CN109022826A - 还原精炼一体化冶炼*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及还原精炼一体化冶炼***,包括还原罐、真空单元、冷却结晶单元、氩气保护单元和镁液化收集单元；还原罐上部内设置保温块，还原罐上部外设置还原罐冷却水套，还原罐的上开口通过还原罐上盖密封；还原罐通过镁蒸气管道与冷却结晶单元连接；冷却结晶单元包括结晶器加热器上盖、钾钠板、加热器和结晶器；真空单元包括真空管路和真空泵；氩气保护单元包括氩气管路和氩气供给装置；镁液化收集单元包括耐高温陶瓷阀和镁液管道，镁液管道与加热器连接，耐高温陶瓷阀设置在镁液管道的入口及镁蒸气管道的出口。本发明解决了现有技术镁回收利用率低、污染严重、操作环境危险，镁锭品质低的问题。
Description
技术领域
本发明属于金属镁冶炼技术领域，具体涉及一种还原精炼一体化冶炼***，其在满足节能环保要求的前提下实现金属镁粗镁的精炼及铸锭。
背景技术
皮江法（真空硅热法）炼镁所获得的粗镁（结晶镁）含有很多金属杂质和非金属杂质导致粗镁（结晶镁）体积大、疏松、不易保管、贮存、运输，且这些金属杂质会与镁形成贾法尼电池发生电化学腐蚀，镁起阳极作用，铁与镍等金属杂质起阴极作用，加速镁的腐蚀。因此粗镁必须精炼才能达到工业直接使用的要求。
皮江法炼镁获得结晶镁后破真空（空气破真空）将结晶器取出，将结晶镁从结晶器脱出，送入精炼车间。精炼过程中首先在坩埚中加入精炼溶剂，再装入结晶镁，在750℃温度下加热融化，慢慢加入结晶镁及熔炼溶剂，待坩埚中的镁达到坩埚有效容积的高度时，使坩埚中镁液温度保持在710℃，然后加入精炼溶剂，同时进行搅拌（边加边搅拌），搅拌时间约10分钟，然后将温度升至740℃（或720℃），并静置5~10分钟，对镁液降温至710℃后进行保温，完成粗镁的精炼。精炼过程中镁发生燃烧，需撒覆盖溶剂阻止镁的燃烧，防止镁的氧化损失。
精炼结束后采用连续铸锭机铸锭，将盛有熔镁的坩埚吊入翻转机阀保温抬包中，翻转机倾斜，坩埚中镁液注入模锭传送机上的锭模中，铸锭过程中，撒下硫磺粉，使硫磺粉在镁锭表面燃烧生成二氧化硫气体，防止镁的氧化，浇铸过程完成。
传统精炼炉精炼粗镁及浇铸过程有一些缺点：
1、传统精炼方法采用空气破真空且需要先将粗镁从结晶器取出再进行精炼，在还原炉破真空的过程中结晶器中的镁与空气中氧气、氮气燃烧生成MgO、MgN，降低Mg产量，同时产生烟尘污染环境；2、传统精炼过程中精镁的回收率一般为94%左右（朱丹青.浅谈硅热法镁精炼工艺与设计,轻金属1996（5）42-48）精炼渣中镁含量较高，浪费资源，污染环境；3、精炼过程中需要通过行车对精炼坩埚进行取放，操作过程危险；4、精炼过程不连续，大量Mg在转运及熔炼过程中氧化损耗；5、精炼过程中添加的精炼溶剂为2#溶剂，溶剂添加过程中会产生有毒有害烟尘，且这些烟尘不能有效收集处理，工人操作环境差，污染严重；6、浇铸过程中Mg易氧化，降低铸锭品质；铸锭过程中撒硫磺粉生成二氧化硫气体，污染环境；7、溶剂精炼浇铸得到的镁锭纯度仅为99.95%，品质较低；8、常规竖式还原罐的结晶器内置于还原罐冷却水套内，镁蒸气上升过程中会带有一部分杂质，导致结晶镁纯度低。
发明内容
本发明的目的是提供一种金属镁精炼及连续浇铸***，解决了现有技术中存在镁回收利用率低、污染严重、操作环境危险，镁锭品质低的问题。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下:
