微波碳法炼镁炉的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明微波碳法炼镁炉，涉及冶金设备技术领域;特别涉及炼镁设备技术领域;尤其涉及微波碳法炼镁炉的技术领域。
【背景技术】
[0002]1755年人类发现了镁的化合物，1774年金属镁首次被人类发现，并以希腊古城Magnesia命名，元素符号为Mg。1808年被确认有使用价值，1886年德国首先用于工业，现在已有129年历史。在实用金属材料中，镁及其合金密度低，被誉为21世纪的超轻材料。将陶瓷增强体加入镁，可显著提高弹性模量、强度、耐磨和耐高温性能，镁与其它金属相比具有更低的密度和更高的比刚度及良好的阻尼性，在航空、航天工业中应用兴趣浓厚，更是当今国防和高技术领域中最希望采用的材料，其广泛的应用前景，正呈现出方兴未艾的态势。镁的应用领域还有冶金、化学、电学、牺牲阳极、烟花、3C产品等。在寻找降低运输部门排放量的策略和办法过程中，轻量化设计是使汽车、火车或飞机提高效率的较佳解决方案。镁比钢减轻55%，与铝相比减轻25%，某些部件与铝相比，减轻47%的重量。通过镁可有效的降低材料的重量，可实现节省燃料和减少废气排放量的目的。其中德国航空中心(DLR)所作的金属镁LCA(全生命周期分析)项目进展表明一一镁作为一种轻质材料一一为各种重量敏感的应用提供了可观的潜力。为此，世界各国对镁的生产与研究极为重视。
[0003]金属镁发展有三个阶段:化学法阶段、熔盐电解法阶段、热还原法阶段。中国1954年用菱镁矿氯化电解法建设了抚顺镁车间，年产3000吨，炼出了新中国第一块金属镁锭。中国到2014年金属镁年产量87.39万吨，产值290.13亿元，中国是产镁大国，也是出口大国。因全球气候变化和节能减排，所以镁冶炼工艺技术及设备受到重视。
[0004]根据国情，中国基本采用皮江法炼镁。皮江法是外热法，将白云石(MgC03.CaC03)在回转窑中煅烧(I 130°C?1230°C )，经研磨与硅铁粉(FeS275% )加萤石粉(CaF295% )混合、制球(制球压力8.5-25.8MPa)，置入高温合金钢罐内，在还原炉中以1210°C-1250°C的温度及1.33-13.3Pa真空下还原生产粗镁。经过熔剂精炼、铸锭、表面处理，即获得金属镁锭。皮江法炼镁可以直接采用分布广泛、储量丰富的白云石资源作原料;能利用天然气、煤气、重油和交流电等为热源;工艺流程和设备较简单，建厂投资少，生产规模灵活，成品镁的纯度高等特点;其炉体小、建造容易、技术难度小、再加上我国以前对环境与资源的限制小，因此，皮江法“遍地开花”。应该说，这是我国镁冶金工业在特定的环境和条件下发展起来的，具有一定的特色。但是，已有公知技术皮江法存在的不足、缺陷与弊端是:能源消耗高、对环境污染严重、设备寿命短且成本高、产能小及纯度低且成本高。具体的说就是:①、能源消耗高:皮江法以外加热的热源基本上都是用液体燃料、气体燃料或固体燃料产生的热量，而其中绝大多数是用固体燃料煤为燃料，每生产一吨金属镁大约需要1t的优质煤，如果按2.5kWh/kg煤发电煤耗计算，这1t优质煤相当于25000kWh，由此可见，使用煤为燃料，其热效率非常低，使用固体煤(包括液体和气体燃料)为燃料之所以热效率低，是因为燃料燃烧产生的大部分热量被烟气带走了。②、对环境污染严重:皮江法采用固体、液体和气体燃料炼镁排放过多的燃烧气体，造成了极大的环境污染。③、设备寿命短且成本高:皮江法采用外部加热，设备的管内真空度高，对高温钢合金的损坏非常严重，设备的使用寿命短；同时，设备的消耗所占成本很大，冶炼I吨金属镁，折合设备消耗1500?2000元，所以成本高。④、产能小及纯度低且成本高:皮江法为炉外加热，受传热和炉体(内部真空在高温条件下变形)限制，反应炉体的直径大小便受到限制，因此单炉产量也就受到限制，为了达到一定的生产规模，不得不制造更多的反应炉，大大增加了炉体和附属设备制造费用和投资，这种状况的劳动强度大、无法实现大工业化生产、自动化程度低；同时，由于煤耗高、还原剂消耗多、罐材消耗大等原因，导致成本高，造成我国镁冶炼厂几乎没有利润。
