專利名稱：無罐豎井式電阻爐煉鎂裝置及其煉鎂方法
無罐豎井式電阻爐煉鎂裝置及其煉鎂方法 技術領域-
本發明屬于冶金領域有色金屬冶煉中鎂還原冶煉工藝。
背景技術：
目前，世界上金屬鎂的冶煉技術主要有兩大類 一是氯化電解法 煉鎂工藝，這種工藝由于原料來源比較缺少，制取氯化鎂過程較為復 雜，用電耗較高，產品成本較高等缺點，不被采用。二是橫罐式硅熱 還原法，亦稱皮江法煉鎂。該法采用白云石作原料，經過煅燒主要成
分為MgO、 Ca0，在高溫和真空狀態下(3—10pa)用硅鐵(75% 80% si含量)來還原出鎂(蒸氣狀態)在400。C左右再結晶，取得99.9% 以上的純度粗鎂。還原料(球狀的)是放在密閉的耐熱鋼還原罐中， 通過外加熱(煤或煤氣為熱源)也叫外加熱法的橫臥外加熱爐中來還 原出金屬鎂的。這種皮江法煉鎂存在環境污染較嚴重，工作人員工作 環境較惡劣，勞動強度較大的不足，還不利于實施工藝過程的機械化、 自動化實施，大量消耗國家的稀有金屬(還原罐中Cr占24 28%， Ni占7 9%)，另外由于受到耐熱鋼還原罐的耐溫(最高122(TC)的 限制，還原溫度不能過高，從而使還原速度太慢，每還原一次(加上 出鎂加料時間)需12小時左右，這就大大影響了煉鎂的生產效率。 還原罐的成本較高，價格較貴。

發明內容
本發明旨在提供工作人員勞動強度較小，環境污染較小的無罐豎 井式電阻爐煉鎂裝置及其煉鎂方法。
實現本發明的技術方案是無罐豎井式電阻爐煉鎂裝置包括裝料 罐，其特征是裝料罐的下端設置結晶器和水套，結晶器的下端設置豎 井式電阻爐，豎井式電阻爐的底部設置管道，管道的一端連接爐料預 熱爐。
所述的豎井式電阻爐包括爐殼、爐膛，爐殼由殼皮、保溫層、爐 墻組成，爐墻的內壁設置若干個電阻絲(包括帶狀電阻絲)，熱電偶 穿過爐殼并設置在爐殼上，接線箱設置在爐殼外并與爐殼固定在一 起，電阻絲與接線箱連接；爐膛連接真空泵，爐膛為空腔，爐膛的上 部設置遮蔽板，爐膛的頂部設置結晶器和水套，爐膛與結晶器相通， 爐膛的底部設置下渣口，下渣口設置底蓋，底蓋與爐殼固定連接，底 蓋上設置開閉機構。
開閉機構由液壓缸和杠桿機構構成，杠桿機構與底蓋連接，杠桿 機構上設置液壓缸，液壓缸與外殼固定在一起。杠桿機構的一端固定 在樓板上，另一端與底蓋連接。
爐料預熱爐包括爐殼、爐膛，爐殼的外墻為保溫磚砌筑而成，內 墻為耐火磚砌筑而成，外墻與內墻之間設置保溫材料，爐料預熱爐外 形為矩形，爐殼的側墻上設置入渣口，爐殼的底部設置出渣口，爐殼 的頂部設置料罐口，入渣口與管道連接，出渣口設置出渣蓋，出渣口下設置刮板輸送機，料罐口上設置預熱料罐。
無罐豎井式電阻爐的煉鎂方法為，將粒度為30毫米的白云石經 過125(TC的高溫煅燒成為煅白，煅白配料重量百分比為84. 5%， 硅鐵配料重量百分比為15.5%，煅白、硅鐵均磨成粒度為150—200 目的細粉，再把混合后的細粉壓制成35mmX20mm的料球，將料球放 入料罐中，通過起重機將料罐放到爐料預熱爐上，用煉鎂放出的高溫 爐渣，把料球加熱到600。C一70(TC后，用起重機將預熱后料球倒入 豎井式電阻爐爐膛內，啟動豎井式電阻爐，通過電阻絲發熱，使爐溫 升到1260。C一1300。C，同時啟動真空泵，使爐膛內真空度達到3Pa 一IO Pa，經過7小時，鎂蒸氣逐漸還原出來，上升到結晶器中，由 于結晶器外面的水套通有循環水,使結晶器內的溫度降至40(TC—450 °C，使鎂蒸氣結晶成固態金屬鎂，經過7小時30分鐘后，結晶器內 的鎂蒸氣結晶完畢，將具有固態金屬鎂的結晶器取出，同時通過開閉 機構打開豎井式電阻爐的底蓋，將溫度為120(TC的爐渣，放到爐料 預熱爐的爐膛中，進入下一個循環。
本發明具有如下優點-