一种还原精炼一体化冶炼***,包括还原罐、真空单元、冷却结晶单元、氩气保护单元和镁液化收集单元；所述还原罐上部内设置保温块，还原罐上部外设置还原罐冷却水套，还原罐的上开口通过还原罐上盖密封；所述还原罐通过镁蒸气管道与所述冷却结晶单元连接；冷却结晶单元包括结晶器加热器上盖、钾钠板、加热器和结晶器，所述结晶器设置在加热器内，结晶器上端设置钾钠板，加热器的上开口设置加热器上盖；所述真空单元包括真空管路和真空泵，加热器通过真空管路连接真空泵；所述氩气保护单元包括氩气管路和氩气供给装置，加热器氩气管路连接氩气供给装置；所述镁液化收集单元包括耐高温陶瓷阀和镁液管道，镁液管道与加热器连接，耐高温陶瓷阀设置在镁液管道的入口及镁蒸气管道的出口。
进一步的，所述还原罐设置多个，所述镁蒸气管道包括垂直段和水平段，多个还原罐通过管道与镁蒸气管道的垂直段连接，镁蒸气管道的水平段与中频炉连接。
进一步的，所述结晶器采用非电磁感应加热材质制成。
进一步的，所述结晶器采用石墨材质制成。
进一步的，所述镁液保护管路、镁蒸气管道均包括管道本体、保温棉和加热装置；所述保温棉包裹在管道本体外，所述加热装置间隔式对管道本体进行加热。
进一步的，所述保温块由硅酸铝纤维板制成。
本发明的有益效果：
本发明采用结晶器外放（放置到还原罐以外）的结构，镁蒸气中杂质在经过镁蒸气管道时，进行自沉降，起到过滤杂质的作用，结晶的粗镁品质更好。采用氩气破真空，杜绝了粗镁与空气接触，避免了破真空过程产的粉尘及MgO；结晶器上的粗镁在氩气环境下直接加热液化，不用添加精炼溶剂，不与空气接触，保证了镁的品质，无污染物产生且操作简单；保温管路中的镁液一直在氩气保护下流入浇铸机，并且在氩气保护环境下进行浇铸，避免了使用硫磺粉而造成的二氧化硫气体污染。
附图说明
图1是本发明还原精炼一体化冶炼***结构示意图；
图2是本发明镁液管道和镁蒸气管道的示意图；
图中，1-真空泵，2-真空管路，3-加热器上盖，4-钾钠板，5-加热器，6-结晶器，7-耐高温陶瓷阀，8-镁液管道，9-氩气管路，10-氩气供给装置，11-还原罐上盖，12-还原罐冷却水套，13-保温块，14-还原罐，15-镁蒸气管道，16-管道本体，17-保温棉，18-加热装置。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
参见图1所示的一种还原精炼一体化冶炼***,包括还原罐14、真空单元、冷却结晶单元、氩气保护单元和镁液化收集单元；还原罐14上部内设置保温块13，还原罐14上部外设置还原罐冷却水套12，还原罐14的上开口通过原罐上盖11密封；还原罐14通过镁蒸气管道15与冷却结晶单元连接；冷却结晶单元包括结晶器加热器上盖3、钾钠板4、加热器5和结晶器6，结晶器6设置在加热器5内，结晶器6上端设置钾钠板4，加热器5的上开口设置加热器上盖3；真空单元包括真空管路2和真空泵1，加热器5通过真空管路2连接真空泵1；氩气保护单元包括氩气管路9和氩气供给装置10，加热器5氩气管路9连接氩气供给装置10；镁液化收集单元包括耐高温陶瓷阀7和镁液管道8，镁液管道8与加热器5连接，耐高温陶瓷阀7设置在镁液管道8出口。
还原罐14设置两个，镁蒸气管道15包括垂直段和水平段，两个还原罐14通过三通阀与镁蒸气管道15的垂直段连接，镁蒸气管道15的水平段与加热器5连接。
参见图2，镁液管道8、镁蒸气管道15均包括管道本体16、保温棉17和加热装置18；所述保温棉17包裹在管道本体16外，所述加热装置18间隔式对管道本体16进行加热。
