[發(fā)明專(zhuān)利]高溫連續(xù)化提取皮江法煉鎂工藝中結(jié)晶鎂的方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110981694.1
• 申請(qǐng)日: 2021-08-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113737019B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫院軍;柏小丹;孫軍;丁向東;李金陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C22B26/22
• 分類(lèi)號(hào): C22B26/22;C22B5/04;C22B9/04;C22B9/02
• 代理公司: 西安眾和至成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61249
• 代理人: 張震國(guó)

高溫連續(xù)化提取皮江法煉鎂工藝中結(jié)晶鎂的方法及裝置，本發(fā)明針對(duì)皮江法煉鎂及其衍生工藝存在的上述問(wèn)題，充分利用難熔金屬/陶瓷與結(jié)晶鎂的熔點(diǎn)差異大，相互浸潤(rùn)性小的特點(diǎn)，以難熔金屬/陶瓷球體群形成的動(dòng)態(tài)多孔濾網(wǎng)，作為鎂結(jié)晶蒸汽結(jié)晶載體。金屬或者陶瓷球體流道與鎂蒸氣流道之間采用多孔板隔開(kāi)。多孔板的孔徑＜金屬或陶瓷球體直徑即可。鎂蒸氣遇到低溫的難熔金屬或者陶瓷顆粒時(shí)，降溫并液化或者結(jié)晶，而難熔金屬顆粒或者陶瓷顆粒因?yàn)榕c鎂蒸氣之間的熱交換而升溫至500℃以上。溫度＞500℃難熔金屬顆粒或者陶瓷顆粒帶著表面的液化鎂或者結(jié)晶鎂離開(kāi)鎂冷凝區(qū)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及皮江法還原鎂冶煉工藝及裝置，特別是一種高溫連續(xù)化提取皮江法煉鎂工藝中結(jié)晶鎂的方法及裝置。

背景技術(shù)

皮江法還原鎂是通過(guò)加熱耐熱鋼制造的還原罐中的原料，在高達(dá)1200℃真空條件下，發(fā)生還原反應(yīng)，生成單質(zhì)鎂并氣化成鎂蒸氣，然后遷移至冷卻區(qū)凝結(jié)成結(jié)晶鎂的方法。從而實(shí)現(xiàn)從礦石原料到金屬粗鎂的冶煉過(guò)程。在還原結(jié)束后，解除真空，取出還原結(jié)晶鎂，清理反應(yīng)過(guò)的固體廢渣。因?yàn)樵摲椒üに嚭?jiǎn)單，投資低，是當(dāng)前鎂冶金領(lǐng)域最為重要的制備方法。但是皮江法冶金過(guò)程也存在生產(chǎn)效率低、污染嚴(yán)重、能耗大，單一還原罐產(chǎn)量低，無(wú)法實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)的問(wèn)題。皮江法煉鎂要實(shí)現(xiàn)連續(xù)化，需要解決三個(gè)問(wèn)題，一是解除真空環(huán)境，實(shí)現(xiàn)常壓條件；二是物料的連續(xù)送進(jìn)和送出，實(shí)現(xiàn)進(jìn)料和出料的連續(xù)化；三是結(jié)晶鎂的連續(xù)化提取。第一個(gè)問(wèn)題是基礎(chǔ)，第二和第三問(wèn)題是關(guān)鍵。目前，第一個(gè)問(wèn)題已經(jīng)由西安交通大學(xué)劉博宇等通過(guò)氬氣載流的方式得到解決，為常壓煉鎂創(chuàng)造了條件。

針對(duì)上述問(wèn)題中的第三個(gè)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)還原罐中結(jié)晶鎂連續(xù)提取。通過(guò)前述可知皮江法煉鎂是還原出來(lái)的鎂蒸氣通過(guò)再冷卻形成結(jié)晶鎂。冷卻段采用水冷包套的方式冷卻。鎂蒸氣在熱擴(kuò)散的作用下，由高溫向低溫?cái)U(kuò)散。當(dāng)溫度降低至沸點(diǎn)以下鎂蒸氣開(kāi)始液化。為了提高結(jié)晶效率，冷卻區(qū)的溫度一般在熔點(diǎn)以下。在此溫度下鎂蒸氣開(kāi)始結(jié)晶，形成結(jié)晶鎂。目前結(jié)晶鎂的提取是在還原罐反應(yīng)完成后，取出冷卻區(qū)的結(jié)晶鎂，再進(jìn)行加熱熔解和精煉。在此過(guò)程中，一是結(jié)晶鎂只能一次性提取，不能連續(xù)化；二是取出的結(jié)晶鎂的溫度接近室溫，重新精煉還需要在此升高溫度。因此造成能源浪費(fèi)。三是采用水冷方式進(jìn)行冷卻，水量消耗大，回收價(jià)值低，形成能源有一定流失。如果能連續(xù)提取熔點(diǎn)溫度以下的結(jié)晶鎂，既將極大提升鎂蒸氣的結(jié)晶效率，還能有效回收鎂蒸氣能量，降低鎂冶金能耗，對(duì)鎂冶金技術(shù)進(jìn)步意義重大。

皮江法煉鎂工藝，雖然存在能耗高，污染嚴(yán)重的問(wèn)題，但是由于投入低，操作方便，成本低，依然是國(guó)內(nèi)鎂冶金的主流工藝。皮江法煉鎂中鎂蒸氣的結(jié)晶是在水冷包套中進(jìn)行的，而水冷包套是與還原管連成一體，而且完全在統(tǒng)一的真空條件下。因此，只能在還原罐中還原反應(yīng)結(jié)束后，才能拆卸冷卻套取出結(jié)晶鎂，最后再經(jīng)過(guò)加熱重熔進(jìn)行精煉。近年來(lái)，雖然出現(xiàn)了常壓氬氣載流煉鎂技術(shù)，但是由于相關(guān)技術(shù)問(wèn)題尚沒(méi)有得到有效解決，因此尚未投入使用。但是即使該方法未來(lái)投入使用，而連續(xù)化高溫提取結(jié)晶鎂沒(méi)有實(shí)現(xiàn)，鎂冶金連續(xù)化技術(shù)仍然是空談。關(guān)于結(jié)晶鎂連續(xù)化提取技術(shù)尚未見(jiàn)報(bào)導(dǎo)。此外，由于結(jié)晶鎂是在冷卻管溫度將至室溫下提取的。精煉時(shí)需要重新加熱至熔點(diǎn)，能量浪費(fèi)嚴(yán)重。

皮江法冶煉鎂工藝中結(jié)晶鎂的提取存在如下問(wèn)題：

1、現(xiàn)有鎂冶金工藝不能連續(xù)提取；

2、在冷卻管溫度降低至室溫下，進(jìn)行結(jié)晶鎂提取。而再次精煉時(shí)，需要二次加熱熔化，造成能源浪費(fèi)；

3、人工提取強(qiáng)度大，危險(xiǎn)性高，環(huán)境差。

4、采用水冷方式進(jìn)行冷卻結(jié)晶鎂，水量消耗大，回收價(jià)值低，形成能源有一定流失。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，本發(fā)明提供一種能夠?qū)⒋宙V溫度控制在熔點(diǎn)以上，減少精煉時(shí)能源消耗；裝置生產(chǎn)連續(xù)性好，可用于真空或氬氣條件，且低能高效的高溫連續(xù)化提取皮江法煉鎂工藝中結(jié)晶鎂的方法及裝置。