與目前的橫罐硅熱還原法(皮江法)的最大不同是取消了昂貴的 高合金耐熱鋼還原罐。把目前的加熱方法用臥式爐煤或煤氣外加熱 式，改成豎井式電阻爐內加熱方式。
豎井式電阻爐煉鎂裝置的優點是
①電阻爐冶煉熱效率可高達90%以上，熱損失用較小。② 電阻爐溫度可高達1450°C (電熱原件為鉬板狀電阻元件)這 樣可使鎂的還原溫度從目前的1200 1220。C提高到130(TC左右，由 于還原溫度的提高使鎂的還原速度加快，煉鎂還原時間縮短，鎂的還 原率從現在的90% 93%提高到94% 97%，平均提高4個百分點。
③ 通過小型試驗電阻爐煉鎂電能消耗在8000度/t鎂左右，按大 用戶每度電0. 38元計算還原爐能耗費用為8000度/t鎂XO. 38元/ 度二3040元/t鎂，目前的橫罐硅熱還原法能耗為4. 5t標準肥煤/t鎂， 每噸煤價為980元，能耗費為4440元/ t鎂，本發明能耗降低了 1400 元。
④ 豎井式電阻爐煉鎂裝置的結構特點是爐子呈現豎立直筒型，這 樣加料可一次性用固定容積的料罐機械化加料，節省了加料時間。橫 罐硅熱還原法的出料渣方式必須人工在高溫狀態下扒渣，由于長時間 高溫輻射，勞動條件惡劣；本發明的出料渣方式是利用自重落渣，所 以說本發明改善了工作人員的勞動環境，節省了裝料、出渣時間。
加料、出渣為機械化，縮短了出渣、加料的時間， 一般只需 20—30分鐘即可，與目前皮江法煉鎂出渣、加料的時間都在120—150 分鐘相比，本發明提高了勞動效率。
⑥ 由該裝置采用的是電加熱，徹底的解決了目前煉鎂行業，煙氣 排放的問題，做到了還原爐的零排放。
⑦ 我國南方各省，有大量優質白云石礦，也有大量水力發電資源 優勢，但很少有優質肥煤，而從北方煤炭運輸價格很高，達1500 1700元/t，所以無法采用原皮江法煉鎂，而釆用該裝置特別有水電
資源地區開辟了金屬鎂行業發展的新良機。
⑧本發明的另一特點是充分考慮到了集中利用還原鎂的高溫 (120(TC)爐渣，當從豎井式電阻爐下部出口放出后，經過管道直接
流入余熱利用保溫加熱爐中，利用高溫爐渣的余熱(到余熱爐后應有 IOO(TC左右高溫)來預熱裝在密封料罐的煉鎂的球料，可把球料預熱 到60(TC左右。這樣比常溫(2(TC左右)加料，就可節省30%的電能 消耗的同時還可減少爐料的升溫時間1. 5小時左右，另外本發明基本 上是密閉出渣，防止過去扒渣時塵土飛揚造成生產環境的嚴重污染從 而達到了節能減排，提高生產效率的多方技術經濟效果。
(D本發明由于縮短了出渣、加料時間2小時，采取余熱預熱爐料 減少升溫時間1. 5小時，每爐總共縮短了 3個半小時，皮江法煉鎂每 曰24小時生產2個爐次，每爐12個小時。本發明可每天生產3個爐 次，每爐次需要8小時，生產效率提高了33%。


圖1是本發明無罐豎井式電阻爐煉鎂裝置的結構圖(局部剖視)。 圖2是本發明無罐豎井式電阻爐煉鎂裝置中電阻爐的放大圖(軸 向剖視)。
圖3是本發明實施例無罐豎井式電阻爐煉鎂裝置中余熱利用加 熱爐的放大圖(軸向剖視)。
圖4是圖3的俯視圖(局部剖視)。圖中1.起重機2.裝料罐 3.結晶器 4.水套 5.進水管 6.電阻板7.豎井式電阻爐 8.放渣裝置 9.渣料管道 10.出水管 ll.控制操作箱 12.真空泵 13.爐料預熱爐 14.刮板輸送機 15.廠房 16.底蓋 17.出渣口 18.爐殼 19.爐墻 20.保溫層 21.帶狀電阻絲 22.接線箱 23.電阻絲 24.爐蓋 25.遮蔽板 26.預熱料罐 27.渣料 28.水套蓋 29.熱電偶 30.液壓缸 31.杠桿機構 32.預熱爐口 33.進渣口 34.出渣口 35.爐體 36.內墻 37.外墻 38.樓板 39.支架 40.隔墻 41.樓板具體實施方式
