[發(fā)明專利]一種鎂鈣冶煉機(jī)械化裝置及使用方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310238798.2
• 申請日: 2023-03-14
• 公開（公告）號: CN116121562A
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬瑞新;李士娜;李康;殷子宸
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號: C22B26/22
• 分類號: C22B26/22;C22B26/20;C22B5/04
• 代理公司: 北京市廣友專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發(fā)明公開一種鎂鈣冶煉機(jī)械化裝置及使用方法，屬于有色金屬冶煉的技術(shù)領(lǐng)域。鎂鈣冶煉機(jī)械化裝置包括還原罐、預(yù)煅燒桶和內(nèi)套，內(nèi)套的內(nèi)部設(shè)置有縱向加強(qiáng)板，內(nèi)套的頂部開設(shè)有一開口，內(nèi)套的兩端和中間設(shè)置有若干隔板，每個隔板上開設(shè)有若干通孔，內(nèi)套的端部設(shè)置有掛鉤。使用方法是把壓制好的球團(tuán)料轉(zhuǎn)入內(nèi)套，內(nèi)套通過機(jī)械裝置快速裝入還原罐內(nèi)；抽真空、加熱還原；反應(yīng)充分后，破壞還原罐真空，拉出還原鎂、鈣，通過掛鉤將內(nèi)套及還原渣一起拉出并轉(zhuǎn)入預(yù)煅燒桶中，利用還原渣顯熱對預(yù)煅燒桶內(nèi)的白云石、石灰石進(jìn)行預(yù)煅燒。本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)及使用方法能夠?qū)崿F(xiàn)扒渣迅速便捷、鎂鈣還原率高，而且還原渣熱能損耗低、操作簡單、利用率高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有色金屬冶煉的技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鎂鈣冶煉機(jī)械化裝置及使用方法。

背景技術(shù)

金屬鎂鈣的生產(chǎn)過程類似，都有熔鹽電解和金屬熱還原法兩種生產(chǎn)工藝，其中市場占有率最高的都是金屬熱還原法。而金屬熱還原法生產(chǎn)金屬鎂、鈣的過程存在自動化程度低、能耗高等技術(shù)問題。

金屬熱還原法生產(chǎn)金屬鎂的過程通常叫做皮江法，是加拿大人皮江(L.M.Pidgeon)教授1941年在蒂尼柯(Timminco)公司的哈雷(Haley)鎂廠成功實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的方法。其基本流程是將白云石經(jīng)過煅燒以后生成MgO·CaO(俗稱煅白)，然后與硅鐵和少量的添加劑(螢石)一起磨碎、壓球，裝入耐熱鋼質(zhì)還原罐中于1200-1250℃、13.3-133Pa真空度下進(jìn)行冶煉，氧化鎂與還原劑硅鐵中的硅反應(yīng)生成氣態(tài)金屬鎂，氣態(tài)金屬鎂進(jìn)入位于還原罐端部低溫區(qū)并通水冷卻的結(jié)晶器中，在結(jié)晶器中冷凝、結(jié)晶下來得到金屬鎂。煅白中的CaO與還原劑硅鐵中被氧化而生成的二氧化硅反應(yīng)生成硅酸鈣，成為還原渣的主要成分。

而金屬鈣的熱還原法制備過程與皮江法煉鎂過程類似，差別在于所用的還原劑是金屬鋁粒，還原溫度略高于金屬鎂還原溫度50℃左右，所得還原渣是各種鋁酸鈣的混合物，金屬鈣也是呈氣態(tài)并在結(jié)晶器中冷凝、結(jié)晶呈固態(tài)金屬鈣，金屬鈣生產(chǎn)的其它部分均與金屬鎂還原過程是一樣的。此外，金屬鍶、金屬鋇等的生產(chǎn)過程也是類似的過程和設(shè)備。

故而，皮江法煉鎂過程還原罐一直放置在加熱的高溫爐中，一次還原結(jié)束以后，破壞還原罐的真空，先將結(jié)晶器中的金屬鎂、金屬鈣取出，再將還原渣扒出。然后加入新的球團(tuán)、抽真空進(jìn)行下一次還原過程。金屬鎂的還原周期一般為12小時，金屬鈣的還原周期一般為12-18小時。顯然還原周期較長，原料的加入和取出、還原渣的取出耗費(fèi)的成本較高，還原渣的顯熱并沒有得到有效利用，資源利用較低。

目前，金屬鎂、鈣還原渣的溫度1200-1250℃。還原罐在加熱爐內(nèi)的放置方式有水平放置和豎直方式兩種方式，習(xí)慣上分別稱為橫罐煉鎂(鈣)和豎罐煉鎂(鈣)。

中國專利CN206447926U公開了一種臥式鎂還原渣扒渣裝置，其中提供的可以翻轉(zhuǎn)的扒渣機(jī)裝置雖然可以解決大部分還原渣在機(jī)械扒渣方面的問題，但是不能將還原渣干凈地扒出，之后還需要人工補(bǔ)充清理。由此帶來的問題一方面就是爐前操作環(huán)境差、勞動強(qiáng)度大切不能實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)，另一方面就是機(jī)械扒渣的速度慢，還原渣扒出以后溫度降低明顯，大量熱能輻射進(jìn)入周圍環(huán)境，給現(xiàn)場操作帶來不便，也不利于節(jié)能降耗。而中國專利CN105543505A公開了一種帶液壓和行走裝置的還原罐用扒渣機(jī)，該裝置結(jié)構(gòu)也存在類似的問題。

還原渣的快速取出和高溫余熱有效利用在鎂鈣冶煉過程間歇性生產(chǎn)過程中難以實(shí)現(xiàn)。

例如：中國專利CN105716437A公開了一種利用還原渣顯熱產(chǎn)生熱風(fēng)的方法；中國專利CN206918977U公開了一種利用還原渣顯熱通過列管換熱器產(chǎn)生蒸汽的方法；中國專利CN104457287A公開了一種風(fēng)冷、水冷雙冷卻的方法來回收還原渣余熱產(chǎn)生熱風(fēng)、熱水的方法。在這些方法中并未考慮還原渣的快速取出，只考慮了還原渣的余熱通過換熱來利用，顯然利用方式粗糙，蒸汽和熱風(fēng)、熱水利用率低，并未考慮白云石、石灰石對余熱利用的影響，也未考慮該利用方式對鎂鈣冶煉的影響。