一种半连续炼镁还原装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及有色冶金行业的金属镁冶炼领域，尤其是涉及一种利用太阳能聚 热或激光加热实现半连续炼镁的还原装置。
【背景技术】
[0002] 镁的生产方法主要有热还原法与电解法两类，目前，世界镁产量的80%由热还原 法中的"皮江法"生产。然而，现行的"皮江法"炼镁工艺存在许多缺陷，主要体现在：（1)反 应速率慢，典型的工艺过程中还原反应周期长达10-12小时，效率低下；（2)采用火焰外部 加热，热量由反应器外部逐渐传导到内部，周期长，热能损失大，热能利用率低，专业分析认 为典型工艺的热能利用率只有20%左右；（3)横罐一般采用含有镍、铬的昂贵的耐热钢，消 耗很快，成本高；(4)排放含有二氧化硫等有害气体的烟尘，严重污染环境，劳动环境恶劣， 对周围生态环境负面影响大。
[0003] 如 CN 1952191A、CN 201942729U、CN 101307389A 等专利技术，针对皮江法炼镁工 艺的上述不足提出了改进的方法，主要是变火焰加热为清洁能源的电能加热，具体热源有 电阻片加热、炉料电阻加热、感应加热等，再一个改进就是变外部加热为内部加热，虽然使 用清洁的二次能源电能和改进热量传递方式，但生产成本较高。
【发明内容】
[0004] 本实用新型的目的是提供一种半连续炼镁还原装置，在惰性气氛保护条件下，利 用聚集太阳光或激光经过透镜直接照射反应物的表面并发生还原反应生成金属镁粉，而且 还原过程不产生污染环境的有害气体和物质，最终降低金属镁粉的生产成本，实现镁冶炼 行业可持续发展。
[0005] 本实用新型的目的是这样实现的，一种半连续炼镁还原装置，包括反应装置、金属 镁收集器、排渣装置、送料装置及换热装置，具体为：
[0006] 所述反应装置包括密闭外壳，密闭外壳的内部设有载物台，与载物台正对的密闭 外壳的顶部设有入射窗，入射窗上安装带有气体入口的套筒式透镜，气体入口处设有保护 气体流量计，入射窗的上方设有太阳光聚光系统或激光发生系统；载物台上设有反应器，反 应器为上方开口的活塞结构，其筒壁固定在载物台上，活塞连接在位于其下方升降装置的 升降支杆上；反应器旁设有一个通过控制装置控制其往复运动的刮渣板；
[0007] 所述金属镁收集器包括冷却器，其上部设有镁蒸气入口和排气口，镁蒸气入口通 过镁蒸气导管与反应装置相连通，冷却器内的上部设有气流挡板并将镁蒸气入口和排气口 隔开，冷却器的底部设有金属镁出口，出口上安装有可拆式收集器；冷却器外壳为夹层水冷 结构通过进水口和出水口及阀门控制；
[0008] 所述排渣装置包括密封箱，密封箱的上下分别设有由阀门控制的入渣口和出渣 口，入渣口经密闭外壳底部与反应装置相连通；
[0009] 所述送料装置包括料仓，料仓出口与导料管的一端连接并由阀门控制，导料管另 一端穿过反应装置的密闭外壳并指向反应器的开口；
[0010] 所述换热装置包括换热器，其进气口通过管道与金属镁收集器的排气口连接，经 冷凝器冷凝后其出气口通过管道连接到套筒式透镜的气体入口上，套筒式透镜的气体入口 还与外部气源相连接。
[0011] 进一步的套筒式透镜的上部为能透过高能太阳光或激光的玻璃片，下部为用于通 入保护气体的锥台形套筒。
[0012] 进一步的太阳光聚光系统聚集太阳光为一次聚集太阳光、或二次聚集太阳光中的 一种；激光发生系统发生的激光为太阳光转化的激光、CO 2激光、光纤激光中的一种。
[0013] 进一步的金属镁收集器气流挡板与水平面的夹角α为45?90°之间；金属镁收 集器的底部为锥形，金属镁出口位于锥形的末端。
[0014] 进一步的镁蒸气导管上安装有气体温度测量仪；在靠近镁蒸气导管的冷却器上设 有辅助冷态保护气体流量计。
[0015] 本实用新型有以下特点和有益效果：
[0016] 利用无污染的一次能源聚集的太阳光或激光经过透镜直接照射到反应物的表面 并提供持续廉价热源，提高了热量利用效率，缩短了冶炼周期，生产了高纯金属镁，降低了 金属镁的生产成本和减少环境污染，实现镁冶炼行业可持续发展。
【附图说明】
[0017] 图1为本实用新型的结构示意图。
[0018] 图中：101-保护气体流量计；102-套筒式透镜；103-刮渣板；104-球团；105-反 应器；106-升降支杆；107-载物台；108-太阳光聚光系统或激光发生系统；109-密闭外壳； 110-升降装置；111-控制装置；201-气体温度测量仪；202-进水口；204-排气口；205-气 流挡板；206-出水口；207-镁蒸气导管；208-辅助冷态保护气体流量计；209-可拆式收集 器；；301-渣球；303-密封箱；305-渣车；401-料仓；403-导料管；501-换热器；502-管 道。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明，但不够成对本实用新型的任何 限制。
[0020] 如图1所示，一种半连续炼镁还原装置，包括反应装置、金属镁收集器、排渣装置、 送料装置及换热装置，具体为：
[0021] 所述反应装置包括密闭外壳109,密闭外壳109的内部设有载物台107,与载物 台107正对的密闭外壳109的顶部设有入射窗，入射窗上安装带有气体入口的套筒式透镜 102,套筒式透镜102的上部为能透过高能太阳光或激光的玻璃片，下部为用于通入保护气 体的锥台形套筒。气体入口处设有保护气体流量计101。入射窗的上方设有太阳光聚光系 统或激光发生系统108,太阳光聚光系统聚集太阳光为一次聚集太阳光、或二次聚集太阳光 中的一种；激光发生系统发生的激光为太阳光转化的激光、CO 2激光、光纤激光中的一种。载 物台107上设有反应器105,反应器105为上方开口的活塞结构，其筒壁固定在载物台107 上，活塞连接在位于其下方升降装置110的升降支杆106上；反应器105旁设有一个通过控 制装置111控制其往复运动的刮渣板103。反应装置及反应器横截面为圆形、椭圆、方形或 其为他易加工的形状。
[0022] 所述金属镁收集器包括冷却器，其上部设有镁蒸气入口和排气口。镁蒸气入口通 过镁蒸气导管207与反应装置相连通，如图1所示，金属镁收集器的数量为2个（也可以是 1个或2个以上），采用相应的2个镁蒸气导管207与反应装置相连通。冷却器内的上部设 有气流挡板205并将镁蒸气入口和排气口 204隔开，气流挡板与水平面的夹角α为45? 90°之间，气流挡板205的作用是避免镁蒸气直接