一種電加熱還原金屬鎂及副產(chǎn)水泥熟料的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電加熱還原金屬鎂及副產(chǎn)水泥熟料的方法和裝置，裝置包括爐體和熱電阻，爐體與熱電爐之間形成真空反應(yīng)室。真空反應(yīng)室的上部設(shè)有進料口，進料口與真空反應(yīng)器之間設(shè)有結(jié)晶器，結(jié)晶器設(shè)有結(jié)晶器冷卻水套。真空反應(yīng)室的下部設(shè)有出渣口，出渣口設(shè)有出渣口冷卻水套。生產(chǎn)步驟如下：⑴將煅白、硅鐵及石灰按配比組成加入真空反應(yīng)室；⑵將真空反應(yīng)室內(nèi)的壓力降到1～15Pa；⑶啟動熱電阻電加熱，向冷卻水套通入循環(huán)冷水；⑷加熱至1480～1520℃反應(yīng)物料進行還原反應(yīng)；⑸連續(xù)反應(yīng)3～4個小時；⑹結(jié)束反應(yīng)，通入惰性氣體，取出結(jié)晶器，排出熱渣。本發(fā)明使用電力作為能源，熱效率高，且連續(xù)生產(chǎn)，無廢鎂渣和報廢還原罐，符合環(huán)保和節(jié)能減排的政策。
【專利說明】一種電加熱還原金屬鎂及副產(chǎn)水泥熟料的方法和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于一種有色金屬生產(chǎn)制備【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種電加熱還原金屬鎂及副產(chǎn) 水泥熟料的方法和裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前世界上金屬鎂主要有兩種制備方法：熔鹽電解法和皮江法。熔鹽電解法工藝 較復雜，原料來源苛刻，故只在少數(shù)幾個地方有大規(guī)模應(yīng)用。國內(nèi)目前絕大部分金屬鎂冶 煉都采用皮江法，即橫罐硅熱還原法，該工藝成熟、設(shè)備國產(chǎn)化高。該工藝采用煅燒后的白 云石或菱鎂礦作為鎂元素來源，硅鐵或者金屬鋁作為金屬還原劑。原料經(jīng)配比后粉磨壓球 裝入特定的金屬還原罐，罐內(nèi)壓力通過抽真空系統(tǒng)降低到1?10Pa后，在加熱爐內(nèi)加熱到 1050?1KKTC長時間煅燒進行金屬鎂的還原。皮江法煉鎂存在如下幾個主要問題：因溫度 低，鎂還原率不高，廢渣中含鎂高，無后續(xù)利用價值，造成嚴重的環(huán)境污染。且皮江法還原時 間長，單罐產(chǎn)量低，能耗高，工作環(huán)境差，勞動強度大。皮江法所使用的還原罐壽命短，所占 成本比例大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為克服現(xiàn)有技術(shù)的的不足，本發(fā)明提供一種電加熱還原金屬鎂及副產(chǎn)水泥熟料的 方法，以提高熱效率，充分利用資源。本發(fā)明的另一目的是提供一種實現(xiàn)上述方法的裝置。
[0004] 本發(fā)明電加熱還原金屬鎂及副產(chǎn)水泥熟料的方法，具體步驟如下： ⑴將煅白、娃鐵及石灰?按4. 8:1:1. 3配比組成的反應(yīng)物料通過進料口加入真空反應(yīng) 室，物料包裹住中心電阻棒； ⑵關(guān)閉進料口閥門，抽真空，將真空反應(yīng)室內(nèi)的壓力降到1?15Pa ; ⑶電極通電，啟動熱電阻電加熱，向結(jié)晶器冷卻水套和出渣口冷卻水套通入循環(huán)冷 水； ⑷加熱至1480?1520°C反應(yīng)物料進行還原反應(yīng)，反應(yīng)物料呈熔融狀態(tài)，逸出鎂蒸汽進 入結(jié)晶器內(nèi)冷凝，形成致密結(jié)晶體； (5) 連續(xù)反應(yīng)3?4個小時； (6) 結(jié)束反應(yīng)，通入惰性氣體，打開進料Π 閥門，取出結(jié)晶器，并打開出渣Π 法蘭，排出熱 渣； ⑴關(guān)閉出渣口，裝入新料，重復以上步驟。
[0005] 硅鐵中的硅含量為75%?80%(重量)。熱渣直接熱裝進后續(xù)裝置進行后加工處理。
