一种连续生产金属镁的还原装置和工艺方法与流程

本发明涉及金属制备，具体为一种连续生产金属镁的还原装置和工艺方法。

背景技术：

1、金属镁用途广泛，全世界金属镁需求量每年以高于30％的速度增长；我国镁产量占世界的80％，我国2022年产能约达到100万吨；目前，90％以上采用传统的“皮江法”炼镁，该方法技术落后，成本高，二氧化碳排放量大，生产一吨金属镁要排放30至40吨二氧化碳，污染严重，劳动强度大，效率低；

2、现有技术多用白云石生产金属镁，白云石氧化镁含量17.5到21％之间，而二氧化碳含量高达47.9％。用白云石生产金属镁会排放大量的二氧化碳温室气体，不利于环境保护。基于此，本发明设计了一种连续生产金属镁的还原装置和工艺方法，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种连续生产金属镁的还原装置和工艺方法，本发明是第一次利用橄榄石作为原料生产金属镁的工艺，橄榄石的氧化镁含量高达45—49％，二氧化硅含量37％，三氧化二铁含量7％，水份含量5％，且不含二氧化碳，符合目前的碳排放和碳中和政策；

2、本发明是首次利用橄榄石，用电热法连续生产金属镁的生产装置和工艺方法；利用1个大坩埚，内设多个小坩埚来加热；可实现连续加料，连续产出镁蒸气，连续出渣，实现了连续生产的目的，节约了能源、减少了劳动力，提高了效率；

3、本发明通过二次进料仓的新创设计，在物料进入还原炉之前，就已经进行了第一次预加热，使物料温度在进还原炉之前就预热升温；本发明采用双加料仓和双排渣仓，改变了传统的生产模式，提高了产能并减少了二氧化碳的排放，同时实现了渣料的变废为宝。

4、本设计二氧化碳排放为零，渣排放为“镁铝尖晶石”(镁铝尖晶石，用金属铝做为还原剂的生产工艺，产生的渣可以变成耐火材料)，是高端耐火材料，也可用镁铝尖晶石生产防火板，及防火材料；利用废渣，节约资源，是一举多得的工艺。

5、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种连续生产金属镁的还原装置，包括两个上料仓，所述两个上料仓分别为一次进料仓和二次进料仓，一次进料仓设置在二次进料仓的上部；

6、两个卸料排渣仓，所述两个卸料排渣仓分别为一号排渣仓和二号排渣仓，一号排渣仓设置在二号排渣仓的上部；

7、一个还原真空炉，所述还原真空炉和二次进料仓内部均沿着内侧设有一个中心加热坩埚以及若干个内加热坩埚，单独的每个内加热坩埚的内部以及中心加热坩埚的外部均设有电加热管，内加热坩埚从设置在中心加热坩埚内部，中心加热坩埚上设有镁蒸气出口；

8、所述二次进料仓、中心加热坩埚以及一号排渣仓上均设有抽真空口，所述一次进料仓和二次进料仓连接处设置第一真空阀，二次进料仓与还原真空炉连接处设置第二真空阀，还原真空炉与一号排渣仓连接处设置第三真空阀，一号排渣仓与二号排渣仓连接处设置第四真空阀。

9、优选地，所述一次进料仓可通过阀门切断与二次进料仓的通道，一次进料仓是用于常压加料，测量每次加料重量和物料体积，二次进料仓实现真空加料及连续生产。

10、优选地，所述中心加热坩埚的直径为2米，内加热坩埚为圆柱形，且直径为0.35米。

11、优选地，所述中心加热坩埚以及若干个内加热坩埚上均安装有温度传感器，将各自的区域温度传到控制系统，控制系统根据需要调节温度。

12、优选地，所述还原真空炉的外部设有保温层和金属外壳。

13、优选地，所述还原真空炉的外部安装振动器。

14、优选地，所述一号排渣仓上设有真空阀，且一号排渣仓和二号排渣仓上均设有循环水降温的水冷壁。

15、一种连续生产金属镁的工艺方法，包括如下步骤：

16、s1：先将橄榄石和硅铁、铝、萤石压制成橄榄石球状材料备用；

17、s2：对橄榄石球状材料投入一次进料仓进行常压上料，对整个还原炉系统抽真空，之后将橄榄石球状材料下到二次进料仓，保持二次进料仓的真空环境以及对二次进料仓内部环境进行升温至300-400℃，对橄榄石球状材料预加热；