[0005]近年来，微波加热技术迅速发展，已经广泛应用于各种物料的干燥、加热以及粉末煅烧。微波是一种频率在300?300000MHz的电磁波，即波长为10cm-1mm的电磁波，微波加热是通过在材料内部产生微观电流，造成材料内部的电性能量耗散直接加热物料，它不需要由表及里的热传导。因此，微波加热不需要像传统的燃料式加热或电阻式加热那样的传热过程，由微波发生器所产生的能量可直接由物料吸收而实现整体均匀升温。微波具有选择性加热料、升温速率快、加热效率高的突出特点与优势，而且具有降低反应温度、缩短反应时间、节能降耗明显等优点。因此，开发理论研究，进行先进、高效的微波煅烧新工艺研究具有重大意义。但是，值得注意的是:目前，对于微波煅烧的系统研究、且能够形成理论体系的大型冶炼设备及控制技术还未出现。
[0006]基于发明人的专业知识与工作经验及对事业精益求精的不懈追求，在认真而充分的调查、了解、分析、总结、研究已有公知技术和现状基础上，采取“微波碳法炉整体结构”关键技术，研制成功了 “微波碳法炼镁炉”，有效的解决了已有公知技术和现状的不足、缺陷与弊端。
【发明内容】
[0007]本发明采用“微波碳法炉整体结构”关键技术，其炉体上封头与蒸汽道上端、炉体下封头与蒸汽道下端、炉体与内筒由连接件、内筒上端与外筒上端由弧形板、内筒下端与内封上端、内封下端与出料筒上端、外筒下端与外封上端、外封下端与A法兰、A法兰与B法兰、B法兰与伸缩节上端、伸缩节下端与C法兰、C法兰与D法兰、D法兰与出料筒下端段、出料筒底封头与开关由连接管、蒸汽道下端段与内筒下端段由支撑、炉体及内筒之间的连接件与真空腔下端、真空腔上端与封头由法兰盘、真空腔与真空管、内筒及外筒与窥孔均固定，落渣器中心孔中穿装蒸汽道下端段，落渣器下端与内筒下端段间由往复机构连接，窥孔内设微波加热器。
[0008]通过本发明达到的目的是:①、采用“微波碳法炉整体结构”关键技术，提供“微波碳法炼镁炉”专用炼镁设备。②、本发明设置有微波加热器，使得炼镁改变了传统使用固体煤或液体及气体燃料的做法，提供了以微波加热的新能源，具有节能降耗的突出有益效果。③、本发明的炉体由高温合金钢材料制成，同时蒸汽道由具有吸收微波性能的石墨材料制成，为微波的充分利用提供了必要条件。④、本发明的炉体与内筒之间、内筒与外筒之间、真空管中均设置有温度检测器，可根据检测状况实时控制冶炼温度，以使冶炼始终处于最佳状态。⑤、本发明设置有真空腔及真空管，可将镁气顺畅的分离出来，为收集镁成分提供了必要条件。⑥、本发明设置有伸缩节，解决了与出料筒热胀冷缩不一致的问题。⑦、本发明的内筒与外筒之间设置有保温材料层，有效的保护了炉体。⑧、本发明的原料MgO+C混合料镁砖为砖的形状，在砖料与砖料之间留有微波辐射通道，这样便解决了微波射线因料层厚穿不透的问题。⑨、本发明构思新颖、设计合理、结构简单、操作方便，便于制作、成本低、使用效果稳定可靠，可广泛的推广应用。
[0009]为实现上述目的，本发明提供的技术方案为:
[0010]—种微波碳法炼镁炉，由炉体、蒸汽道、内筒、外筒、内封、外封、出料筒、伸缩节、落渣器、真空腔、封头、真空管、A法兰、B法兰、C法兰、D法兰、排渣开关、窥孔构成；
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