专利名称：半连续生产轻金属的生产工艺及其生产设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种金属的生产方法及其生产设备，特别是半连续生产轻 金属的生产工艺及其生产设备。
背景技术：
目前利用皮江法冶炼轻金属已成为经典方法，以金属镁为例，有60% 以上的金属镁是利用皮江法冶炼的。该方法在长期的生产过程中，存在一 些不容忽视的问题。如中国知识产权局2005年12月7日公开的名为《皮 江金属提炼工艺方法及设备》的发明专利申请，在发明专利申请中，就提 到了目前皮江法冶炼中存在的一些问题，公开了一种可同时加强皮江法还 原罐传热效率和蠕变抗力的方法。 一种利用地心引力实现皮江法还原罐自 动装卸料的方法。 一种对皮江金属还原过程进行在线连续监测的方法。一 种回收反应副产品碱金属的方法。 一种利用上述诸方法所建造的立式还原 罐。 一种采用上述立式还原罐所建造的皮江法立式还原炉。本发明对皮江 工艺方法和设备的改进效果包括縮短了还原反应周期，延长了还原罐的 使用寿命，实现了自动装卸料，实现了对还原过程的在线连续监测，实现 了对反应副产品碱金属的回收。但该专利申请的技术在实际应用过程中， 由于还原罐采用垂直安装在加热炉内，还原罐中的物料充满了还原罐内 腔，被还原的金属蒸汽进入还原罐上的结晶器时的阻力增大，就会造成金 属的回收率降低，同时由于还原罐内的温度很高，还原罐卸料口盖板上的 高温橡胶密封圈非常容易失效，造成还原罐内的真空下降，使该技术的实 际应用受到影响。
另外，皮江法冶炼轻发金属的过程中，无法实现连续生产，其生产工 艺向还原管内加装原料—密封抽真空一+加热还原10小时以上一+排 除还原罐内全部反应残渣，然后重复上述过程。在目前的生产过程中，由 于每次加料时的物料温度处于室温状态，这就需要将还原罐中的原料由室
温加热到120(TC左右。同时，在出料时需将还原罐内的反应后的物料全部
掏出，这样还原罐的温度就会迅速下降。这样就会造成整个生产过程中的 热量损失很大。
发明内容
本发明的目的是克服上述已有技术的缺陷，提供一种可有效提高生产 过程中的热利用率和縮短生产周期的生产易挥发金属的生产工艺和用于 该工艺的还原设备。
为实现上述目的，本发明的技术方案是 一种半连续生产轻金属的生 产工艺，该工艺步骤是装料、抽真空、加热还原、取出还原金属、将反 应残渣排出，其特征在于装料是通过固定安装在立式还原罐顶端可密封的 预热储料仓将原料装入还原罐内；将反应残渣排出时还原罐内反应残渣的 剩余量大于零。
上述还原罐内反应物料的剩余量大于等于总量的1/8，小于等于总量
的1/3。
用于半连续生产轻金属的生产工艺的还原设备，包括垂直安装在加热 炉内的还原罐、安装在还原罐上部的金属结晶器，其特征在于预热储料仓 的出料口与还原罐的上端固定相联，还原罐的下端伸出加热炉的炉底，在 其伸出部分的外部固定安装有支撑架，还原罐通过支撑架与加热炉的炉底
相连；带冷却套的出料管的上端与还原罐下端密封相连，出料管的下端安 装有可开、闭的出料装置，该出料装置在关闭时与出料管的下端气密封。
上述预热储料仓的出料口内通过铰链连接有可转动的翻板。
上述出料装置是由与出料管外部铰接的外密封板和内挡料板组成，内 挡料板通过铰链与出料管内壁铰接，外密封板和内挡料板之间通过连杆连 接，连杆的两端分别与固定安装在外密封板和内挡料板上的铰链相连；在 出料装置关闭时，外密封板与出料管端部气密封。
上述外密封板上安装有密封件，该密封件与出料管端部截面相配。
出料管的下端面与水平面成锐角。
上述还原罐内腔中固定有回收管，回收管通过与其外圆及还原罐的内 壁相连的固定筋板固定在还原罐内，在回收管上开有回收孔。
上述固定筋板是均布的两条或两条以上。
上述回收管和固定筋板的轴向尺寸小于还原罐的轴向尺寸。