下面介绍本发明装置的使用过程：
本发明采用结晶器外放（放置到还原罐以外）的结构，还原反应进行时，打开镁蒸气管路的耐高温陶瓷阀7，镁蒸气通过镁蒸气管道15进入结晶器6冷却结晶。镁蒸气中杂质在经过镁蒸气管道15的垂直段时，进行自沉降，起到过滤杂质的作用。还原反应结束，采用氩气供给装置10中的氩气破真空，杜绝粗镁与空气接触，避免破真空过程产的粉尘及MgO；破真空结束，关闭镁蒸气管道15上的耐高温陶瓷阀7，打开镁液管道8上的耐高温陶瓷阀7后开启加热器5，结晶器上的粗镁在氩气环境下直接加热液化进入镁液管道8，镁液管道8中的镁液一直在氩气保护下流入连续浇铸机，并且在氩气保护环境下进行浇铸，避免了使用硫磺粉而造成的二氧化硫气体污染。
本申请提出了的还原精炼一体化冶炼***对传统的还原罐及结晶***主要有以下创新点：1、降低还原罐水套高度，并在水套底部放置硅酸铝纤维棉，防止镁蒸气在水套处结晶；2、改变结晶器材质，采用石墨等不能被电磁感应加热的材质，将结晶器放置在还原罐外部的上方，使镁蒸气中的杂质在管道中自沉降，起到二次净化的效果，提高结晶镁的纯度；3、将镁蒸气/镁液管路进行保温设计，并采用加热装置对管路进行间隔式/连续式加热，保证管路内镁液/镁蒸气的温度，防止镁结晶或固化。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。
Claims (6)
1.还原精炼一体化冶炼***, 其特征在于：包括还原罐（14）、真空单元、冷却结晶单元、氩气保护单元和镁液化收集单元；所述还原罐（14）上部内设置保温块（13），还原罐（14）上部外设置还原罐冷却水套（12），还原罐（14）的上开口通过还原罐上盖（11）密封；所述还原罐（14）通过镁蒸气管道（15）与所述冷却结晶单元连接；冷却结晶单元包括结晶器加热器上盖（3）、钾钠板（4）、加热器（5）和结晶器（6），所述结晶器（6）设置在加热器（5）内，结晶器（6）上端设置钾钠板（4），加热器（5）的上开口设置加热器上盖（3）；所述真空单元包括真空管路（2）和真空泵（1），加热器（5）通过真空管路（2）连接真空泵（1）；所述氩气保护单元包括氩气管路9和氩气供给装置（10），加热器（5）氩气管路（9）连接氩气供给装置（10）；所述镁液化收集单元包括耐高温陶瓷阀（7）和镁液管道（8），镁液管道（8）与加热器（5）连接，耐高温陶瓷阀（7）设置在镁液管道（8）的入口及镁蒸气管道（15）的出口。
2.根据权利要求1所述还原精炼一体化冶炼***, 其特征在于：所述还原罐（14）设置多个，所述镁蒸气管道（15）包括垂直段和水平段，多个还原罐（14）通过管道与镁蒸气管道（15）的垂直段连接，镁蒸气管道（15）的水平段与中频炉（5）连接。
3.根据权利要求1或2所述还原精炼一体化冶炼***, 其特征在于：所述结晶器（6）采用非电磁感应加热材质制成。
4.根据权利要求3所述还原精炼一体化冶炼***, 其特征在于：所述结晶器（6）采用石墨材质制成。
5.根据权利要求4所述还原精炼一体化冶炼***, 其特征在于：所述镁液保护管路（8）、镁蒸气管道（15）均包括管道本体（16）、保温棉（17）和加热装置（18）；所述保温棉（17）包裹在管道本体（16）外，所述加热装置（18）间隔式对管道本体（6）进行加热。
6.根据权利要求5所述还原精炼一体化冶炼***, 其特征在于：所述保温块（13）由硅酸铝纤维板制成。
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