一種制備高純鎂的鎂蒸汽過濾裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于高純鎂制備裝置的【技術(shù)領(lǐng)域】，為了使生產(chǎn)的鎂錠成本低、純度高、質(zhì)量優(yōu)，使制造的鎂合金材料性能更優(yōu)良的，提供了一種制備高純鎂的鎂蒸汽過濾裝置。在還原罐與結(jié)晶器之間設(shè)置堵截器，堵截器為通過鐵板焊接的兩層隔熱板，與結(jié)晶器相臨的隔熱板為四孔，遠(yuǎn)離結(jié)晶器的隔熱板為單孔，中間間隔30-80mm。結(jié)晶器為喇叭狀，大口徑端與堵截器相連接。結(jié)晶器外圍設(shè)置冷卻。本實(shí)用新型采用Cr24Ni7合金鋼鑄件制成，耐熱，不出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，使用壽命長，成本低，性價(jià)比高。采用本實(shí)用新型裝置制備的鎂，鎂錠品質(zhì)提高，純度可以達(dá)到國標(biāo)99.95%各項(xiàng)成分要求，能用于做高電位陽極、海綿鈦及各種優(yōu)質(zhì)合金材料，且生產(chǎn)成本和普通鎂錠生產(chǎn)成本接近。
【專利說明】一種制備高純鎂的鎂蒸汽過濾裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于高純鎂制備裝置的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種制備高純鎂的鎂蒸汽過濾裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，國際市場對(duì)原鎂的需求量在逐年增加，通過原鎂深加工領(lǐng)域越來越寬廣，是航空航天，汽車，電子設(shè)備，建筑，民用鎂合金產(chǎn)品的重要原材料；而鎂合金又被譽(yù)為“21世紀(jì)的綠色工程材料”。從鎂的形勢看，原鎂的產(chǎn)量在逐年增加，中國的原鎂產(chǎn)量已經(jīng)穩(wěn)居世界第一，而終端鎂制品及鎂合金產(chǎn)品應(yīng)用水平遠(yuǎn)低于原鎂發(fā)展速度。其中最主要的原因之一是原鎂質(zhì)量差，不符合生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鎂合金質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，制約了原鎂在鎂合金及各領(lǐng)域的有效推廣。所以從生產(chǎn)普通鎂錠向優(yōu)質(zhì)鎂錠的轉(zhuǎn)變是鎂產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必由之路。
[0003]在實(shí)際生產(chǎn)中，原鎂中有許多有害金屬雜質(zhì)和非金屬氧化物，通過熔劑精煉雖然能達(dá)到高純鎂的要求，但也消耗了大量的熔劑，同時(shí)帶進(jìn)了大量的氯離子影響了后續(xù)合金的力學(xué)性能,也增加了生產(chǎn)成本,為了尋求獲得低成本高純優(yōu)質(zhì)的潔凈鎂錠，以提高產(chǎn)品的市場競爭力和提供性能更優(yōu)良的鎂合金材料，人們嘗試了很多方法。普遍通過鎂錠低溫二次升華、二次精煉工藝獲得高純鎂，但此工藝需要的設(shè)備和能源增多，步驟繁瑣，產(chǎn)能較低，成本較高，比普通鎂錠成本增加30%，應(yīng)用量較少，每噸達(dá)2.5萬元左右。
[0004]申請(qǐng)?zhí)枮?00720000827.8的專利公開了一種制備高純鎂的裝置，其是在還原罐中裝有料球，在料球和還原罐冷端間設(shè)有多孔過濾器，但由于受過濾器材質(zhì)、過濾篩網(wǎng)面積、結(jié)晶器形狀影響，在生產(chǎn)實(shí)踐中存在操作繁瑣、過濾器高溫容易燒壞、使用壽命短，去除雜質(zhì)效果并不理想，不能在實(shí)踐中連續(xù)使用。為此，急需研發(fā)一種結(jié)構(gòu)簡單合理，材質(zhì)優(yōu)良，成本低廉、實(shí)用的雜質(zhì)分離裝置，使生產(chǎn)的鎂錠成本低、純度高、質(zhì)量優(yōu)，使制造的鎂合金材料性能更優(yōu)良的，可作為優(yōu)質(zhì)海綿鈦、高電位犧牲陽極及特種合金生產(chǎn)的首選材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題和不足，本實(shí)用新型提供了一種制備高純鎂的鎂蒸汽過濾裝置。
