专利名称：电阻炉冶炼精镁法的制作方法
领域本发明是用火法把重质氧化镁矿或菱镁矿一次性冶炼精镁的方法，同于火法冶炼金属镁的工程之类。
目前现有技术目前有许多种冶炼镁法，如电解氯化镁，用于冶炼出镁。用电炉把氯化镁加热后用碳或硅铁去冶炼出粗镁的方法。用电解炉熔融氯化镁提取冶炼出粗镁的方法。用电能和煤气去蒸镏粗镁，使用直空提纯精镁的方法。
发明目的用重质氧化镁矿或使用菱镁矿经煅烧成氧化镁粉后，再与石油沥青，搅拌后，压制成团产出料球φ25-40，在和冶金焦碳块(50-80)混合后，再把它们干燥后加入密闭式大电阻炉内，电能把原料升温到1000℃-1050℃，烧水锅炉烧出水蒸气，输送到A碳电阻炉内，电能把冶金焦煤升温到880℃-1080℃使水H2O分解成水煤气(H2O+CΔ＝H2+CO)后一同输入大电阻炉内和赤热的氧化镁，被氢气拆换出氧化镁中的氧原子形成(H2+MgOΔ＝Mg+H2O)把镁冶炼出来成液态镁，流入B镁电阻炉内，用电能开温到1120℃-1180℃，液态镁被升温后蒸发变成镁蒸气后在输入镁冷凝器内冷却成固态镁，全都在全密闭的条件下进行，后装入全密闭的包装箱内，运出成品精镁产品。
本发明技术方案重质氧化镁粉或优质菱镁矿，菱镁矿用破碎机把矿石，碎成(50-60)块矿，再用冶金焦碳块(50-80)按比例(重量比1∶0.5＝1∶0.6)混合后鼓风炉内，升火后，碳燃烧与矿石共同升温到1300℃-1400℃以上，把矿石中的碳酸根分解后，成二氧化碳和氧化镁粉。(MgOCO3Δ＝MgO+CO2C+O2发热生成CO和CO2等)气体排出，煅烧成氧化镁粉。或者原料本身就是氧化镁粉，镁冶炼就不用煅烧这段工序，直接倒入搅拌机内外加一定量的石油沥青，混合搅拌后，再送入成团机压制成料球φ25-40，后再与冶金焦碳块(φ50-80)混合，按重量比(1∶1.2-1∶1.5)进入干燥炉干燥后，送入密闭式大电阻炉内，电阻炉通上电源后，由电能把它们共同升温到1000℃-1050℃，电阻炉升温的原理和方法是，焦碳块是电阻较大的导体，当电流通过的电阻把电能转换成热能，由于料球在焦矿块的空穴位中，焦碳块的热能传导给料球，使料球和焦碳块共同升温到1000℃-1050℃时，再由烧水锅炉，把水烧成水蒸气，送入A碳电阻炉内，电阻炉通电后炉内的焦碳块(50-80)迅速升温到880℃以上，水蒸气和赤热的焦碳层，产生热化学反应生成水煤气(H2O+CΔ＝H2+CO)一同输送到大电阻炉内，高温氢气和氧化镁反应生成液态镁，因为镁的沸点是1105℃，(H2+MgOΔ＝Mg+H2O)高温的水蒸气再度被赤热的碳层分解成氢气和煤气(H2O+CΔ＝H2+CO)，本发明方法用小量的水蒸气就能把较多的氧化镁冶炼成液态镁。等于水蒸气就是催化剂也！液态镁流入B镁电阻炉内。电阻炉通电把液态镁升温到1120℃-1180℃，使镁成气态镁(镁蒸气)，因镁沸点(1105℃)，气态镁送入镁冷凝器内降温冷却到100℃以下，镁先成液态后转变成固态镁，在密闭的条件下包装，并装入密闭的容器内成产品运走，电阻炉内的煤气(CO)被抽风机抽入水除尘器洗涤后输送到煤气柜内，再输送到用煤气的地方，输一部份煤气到烧水锅炉用。炉渣定期排出后，这就是全程冶炼全过程。
