一種電加熱還原金屬鎂及副產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室。真空反應室的上部設有進料口，進料口與真空反應器之間設有結晶器，結晶器設有結晶器冷卻水套。真空反應室的下部設有出渣口，出渣口設有出渣口冷卻水套。生產步驟如下：⑴將煅白、硅鐵及石灰按配比組成加入真空反應室；⑵將真空反應室內的壓力降到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℃反應物料進行還原反應；⑸連續(xù)反應3～4個小時；⑹結束反應，通入惰性氣體，取出結晶器，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，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水泥熟料的方法和裝置

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

【背景技術】
[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)模應用。國內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、設備國產化高。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，罐內壓力通過抽真空系統(tǒng)降低到1?10Pa后，在加熱爐內加熱到 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)明內容】

[0003] 為克服現(xiàn)有技術的的不足，本發(fā)明提供一種電加熱還原金屬鎂及副產水泥熟料的 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配比組成的反應物料通過進料口加入真空反應 室，物料包裹住中心電阻棒； ⑵關閉進料口閥門，抽真空，將真空反應室內的壓力降到1?15Pa ; ⑶電極通電，啟動熱電阻電加熱，向結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反應物料進行還原反應，反應物料呈熔融狀態(tài)，逸出鎂蒸汽進 入結晶器內冷凝，形成致密結晶體； (5) 連續(xù)反應3?4個小時； (6) 結束反應，通入惰性氣體，打開進料Π 閥門，取出結晶器，并打開出渣Π 法蘭，排出熱 渣； ⑴關閉出渣口，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室。真空反應室的上部設有3?8個進料 口，進料口與真空反應器之間設有結晶器，結晶器設有結晶器冷卻水套。真空反應室的下部 設有3?8個出渣口，出渣口設有出渣口冷卻水套。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。結晶器設置在各進料口內，可單 獨取出，進料口與頂蓋之間有真空墊圈。爐內通過頂蓋上的抽真空管抽真空，使體系剩余壓 力降為1?15Pa。爐體中心處設置有圓柱形熱電阻，通過熱輻射和熱傳導方式將爐內真空 反應室內的爐料加熱至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，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窯，廢渣以熱裝方式直接進入回轉窯體內，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水泥熟料裝置的結構示意圖； 圖2為圖1的A-A向圖； 其中： 1 一抽真空管、2-進料口、3 -結晶器冷卻水套、4 一爐體、5-保溫材料、6-真空反應 室、7 一結晶器、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室6。真空反應室的上部 設有4個進料口 2,進料口與真空反應器之間設有結晶器7,結晶器設有結晶器冷卻水套3。 真空反應室的下部設有4個出渣口 13,出渣口設有出渣口冷卻水套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。結晶器7設置在各進料口內， 可單獨取出，進料口與頂蓋之間有真空墊圈。爐內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真 空反應室6內的爐料加熱至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，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或被爐料腐蝕，爐體保溫材料應采用高鋁成分的 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水泥熟料的裝置生產金屬鎂的具體步驟 如下： ⑴將煅白、娃鐵及石灰按4. 8:1:1. 3配比組成的反應物料通過進料口 2加入真空反應 室6,物料包裹住中心電阻棒； ⑵關閉進料口閥門，抽真空，將真空反應室內的壓力降到5Pa ; ⑶電極8通電，啟動熱電阻10電加熱，向結晶器冷卻水套3和出渣口冷卻水套12通入 循環(huán)冷水； ⑷加熱至1500°C反應物料進行還原反應，反應物料呈熔融狀態(tài)，逸出鎂蒸汽進入結晶 器7內冷凝，形成致密結晶體； (5) 連續(xù)反應3. 5個小時； (6) 結束反應，通入惰性氣體，打開進料口閥門，取出結晶器，并打開出渣口法蘭，排出熱 渣； ⑴關閉出渣口 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窯，廢渣以熱 裝方式直接進入回轉窯體內，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。
【權利要求】
1. 一種電加熱還原金屬鎂及副產水泥熟料的方法，具體步驟如下： ⑴將煅白、硅鐵及石灰按4. 8:1:1. 3的配比組成的反應物料通過進料口（2)加入真空 反應室（6)，物料包裹住中心電阻棒； ⑵關閉進料口閥門，抽真空，將真空反應室內的壓力降到1?15Pa ; ⑶電極（8)通電，啟動熱電阻（10)電加熱，向結晶器冷卻水套（3)和出渣口冷卻水套 (12)通入循環(huán)冷水； ⑷加熱至1480?1520°C反應物料進行還原反應，反應物料呈熔融狀態(tài)，逸出鎂蒸汽進 入結晶器（7)內冷凝，形成致密結晶體； (5) 連續(xù)反應3?4個小時； (6) 結束反應，通入惰性氣體，打開進料口閥門，取出結晶器，并打開出渣口法蘭，排出熱 渣； (7) 關閉出渣口（13)，裝入新料，重復以上步驟。
2. 根據(jù)權利要求1所述的電加熱還原金屬鎂及副產水泥熟料的方法，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室（6);所述真空反應 室的上部設有3?8個進料口（2)，進料口與真空反應器之間設有結晶器（7)，所述結晶器 設有結晶器冷卻水套（3);真空反應室的下部設有3?8個出渣口（13)，出渣口設有出渣口 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)權利要求3所述的電加熱還原金屬鎂及副產水泥熟料的裝置，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>