[實用新型]一種適用于碳熱還原氧化鎂制取金屬鎂的真空冶金爐

無效

• 申請號: 200820081769.0
• 申請日: 2008-10-16
• 公開（公告）號: CN201292397Y
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發明（設計）人: 戴永年;劉紅湘;徐寶強;楊斌;馬文會;劉大春;劉永成;郁青春;曲濤;周小奎;汪鏡福;李一夫;田陽;王林;楊駿;蔣文龍
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C22B26/22
• 分類號: C22B26/22;C22B5/02
• 代理公司: 昆明慧翔專利事務所
• 代理人: 程韻波

一、技術領域

本實用新型涉及一種適用于碳熱還原氧化鎂制取金屬鎂的真空冶金爐，屬于真空冶金設備技術領域。

二、背景技術

在US?2582119和US?2582120中公開了F.哈士吉(Hansgirg)在常壓下用碳還原氧化鎂制取金屬鎂的冶煉設備，該套設備主要包括還原電爐和金屬鎂粉冷凝器兩部分，還原電爐為豎式結構，混合物料從豎管加入到電爐的坩堝內進行碳熱還原，還原溫度需要保持在2000℃左右，產生的鎂蒸氣和CO的混合氣體進入側面的冷凝器內，冷凝器屬于臥式圓錐體結構，冷凝器上設置有氣體噴嘴，大量的天然氣經氣體壓縮機壓縮后急速的噴入冷凝器內，使鎂蒸氣快速冷凝下來變成金屬鎂粉。該套冶煉設備還原溫度比較高，耗能較大。該套冶煉設備通過急速注入大量天然氣使鎂蒸氣快速冷凝下來，得到的基本上是鎂的粉狀物，鎂粉容易自燃爆炸，設備操作的安全性比較差。整套設備未設置有過濾裝置，還原得到的金屬鎂粉中含有碳黑，不能熔合鑄錠，需要進一步蒸餾提純。

R.溫納德(Winand)對真空還原系統和金屬鎂冷凝系統進行了獨立設計，其間有密封連接裝置，其他包括了真空抽氣系統、連續進出料系統、收塵器、過濾器、CO燃燒器、儲倉等裝置。爐子的加熱部分為矩形，橫切面0.23m×0.46m，高1.5m，內襯純鎂氧磚，輕質耐火磚隔熱。石墨發熱體由板狀料加工而成，每一根在1800K時功率為12kW，用4根裝在料內，第5根在料面上，以防止在冷凝器進口處發生凝結和逆反應。用羅茨泵和旋轉活塞泵的串聯組合抽真空，分別在羅茨泵進口處和金屬鎂冷凝器內安裝有真空計測壓。實驗實行連續操作方式，規模按20kg/h進料(其中Mg?3kg/h)，排渣10kg/h。用一般的菱鎂礦與冶金焦粉反應時，因燒結而引起過濾器的阻塞，當用更純的菱鎂礦與冶金焦粉反應時沒有發生燒結阻塞問題，也用煅燒白云石試過。

昆明理工大學真空冶金及材料研究所的鐘勝博士對白云石的真空熱分解及氧化鎂的真空碳熱還原進行了初步研究，實驗雖然得到了金屬鎂，由于還原設備和冷凝器存在一些缺陷，結果得到的金屬鎂量比較少，呈粉末狀，易自燃爆炸，不能有效收集。該所的李志華博士后來通過研制新的設備，對真空碳熱還原氧化鎂進行了更多的工作(我國的專利號：ZL?200510011049.8)：真空還原系統和冷凝金屬鎂系統設計在同一個裝置內，石墨坩堝可裝物料100克，石墨發熱體采用橫向切口形式，保溫爐襯采用高鋁質耐火纖維棉厚壁與石墨隔熱反射屏相結合的方式，采用W-3Re/W-25Re熱電偶進行測溫，采用2X-8型旋片式真空泵抽真空，用旋轉式麥氏真空計(0～650Pa)測量爐內壓強。實驗采用氧化鎂或白云石等為原料，煤炭作還原劑，5～45Pa真空條件下，完成焦結、還原、冷凝過程，控制焦結溫度在500℃～800℃，時間30～60min，還原溫度在1300℃～1600℃，冷凝溫度600℃～800℃，獲得純度達到94％的結晶金屬鎂塊。李志華博士雖然取得了一些進展，但是爐型較小，投加的物料和得到的產物均比較少，其冷凝器由于結構設計上的一些缺陷，鎂蒸汽不能全部進入冷凝器內冷凝，影響了金屬鎂的收集率。

三、發明內容

本實用新型的目的是設計一種適用于碳熱還原氧化鎂制取金屬鎂的真空冶金爐。該爐有獨立的真空還原系統和金屬鎂冷凝系統，兩系統之間有真空密封的管道連接，真空還原系統的溫度可以達到1400℃，金屬鎂冷凝系統的溫度可以達到650℃，該爐使用電作為熱源，采用圓筒豎式切口形狀的石墨發熱體，該爐設計有更大容積的石墨坩堝，可以盛裝公斤級的反應物料。該爐配有相應的電氣控制系統和真空抽氣系統，在冷態下，該爐的真空度可穩定在30Pa左右，經2個小時左右的升溫，爐溫可達到1400℃。