本发明的实际操作与工艺流程本发明一用的原料是重氧化镁粉或菱镁矿做原料时，用破碎机碎成40-60料块，冶金焦碳可用人工碎成60-80的焦碳块，经干燥后加入煅料炉内，升火后煅烧成氧化镁粉，从炉内取出氧化镁粉倒入搅拌机内，加入一定量的石油沥青，混合搅拌后输入成团机内，压制成(Φ25-40)的料球，而把料球和焦碳块(Φ50-80)混合(比例1∶1.2-1∶1.5)送入干燥机内烘干后，装入内密闭式大电阻炉内，由密闭式加料斗装入电阻炉内，大电阻炉外壳是用钢板卷制成圆筒型，内有保温层(珍珠岩)保温层内是耐火砖和石墨碳砖卷砌而成的炉胆，内是炉腔。石墨碳砖电极分为A、B、C三相并与电炉变压器、用铜导电瓦、铜电线相互连接成回路，电炉变压器又和控制屏与电源线连接。大电阻炉的炉腔大、小和高、矮是由设计者设计的电阻炉能冶炼出镁产量多少而定。我以我设计的年产3000吨精镁的冶炼炉为例，大电阻炉用钢板S10-16卷制成圆筒型，直径是2800，内装保温层厚度为200左右，内砌耐火砖和石墨电极成圆筒型，总厚度是400左右，这样内阻炉腔直径在1600左右，高是5800。电炉变压器总功率为4800KVA左右。电阻炉的炉盖用全用钢板与炉体壳焊接成密闭式，上有密闭式加料斗，由盖和阀门组成，外有出炉气管与炉体上部相连，出炉气的烟道管与水除尘器相连，除尘器与水源管相连，内安装有除尘喷水龙头，把水喷成细珠壮，喷向烟尘，内还有3-4道隔板，上有小孔的钢板焊接成的隔板，用于增加水和烟尘气的接作次数的功能，得到更好地除尘与降低出炉气体的温度，也好保护抽风机等，抽风机把除尘后，把含水的煤气送入煤气柜内至用户。
大电阻炉的炉身和炉盖外都安装有高温温度计，用来测量与控制炉温用，在大电阻炉的底部安装有3个进水煤气孔，成φ120弧长直通到电阻炉的炉腔内。A碳电阻炉与大电阻炉的构造相同，不同之处，头上有一个密闭式加碳斗，碳从加碳斗密闭加入炉体内，后升温成1000℃以上的赤热的焦碳块。相同之处都用电能转换成热能把冶金焦碳块升温到1000℃以上，当A电阻炉底送入了水蒸气，电阻炉内高温的碳，与水蒸气进行热化学分解反应，生成水煤气后，直送大电阻炉底的炉腔内，(H2O+CΔ＝H2+CO)，水煤气中的氢气把大电阻内的氧化镁矿，中的氧原子夺走，冶炼出液态镁(H2+MgOΔ＝H2O+Mg液态)。A碳热电阻炉的直径小，内炉腔φ在600-800，上三个孔与大电阻炉底相通直到大电阻炉腔内。它的底布也有三个水蒸气管道，同样直通A碳阻炉腔内。它由烧水锅炉，烧出的水蒸气供应到A碳电阻内，这样A碳电阻炉才能产生水煤气(H2CO)。利用控制屏的电器装制，显示有多少高的温度，再用控制电压高低和电流的大小，来控制供煤气量和水的多少，得到控制产水煤气量的多少。同样的方法控制大电阻炉与B镁电阻炉的参数，共同得到最佳参数冶炼精镁的过程和效果。大电阻炉底用耐火砖砌成，成8°-10°的小斜面，斜口处有一个出镁口，它一直通到B镁电阻炉内，B镁电阻炉的构造和大电阻炉相同，只是炉体小得多，内炉腔直径φ360-480，同样用钢板卷制外壳，内由耐火砖、石墨碳砖电极、铜导电瓦、铜导线与电炉变压器相连，由控制屏上的开关控制通电的工作。B镁电阻炉通电后，把液态镁用电能升温到1120℃-1180℃，使镁控温蒸发成镁蒸气，因为镁的沸点是1105℃。它有一个镁蒸气管与镁冷凝相连，镁蒸气由镁蒸气管输入镁冷凝器，镁冷凝器把输入的镁蒸气冷却到100℃以下密闭式包装的密封桶内运出成精镁产品。
