一种火法真空冶金复合还原罐的制作方法

本实用新型属于金属镁真空冶炼技术领域，特别涉及一种火法真空冶金复合还原罐。

背景技术：

外热式硅热法炼镁还原罐工作在1200℃的高温和10pa绝压的真空状态下，其外部受火焰、高温烟的高温热源加热，罐内与冶金炉料及其反应产物接触，运行环境复杂、严苛。目前工业上普遍采用高温耐热钢做还原罐罐体，使用寿命通常只有3个月左右。

中国专利文献cn2448849y公开了一种适用于镁冶炼的还原罐、中国专利文献cn201710093723公开了一种陶瓷复合还原罐、中国专利文献cn201420233403公开了一种镁还原罐，其分别在高温耐热钢还原罐体内设置碳化硅或氮化硅内衬，拟通过减弱炉料对罐体的磨损、提高罐体耐压的方法，提高镁冶炼还原罐使用寿命。但由于镁冶炼还原罐寿命短的主要原因不是罐内的磨损和罐体的承压能力，而是还原罐外还原炉火焰及高温烟气对耐热钢的高温氧化和烧蚀，导致罐壁减薄、承压能力降低造成的，因此并不能有效解决还原罐寿命短的问题，自cn00232193提出金属还原罐内设置内衬的思想至今近二十年来，实际炼镁工业装置没有一家采用这种结构的还原罐。

另外，中国专利文献cn2289800y名称为一种非金属冶炼还原罐提出一种用矾土、三氧化二铝、金刚砂、高岭土等配置、造型、烧结、制成的还原罐外壳，壳内附衬一个不锈钢筒的金属冶炼还原罐，但由于所述还原罐的配置、造型、烧结、制成以及与不锈钢筒的装配方法等均不具体，不具备技术可行性，因此自该专利公开至今也没有实际应用。

中国专利文献cn200720200214公开了碳化硅还原罐和中国专利文献cn201210382362公开了一种耐高温碳化硅还原罐及其制备方法，提出用碳化硅材料替代现有的铬镍耐热钢制作还原罐，中国专利文献cn201020151843公开了一种耐高温非金属竖式还原罐）提出竖式镁冶炼还原罐用耐火材料制成。但由于碳化硅制品和耐火材料都具有透气性，而硅热法炼镁必须要在较高的真空（绝压10pa左右）下进行，透气材料做罐体根本无法维持真空，因此无法在镁冶炼工艺中应用。

技术实现要素：

本实用新型目的是为解决上述现有技术中存在的问题而提出了一种火法真空冶金复合还原罐；为达到上述目的所采取的技术方案是：

一种火法真空冶金复合还原罐，包括上下贯通的还原罐本体，在还原罐本体外侧套设有耐高温外套，在还原罐本体内侧设有耐高温内衬，所述耐高温外套与还原罐本体外表面之间、所述耐高温内衬与还原罐本体内表面之间均设有间隙；在还原罐本体内设有中心通气筒，所述中心通气筒的底部支撑在还原罐本体内壁上；所述中心通气筒与耐高温内衬之间的空间形成冶金炉料容纳空间，在中心通气筒侧壁上设有多个与冶金炉料容纳空间相连通的通气孔。

优选的，所述耐高温外套和耐高温内衬采用耐高温陶瓷材质制作。

优选的，所述耐高温外套和耐高温内衬采用刚玉、氮化硅或者碳化硅材质。

优选的，在还原罐本体外表面上设有用于支托耐高温外套的外环形支撑，在还原罐本体内设有用于支托耐高温内衬的内环形支撑。

优选的，中心通气筒与耐高温内衬之间的径向间距为20毫米至300毫米。

优选的，所述耐高温外套与还原罐本体外表面之间的间隙、耐高温内衬与还原罐本体内表面之间的间隙均不小于1毫米。

优选的，所述还原罐本体下端部为缩口型排渣端，所述中心通气筒下端部支撑在缩口型排渣端内壁上。

本实用新型所具有的有益效果为：还原罐本体外的耐高温外套使得原罐本体不直接接触烟气形式的高温热源，可有效防止原罐本体高温氧化和烧损等问题，固相炉料直接与耐高温内衬相接触而不与还原罐本体内壁接触，可有效防止固相炉料以及冶金产物与还原罐本体罐壁的化学反应侵蚀等问题，延长了火法冶炼金属的还原罐的使用寿命，降低了冶炼的成本；本实用新型的复合还原罐的使用寿命将比现有技术还原罐显著延长，预计使用寿命可达一年以上，明显降低冶炼成本。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的使用状态图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步描述。

