用于生产金属镁的立式冷凝结晶器的制作方法

本实用新型属于金属镁及镁合金生产中的机械装备领域，具体为一种用于生产金属镁的立式冷凝结晶器，用于提高金属镁产品纯度、提高金属镁制品的耐腐蚀能力。

背景技术：

镁是一种银白色的轻金属、密度小、比强度大，化学活性较强、对电磁波有较好的屏蔽性、流动性好，并具有良好的回收性，广泛分布在地壳外部、海水中、盐湖中及地壳中都有丰富的贮藏。金属镁可广泛用于航空航天，武器装备、交通工具、机械工程。

金属镁的生产方法有电解法，也有以白云石为原料的皮江法的还原工艺生产金属镁，不论用哪种生产工艺，金属镁产品中都有一部分杂质的存在，生产出的原镁要通过各种精炼工艺把原镁进一步精制纯化，生产实践证明，金属镁的纯度越高，金属镁及其加工的合金制品抗腐蚀性能越佳，金属镁及合金制品耐腐蚀性越差，其加工后的产品使用时间越短，而且作为产品的镁合金产品腐蚀后，强度降低，表面形象变差，部分产品如交通工具中镁合金产品应用中因腐蚀会带来极大的安全隐患。所以，镁及镁合金的腐蚀问题必须引起极大的重视。

镁及镁合金的腐蚀主要是由两方面引起的，第一种是因为镁合金在熔剂法精炼过程中带进的部份容易吸潮的熔剂渣引起的，生产过程中控制好工艺条件，选择好熔剂成份，严控好镁及镁合金熔液沉降时间都是较好的措施。另外一种腐蚀是由于在镁和镁合金生产中带入的一部份铁、铜、镍等杂质引起的，这一部份杂质是由还原剂、白云石原料和生产工艺条件的控制不当所引起的，再则是由皮江法炼镁过程中应用的冷凝结晶器结构不合理而造成的，况且全世界皮江法炼镁占主导地位，而中国则占100%，工艺特别是冷凝器基本相同，改变冷凝器结构是一个关键手段，是解决镁及镁合金产品中铁、铜、镍含量多少的关键。

传统的皮江法还原生产金属镁的冷凝器均采用横卧式结构，金属镁还原罐和冷凝器在同一直线布置，即还原罐罐体外端连接冷凝器，冷凝器同时也具有装出料功能。金属镁还原过程中，由于气流夹带，部分含有铁、铜、镍、硅的杂质随着还原产物镁蒸汽进入冷凝结晶器内冷凝结晶，杂质包在镁结晶内，特别是在还原罐内装入还原料球开始启动真空泵时，瞬间接近一个大气压时，还原罐内料球中料粉随着气流进入横置还原结晶器内，由于重力作用，气体夹带的粉尘落入结晶器中随镁蒸汽冷凝结晶，而还原结束后还原罐破真空时，还原罐外是一个大气压，而罐内仅有10Pa左右压力，接近一个大气压的空气进入还原罐内，把还原料中粉渣吹入结晶器内镁结晶中，致使粗镁中杂质升高。这些带有各种杂质的粗镁环粗步清理，在熔化过程中大部分杂质进入精炼锅中，熔剂法精炼只能除去粗镁中的钾、钠及镁的氧化物、碳化物和氮化物，而镁中的铁、硅、镍、铜等金属杂质是难以清除的。

因此，寻找合适的镁冷凝结晶器结构是解决问题的主要手段。

技术实现要素：

本实用新型针对目前传统制备金属镁的冷凝器采用横卧式结构存在的上述问题，提供一种用于生产金属镁的立式冷凝结晶器，用于提高金属镁产品纯度、提高金属镁制品耐腐蚀能力。

本实用新型是采用如下技术方案实现的：

一种用于生产金属镁的立式冷凝结晶器，包括还原罐罐体；所述还原罐罐体的端部连接装出料筒，所述装出料筒上垂直安装一过渡变径管节，所述过渡变径管节上安装冷凝器外套，所述冷凝器外套上端安装冷凝器大盖，所述冷凝器外套内安装镁结晶器，所述镁结晶器的出口处安装钾钠捕集器，所述冷凝器外套上部设置冷凝水套和真空出口管。

