激光炼镁装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及金属镁冶炼技术领域，特别涉及一种通过激光照射制备金属镁的
目.0
【背景技术】
[0002]目前镁冶炼的方法主要有电解法和热还原法两种，其中氯化镁电解法是电解熔融的无水氯化镁，使之分解成金属镁和氯气。该工艺的主要问题是无水氯化镁制备困难，同时生产设备腐蚀严重，经常发生氯化氢和氯气的泄露，对人体及环境造成危害和污染。热还原法主要是硅热还原法，典型代表即皮江法，我国目前约95%以上的原镁都由皮江法生产，皮江法是将煅烧白云石和硅铁按一定配比磨粉、压块，在高温和真空条件下，使氧化镁还原为镁蒸气，然后冷凝结晶为粗镁，再经精炼制得镁锭。皮江法具有很多优点，原材料可就地取材，规模能大能小，生产成本比电解法低，工艺技术比较容易掌握，但其缺点也很突出，最大问题是能耗高、温室气体和固体废渣排放量大、资源利用率低和环境污染严重。
[0003]炼镁应用最广泛的“皮江法”采用间断式的还原罐工艺，不易实现大规模生产和机械化作业，罐内物料以固相接触方式进行反应，还原周期长，而且外部加热方式使热效率低，也限制单罐装料量，反应罐反复加热导致损耗快，成本高。目前众多的专利方法大都是对还原罐的结构改进优化，例如 CN201873732U、CN2782707、CN2923731、CN202576531U 等，此外还有对皮江法加热方式、形式的部分改进，例如CN 1811313A、CN 201942729U等，但基本上仍是以煤、重油、天然气或煤气等加热，并没有从根本上杜绝烟尘排放、温室气体排放以及环境污染问题，而且多采用高温烟气对流加热方式，传热效率低、能耗高、还原周期长、以及由于大多采用手工间歇操作造成的劳动强度大和生产效率低等状况一直没有得到明显改善。
[0004]综上，现有金属镁的冶炼方法及设备往往需要耗费大量电能或煤、天然气等化石能源加热，造成的环境污染非常严重，同时生产效率低。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型目的在于，提供一种激光炼镁装置，以解决现有金属镁的冶炼技术中存在的能耗高、污染严重、生产效率低等问题。
[0006]为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0007]一种激光炼镁装置，其特征在于包括反应器，及置于反应器上方的激光器，还包括通过管路与反应器联通的输气装置和输料装置；所述反应器包括带有进料口和出料口反应器壳体，反应器内底部具有可通过驱动装置控制连续水平移动的料床，料床上放置装载含镁原料的料槽，料床两侧对称设有电极板收集槽，分别联接电源的正负极，并且电极板收集槽外侧带有夹层冷却水套，电极板收集槽可从反应器中抽出，反应器顶部还具有正对激光器的安装有玻璃透镜的入射窗，透镜周围设有环缝吹扫装置，环缝吹扫装置设有进气管，反应器底部料床两侧还设有对称的底吹排管；所述激光器连接激光器控制装置；所述输气装置包括由管路连接的储气瓶、减压器、流量计和阀门、所述环缝吹扫进气管和底吹排管分别通过吹扫进气阀门、底吹排管进气阀门与输气装置联接；所述输料装置包括由管路连接的料仓和出料阀门。
[0008]所述反应器的壳体为长方体形；
[0009]所述电极板收集槽底部为槽状，用来产生电场和收集镁；
[0010]所述反应器顶部的入射窗玻璃透镜形状为长方体形，这样激光束可以延长向来回扫描移动，增加照射面积；
[0011]所述环缝吹扫管四周环缝的出气口方向均弯向内侧，这样可吹扫惰性气体在透镜下方形成气体屏障，防止反应形成的气态产物粘附于镜面上影响透光；
[0012]所述反应器底部的底吹排管用于吹入惰性气体保证反应区域的惰性气氛并辅助镁的收集；
[0013]所述环缝吹扫管用惰性气体和底吹排管用惰性气体为同一惰性气体；
[0014]所述激光器用于产生一定功率和直径的激光；
[0015]所述输气装置用于向反应器内通入惰性气体；所述输料装置用于向反应器提供反应原料。
[0016]所述玻璃透镜为可以透过激光的材质，优选为远红外玻璃材质；
[0017]所述电极板收集槽为金属板，优选为铜板；
[0018]所述激光器可以是固体激光器、气体激光器或半导体激光器，优选为使用千瓦级功率的CO2激光器；
[0019]所述惰性气体可以是氩气、氦气、氖气，优选为使用氩气；
[0020]所述含镁原料为氧化镁或氯化镁原料，优选为氧化镁；
[0021]工作时，首先用惰性气体持续通入反应器，保证反应器内激光照射反应区域的惰性气氛，并在透镜下方形成气体保护屏障，将电极板收集槽接通电源，在反应区域施加电场，然后使用输料装置将含镁原料装入料槽，随移动料床进入反应器，控制激光器发射一定功率的激光，透过玻璃透镜对含镁原料进行照射，在激光照射产生的局部超高温作用下，照射区域的原料被高效率的分解出离子态镁蒸气，镁蒸气在板间形成的电场作用下将被吸附到阴极极板，底吹的氩气形成涡流可以辅助镁蒸气向极板移动，随着激光照射反应的持续进行，镁蒸气不断生成、吸附到电极板并逐渐沉积到底部收集槽中，最终收集得到金属镁。
[0022]本实用新型提供的激光炼镁装置，无需电能或煤、天然气等加热方式，通过激光照射使镁化合物在超高温条件下实现高效率分解，并通过施加电场收集得到金属镁，从而提高金属镁的生产效率并减少环境污染。
【附图说明】
[0023]图1是本实用新型激光炼镁装置示意图；
[0024]图2是本实用新型激光炼镁装置激光照射反应区域断面示意图；
[0025]I为反应器、2为出料阀门、3为料仓、4为激光器、5为激光、6为激光器控制装