[0006] 本發(fā)明電加熱還原金屬鎂及副產(chǎn)水泥熟料的裝置，包括爐體和熱電阻，熱電阻位 于爐體的中間，爐體與熱電爐之間形成真空反應(yīng)室。真空反應(yīng)室的上部設(shè)有3?8個進料 口，進料口與真空反應(yīng)器之間設(shè)有結(jié)晶器，結(jié)晶器設(shè)有結(jié)晶器冷卻水套。真空反應(yīng)室的下部 設(shè)有3?8個出渣口，出渣口設(shè)有出渣口冷卻水套。進料口上部蓋有真空墊圈，真空墊圈上 插有抽真空管。熱電阻的上部接有電極，電極與控制電源連接，熱電阻的下部埋于高鋁填充 料。
[0007] 爐體的外部裝有保溫材料。
[0008] 煅白、硅鐵及石灰等爐料配比后通過進料口加入。結(jié)晶器設(shè)置在各進料口內(nèi)，可單 獨取出，進料口與頂蓋之間有真空墊圈。爐內(nèi)通過頂蓋上的抽真空管抽真空，使體系剩余壓 力降為1?15Pa。爐體中心處設(shè)置有圓柱形熱電阻，通過熱輻射和熱傳導方式將爐內(nèi)真空 反應(yīng)室內(nèi)的爐料加熱至1500°C左右，爐料呈熔融狀態(tài)，金屬鎂蒸汽從爐料中逸出進入結(jié)晶 器冷凝，剩余爐渣含鎂量低于3%，成為合格的水泥熟料，從出渣口取出做后續(xù)加工處理。
[0009] 本發(fā)明與傳統(tǒng)皮江法相比，使用清潔的電力作為能源，熱量利用率高，且連續(xù)式生 產(chǎn)，無廢鎂渣、報廢還原罐，符合環(huán)保和節(jié)能減排的政策。該裝置也可在進料時不加入石灰， 而是在出渣口處外接一小型回轉(zhuǎn)窯，廢渣以熱裝方式直接進入回轉(zhuǎn)窯體內(nèi)，和石灰等輔助 原料在1500°C進行高溫煅燒成為合格的水泥熟料。該方法合理解決了大量煉鎂廢渣的使用 途徑。增加了金屬鎂冶煉的經(jīng)濟效益。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 圖1為本發(fā)明電加熱還原金屬鎂及副產(chǎn)水泥熟料裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1的A-A向圖； 其中： 1 一抽真空管、2-進料口、3 -結(jié)晶器冷卻水套、4 一爐體、5-保溫材料、6-真空反應(yīng) 室、7 一結(jié)晶器、8 -電極、9 一真空塾圈、10-熱電阻、11 一商錯填充料、12 -出禮:口冷卻水 套、13-出渣口。

【具體實施方式】
[0011] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細說明。
[0012] 本發(fā)明電加熱還原金屬鎂及副產(chǎn)水泥熟料裝置，如圖1、圖2所示，包括爐體4和熱 電阻10,熱電阻位于爐體的中間，爐體與熱電爐之間形成真空反應(yīng)室6。真空反應(yīng)室的上部 設(shè)有4個進料口 2,進料口與真空反應(yīng)器之間設(shè)有結(jié)晶器7,結(jié)晶器設(shè)有結(jié)晶器冷卻水套3。 真空反應(yīng)室的下部設(shè)有4個出渣口 13,出渣口設(shè)有出渣口冷卻水套12 ;進料口上部蓋有真 空墊圈9,真空墊圈上插有抽真空管1。爐體4的外部裝有保溫材料5。
[0013] 煅白、硅鐵及石灰等爐料配比后通過進料口 2加入。結(jié)晶器7設(shè)置在各進料口內(nèi)， 可單獨取出，進料口與頂蓋之間有真空墊圈。爐內(nèi)通過頂蓋上的抽真空管1抽真空，使體系 剩余壓力降為1?15Pa。爐體中心處的圓柱形熱電阻通過熱輻射和熱傳導方式將爐內(nèi)真 空反應(yīng)室6內(nèi)的爐料加熱至1500°C左右，爐料呈熔融狀態(tài)，金屬鎂蒸汽從爐料中逸出進入 結(jié)晶器7冷凝，剩余爐渣含鎂量低于3%，成為合格的水泥熟料，從出渣口取出做后續(xù)加工處 理。本發(fā)明與傳統(tǒng)皮江法相比，使用清潔的電力作為能源，熱量利用率高，且連續(xù)式生產(chǎn)，無 廢鎂渣、報廢還原罐，符合環(huán)保和節(jié)能減排的政策。
[0014] 為了防止耐火材料參與還原反應(yīng)或被爐料腐蝕，爐體保溫材料應(yīng)采用高鋁成分的 低密度材料。為防止高溫爐料腐蝕電阻材料，電阻應(yīng)被高鋁高密度填充料包裹。本發(fā)明爐 型采用直上直下的進料和出渣方式，沒有死角，避免鎂蒸汽走曲折路線中途冷凝在爐壁上。 并采用多進料口方式使爐料布料均勻，防止局部堵塞。熱電阻設(shè)立在爐體正中，使電熱能最 大限度被周圍的爐料吸收，提高熱效率。