18、s3：将预加热后的橄榄石球状材料投入至还原炉内，将还原炉内温度控制在1400℃，释放镁蒸气，对还原炉内的镁蒸气抽出进行收集；

19、s4：反应完的渣料排到一号排渣仓，进行冷却，冷却后通过二号排渣仓进行排出，排渣产物为耐火材料镁铝尖晶石。

20、优选地，在步骤s1中，橄榄石球状材料的直径控制在4-6厘米。

21、优选地，在步骤s3中，抽出的镁蒸气进入精炼工艺或者连接结晶器。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明首次用橄榄石替代白云石生产金属镁；橄榄石氧化镁含量是白云石的两倍，且橄榄石不含二氧化碳，不会产生温室气体；

23、本发明可实现连续工业化生产，成本低、加热速度快、传热效率高；实现了自动化控制，利用热辐射和传导两种方式相结合的加热模式，可单独调控每个坩埚的温度，实现均匀加热，使还原炉内各处温度均匀，多坩埚加热的电热法冶炼镁的装置和工艺，没有二氧化碳和粉尘及二氧化硫排放，解决了金属镁生产环节的环境严重污染问题，做到了二氧化碳、二氧化硫的零排放。

技术特征：

1.一种连续生产金属镁的还原装置，其特征在于：包括

2.根据权利要求1所述的一种连续生产金属镁的还原装置，其特征在于：所述一次进料仓(1)可通过阀门切断与二次进料仓(2)的通道，一次进料仓(1)是用于常压加料，测量每次加料重量和物料体积，二次进料仓(2)实现真空加料及连续生产。

3.根据权利要求1所述的一种连续生产金属镁的还原装置，其特征在于：所述中心加热坩埚(8)的直径为2米，内加热坩埚(9)为圆柱形，且直径为0.35米。

4.根据权利要求1所述的一种连续生产金属镁的还原装置，其特征在于：所述中心加热坩埚(8)以及若干个内加热坩埚(9)上均安装有温度传感器，将各自的区域温度传到控制系统，控制系统根据需要调节温度。

5.根据权利要求1所述的一种连续生产金属镁的还原装置，其特征在于：所述还原真空炉(3)的外部设有保温层(11)和金属外壳(12)。

6.根据权利要求1所述的一种连续生产金属镁的还原装置，其特征在于：所述还原真空炉(3)的外部安装振动器(7)。

7.根据权利要求1所述的一种连续生产金属镁的还原装置，其特征在于：所述一号排渣仓(4)上设有真空阀，且一号排渣仓(4)和二号排渣仓(5)上均设有循环水降温的水冷壁。

8.一种连续生产金属镁的工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：

9.根据权利要求1所述的一种连续生产金属镁的工艺方法，其特征在于：在步骤s1中，橄榄石球状材料的直径控制在4-6厘米。

10.根据权利要求1所述的一种连续生产金属镁的工艺方法，其特征在于：在步骤s3中，抽出的镁蒸气进入精炼工艺或者连接结晶器。

技术总结
本发明公开了金属制备技术领域的一种连续生产金属镁的还原装置和工艺方法，包括两个上料仓、两个卸料排渣仓和一个还原真空炉，所述还原真空炉和二次进料仓内部均沿着内侧设有一个中心加热坩埚以及若干个内加热坩埚，内加热坩埚的内部设有电加热管，内加热坩埚从设置在中心加热坩埚，本发明是首次利用橄榄石，用电热法连续生产金属镁的生产装置和工艺方法；利用1个大坩埚，内设多个小坩埚来加热；可实现连续加料，连续产出镁蒸气，连续出渣，实现了连续生产的目的，节约了能源、减少了劳动力，提高了效率。

技术研发人员：张勤福,张佳成
受保护的技术使用者：陕西胜业玖镁新能源材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15