科学原理因为镁金属是很活拨的金属之一，又是轻有色金属之一，用煅烧镁粉炉的1200℃-1400℃高温下，菱镁矿也就是把碳酸镁矿高温分解成氧化镁和二氧化碳(MgCO3Δ＝MgO+CO2)粉状的重氧化镁和石油沥青混合压制成料球，原理是非常科学的，这样才能进入大电阻炉内混合在φ大的焦碳块的空穴中，焦碳块是导电的电阻大导体，这样它能很好地在通过的大电流发热，把电能转化成热能，把料球(氧化镁)升温到880℃-1080℃之间，控制屏控制电压高低和电流量的大小，使大电阻炉、A碳电阻炉、B镁电阻炉温度在最佳参数内，又因水蒸气在与高温的碳层混合就会分解成水煤气(H2O(蒸气)+CΔ＝H2+CO)也是本冶炼法中最关键、最科学，制造出氢的方法。又因氢气是现有工业生产中最好的，还原性最强的物质之一，氢气它能在高温下和高温的氧化镁，产生化合的夺氧反应(H2+MgOΔ＝Mg+H2O(蒸气))冶炼出液态粗镁，同时水蒸气高温状态下，又与电阻炉内的高温碳原子反应生成水煤气(H2O(蒸气)+CΔ＝H2+CO)又连续与氧化镁反应，水蒸气起到催化剂的功能，是本发明最理想的效果。液态粗镁流入B镁电阻炉内，精炼的过程是电阻炉用电能转化成热能，使液态粗镁升温超过镁沸点1105℃到1120℃-1180℃使镁成镁蒸气，自然把粗镁中的杂质除掉，镁蒸气就是精镁，镁的含量99.99％-99.995％的精镁蒸气在密闭的条件下进入镁冷凝器先控温冷却到1000℃左右成液态镁，再顺流入镁冷凝器下段逐渐冷却到100℃以下，变成固态镁被密闭式包装成产品(密闭式容器内)。上部的水除尘器把出炉的煤气中烟尘除去并冷却降温到100℃以下，得到既除尘、又降温是非常科学的，把含水的煤气抽入煤气柜，后水被排出，煤气送到用户使用。得到清洁和安全的效果。
与
背景技术：
相比的效果
1、本发明冶炼精镁的方法和工艺、设备都在密闭的条件下进行，比电解氯化镁工艺流程简单可靠，运行安全性和环保节能都好得多。
2、本发明比电解熔融氯化镁用电量小，并无氯气的危险性。又环保又节能，并一次性冶炼出精镁，是镁冶炼法中独一无二的技术。
3、电阻炉把电能转化成热能，是最简单又最实用的方法，背景技术中是没有的，水煤气中的氢气是最好的还原剂，它只能在本发明的电阻炉中才能很好地把氧化镁冶炼出液态粗镁，因为反应温度控制在镁沸点以下的最佳效果，所以背景技术不能相比配的。
4、本发明中的烧水锅炉把水烧成水蒸气，是非常简单又科学的，水蒸气进入A电阻炉内后，与A碳阻炉把电能转化成热能使焦碳块中的碳元素控制升温到880℃-1080℃在最佳水煤气发生温度内，是最节能的生产氢气法，并最廉价地制造出氢气的方法，背景技术是没有的。
5、用水煤气中的氢气法拆换出高温氧化镁中的氧原子是非常科学与简单的，因为氢气是最好的还原剂之一，成本也很低，背景技术是办不到的。
6、背景技术用硅铁去折换氯化镁中的镁冶炼出粗镁成本高，工艺流程复杂，可靠性差，污染严重等。
7、本发明，用B镁电阻炉能很好地控制把粗镁由液态升温蒸镏成气态精镁是很科学的，背景技术是办不到的。
8、本发明的镁冷凝器，能很好分段控温冷凝精镁蒸气成液态精镁后，再逐渐冷却成固态精镁(99.99％-99.995％)，用很好密闭包装进封闭的容器内后成产品。工艺流程简单好操作等比背景技术好。用现有设备、材料实现本发明的最好方式