[0006]本實(shí)用新型是由如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種制備高純鎂的鎂蒸汽過濾裝置，包括裝有原料球的還原罐、設(shè)于結(jié)晶器上的堵截器，設(shè)于結(jié)晶器外圍的冷卻裝置，在所述原料球與結(jié)晶器之間設(shè)置堵截器，所述結(jié)晶器為喇叭狀，所述冷卻裝置為水套。所述堵截器為通過鐵板焊接的兩層圓形隔熱板，第一層隔熱板與結(jié)晶器大口徑端相連接，第二層隔熱板與原料球相鄰。第一層隔熱板為四孔圓形板，第二層隔熱板為單孔圓形板。所述第一層隔熱板與第二層隔熱板之間間隔30-80mm。
[0007]堵截器為通過鐵板連接的兩層隔熱板，第一層為單孔，第二層為四孔，中間間隔60毫米左右，可以起到機(jī)械過濾和調(diào)整溫度的效果。隔熱板上孔徑大小以還原罐中所放置原料的不同而定。將堵截器安裝在還原罐中的原料球與結(jié)晶器之間，還原初期抽真空時(shí)，攜帶高速氣流經(jīng)過2層過濾，可以極大的將還原初期和開罐階段的粉塵截留下來。還原中期，堵截器在還原罐與結(jié)晶器之間形成溫度過渡區(qū)，其溫度為700-1000°C，在5-20Pa的真空狀態(tài)下，反應(yīng)物經(jīng)過8-9h還原，溫度達(dá)到1200°C，攜帶雜質(zhì)金屬元素的鎂蒸汽經(jīng)過堵截器，截面面積變化、引起流速、溫度變化，雜質(zhì)金屬元素在鎂蒸汽中壓力變化，最終雜質(zhì)金屬元素優(yōu)先在堵截器中結(jié)晶，而鎂蒸汽則進(jìn)入結(jié)晶器中結(jié)晶，結(jié)晶器中溫度為400-500°C。喇叭狀的結(jié)晶器，體現(xiàn)了蒸汽的凝結(jié)順序:結(jié)晶器外部的水套通過循環(huán)水，結(jié)晶時(shí)結(jié)晶器內(nèi)部由內(nèi)壁向中心順序結(jié)晶，當(dāng)粗鎂結(jié)晶達(dá)到一定厚度時(shí)，鎂蒸汽開始沿著結(jié)晶器中心由小口徑端向大口徑端結(jié)晶，蒸汽中雜質(zhì)金屬元素從大口徑端向小口徑端依次降低。
[0008]本實(shí)用新型所述堵截器的隔熱板采用Cr24Ni7合金鋼鑄件制成，耐熱，不出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，使用壽命長，成本低，性價(jià)比高。采用本實(shí)用新型所述雜質(zhì)分離裝置制備的鎂，其中Al、Zn、Mn、Si等主控雜質(zhì)元素含量明顯下降，鎂錠品質(zhì)提高，純度可以達(dá)到國標(biāo)99.95%各項(xiàng)成分要求，能用于做高電位陽極、海綿鈦及各種優(yōu)質(zhì)合金材料，且生產(chǎn)成本和普通鎂錠生產(chǎn)成本接近。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本實(shí)用新型的制備高純鎂的鎂蒸汽過濾裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2為本實(shí)用新型堵截器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖3為本實(shí)用新型堵截器的俯視圖。
[0012]圖中:1_原料球；2_還原罐；3_結(jié)晶器；4_堵截器；5_冷卻裝置；6_鐵板；7-第一層隔熱板；8-第二層隔熱板。
【具體實(shí)施方式】
[0013]如圖1所示，一種制備高純鎂的鎂蒸汽過濾裝置，包括裝有原料球I的還原罐2、設(shè)于結(jié)晶器3上的堵截器4，設(shè)于結(jié)晶器3外圍的冷卻裝置5，在原料球I與結(jié)晶器3之間設(shè)置堵截器4，結(jié)晶器3為喇叭狀，冷卻裝置5為水套。堵截器4為通過鐵板6焊接的兩層隔熱板，第一層隔熱板7與結(jié)晶器3大口徑端相連接，第二層隔熱板8與原料球I相鄰。第一層隔熱板7為四孔圓形板，第二層隔熱板8為單孔圓形板,兩層隔熱板中間間隔30-80_。水套通入循環(huán)水。
