CN105420516B - 连续法电炉冶炼金属镁的新工艺方法 - Google Patents

Abstract

连续法电炉冶炼金属镁的新工艺方法，其特征是从煅烧回转窑上料至保温料罐接、出料，至定量密封给料，再至电炉冶炼在1550~1600℃下还原出镁蒸汽，镁蒸汽结晶器冷却出的镁为液态镁，液态镁通过真空吸注泵吸注到接镁锅，接镁锅中的液态镁有电平车运至精炼车间精炼。出渣采用电炉前的且与电炉相通的前炉，确保在真空下连续出渣。本发明生产全过程可实现机械化和主要生产部分实现自动化控制，全生产过程物料不落地，减少人力消耗，提高了生产效率，可彻底清除粉尘污染，改善环境。本发明吨镁耗电7150度，比目前法国和美国的马利纳法吨镁耗电降低了40%；与皮江法相比CO₂、SO₂排放可降低80%；提高生产效率25%，降低能耗50%，降低生产成本30%。

Description

连续法电炉冶炼金属镁的新工艺方法

技术领域

本发明属于金属镁冶炼领域，具体采用电炉微波加热冶炼金属镁的方法。

背景技术

当前在我国家及世界上生产金属镁冶炼工艺主要有皮江法、半连续发（即马格尼纳法）、氯化电解法。其中，由于氯化电解法吨镁电耗高达2万度左右，成本过高，从而失去了市场竞争力而被淘汰。其次是我国采用的皮江法炼镁工艺，该工艺过程繁杂，（即物料煅烧、再冷却到常温、磨粉（150~200目细粉）、再经过配料、大型压球机压球、再装入高铬镍钢质还原罐中、外加热到1200℃进行还原10~12小时。人工高温加料、出料，由于是外加热，热能损耗较大，热利用率仅有50%左右，能耗非常高。另外粉尘污染严重，大部分为人工操作，劳动强度高，机械化程度低，单炉产能低，生产成本高（1.4万元/吨镁左右），而售价只有1.32万元/吨镁。

专利号是200810232855.1公开的“微波加热皮江法炼镁的工艺”技术，该工艺中，需要将煅烧后的白云石经过冷却、磨粉、成型后才能加入电炉中进行冶炼。冶炼过程中污染严重，热效率低，劳动强度大。

专利号是95100495.6中公开的“电炉热装料硅热还原真空炼镁新工艺”技术，该技术的整套冶炼工序是不连续拉镁，即更换电极时需要停炉，还原镁是固态。

目前我国大多数生产厂家由于镁冶炼生产赔本，不得不停产。法国和美国采用的半连续电炉内热法炼镁工艺相对是比较先进的生产工艺，单炉产能高，机械化程度高，粉尘及有害气体污染少，在更换电极出渣出镁时要间断的停炉，所以叫半连续法，而不是完全连续化生产。

发明内容

为改变我国金属镁冶炼行业普遍采用的高耗能、高污染、高成本、机械化自动化程度低、劳动强度高的落后生产工艺（即皮江法），本发明提供所有冶炼工序均不停炉的连续法电炉冶炼金属镁的新工艺方法。

本发明的技术方案：

连续法电炉冶炼金属镁的新工艺方法，其特征是从皮带上料机加料到接镁锅出镁的整套冶炼工艺过程是不停炉真空连续进行的，结晶器冷却出的镁为液态镁，螺旋输送机加料环节、前炉出渣环节、结镁锅出镁环节不破真空且不停炉。

所述整套冶炼工艺过程包括皮带上料机加料、煅烧、保温料罐进料、螺旋输送机加料、冶炼、前炉出渣、结晶器冷却、结镁锅出镁、接镁锅出镁工艺环节。

煅烧采用回转窑煅烧，回转窑煅烧白云石出料温度是900℃、粒径是10~20mm；冶炼采用电炉真空冶炼，电炉真空冶炼温度是1550~1600℃；

皮带上料机采用大倾角皮带输送机。

连续法电炉冶炼金属镁的工艺设备包括炉料大倾角皮带输送机、炉料预热器、回转窑、活动保温料罐、固定保温料罐、螺旋输送机、微波加热电炉、结晶器、结镁锅、真空吸注泵、接镁锅。

炉料预热器连接回转窑，回转窑的输出口连接活动保温料罐；活动保温料罐通过阀门连接固定保温料罐；固定保温料罐下面是螺旋输送机，螺旋输送机连接微波电炉；微波电炉连接结晶器，结晶器连接结镁锅；