本发明的特点是1、由于在还原罐的上端安装了预热储料仓，这样 一方面可利用还原罐生产过程中产生的热量给下一批进入还原罐内的原 料进行预加热；另一方面，由于预加热原料吸收了大量的热量，就可有效
降低预热储料仓上密封面的温度，使密封件的使用寿命提高；第三由于原 料进入还原罐时的温度较高，可有效减少整个还原过程中加热原料的时 间。2、改变了现有技术中将反应残渣全部排除的工艺，保留了一部分反 应残渣在还原罐的出料部分中， 一方面使反应罐中的温度可以下降的速度 降低，提高了生产过程的热效率；另一方面可有效降低出料口外密封板的 温度，使出料口上密封件的使用寿命提高；3、由于本工艺和设备的改进， 使轻金属的还原时间由目前的约10小时，降低到小于6小时，生产过程 中吨能耗可降低1/5以上，在不改变其他生产条件下，同样规格的还原罐 的日生产能力将提高近一倍，所带来的经济效益是非常显著的。
附图l为本发明结构示意附图2为本发明还原罐的结构示意附图3为本附图2的A—A剖示图。
具体实施例方式
本实施例以生产金属镁为例进行说明。如图1所示，垂直安装在加热
炉内的还原罐3的上、下部分别伸出加热炉炉顶4和加热炉炉底6，还原 罐的中间部分处于加热炉内被加热。在还原罐3上端安装有预热储料仓2， 预热储料仓的出料口与还原罐3的上端密封固定相联，在预热储料仓2与 加热炉炉顶4之间的还原罐上固定安装有金属镁结晶器17,在金属镁结晶 器17上固定有与抽真空设备相连的连接口 18。还原罐3的下端伸出部分 的外部固定安装有支撑架16，还原罐通过支撑架16与加热炉的炉底6相 连；带冷却套的出料管8的上端与还原罐下端密封相连，出料管8的下端 安装有可开、闭的出料装置，该装置由与出料管8外部通过铰链15铰接 的外密封板12和内挡料板9组成，内挡料板9通过铰链14与出料管8内 壁铰接，外密封板12和内挡料板9之间通过分别固定安装在外密封板和 内挡料板上的铰链以及与两铰链相连的连杆13相互连接。
在预热储料仓2的出料口内安装有可使出料口打开和关闭的翻板19， 翻板19通过铰链连接在出料口内壁。翻板19在如图l所示的垂直开启位 置，图l中的虚线位置时，物料通过预热储料仓进入还原罐中。当物料装 到设计量时，将翻板19转动到水平关闭位置，然后将进料口密封板1与 进料口密封固定。
反应时，还原罐下端的外密封板12与出料管8的端部通过密封件10 气密封，同时内挡料板9处于图l所示的水平关闭位置。还原罐通过连接 口18抽真空，使还原罐在真空下进行还原反应。如图2、 3所示，由于在 还原罐3的内腔中固定有金属蒸汽回收管3-1，回收管3-1通过固定筋板 3-2将其固定在还原罐内，在回收管上开有用于使被还原出的金属进入回 收管的回收孔3-3。固定筋板3-2的数量可以根据生产能力的大小进行设 计。本实施例的固定筋板的数量为3个，这样就将还原罐的内腔分为三个 相对独立的腔室3-4。由于还原罐的外壁通过加热炉进行加热后，热量通 过固定筋板迅速向还原罐内部传递，使还原罐内中心部位的物料温度也能 迅速上升，可有效减少物料的加热时间。当被还原的金属镁蒸气溢出后， 通过回收孔3-3进入还原罐内腔中心部位的回收管3-l中，通过回收管进 入还原罐上的结晶器中进行结晶。由于回收管的存在，可有效减小金属镁 蒸气进入结晶器中的阻力，提高了还原罐的回收率和结晶时间。
反应结束后，通过固定在外密封板上的手柄11将外密封板打开，由 于连杆13的作用，内挡料板随同外密封板同时打开，反应后的废渣沿内 挡料板流出还原罐下部的出料口。由于挡料板的作用，带有一定温度的废 渣不与外密封板上的与出料管端部截面相配密封件10接触，延长了密封 件的使用寿命。
为了进一步降低废渣的出料温度，在出料管8上安装有冷却套7。
在出料时，不是将反应残渣全部排除，而是保留了一部分反应残渣在 还原罐的出料管中。根据还原金属的性质和工艺条件，保留反应残渣的量 大于等于还原罐中所装物料总量的1/8，小于等于总量的1/3，这样就可 使反应罐中温度的下降速度减缓。
