一种镁冶炼鳍片结晶装置的制作方法

本发明涉及硅热法镁冶炼工艺系统，具体涉及一种镁冶炼鳍片结晶装置。

背景技术：

硅热法镁冶炼工艺中，反应器（还原罐）的罐内压力一般为10pa左右的真空状态，还原反应段的温度一般在700~1200℃左右。由于镁的结晶温度在600℃左右，故结晶段的温度需要降低到与该结晶温度相近才具备结晶条件。一般硅热法炼镁中结晶段通过结晶水套进行冷却，而结晶筒需要周期性取出使得其与结晶水套之间的热量交换形式为辐射换热。

辐射换热的效率较低，一般通过增加辐射换热面来提高换热效率。常规镁冶炼还原罐的单罐结晶镁通常不超过30kg，产量相对较低。为提高单罐产镁量，就必须扩大结晶水套与结晶筒的辐射换热面积。但受反应器（还原罐）材料、结构、安装等条件的限制，难以通过增加结晶筒直径和长度来增大换热面积。因此，提高结晶水套结晶筒之间的换热效率，是突破镁冶炼单罐产量、使装备大型化的主要途径之一。

技术实现要素：

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种镁冶炼鳍片结晶装置，以提升结晶水套内表面与结晶筒外表面间的辐射换热效率，强化传热过程，提升换热效率。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种镁冶炼鳍片结晶装置，包括结晶筒1及包裹在结晶筒1外的结晶水套2，所述结晶筒1外壁上沿周向排布设有多个结晶筒鳍片5，每个结晶筒鳍片5均沿轴向布置且与结晶筒1外壁固定连接；所述结晶水套2内壁上沿周向排布设有多个水套鳍片3，每个水套鳍片3均沿轴向布置且与结晶水套2内壁固定连接；上述结晶筒鳍片5和水套鳍片3穿插交叉装配，形成对应的辐射换热面。

多个结晶筒鳍片5在所述结晶筒1外壁上沿周向均匀排布；多个水套鳍片3在结晶水套2内壁上沿周向均匀排布。

所述水套鳍片3和结晶筒鳍片5的轴向尺寸均与结晶筒1的轴向长度尺寸相当。

所述水套鳍片3和结晶筒鳍片5的径向尺寸之和大于结晶水套2内壁与结晶筒1外壁间距，且小于结晶水套2内壁与结晶筒1外壁间距的2倍。

所述结晶筒鳍片5和水套鳍片3的数量均在4个以上、200个以下。

所述结晶筒鳍片5和水套鳍片3均为细长形的矩形板。

所述结晶水套2上配设有水套进水口6和水套出水口7。

所述结晶筒鳍片5和水套鳍片3一一对应设置。

本发明的有益效果是：

1.待结晶筒装入反应器支座上的水套内后，上述结晶筒鳍片和水套鳍片穿插交叉装配，形成一一对应的辐射换热面，使辐射换热的角系数等于1或趋近1，以提升结晶水套内表面与结晶筒外表面间的辐射换热效率，强化传热过程，提升换热效率，从而实现反应器（还原罐）装备大型化。

镁蒸气在结晶筒中结晶时，结晶筒不仅通过筒壁与结晶水套进行换热以达到结晶目的，同时，利用结晶筒鳍片和水套鳍片的强化传热作用进行辐射换热，发挥了辐射换热的优势，解决了因装料量增加而不得不增大结晶筒的不合理设计，即不必通过增加结晶筒直径和长度来增大换热面积，突破了反应器（还原罐）材料、结构、安装等条件的限制，优化了反应器结晶段的结构。

工作中通过调节水套进水口和水套出水口的循环水量，使结晶水套与结晶筒通过筒壁及鳍片进行高效换热，实现镁蒸气的冷却，使其结晶为固态镁。同时，也增加了结晶镁的厚度，从而控制了结晶筒的外形尺寸。

本发明实现了在不增大结晶筒外形尺寸的前提下提高单罐镁产量的目标，有利于反应器（还原罐）向大型化发展，解决制约行业发展的瓶颈之一问题。

2.鳍片结晶装置的设置，发挥了辐射换热的传热优势，使水套的循环水量及温度控制更加灵活，有利于生产组织和循环水的利用。

3.鳍片结晶装置的设置，发挥了辐射换热的传热优势，使镁结晶层加厚，有利于后续脱镁、运输等工艺处理。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1沿a-a的剖视图；

图中各部件的附图标记：1为结晶筒，2为结晶水套，3为水套鳍片，4为反应器，5为结晶筒鳍片，6为水套进水口，7为水套进水口。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

如图1至图2所示，本发明的一种镁冶炼鳍片结晶装置，包括结晶筒1及包裹在结晶筒1外的结晶水套2，结晶水套2上配设有水套进水口6和水套出水口7。所述结晶筒1外壁上沿周向均匀排布设有多个结晶筒鳍片5，每个结晶筒鳍片5均沿轴向布置且与结晶筒1外壁固定连接；所述结晶水套2内壁上沿周向均匀排布设有多个水套鳍片3，每个水套鳍片3均沿轴向布置且与结晶水套2内壁固定连接；上述结晶筒鳍片5和水套鳍片3穿插交叉装配，形成一一对应的辐射换热面。

具体实施时，首先沿结晶水套2外的内壁周向均匀焊接（铸造）若干细长矩形板（鳍片），称水套鳍片3。同时，沿结晶筒1外壁周向均匀焊接（铸造）与水套鳍片数量相同鳍片，称为结晶筒鳍片5。待结晶筒1装入反应器支座上的结晶水套2内后，上述两类鳍片穿插交叉装配，形成一一对应的辐射换热面，使辐射换热的角系数等于1或趋近1。

更为优选的，所述水套鳍片3和结晶筒鳍片5的轴向尺寸均与结晶筒1的轴向长度尺寸相当。

更为优选的，所述水套鳍片3和结晶筒鳍片5的径向尺寸之和大于结晶水套2内壁与结晶筒1外壁间距，且小于结晶水套2内壁与结晶筒1外壁间距的2倍。

更为优选的，所述结晶筒鳍片5和水套鳍片3的数量均在4个以上、200个以下。

本发明工作原理如下：镁蒸气在结晶筒中结晶时，结晶筒不仅通过筒壁与结晶水套进行换热以达到结晶目的，同时，利用结晶筒鳍片和水套鳍片的强化传热作用进行辐射换热，发挥了辐射换热的优势，解决了因装料量增加而不得不增大结晶筒的不合理设计，优化了反应器4结晶段的结构。同时，鳍片结晶装置的设置，使水套的循环水量及温度控制更加灵活，有利于生产组装和余热利用。另外增加了镁结晶层的厚度，有利于后续脱镁、运输等工艺处理。因此，本发明在热法炼镁领域具有很好的推广价值。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种镁冶炼鳍片结晶装置，包括结晶筒及包裹在结晶筒外的结晶水套，所述结晶筒外壁上沿周向排布设有多个结晶筒鳍片，每个结晶筒鳍片均沿轴向布置且与结晶筒外壁固定连接；所述结晶水套内壁上沿周向排布设有多个水套鳍片，每个水套鳍片均沿轴向布置且与结晶水套内壁固定连接；上述结晶筒鳍片和水套鳍片穿插交叉装配，形成对应的辐射换热面。本发明能够提升结晶水套内表面与结晶筒外表面间的辐射换热效率，强化传热过程，提升换热效率。

技术研发人员：杨沛胥;张少军;王超;车玉思;张伟东
受保护的技术使用者：郑州大学
技术研发日：2017.06.16
技术公布日：2017.08.22