一种利用还原镁渣余热预熔炼粗镁的装置及方法与流程

本发明涉及冶炼技术，具体涉及一种利用还原镁渣余热预熔炼粗镁的装置及方法。

背景技术：

2015年我国的镁产量为85.92万吨，按每吨镁产生6-8吨的镁渣计算，产生的镁渣会达到600万吨左右，目前的生产过程还原炉出渣仍是间歇式的，镁渣刚出炉时的温度高达1200℃，具有巨大的物理显热，比热为782J/(kg·℃)。如果按照室温25℃计算，当镁渣由1200℃降至室温时，1kg的镁渣能够释放约919kJ的热量。2015年镁渣余热可折合114万吨标准煤(姬克丹.炽热镁渣冷水合反应动力学的研究[D].太原:太原理工大学,2016:2)。

目前关于镁渣余热利用的研究有很多，例如，陈金清等(陈金清,徐祥斌,苏会斌.镁还原渣余热利用的现状及尚需解决的问题[J].轻金属,2011(5):48-50.)研究了镁渣余热利用的现状并总结了镁渣余热利用的三种主要设备：列管式换热器、冷渣机以及余热锅炉，该方法的主要思路是将镁渣余热作为辅助蒸气间接利用。最近禹健、高佳等(禹健,高佳,白健云.镁还原渣余热利用系统[P].中国专利：ZL10571643 7,2016.06.29)将镁渣余热作为助燃空气间接利用，并发表了专利。然而这些方法运行起来成本往往高于余热本来的价值，实际生产中不易推广。到目前为止没有一种十分理想且成熟的工艺及设备。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种利用还原镁渣余热预熔炼粗镁的装置及方法，能够减少镁渣余热在镁冶炼过程中的浪费，提高粗镁精炼的效率。

为了实现上述目的，本发明利用还原镁渣余热预熔炼粗镁的装置：

包括能够收集还原后镁渣的预熔炼室，预熔炼室的顶部设有粗镁固定平台，粗镁固定平台上设有多个用于盛放粗镁的坩埚，预熔炼室上开有排烟口以及放灰口，放灰口上安装放灰阀，还原后镁渣通过高温镁渣运转装置从预熔炼室上方注入，粗镁吸收热量熔化至液态后，将释放完热量的镁渣通过放灰口排出至低温镁渣运转装置。

预熔炼室包括自上至下口径依次渐扩和渐缩两部分内腔，排烟口开设在渐扩部分内腔上。

所述的渐扩部分内腔外侧通过支撑架搭建高温镁渣运转装置的移动平台，移动平台的边沿与粗镁固定平台之间为镁渣入口。

所述的坩埚上加装坩埚盖以及用以检测加热温度的温度传感器。

所述的预熔炼室由钢结构以及耐火保温材料制成。

本发明利用还原镁渣余热预熔炼粗镁的装置预熔炼粗镁的方法，包括以下步骤：a.将高温的还原后镁渣通过高温镁渣运转装置输送至预熔炼室；b.将盛放有粗镁的坩埚放置在粗镁固定平台上；c.粗镁吸收热量熔化至液态后，将坩埚整体移动至精炼炉；d.经过热量交换的镁渣自预熔炼室底部的放灰口排出至低温镁渣运转装置，通过低温镁渣运转装置运送出去。

输送至预熔炼室的镁渣温度为800℃～900℃，用以加热粗镁的镁渣温度为750℃。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：将还原后的高温镁渣作为热介质，生产过程中还原炉出渣是间歇式的，镁渣刚出炉时的温度高达1200℃，具有巨大的物理显热，1吨镁产生镁渣所释放的热量能够折合标准煤0.19吨，而粗镁精炼总能耗折合标准煤0.13吨，可见将镁渣余热有效利用完全能够满足粗镁精炼的全部热量。高温镁渣的出炉温度属于高品质热源，在生产过程中还原炉与精炼炉同步运行，还原炉不断产生间歇的高温镁渣，精炼炉不断熔化粗镁吸收镁渣余热，这为镁渣余热在精炼过程中连续应用提供了必要条件。本发明不断的消耗镁渣余热，整个生产过程连续进行，将间歇的镁渣余热集中收集利用，降低了能耗，节省了燃料，同时减少了CO₂的排放。通过本发明预熔炼装置将粗镁提前熔化，节省了粗镁精炼时间，提高了粗镁精炼的效率。还原炉的镁渣快速地转运至预熔炼装置，减少了对还原车间的空气污染，热辐射等负面影响，从而改善了还原车间的工作环境。预熔炼装置不断地将间歇的镁渣集中收集，从而也为转运提供了方便。本发明在已建和在建项目中只需要增设预熔炼装置，投资较小，不改变粗镁精炼的主工艺，有很大的推广价值。

附图说明

图1本发明利用还原镁渣余热预熔炼粗镁的工艺流程图；

图2本发明利用还原镁渣余热预熔炼粗镁的装置结构示意图；

附图中：1-高温镁渣运转装置；2-粗镁；3-坩埚盖；4-坩埚；5-温度传感器；6-镁渣入口；7-支撑架；8-排烟口；9-钢结构；10-耐火保温材料；11-镁渣；12-放灰口；13-放灰阀；14-低温镁渣运转装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

参见图1，2，本发明预熔炼粗镁的装置设置于还原炉与精炼炉之间，其热源是由还原炉产生的高温镁渣经转运装置送入预熔炼装置进行供给。

预熔炼粗镁的装置包括能够收集还原后镁渣11的预熔炼室，预熔炼室的顶部设有粗镁固定平台，粗镁固定平台上设有多个用于盛放粗镁2的坩埚4，坩埚4上加装坩埚盖3以及用以检测加热温度的温度传感器5。预熔炼室上开有排烟口8以及放灰口12，放灰口12上安装放灰阀13，还原后的镁渣11通过高温镁渣运转装置1从预熔炼室上方注入，粗镁2吸收热量熔化至液态后，将释放完热量的镁渣11通过放灰口12排出至低温镁渣运转装置14。预熔炼室包括自上至下口径依次渐扩和渐缩两部分内腔，排烟口8开设在渐扩部分内腔上，渐扩部分内腔外侧通过支撑架7搭建高温镁渣运转装置1的移动平台，移动平台的边沿与粗镁固定平台之间为镁渣入口6。预熔炼室由钢结构9以及耐火保温材料10制成。

本发明利用还原镁渣余热预熔炼粗镁的方法为：

将还原罐扒出高温的镁渣11通过高温镁渣运转装置1快速送至粗镁精炼车间的预熔炼粗镁装置的镁渣入口6。镁渣11通过镁渣入口6落入装置的中央，然后将装有粗镁2的坩埚4整体放入预熔炼装置。粗镁2吸收热量熔化至液态后，将坩埚4整体移至温度精确可控的精炼炉进一步处理。高温的镁渣11不断从还原车间送往预熔炼装置，为粗镁熔化提供热源，粗镁熔化不断地吸收高温镁渣的热量，经过热量交换，镁渣11的温度自上而下逐渐降低，在温度低于300℃后自然粉化。当镁渣11沉积至一定高度后，可打开放灰阀13，将底部已经粉化的镁渣11通过低温镁渣运转装置14运出。炉内产生的烟气从预熔炼装置的排烟口8排出。

本领域的技术人员应当理解，对本发明的工艺及熔炼装置进行修改或者同等替换，都脱离不了本发明的技术方案或精神和范围，其均应蕴涵本发明的权利要求保护范围中。