出料结束后，将还原罐下端的外密封板12与出料管8的端部气密封， 然后将固定在还原罐上端的预热储料仓2的出料口上的翻板19打开，装 在预热储料仓内的物料进入还原罐内，由于还原罐内的物料在反应时，已 将预热储料仓内的物料加热，该物料进入还原罐后，通过加热炉加热，很 快就可达到还原反应的温度，节约了升温时间和加热所需的能源。加热炉 的加热能源可以是煤、燃气、电能等能源。
出料管的下端面与水平面成锐角，该锐角最好为30—48。。
权利要求
1、一种半连续生产轻金属的生产工艺，该工艺步骤是装料、抽真空、加热还原、取出还原金属、将反应残渣排出，其特征在于装料是通过固定安装在立式还原罐顶端可密封的预热储料仓将原料装入还原罐内；将反应残渣排出时还原罐内反应残渣的剩余量大于零。
2、 根据权利要求1所述的一种半连续生产轻金属的生产工艺，其特 征在于上述还原罐内反应物料的剩余量大于等于总量的1/8,小于等于总 量的1/3。
3、 用于生产权利要求1所述的半连续生产轻金属的生产工艺的还原 设备，包括垂直安装在加热炉内的还原罐、安装在还原罐上部的金属镁结 晶器，其特征在于预热储料仓(2)的出料口与还原罐(3)的上端固定相 联，还原罐(3)的下端伸出加热炉的炉底(6)，在其伸出部分的外部固 定安装有支撑架(16)，还原罐(3)通过支撑架(16)与加热炉的炉底(6) 相连；带冷却套的出料管(8)的上端与还原罐下端密封相连，出料管(8) 的下端安装有可开、闭的出料装置，该出料装置在关闭时与出料管(8) 的下端气密封。
4、 根据权利要求3所述的一种还原设备，其特征在于上述预热储料 仓(2)的出料口内通过铰链连接有可转动的翻板(19)。
5、 根据权利要求3或4所述的一种还原设备，其特征在于上述出料 装置是由与出料管(8)外部铰接的外密封板(12)和内挡料板(9)组成， 内挡料板(9)通过铰链(14)与出料管(8)内壁铰接，外密封板(12) 和内挡料板(9)之间通过连杆(13)连接，连杆(13)的两端分别与固 定安装在外密封板(12)和内挡料板(9)上的铰链相连；在出料装置在 关闭时，外密封板(12)与出料管(8)端部气密封。
6、 根据权利要求5所述的一种还原设备，其特征在于在上述外密封 板(12)上安装有密封件(10)，该密封件与出料管(8)端部截面相配。
7、 根据权利要求6所述的一种还原设备，其特征在于出料管(8)的下端面与水平面成锐角。
8、 根据权利要求3所述的一种还原设备，其特征在于上述还原罐(3) 内腔筋板(3-2)固定有回收管(3-l)，在回收管(3-1)上开有回收孔(3-3)。
9、 根据权利要求8所述的一种还原设备，其特征在于上述固定筋板 (3-2)是均布的两条或两条以上。
10、 根据权利要求8或9所述的一种还原设备，其特征在于上述回收 管(3-1)和固定筋板(3-2)的轴向尺寸小于还原罐的轴向尺寸。
全文摘要
本发明涉及一种金属的生产方法及其生产设备，特别是半连续生产轻金属的生产工艺及其生产设备。该工艺是通过固定安装在立式还原罐顶端可密封的预热储料仓将原料装入还原罐内进行；将反应残渣排出时还原罐内反应残渣的剩余量大于零。上述还原罐垂直安装在加热炉内，其上、下端伸出加热炉的炉顶和炉底，还原罐通过支撑架与加热炉的炉底相连；带冷却套的出料管的上端与还原罐下端密封相连，出料管的下端安装有可开、闭的出料装置，该出料装置在关闭时与出料管的下端气密封。本发明的工艺和设备可有效减少整个还原过程中的还原时间，提高了生产过程的热效率，在不改变其他生产条件下，还原罐的日生产能力将提高近一倍，所带来的经济效益是非常显著的。
文档编号C22B26/22GK101104886SQ20061009476
公开日2008年1月16日 申请日期2006年7月13日 优先权日2006年7月13日
发明者刘文江, 杨建森, 磊 梁, 范晓航 申请人:宁夏中加镁产业生产力促进中心(有限公司)