结镁锅与接镁锅之间设置真空吸注泵；

连续法电炉冶炼金属镁的工艺设备还配备有钾钠分离器、除尘器、水环真空泵；钾钠分离器连接除尘器，除尘器连接水环真空泵。

本发明的有益效果：

1、采用煅烧白云石出来的煅白温度高达900℃左右，现有技术均是冷却后转入下一道工序，不能连续生产；本发明采用双层加料罐达到连续热装料，可节省30%左右的热能，提高连续化自动化生产程度，保证连续性生产。

2、在1550℃~1600℃的高温下还原出的金属镁，通过炉顶过道，在结晶器下结成液态镁降至结镁锅中，通过电动泵抽出到接镁锅中，运至精炼车间精炼镁锭。

3、结镁锅的粗镁液运到精炼车间倒入真空精炼电炉中采用真空蒸馏精炼镁锭，炼出99.95%的一级镁。全过程可实现机械化和主要生产部分实现自动化控制，全生产过程物料不落地，减少人力消耗，提高了生产效率，可彻底清除粉尘污染，改善环境。

4、采用微波供电电炉冶炼，真空条件下进行硅热还原炼出金属镁；由于采用微波供电方式，取消了更换电极工序，避免了更换电极造成停炉的时间及间断生产，同时节省大量石墨电极消耗，降低成本，有利于电炉的连续化生产进一步提高了生产效率。

综上所述，本发明生产成本不超过1万元元/吨镁；而目前的皮江法炼镁成本最低的单位是13500元/吨镁，所以本发明具有较高的市场生存能力和市场竞争能力。

附图说明

图1是本发明的工艺装备示意图。

图2是本发明的工艺流程图。

图中，1、皮带上料机，2、预热器，3、回转窑，4、活动保温料罐，5、硅铁上料***，6、整流变压器，7、微波处理器，8、钾钠分离器，9、硅铁罐料，10、除尘器，11、水环真空泵，12、电平车，13、接镁锅，14、真空吸注泵，15、结镁锅，16、微波电炉，17、放渣前炉，18、螺旋输送机，19、固定保温料罐，20、耐热闸板阀门。

具体实施方式

图1所示，连续法冶炼金属镁的工艺设备包括炉料预热器2、回转窑3、活动保温料罐4、固定保温料罐19、螺旋输送机18、微波电炉16、结晶器、结镁锅13、真空吸注泵14、接镁锅15；活动保温料罐4与固定保温料罐19之间通过耐热闸板阀门20连接；固定保温料罐19下面设置螺旋输送机18，螺旋输送机18连接微波电炉16，微波电炉16通过炉顶过道与结晶器连接，结晶器的上面连接钾钠分离器8，钾钠分离器8连接除尘器10；结晶器的下面连接结镁锅13，结镁锅13下方设置接镁锅15，接镁锅15设置在电平车12上。

预热器2为回转窑3的附属设施；

微波电炉16的一旁通过过道连接放渣前炉17；所述放渣前炉17内腔有一堵隔墙，隔墙将放渣前炉17分隔出两个渣腔；隔墙的高度高于过道的出口。隔墙与放渣前炉顶之间有空间，该空间用于液态炉渣从一个渣腔流入另一个渣腔。隔墙的作用是使进入放渣前炉17的液态炉渣渣位高于微波电炉16的出渣口，防止破真空。

本发明的工艺生产过程：

所述整套冶炼工序包括下述步骤：

（1）、原料（白云石和铝矾土）按照常规配比由皮带上料机输送并经过预热器进入回转窑中；白云石的粒径是10~25mm； 铝矾土的粒径是5~20mm；

（2）、原料经过回转窑煅烧后，白云石的煅烧温度是1280~1300℃，煅烧白云石的出料温度是850~900℃、粒径是10~20mm；煅烧白云石（简称煅白）进入一个活动保温料罐；同时，硅铁上料***将硅铁料置于另一个活动保温料罐；

（3）、分别将装有锻白的活动保温料罐设置在固定保温料罐的上面并用密封连接法兰和阀门连接、装有硅铁的活动保温料罐设置在固定保温料罐的上面并用密封连接法兰和耐热闸板阀门连接；

（4）打开两个阀门将两个活动保温料罐中的装料分别经过两个固定保温料罐进入螺旋给料机；

（5）、螺旋给料机将850~900℃的煅白和硅铁输送到微波电炉中，进入微波电炉的锻白温度是500~600℃，煅白和硅铁在微波电炉中经过1550~1600℃的真空冶炼，通过硅热还原法真空状态下还原出镁蒸汽；微波电炉的微波频率是1000~2500兆赫，通过硅热还原法真空状态下还原出镁蒸汽；真空状态下微波电炉炉内冶炼的硅热还原反应式是