[0015] 采用本發(fā)明的電加熱還原金屬鎂及副產(chǎn)水泥熟料的裝置生產(chǎn)金屬鎂的具體步驟 如下： ⑴將煅白、娃鐵及石灰按4. 8:1:1. 3配比組成的反應(yīng)物料通過進料口 2加入真空反應(yīng) 室6,物料包裹住中心電阻棒； ⑵關(guān)閉進料口閥門，抽真空，將真空反應(yīng)室內(nèi)的壓力降到5Pa ; ⑶電極8通電，啟動熱電阻10電加熱，向結(jié)晶器冷卻水套3和出渣口冷卻水套12通入 循環(huán)冷水； ⑷加熱至1500°C反應(yīng)物料進行還原反應(yīng)，反應(yīng)物料呈熔融狀態(tài)，逸出鎂蒸汽進入結(jié)晶 器7內(nèi)冷凝，形成致密結(jié)晶體； (5) 連續(xù)反應(yīng)3. 5個小時； (6) 結(jié)束反應(yīng)，通入惰性氣體，打開進料口閥門，取出結(jié)晶器，并打開出渣口法蘭，排出熱 渣； ⑴關(guān)閉出渣口 13,裝入新料，重復以上步驟。熱渣直接熱裝進后續(xù)裝置進行后加工處 理。
[0016] 該裝置也可在進料時不加入石灰，而是在出渣口處外接一小型回轉(zhuǎn)窯，廢渣以熱 裝方式直接進入回轉(zhuǎn)窯體內(nèi)，和石灰等輔助原料在1500°C進行高溫煅燒成為合格的水泥熟 料。該方法合理解決了大量煉鎂廢渣的使用途徑。增加了金屬鎂冶煉的經(jīng)濟效益。
【權(quán)利要求】
1. 一種電加熱還原金屬鎂及副產(chǎn)水泥熟料的方法，具體步驟如下： ⑴將煅白、硅鐵及石灰按4. 8:1:1. 3的配比組成的反應(yīng)物料通過進料口（2)加入真空 反應(yīng)室（6)，物料包裹住中心電阻棒； ⑵關(guān)閉進料口閥門，抽真空，將真空反應(yīng)室內(nèi)的壓力降到1?15Pa ; ⑶電極（8)通電，啟動熱電阻（10)電加熱，向結(jié)晶器冷卻水套（3)和出渣口冷卻水套 (12)通入循環(huán)冷水； ⑷加熱至1480?1520°C反應(yīng)物料進行還原反應(yīng)，反應(yīng)物料呈熔融狀態(tài)，逸出鎂蒸汽進 入結(jié)晶器（7)內(nèi)冷凝，形成致密結(jié)晶體； (5) 連續(xù)反應(yīng)3?4個小時； (6) 結(jié)束反應(yīng)，通入惰性氣體，打開進料口閥門，取出結(jié)晶器，并打開出渣口法蘭，排出熱 渣； (7) 關(guān)閉出渣口（13)，裝入新料，重復以上步驟。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電加熱還原金屬鎂及副產(chǎn)水泥熟料的方法，其特征是：所述 硅鐵中的硅含量為75%?80% (重量)。
3. -種電加熱還原金屬鎂及副產(chǎn)水泥熟料的裝置，其特征是：包括爐體（4)和熱電阻 (10)，所述熱電阻位于爐體的中間，爐體與熱電爐之間形成真空反應(yīng)室（6);所述真空反應(yīng) 室的上部設(shè)有3?8個進料口（2)，進料口與真空反應(yīng)器之間設(shè)有結(jié)晶器（7)，所述結(jié)晶器 設(shè)有結(jié)晶器冷卻水套（3);真空反應(yīng)室的下部設(shè)有3?8個出渣口（13)，出渣口設(shè)有出渣口 冷卻水套（12);進料口上部蓋有真空墊圈（9)，真空墊圈上插有抽真空管（1);所述熱電阻的 上部接有電極（8)，電極與控制電源連接，熱電阻的下部埋于高鋁填充料（11)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電加熱還原金屬鎂及副產(chǎn)水泥熟料的裝置，其特征是：所述 爐體（4)的外部裝有保溫材料（5)。
【文檔編號】C04B7/147GK104152720SQ201410281871
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月23日
【發(fā)明者】賈會平 申請人:石家莊新華能源環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?br>