使用时，还原罐内进行还原反应时，启动抽真空。还原罐中心温度为1250℃左右，镁蒸汽到达还原罐外端部（还原罐和装出料筒结合部）时，温度降至600~700℃，然后镁蒸汽经过过渡变径管节上升进入镁结晶器内，随着镁蒸汽逐步上升，温度降至400~500℃，达到冷凝温度，金属镁凝结在结晶器内壁上。在此过程中，铁、镍、铜等金属杂质在重力作用下，降落至装出料筒内；未冷凝的钾钠等杂质继续上升，在冷凝器上部冷凝水套作用下，温度降至100℃左右，钾钠等杂质被钾钠捕集器收集，防止进入真空管路。

由于原有的冷凝结晶器都采用的是卧式结晶器，各种粉尘降速沉淀进入结晶后的金属镁中造成杂质含量明显升高。与现有技术相比，本实用新型采用立式冷凝结晶器，杂质颗粒随镁蒸汽气流上升，镁蒸汽进入竖式冷凝结晶器后降温到凝结温度后冷却结晶于内壁，而冷凝温度相对较高的金属杂质颗粒由于重力和碰壁沉降在装出料筒中，冷凝温度相对降低的金属杂质继续上升后被钾钠捕集器收集，使得大量杂质得到脱除，产品镁纯度得到显著提高。

金属镁中含有铁、铜、镍等元素，容易造成镁合金制品的腐蚀，降低铁、铜、镍元素是提高镁合金制品的最有效措施，本实用新型在国内原有皮江法炼镁的基础上把横式冷凝器改成立式冷凝器，靠重力除尘原理除去大部份金属杂质，提高镁的纯度，使镁合金制品得到更广泛的应用，也在一定程度上解决了镁合金制品的腐蚀性。

附图说明

图1表示本实用新型的结构示意图。

图2表示图1的侧视图。

图中：1-还原罐罐体，2-装出料筒，3-端口法兰，4-过渡变径管节，5-冷凝器外套，6-冷凝水套，7-真空出口管，8-钾钠捕集器，9-冷凝器大盖，10-镁结晶器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细说明。

一种用于生产金属镁的立式冷凝结晶器，如图1所示，包括还原罐罐体1；所述还原罐罐体1的端部连接装出料筒2，所述装出料筒2上垂直（立式）安装一过渡变径管节4，所述过渡变径管节4上安装冷凝器外套5，所述冷凝器外套5上端安装冷凝器大盖9，所述冷凝器外套5内安装镁结晶器10，所述镁结晶器10的出口处安装钾钠捕集器8，所述冷凝器外套5上部设置冷凝水套6和真空出口管7。

优选的，所述还原罐罐体1外端与过渡变径管节4边缘的最近距离30~50cm。

具体实施时，在原皮江法炼镁横式还原罐基础上进行改造过程如下：

1、取掉原还原罐冷凝器水冷却套外套筒。在原还原罐冷却水套内筒上距不锈钢还原罐结合部（还原罐外端）30cm~50cm处开新的镁蒸汽出口，原还原罐冷却水套内筒继续作为装进料筒。

2、在新的内筒开口处焊接过渡变径管节的小头端，过渡变径管节的大头端与新冷凝器外套筒焊接。

3、冷凝器外套的上部外周焊接冷凝水套。

4、冷凝器外套上焊接真空出口管。

5、冷凝器外套上端头焊接冷凝器大盖。

6、冷凝器外套内安装镁结晶器。

7、在镁结晶器出口处安装钾钠捕集器。

8、装出料口继续在原冷凝器法兰口处进行。

以上实施例仅用于说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实例对本实用新型进行了详细描述，本领域技术人员应当理解，可以借鉴实用新型的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本实用新型的总之和范围，都应被视为包括在实用新型的权利要求范围之内。