[0014]硅熱法煉鎂獲得的粗鎂中含有MgO、Fe203、SiO2等金屬氧化物及K、Na、Al、Mn、Zn等金屬雜質(zhì)。要獲得雜質(zhì)低的優(yōu)質(zhì)鎂必須將這兩大類雜質(zhì)去除。其中非金屬雜質(zhì)和部分金屬雜質(zhì)(如Fe、Si等)主要來源于還原初期抽真空時(shí)帶入結(jié)晶器的粉塵或開罐階段飛揚(yáng)進(jìn)入結(jié)晶器的粉塵；其余金屬雜質(zhì)是還原反應(yīng)溫度下原料中部分氧化物被Si還原產(chǎn)生的，如Na、K、Al、Cu、Zn、Mn等，和鎂蒸汽一起進(jìn)入結(jié)晶器中冷凝結(jié)晶。
[0015]將堵截器安裝在原料球與結(jié)晶器之間，堵截器的兩層隔熱板，靠近原料球的一層為單孔，靠近結(jié)晶器的一層為四孔，兩層隔熱板中間間隔30-80_，通過鐵板連接，可以起到機(jī)械過濾和調(diào)整溫度的效果。結(jié)晶器呈喇叭狀，大口徑端靠近原料球高溫端，還原初期抽真空時(shí)，攜帶高速氣流經(jīng)過堵截器過濾，可以極大的將還原初期和開罐階段的粉塵截留下來。還原中期，堵截器在還原罐與結(jié)晶器之間形成一個(gè)溫度過渡區(qū)，其溫度大約為700-1000°C，在5-20Pa的真空狀態(tài)下，反應(yīng)物經(jīng)過8-9h還原，溫度達(dá)到1200°C，攜帶雜質(zhì)元素的鎂蒸汽經(jīng)過堵截器，由于截面面積變化，從而引起流速、溫度變化，導(dǎo)致雜質(zhì)金屬元素在鎂蒸汽中壓力變化，最終使雜質(zhì)金屬元素在流通區(qū)域沉積過濾。雜質(zhì)元素優(yōu)先在堵截器中結(jié)晶，而鎂蒸汽則進(jìn)入結(jié)晶器中結(jié)晶，結(jié)晶器中溫度為400-500°C。喇叭狀的結(jié)晶器，體現(xiàn)了蒸汽的順序凝結(jié)，結(jié)晶時(shí)由于結(jié)晶器外部通過循環(huán)水，鎂蒸汽在結(jié)晶器內(nèi)部由內(nèi)壁向中心順序結(jié)晶，當(dāng)粗鎂結(jié)晶達(dá)到一定厚度時(shí)，鎂蒸汽開始沿著結(jié)晶器中心由小口徑端向大口徑端結(jié)晶，蒸汽中金屬元素從大口徑端向小口徑端依次降低。
[0016]安裝本實(shí)用新型裝置后，所制備的鎂錠中Al、Zn、Mn、Si等主控雜質(zhì)元素含量明顯下降，Al含量下降70%，Zn含量下降50%，Mn含量下降72%，Si含量下降70%，安裝前后元素分析結(jié)果見表1。
[0017]表1:雜質(zhì)分離器安裝前后的元素分析結(jié)果
[0018]
【權(quán)利要求】
1.一種制備高純鎂的鎂蒸汽過濾裝置，包括裝有原料球(I)的還原罐(2)、設(shè)于結(jié)晶器(3)上的堵截器(4)，設(shè)于結(jié)晶器(3)外圍的冷卻裝置(5)，其特征在于:在所述原料球(I)與結(jié)晶器(3)之間設(shè)置堵截器(4)，所述結(jié)晶器(3)為喇叭狀，所述冷卻裝置(5)為水套。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備高純鎂的鎂蒸汽過濾裝置，其特征在于:所述堵截器(4)為通過鐵板(6)焊接的兩層圓形隔熱板，第一層隔熱板(7)與結(jié)晶器(3)大口徑端相連接，第二層隔熱板(8)與原料球(I)相鄰。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種制備高純鎂的鎂蒸汽過濾裝置，其特征在于:第一層隔熱板(7)為四孔圓形板，第二層隔熱板(8)為單孔圓形板。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種制備高純鎂的鎂蒸汽過濾裝置，其特征在于:所述第一層隔熱板(7)與第二層隔熱板(8)之間間隔30-80mm。
【文檔編號(hào)】C22B26/22GK203429230SQ201320410150
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月11日
【發(fā)明者】張海靜, 穆錦琿, 穆錦龍, 張志新, 張全福, 李張紅 申請(qǐng)人:孝義市東義鎂業(yè)有限公司