一种镁钙冶炼机械化装置

本技术属于有色金属冶炼的，涉及一种镁钙冶炼机械化装置。

背景技术：

1、金属镁钙的生产过程类似，都有熔盐电解和金属热还原法两种生产工艺，其中市场占有率最高的都是金属热还原法。而金属热还原法生产金属镁、钙的过程存在自动化程度低、能耗高等技术问题。

2、金属热还原法生产金属镁的过程通常叫做皮江法，是加拿大人皮江(l.m.pidgeon)教授1941年在蒂尼柯(timminco)公司的哈雷(haley)镁厂成功实现工业化的方法。其基本流程是将白云石经过煅烧以后生成mgo·cao(俗称煅白)，然后与硅铁和少量的添加剂(萤石)一起磨碎、压球，装入耐热钢质还原罐中于1200-1250℃、13.3-133pa真空度下进行冶炼，氧化镁与还原剂硅铁中的硅反应生成气态金属镁，气态金属镁进入位于还原罐端部低温区并通水冷却的结晶器中，在结晶器中冷凝、结晶下来得到金属镁。煅白中的cao与还原剂硅铁中被氧化而生成的二氧化硅反应生成硅酸钙，成为还原渣的主要成分。

3、而金属钙的热还原法制备过程与皮江法炼镁过程类似，差别在于所用的还原剂是金属铝粒，还原温度略高于金属镁还原温度50℃左右，所得还原渣是各种铝酸钙的混合物，金属钙也是呈气态并在结晶器中冷凝、结晶呈固态金属钙，金属钙生产的其它部分均与金属镁还原过程是一样的。此外，金属锶、金属钡等的生产过程也是类似的过程和设备。

4、故而，皮江法炼镁过程还原罐一直放置在加热的高温炉中，一次还原结束以后，破坏还原罐的真空，先将结晶器中的金属镁、金属钙取出，再将还原渣扒出。然后加入新的球团、抽真空进行下一次还原过程。金属镁的还原周期一般为12小时，金属钙的还原周期一般为12-18小时。显然还原周期较长，原料的加入和取出、还原渣的取出耗费的成本较高，还原渣的显热并没有得到有效利用，资源利用较低。

5、目前，金属镁、钙还原渣的温度1200-1250℃。还原罐在加热炉内的放置方式有水平放置和竖直方式两种方式，习惯上分别称为横罐炼镁(钙)和竖罐炼镁(钙)。

6、中国专利cn206447926u公开了一种卧式镁还原渣扒渣装置，其中提供的可以翻转的扒渣机装置虽然可以解决大部分还原渣在机械扒渣方面的问题，但是不能将还原渣干净地扒出，之后还需要人工补充清理。由此带来的问题一方面就是炉前操作环境差、劳动强度大切不能实现自动化生产，另一方面就是机械扒渣的速度慢，还原渣扒出以后温度降低明显，大量热能辐射进入周围环境，给现场操作带来不便，也不利于节能降耗。而中国专利cn105543505a公开了一种带液压和行走装置的还原罐用扒渣机，该装置结构也存在类似的问题。

7、还原渣的快速取出和高温余热有效利用在镁钙冶炼过程间歇性生产过程中难以实现。

8、例如：中国专利cn105716437a公开了一种利用还原渣显热产生热风的方法；中国专利cn206918977u公开了一种利用还原渣显热通过列管换热器产生蒸汽的方法；中国专利cn104457287a公开了一种风冷、水冷双冷却的方法来回收还原渣余热产生热风、热水的方法。在这些方法中并未考虑还原渣的快速取出，只考虑了还原渣的余热通过换热来利用，显然利用方式粗糙，蒸汽和热风、热水利用率低，并未考虑白云石、石灰石对余热利用的影响，也未考虑该利用方式对镁钙冶炼的影响。

9、特别是现有的镁钙冶炼装置结构中只考虑如何能够提高镁钙还原率，装置结构的设置集中在还原装置中的换热和冷却部件上。

10、例如：中国专利cn109609787a公开了一种冶炼镁、钙、锶、钡的装置，其中的内罐起到热量传输的作用，强化换热装置为内罐长度1/2～8/9的中心分割板，还原过程中温度最低的地方已经从传统结构的中心管附件位置转移到了内罐与外罐之间的位置，因此在相同加热时间的条件下本发明所述装置可以降低还原周期，在相同还原程度的前提下，则可以提高还原率。

11、中国专利cn109536709a公开了一种改进型金属镁、钙冶炼用还原罐的冷却段，该冷却段设计有利于粉尘的沉降、减少固体颗粒在金属中的夹杂；改善了金属产物的结晶状态，尤其可以通过条件结晶器中冷却介质的调节来调节金属蒸汽-结晶面的温度，从而调整气相的过饱和度、得到所需要的金属产物的相貌，提高金属的纯度。