本发明由煅烧炉(12)把菱镁矿、焦碳块伙同在炉内煅烧成氧化镁粉，经出氧化镁口(39)排出，与石油沥青压制成料球，干燥后加入大电阻炉(8)内。电力控制屏(1)上部安装有仪表、指示灯、温度表、各种控用的开关，用铜导电线(3)连接，再与三台电弧炉变压器(2)用铜导线(3)连接，并用细铜线与高温温度计(37)的热电偶的温度表连接，用来测示各电阻炉的温度，再用控制屏(1)上的开关和其它控制设备，控制电压高低和电流量的大小，确保电阻炉(7)、(8)、(18)在最佳参数上的状态下工作进行镁冶炼的全过程。本发明的烧水锅炉(6)，有水源进水管(25)和炉体(6)内，由锅炉管(29)加热成水蒸气后由水蒸气输送管(26)输入A碳电阻炉(7)内，煤气进气管(31)和上面阀门(20)与鼓风机(17)，它们用来控制风量和燃气量，控制进水量大小和温度与出水蒸气量的多少，得最佳效果。外还有支足架(36)组成，水蒸气进入A碳阻炉内(7)后与高温的赤热焦碳层，产生热化学反应生成水煤气(H2O(蒸气)+CΔ＝H2+CO)用输气管(26)输送入大电阻炉(8)的炉腔内。A碳热电阻炉(7)的外壳是钢板(9)卷制而成全密闭状态下工作。在炉顶有加碳料斗(22)和阀门(20)、料斗盖(21)所组成，预热后到800℃-900℃的赤热焦碳块密闭加入到A碳电阻炉(7)的炉腔内，加料过程是先打开料斗盖(21)加入碳块后，在关好料斗盖后，再打开料斗阀门(20)，碳块落入炉腔中后关好阀门(20)，这样加料进程是全密闭。A碳电阻炉(7)的炉内外是保温层(10)内是耐火砖(4)和石墨电极(5)很好地分成三等分，共同组成电阻炉的炉腔，焦碳块在炉腔内经铜导电瓦(35)与石墨电极(5)通电后，电流通过焦碳块时，使焦碳块升温到880℃-1080℃，这样水蒸气就能确保转化成水煤气。A碳电阻炉(7)的下部有出炉渣中(30)和阀门(20)组成，用于出炉渣用，在下是炉体支座(34)。在炉体上部和中部都安装有高温温度计(37)。A碳电阻炉(7)的水煤气管(26)把水煤气源源不断地送入大电阻炉(8)底部的炉腔内，大电阻炉的外壳是用钢板(9)卷制而成，内有保温层(10)是珍珠岩，再内是由耐火砖(4)和石墨极(5)和铜导电瓦(35)所组成，用铜导线(3)把电炉变压器(2)，直接到控制屏(1)，下面有出渣口(30)和阀门(20)组成用于定时出渣用。大电阻炉(8)在炉体下部还有一个出液态粗镁口(28)直通B镁电阻炉(18)的炉腔内。大电阻炉(8)顶部有加料斗(19)和盖(21)所组成，经过干燥后的氧化镁用石油沥青搅拌压制成φ25-40的料和焦碳块(φ50-80)按(1∶1.2-1∶1.5)混合均匀后，把料斗盖(21)打开一切加入大电阻炉腔内，再盖好盖使电阻炉在密闭状态下工作，由控制屏(1)和电炉变压器(2)接通电后使炉腔中的焦碳和料球共同升温到1000℃-1050℃之间，水煤气中氢气(H2+CO)和氧化镁产生置换反应，(H2+MgoΔ＝Ng+H2O)氢气冶炼出液态镁。同时这样炉内产生连继反应，H2O(蒸气)+CΔ＝H2+CO氢气又来置换出镁原子，使大电阻炉(8)内，源源不断地冶炼出液态粗镁流入镁精炼B镁电阻(18)内，大电阻炉(8)整体放在支座(34)上。电阻炉(8)内余下的CO和共它出炉气体经烟尘管(27)，被抽风机抽入炉上部的水除尘器(11)内，水源供水进入水管(25)流出到喷水龙头(24)把水喷成小水珠，与出炉气和粉尘混合，再经有许多小孔的隔板(23)多道接作除尘后，出渣口(30)排出尘渣，煤气被降温后被抽风机(14)抽煤气柜(33)后由煤气管(32)输出供给用户和烧水锅炉。上有阀门20控制流量。