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本發明的具體實施方式
不局限于下述實施例，可根據實際需要設 置不同的實施例。
實施例一圖1、圖2、圖3、圖4所示，本實施例的無罐豎井 式電阻爐煉鎂裝置包括裝料罐2，裝料罐2的下端設置結晶器3，結 晶器3的下端設置豎井式電阻爐7，豎井式電阻爐7的底部設置渣料 管道9，渣料管道9的下方設置支架39，渣料管道9的一端連接爐料 預熱爐13,預熱爐口 32上設置預熱料罐26。
所述的裝料罐2為設置有密封蓋的全封閉的兩端有稍度的圓筒 形金屬件。
所述的結晶器3為錐形的金屬件，結晶器3的外圍套有水套4，水套4上設置進水管5和出水管10，水套4的頂端設置水套蓋28。
圖2所示，豎井式電阻爐7包括爐殼18、爐膛，爐殼18由殼皮、 保溫層20、爐墻19組成，爐墻19上設置若干個電阻絲23 (包括帶 狀電阻絲21)，熱電偶29穿過爐殼18并固定設置在爐殼18上，接 線箱22設置在爐殼18外并與爐殼18固定在一起，電阻絲23與接線 箱22連接；爐膛通過管道連接真空泵12，爐膛為空腔，爐膛的上部 設置遮蔽板25，爐膛的頂部設置結晶器3，爐膛與結晶器3相通，結 晶器3與豎井式電阻爐7有固定螺拴，爐膛的底部設置出渣口 17， 出渣口 17設置底蓋16，底蓋16與爐殼18鉸接連接，底蓋16上設 置開閉機構。
遮蔽板25由兩塊金屬板之間設置連接桿構成，每塊金屬板上設 置n個孔，兩塊金屬板上的孔交錯設置。
開閉機構由液壓缸30和杠桿機構31構成，杠桿機構31與底蓋 16連接，杠桿機構31上設置液壓缸30，液壓缸30與爐殼18固定在 一起。杠桿機構31的一端固定在樓板上，另一端與底蓋16連接。
圖3、圖4所示，爐料預熱爐13包括爐殼、爐膛，爐殼的外墻 37為保溫磚砌筑而成，內墻36為耐火磚砌筑而成，外墻37與內墻 36之間設置保溫材料層，爐料預熱爐13的外形為矩形，爐殼的側墻 上設置進渣口 33，爐殼的底部設置出渣口 34，爐殼的頂部設置預熱 爐口 32用于放置預熱料罐26，進渣口 33與渣料管道9連接，出渣 口34設置出渣蓋，出渣口下設置刮板輸送機14，刮板輸送機14為現有技術，故省略刮板輸送機14的結構描述。
本實施例中，廠房15為三層樓房，起重機1設置在三樓樓頂， 結晶器3和水套4設置在廠房的三樓，豎井式電阻爐7設置在二樓， 爐料預熱爐13設置在一樓，真空泵12設置在三樓的隔間里。
無罐豎井式電阻爐的煉鎂方法通過是將粒度為30毫米的白云 石經過125(TC的高溫煅燒成為煅白，煅白配料重量百分比為84. 5 %，硅鐵配料重量百分比為15.5%，煅白、硅鐵均磨成粒度為150 一200目的細粉，再把混合后的細粉壓制成35mmX20mm的料球，將 料球放入料罐中，通過起重機將料罐放到爐料預熱爐上，用煉鎂放出 的高溫爐渣，把料球加熱到600。C一70(TC后，用起重機將預熱后的 料球倒入豎井式電阻爐爐膛內，啟動豎井式電阻爐，通過電阻絲發熱， 使爐溫升高到126(TC—130(TC，同時啟動真空泵，使爐膛內真空度 達到3Pa—10 Pa，經過7小時，鎂蒸氣逐漸還原出來，上升到結晶 器中，由于結晶器外面的水套通有循環水，使結晶器內的溫度降至 40(TC—45(TC,將鎂蒸氣結晶成固態金屬鎂，經過7小時30分鐘后， 結晶器內的鎂蒸氣結晶完畢，將具有固態金屬鎂的結晶器取出，同時 通過開閉機構打開豎井式電阻爐的底蓋，將溫度為120(TC的爐渣， 放到爐料預熱爐的爐膛中，進入下一個循環。
說明本發明中所述的百分比均為重量百分比。
權利要求
1、無罐豎井式電阻爐煉鎂裝置，包括裝料罐，其特征是裝料罐的下端設置結晶器、水套，結晶器的下端設置豎井式電阻爐，豎井式電阻爐的底部設置管道，管道的一端連接爐料預熱爐。