;

镁蒸汽通过炉顶过道进入结晶器中；连续加料不停炉，不破真空；

（6）、镁蒸汽在结晶器中冷却为液态镁进入结镁锅；结镁锅的液态镁通过真空吸注泵吸入放置在电平车上的接镁锅中；出镁不停炉，不破真空；

与此同时，尾气通过真空泵抽入钾钠分离器中，钾钠分离器将钠和钾结晶在内筒中，带灰尘的尾气进入除尘器；除尘器将大部分灰尘留在除尘器中，定期排出的尾气再经过水环真空泵抽出；

(7)、接镁锅内的液态镁通过电平车运输到精炼车间。

(8)、液态炉渣经过过道进入前炉；通过电炉与前炉过道之间产生的渣位差，达到炉内密封，不破真空连续出渣，出渣不停炉。

本发明从原料回转窑煅烧、保温料罐高温连续加料、电炉微波加热冶炼结镁锅液态连续出镁、精炼铸锭生产工艺过物料是不落地的全程连续性生产。

保温料罐为上、下双层料罐（即活动保温料罐和固定保温料罐），活动保温料罐和固定保温料罐中间有阀门，做到换料罐不停炉保证不停炉连续生产；出渣采用与电炉连接的真空密封前炉的办法连续出渣，保证不停炉连续生产。

本发明在高温还原金属镁，镁的还原比较彻底，在残渣中MgO的含量就比较低，这样就可以当成水泥生产中的熟料使用。高温炉渣是液态的，所以可以像高炉中的水渣一样进行水淬处理，变废为宝，供水泥厂使用，彻底解决炉渣对环境的污染问题，同时吨镁回收渣6吨计算每吨20元，吨镁成本可降低120元左右。

本发明可大幅度节能：吨镁耗电7150度，比目前世界上最先进的法国美国的马利纳法吨镁耗电11500度，降低了40%。本发明与皮江法相比CO₂、SO₂排放可降低80%；提高生产效率25%，降低能耗50%，降低生产成本30%，由此可见，本发明具有很好的经济效益和社会效益。

Claims (1)

1.连续法电炉冶炼金属镁的新工艺方法，从皮带上料机加料、回转窑煅烧、保温料罐进料、螺旋输送机加料、微波电炉冶炼、前炉出渣、结晶器冷却、结镁锅出镁、接镁锅出镁，整套冶炼工艺过程是不停炉连续进行，结晶器冷却出的镁为液态镁，螺旋输送机加料环节、前炉出渣环节、结镁锅出镁环节均不破真空；其特征是所述整套冶炼工艺包括下述步骤：

（1）、原料按照常规配比由皮带上料机输送并经过预热器进入回转窑中；

（2）、原料经过回转窑煅烧，煅烧白云石温度是1280~1300℃，煅烧白云石的出料温度是850~900℃、粒径是10~20mm；煅烧白云石进入一个活动保温料罐；同时，硅铁上料***将硅铁料置于另一个活动保温料罐；

（3）、打开两个阀门将两个活动保温料罐中的配料经过固定保温料罐进入螺旋给料机；

（4）、螺旋给料机将配料输送到用微波加热方式的微波电炉，微波电炉的微波频率是1000~2500兆赫，配料在电炉中经过1550~1600℃的真空冶炼，通过硅热还原法真空状态下还原出镁蒸汽；镁蒸汽通过炉顶过道进入结晶器中；真空状态下微波电炉炉内冶炼的硅热还原反应式是

；

（5）、镁蒸汽在结晶器中冷却为液态镁进入结镁锅；结镁锅内的液态镁通过真空吸注泵吸入放置在电平车上的接镁锅中，真空状态出镁不停炉；与此同时，尾气通过真空泵抽入钾钠分离器中，钾钠分离器将钠和钾结晶在钾钠分离器的内筒中，带灰尘的尾气进入除尘器；除尘器将大部分灰尘留在除尘器中，定期排出的尾气再经过水环真空泵抽出；

(6)、接镁锅内的液态镁通过电平车运输到精炼车间进行精炼铸锭；

(7)、液态炉渣经过过道进入前炉；通过微波电炉与前炉过道之间产生的渣位差，达到炉内密封，不破真空连续出渣。