各处都有高温温度计(37)，液态粗镁经出镁管(28)流入B镁电阻炉(18)后，由精镁炉把液态粗镁用电能升温到1120℃-1180℃，使粗镁从液态蒸馏成镁蒸气，因为镁的沸点是1105℃，经镁蒸气管(16)送入镁冷凝器(13)内冷却到100℃左右，由温度计(15)显视出。成精镁装入包装容器(38)内成产品。B镁电阻炉(28)外用钢板卷制内有保温层(10)内是耐火砖(4)和石墨碳做成的三相电极(5)与其它电阻炉一样有铜导电瓦(35)和铜导线和电炉变压器(2)连控制屏(1)当液态镁流入炉内后才通电，使电能转变成热能把粗镁升温到1120℃-1180℃的范围内，确保粗镁蒸馏成精镁。外以安装有高温温度计(37)用来测定与控制温度用。上有镁蒸气管(16)道口与镁冷凝器(13)相连，下在足支架(36)。当精镁蒸气送入镁冷凝器(13)后逐渐冷却到100℃以下，镁蒸气冷却成固体精镁被送入装镁容器(38)内都密闭式进行包装成产品精镁出售，这就完全了整过镁的冶炼过程。
重氧化镁矿直接冶炼成精镁的电阻炉是在密闭状态下进行，全炉的材料运输系统、起重系统、原料成型系统、供排水系统、供电系统等……不直接属于本发明之内，所以在此不在多加说明。
重氧化镁矿直接冶炼成精镁法冶炼炉分大、中、小型，大型年产1万吨，中型年产量在5000吨，小型年产量在3000吨镁。
以上是本发明最优选实例，是用电能高温水蒸气外，大电阻炉A、B电阻炉以电作为能源，在密闭状态下直接把重氧化镁矿冶炼出精镁、煤气、炉渣和水蒸气的冶炼炉，用此方法冶炼出铜、铁、锑等……金属，不管炉的溶积大小与各种形态的变型炉都属于本发明的范围内。
图1为本发明说明图 说明书的长度数字单位是mm。
1、控制屏 21、料斗盖2、电弧炉变压器22、加料斗3、铜导线 23、水隔板4、耐火砖 24、喷水龙头5、石墨碳砖电极25、进水管6、烧水锅炉26、水蒸气管与煤气管7、A碳电阻炉 27、烟尘管8、大电阻炉28、液态镁管9、钢板，S6-18 29、锅炉管10、保温层 30、出渣口11、水除尘器 31、进煤气管12、镁煅烧炉 32、煤气出管13、镁冷凝器 33、煤气柜14、抽风机 34、炉体支座15、温度计 35、铜导电瓦16、镁蒸气管 36、炉体支架17、鼓风机 37、高温温度计18、B镁电阻炉 38、装精镁桶19、加碳斗 39、出氧化镁口20、阀门。
权利要求
1.一种用氧化镁矿直接冶炼成精镁方法其特征用电能、水煤气、碳元素把氧化镁矿，一次性冶炼出精镁、煤气、炉渣的冶炼镁法，特征在于包括步骤为，用制团机将搅拌后的氧化镁粉和石油沥青混合物压制成料球，φ为25-40与焦碳块按比例混合干燥后加入大电阻炉(8)中加以密闭。烧水锅炉(6)通水、通煤气燃烧后产生水蒸气，由水蒸气管(26)输送到A电阻炉(7)内，电阻炉内有耐火砖(4)和石墨电极(5)砌成的炉腔，铜导电瓦(35)与铜导电线(3)和石墨碳砖电极(5)连接，并连接电弧变压器(2)与控制屏(1)与电源，电能把A碳阻炉中的焦碳块升温到880℃以上，与水蒸气产生分解反应生成水煤气(H2O蒸气+CΔ＝H2+CO)，再由水煤气管(26)输送入大电阻炉(8)的炉腔内。