，炉壳1的底面及四周砌筑耐火内衬2, 炉的底面为斜坡3。 炉膛内设置有纵向中间隔墙4，将炉膛分隔为加料侧5和出料侧6，加料侧5和出料侧6通过拱形通道7相连通；炉膛内还分别设置有横向隔墙一8和横向隔墙二9，将炉膛分隔为六个隔间10，其中加料侧5和出料侧6各有三个隔间10。六个隔间10的底部是惯通的；炉的顶部设置有耐火衬里炉盖11，耐火衬里炉盖11上对应每一个隔间10各设置有一个可移开式矩形辅盖12，在出料侧6的第一隔间10和加料侧5的第三隔间10的辅盖12上分别设置有出料口21和加料口22，其他各隔间10的辅盖12上均开设有观测/操作孔13；炉盖11的上方设置有排烟管线14；炉子两个端部的四个隔间10下部，各设置有一个穿过炉壳1和端墙耐火内衬2伸入间隔10的钢电极16。

进一步的，所述炉底斜坡3是从出料侧6向加料侧5向下倾斜，便于沉渣从出料侧隔间向加料侧隔间集聚，有利于保证出料质量并减少因除渣作业对正常出料作业的连带影响。

进一步的，所述钢电极16为水冷钢电极，在钢电极16周围的炉壳1上设有水冷却室17，水冷却室17上设置有冷却水进口18和冷却水出口19，在每个钢电极16上方各装配有一个用于实时监控耐火材料温度的热电偶20，以实时监控电极周围因耐火材料过热而引发的熔融氯化镁泄漏事故。