如图1所示，一种火法真空冶金复合还原罐，包括上下贯通的还原罐本体5，在还原罐本体5外侧设有耐高温外套4，在还原罐本体5内侧设有耐高温内衬6，所述耐高温外套4与还原罐本体5外表面之间、所述耐高温内衬6与还原罐本体5内表面之间均设有间隙，在还原罐本体5内设置有中心通气筒8，所述中心通气筒8的底部支撑在还原罐本体5内壁上，所述中心通气筒8与耐高温内衬6之间的空间形成冶金炉料容纳空间，工作时在冶金炉料容纳空间内盛装固相炉料7，在中心通气筒8侧壁上设有多个与冶金炉料容纳空间相连通的通气孔9。

其中，耐高温外套4和耐高温内衬6采用耐高温陶瓷材质制作，优选地，所述耐高温外套4和耐高温内衬6采用刚玉、氮化硅或者碳化硅材质，根据实际情况也可以将耐高温外套4和耐高温内衬6采用刚玉、氮化硅、碳化硅材质之中的一种或者两种组合式使用。

还可以在还原罐本体5外表面上设有用于支托耐高温外套4的外环形支撑3，在还原罐本体5内设有用于支托耐高温内衬6的内环形支撑2；同时，所述还原罐本体5下端部为内径自上而下依次减小的缩口型排渣端1，所述中心通气筒8下端部支撑在缩口型排渣端1内壁上。

综合本复合还原罐的结构特征和所要冶炼的金属属性，经过理论模拟计算可将中心通气筒8与耐高温内衬6之间的径向间距适应性地设置为20毫米至300毫米；同时为了便于制作和装配，所述耐高温外套4与还原罐本体5外表面之间的间隙、耐高温内衬6与还原罐本体5内表面之间的间隙均不小于1毫米。

如图2所示，本实用新型在工作时，首先在缩口型排渣端1处装配下密封端盖17，在还原罐本体5顶部装配金属蒸汽冷却凝结机构，金属蒸汽冷却凝结机构包括结晶水套10，结晶水套10通过连接法兰或者连接环安装在还原罐本体5上端部，在还原罐本体5上端结晶水套10内对应位置处安装有结晶器11，其中结晶水套10与还原罐本体5的内壁也可以一体成型制作；然后将用于冶炼金属的固相炉料7放入冶金料容纳空间内，在上端结晶水套10顶部安装上密封端盖12，通过抽真空通口13将还原罐本体5内抽真空，在冶金还原炉内的火焰、高温烟气或电加热元件等高温热源16的作用下，固相炉料6中金属氧化物通过化学反应产生金属蒸气15，实现冶金还原反应，金属蒸汽通过中心通气筒8上的通气孔9向上进入结晶器11内，在结晶水套10的作用下，最终在结晶器11内壁上凝结金属结晶物14；冶炼完成后，打开下密封端盖1，向上吊起或顶起中心通气筒8，炉渣从缩口型排渣端1排出。

在火法冶炼过程中，还原罐本体5外的耐高温外套4使得原罐本体6不直接接触烟气形式的高温热源16，可有效防止原罐本体5高温氧化和烧损等问题，固相炉料7直接与耐高温内衬6相接触而不与还原罐本体5内壁接触，可有效防止固相炉料7以及冶金产物与还原罐本体5罐壁的化学反应等问题，延长了火法冶炼金属的还原罐的使用寿命，降低了冶炼的成本。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。