大电阻炉雷同A碳电阻炉，但炉内由料斗(22)装入的是料球和焦碳块，同样用电能把炉中的焦碳块和料球升温到1000-1050℃，水煤气中的氢气H2在高温下去置换高温料球中的氧化镁中的氧元子，成水和液态镁、炉渣、煤气等，液态镁由液态镁管(28)流入B镁电阻炉内，炉渣由出渣口(30)定期排出，煤气和粉尘一同被抽风机(14)经烟尘管抽入除尘器11内，出水龙头(24)喷水除尘，隔板(23)的孔把烟尘和水多次接作得到降温除尘的效果，粉尘由排渣口(30)排出，煤气抽入煤气柜(33)内后由煤气管(32)输送到用户，液态镁流入B电阻炉后与其它电阻炉相同用电能把液态升温到1120-1180℃蒸馏成镁蒸气，所有温度数据都由高温温度计(37)显示加以控温。镁蒸气通过镁蒸气管(16)输送入镁冷凝器(13)中冷却成液态后成固态镁，密闭式装入装精镁桶(38)后出厂成产品。
2.权利要求1所述，氧化镁矿直接冶炼成精镁方法特征是水进烧水锅炉(6)后，燃气燃烧锅炉管(29)升温到100℃以上成水蒸气后又经水蒸气管(26)输送入A碳电阻炉的底炉腔内；
3.权利要求3所述，氧化镁矿直接冶炼成精镁方法特征是水蒸气进入A碳电阻炉后电阻炉由钢板(9)卷制成圆筒型，上有加碳斗(19)、盖(21)、阀门(20)组成，预热后的焦碳块从碳斗(19)密闭式加入炉腔中，炉腔由耐火砖(4)和石墨电极(5)卷砌而成，外有保温层(10)在外是钢板(9)，石墨电极(5)与铜导电瓦(35)、铜导电线(3)、电弧炉变压器(2)、控制屏(1)电源连接成一个通电体，当控制屏开关开起后，石墨电极(5)与焦碳块通电形成回路电流，使碳块升温到880℃以上，水蒸气与高温碳层产生分解反应生成水煤气(H2O蒸气+CΔ＝H2+CO)水煤气进煤气管(26)被输送到大电阻炉(8)腔内。
4.权利要求4所述，氧化镁矿直接冶炼成精镁方法特征是 水煤气由进煤气管(26)送入大电阻炉(8)后，炉腔和其它电阻炉一样也由(4)、(5)组成，石墨电极(5)与铜导电瓦(35)、电炉变压器(2)、控制屏(1)电源连通，当控制屏(1)开关合上后，炉腔内组成回路，焦碳块、料球升温1000-1050℃，料球中的氧化镁矿中的氧原子被高温水煤气中氢原子置换出来，冶炼出液态粗镁，(H2+MgOΔ＝H2O(蒸气)+Mg(液体))从炉底的液态镁管(28)流入B镁电阻炉内。烟尘、煤气等由抽风机(14)经烟尘管(27)抽入水除尘器(11)除尘后煤气抽入煤气柜(33)内由煤气出管(32)输出利用。
5.权利要求与所述，氧化镁矿直接冶炼成精镁方法特征是液态镁流入B镁电阻炉内后，电阻炉的结构都相同，用电能把液态镁升温由高温温度计(37)显示加以控温。到1120-1180℃，蒸馏成气态镁由镁蒸气管(16)输送到镁冷凝器(13)内逐渐降温到100℃以下，冷却成液态镁、固态镁，密闭装入精镁桶(38)内，运出去成产品，完成冶炼镁的全过程。
全文摘要
本发明可以用菱镁矿煅烧成氧化镁，在制团成料球后送入大电阻炉内用电能升温到一定高温；同时起动烧水锅炉把水烧成水蒸气送入A碳电阻炉内，因碳电阻炉用电能把焦碳块升温到880℃以上，使水蒸气反应生成水煤气输送入大阻炉内，大电阻炉内高温的氧化镁和水煤气中的氢气产生反应，使高温的氧化镁中的氧被置换出来成液态粗镁，再流入B镁电阻炉内。电能把液态镁升温到1120℃－1180℃，镁成蒸气输入镁冷凝器，冷却成固体精镁，在密闭状态下包装在容器内成产品。
文档编号C22B5/00GK101074459SQ200610020840
公开日2007年11月21日 申请日期2006年5月18日 优先权日2006年5月18日
发明者赖成章 申请人:赖成章