12、综上，现有技术中的镁钙冶炼装置结构不仅扒渣不彻底，而且对还原渣的热能利用较差，有些仅局限于冶炼过程中的热能利用和提高镁钙还原率，并未考虑还原渣的扒渣和热能协同高效利用。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题是如何克服镁钙冶炼现有技术中的装置结构不能协同高效利用还原渣的技术缺陷，其中涉及了机械扒渣不彻底、手动扒渣效率低、热能利用仅局限于还原过程等技术问题，故而需要提供的技术方案不仅需要能够实现扒渣迅速便捷、镁钙还原率高，而且还原渣在热能利用过程中热能损耗低、操作简单、利用率高。

2、为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

3、一种镁钙冶炼机械化装置，所述镁钙冶炼机械化装置包括还原罐、预煅烧桶和内套，所述内套的内部设置有纵向加强板，所述纵向加强板的底部与所述内套通过焊接连接，所述纵向加强板的长度与还原罐的加热段长度相同，所述内套的顶部开设有一开口，所述内套的两端和中间设置有若干隔板，每个隔板上开设有若干通孔，所述内套的端部设置有挂钩。

4、优选地，所述纵向加强板为耐热钢材质，可以是310、310s等耐热钢材质，也可以是与还原罐相同的材质。

5、优选地，所述内套的外径比还原罐的内径小2-10mm。

6、优选地，所述纵向加强板的高度比还原罐内径小3-5cm，能够防止还原罐变形而卡住不能取出。

7、优选地，所述纵向加强板的底部与所述内套通过焊接连接，能够提高内套的整体强度。

8、优选地，所述若干隔板为4-5个厚度为3-5mm的隔板。

9、优选地，所述若干通孔为至少10个直径10-30mm小孔，小孔的排列方式为随机排列，小孔之间的距离为30-50mm；所述小孔的设置能够便于镁、钙蒸汽的排出。

10、优选地，所述开口为内套顶部设置的开口角度为10-30°的扇形开口；所述开口能够用来装球团料、卸载还原渣。

11、优选地，所述预煅烧桶为一个空心桶，该桶的内径比内套的外径大3-5mm。

12、优选地，所述内套在还原罐、预煅烧桶中同心设置，所述还原罐内的球团是设置在所述内套内，所述预煅烧桶内的白云石、石灰石设置在所述预煅烧桶的内壁和外壁之间。

13、所述的镁钙冶炼机械化装置的使用方法，所述使用方法的步骤如下所示：

14、s1、通过内套顶部开口，把压制好的球团料转入内套；

15、s2、将步骤s1中的内套通过机械装置快速装入还原罐内；

16、s3、对步骤s2中的还原罐进行抽真空，之后加热还原镁、钙；

17、s4、待步骤s3中的加热还原充分完成后，破坏还原罐真空，拉出还原镁、钙，然后通过挂钩将内套及其内部的还原渣一起通过机械装置拉出；

18、s5、将步骤s4中通过挂钩拉出内套转入预煅烧桶中，利用内套内部的还原渣显热对预煅烧桶内的白云石、石灰石进行预煅烧；

19、s6、待步骤s5中的内套温度与白云石、石灰石的温度一致后，预煅烧过程停止，此时内套内部的还原渣的温度为600-700℃，还原渣的剩余显热用于余热锅炉或者还原渣直接进入渣场空冷。

20、优选地，所述步骤s4和s5中，可以先将煅烧桶放置在还原罐的合适位置，使预煅烧桶和内套处于同心位置以后，用挂钩将内套及其中的还原渣一起拉入预煅烧桶中。

21、优选地，白云石、石灰石根据煅烧失重率决定直接进入破碎系统或者进入白云石煅烧回转窑。

22、优选地，预煅烧的程度取决于外径的尺寸。如果外径的尺寸为内径的1.5-2.0倍，预煅烧料可以直接变成煅白，如果外径的尺寸超过内径的3倍，则预煅烧料必须进入回转窑进一步煅烧脱出二氧化碳。但是无论内径、外径的尺寸如何，通过该预煅烧桶都可以把还原渣的显热进行有效利用，减少煅烧过程这一金属镁、钙生产工序中第二耗能工序的能源消耗。

23、本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果：

24、上述方案中，本实用新型通过镁钙冶炼机械化装置结构中的内套和预煅烧桶、还原罐的匹配结构设置，利用内套顶部开口和纵向加强板、带孔隔板的结构，使得还原过程便捷，还原渣取出彻底，转移到预煅烧桶对还原渣余热的利用效率高。

25、本实用新型装置结构中的内套结构及其内部部件的位置关系和连接关系，能够提高镁钙的还原效率和金属纯度，特别是内套的挂钩设置使得还原渣取出效率高，后续不需要人工清渣。

26、本实用新型内套的挂钩设置和预煅烧桶的位置设置，使得还原渣能够快速从还原罐彻底出来并进入预煅烧桶对白云石、石灰石进行预煅烧，热能辐射的损耗降到最低，热能利用效率高，降低了镁钙冶炼的成本。

27、本实用新型通过上述装置结构设置以及匹配的使用方法，不仅能够可以实现快速装料、快速取出还原渣，而且显热用于白云石、石灰石的预煅烧能够有效减少煅烧过程的能耗；且还原渣显热利用过程能够与金属镁、钙冶炼过程实现高度同步利于工业大规模生产。