2、 根據權利要求1所述的無罐豎井式電阻爐煉鎂裝置，其特征 是所述的豎井式電阻爐包括爐殼、爐膛，爐殼由殼皮、保溫層、爐墻 組成，爐墻上設置若干個電阻絲和帶狀電阻絲，熱電偶穿過爐殼并設 置在爐殼上，接線箱設置在爐殼外并與爐殼固定在一起，電阻絲與接 線箱連接；爐膛連接真空泵，爐膛為空腔，爐膛的上部設置遮蔽板， 爐膛的頂部設置結晶器、水套，爐膛與結晶器相通，爐膛的底部設置 下渣口，下渣口設置底蓋，底蓋與爐殼固定連接，底蓋上設置開閉機 構。
3、 根據權利要求1所述的無罐豎井式電阻爐煉鎂裝置，其特征 是所述的爐料預熱爐包括爐殼、爐膛，爐殼的外墻為保溫磚砌筑而成， 內墻為耐火磚砌筑而成，外墻與內墻之間設置保溫材料，爐料預熱爐 外形為矩形，爐殼的側墻上設置入渣口，爐殼的底部設置出渣口，爐 殼的頂部設置料罐口，入渣口與管道連接，出渣口設置出渣蓋，出渣 口下設置刮板輸送機，料罐口上設置預熱料罐。
4、 根據權利要求1和2所述的無罐豎井式電阻爐煉鎂裝置，其 特征是所述的開閉機構由液壓缸和杠桿機構構成，杠桿機構與底蓋連 接，杠桿機構上設置液壓缸，液壓缸與外殼固定在一起。杠桿機構的一端固定在樓板上，另一端與底蓋連接。
5、 根據權利要求1所述的無罐豎井式電阻爐煉鎂裝置，其特征 是所述的裝料罐為設置有密封蓋的全封閉的兩端有稍度的圓筒形金 屬件。
6、 根據權利要求1所述的無罐豎井式電阻爐煉鎂裝置，其特征 是所述的結晶器為錐形的金屬件，結晶器的外圍套有水套，水套上設 置進水管和出水管，水套的頂端設置水套蓋。
7、 無罐豎井式電阻爐的煉鎂方法，其特征是將粒度為30毫米的 白云石經過125(TC的高溫煅燒成為煅白，煅白配料重量百分比為 84.5%，硅鐵配料重量百分比為15.5%，煅白、硅鐵均磨成粒度為 150—200目的細粉，再把混合后的細粉壓制成35咖X20mm的料球， 將料球放入料罐中，通過起重機將料罐放到爐料預熱爐上，用煉鎂放 出的高溫爐渣，把料球加熱到600。C一70(TC后，用起重機將預熱后 料球倒入豎井式電阻爐爐膛內，啟動豎井式電阻爐，通過電阻絲發熱， 使爐溫升到1260°C_1300°C，同時啟動真空泵，使爐膛內真空度達 到3Pa—10 Pa，經過7小時，鎂蒸氣逐漸還原出來，上升到結晶器 中，由于結晶器外面的水套通有循環水，使結晶器內的溫度降至400 °C—450°C，使鎂蒸氣結晶成固態金屬鎂，經過7小時30分鐘后，結 晶器內的鎂蒸氣結晶完畢，將具有固態金屬鎂的結晶器取出，同時通 過開閉機構打開豎井式電阻爐的底蓋，將溫度為120(TC的爐渣，放 到爐料預熱爐的爐膛中，進入下一個循環。
全文摘要
無罐豎井式電阻爐煉鎂裝置包括裝料罐，其特征是裝料罐的下端設置結晶器，結晶器的下端設置豎井式電阻爐，豎井式電阻爐的底部設置管道，管道的一端連接爐料預熱爐。無罐豎井式電阻爐煉鎂方法，煅白重量百分比為84.5％，硅鐵重量百分比為15.5％，混合后放到料罐中，通過起重機將料罐中的混合料倒入爐膛，啟動電源通過電阻絲為爐膛加熱，當溫度為1260℃～1300℃，金屬鎂氣化上升至結晶器中，給結晶器通入冷卻水，待結晶器中的溫度降到400℃-450℃，金屬鎂結晶為固態的金屬鎂。本發明與目前的皮江法的最大不同是取消了昂貴的高合金耐熱鋼還原罐，冶煉熱效率可高達90％以上，熱損失用較小，環保節能，環境污染較小，有利于機械化生產，勞動強度和工作環境均得到改善。
文檔編號C22B26/22GK101418380SQ20081007998
公開日2009年4月29日 申請日期2008年11月28日 優先權日2008年11月28日
發明者孫克本 申請人:孫克本;山西龍翼機械設備有限公司