专利名称：电炉热装料硅热还原真空炼镁新工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电炉炼镁新工艺及其实现该方法的装置，具体说该方法采用了电炉热装料硅热还原真空炼镁新工艺以及完成该工艺的新装置。
目前在国内，炼镁工艺仍延用60年代苏联的菱镁矿氯化电解法工艺，其工艺过程复杂，且需要庞大的氯气循环等辅助系统，设备庞大，电耗高，每吨纯镁总电耗在25000Kwh；生产成本昂贵，原料单一，且环境污染严重。
本发明的目的在于提供一种原料来源广泛，节能，成本低的炼镁新方法及其装置。
本发明的另一个目的在于提供一种产率高，使环境污染尽可能小的新方法及其装置。
本发明的炼镁新方法，其特征在于采用电炉热装料硅热还原真空炼镁新工艺，该工艺依次按下述步骤进行；(1)将原料铝矾土，白云石分别破碎筛分出3-30毫米的颗粒状物，混匀；再将硅铁破碎，筛分出2-20毫米的颗粒状物，单独放置，待用；(2)按照所加的白云石，铝矾土，硅铁炼镁后所形成的熔渣，其中CaO∶SiO＝1.7-1.8；Ae2O3∶SiO2＝0.26-0.28(按分子比)配料；(3)按上述配料比例将白云石和铝钒土加入回转炉内，升温至1000～1080℃煅烧，使
(4)将上述煅烧完的在700℃以上的含MgO，CaO的白云石，铝矾土混合料以及硅铁粒状物经保温料斗加入到电炉内；(5)原料热装入电炉后，关闭电炉的装料口出渣口等，抽真空至10-2帕，使后停止；(6)将上述镁蒸汽冷凝成液体粗镁，再精炼成精镁，铸成镁锭。
(7)从电炉内排出炉渣，送入炉渣处理工序。再继续下一炼镁循环。
所述的白云石品位应是白云石经煅烧后，其中(重量)含氧化镁20-22％，含氧化钙30-33％，含碱金属氧化物小于0.01％，含二氧化硅为0.08-1.8％，重量损耗(含碳气体及杂质)46-47.5％。
所述的铝矾土矿含三氧化二铝)60％；所述的硅铁含硅＞75％；所述的铝矾土，白云石煅烧后热装料温度在900-950℃；本发明实现上述方法的装置包括原料选配破碎筛分装置，白云石和铝钒土回转炉加热煅烧装置，硅热还原真空炼镁电炉及粗镁冷却装置，粗镁精炼铸锭装置，熔渣处理装置，其特征在于所述热装料硅热还原真空炼镁电炉有一个可使电极滑动自如且保证电炉内真空度为10-2帕的可靠的电极孔密封装置(2-7)；本发明的炼镁新工艺及其装置克服了菱镁矿氯化电解法的缺点，由于采用了热装进料，可控硅整流直流供电等措施，电耗由电解法25000Kwh/每吨精镁降到9000kwh/每吨精镁；电耗降低60％，生产效率提高了30％使之成本降低30％，由氯化电解法的22000元/吨镁降到15000元/吨镁；并克服了氯化电解法严重的有害毒气对环境的污染；节省了基建投资；缩短了基建周期；下边，通过附图对本发明的炼镁工艺及装置作进一步的说明，显然，按照本发明的方案可以对其进行各种改进和变化，但是上述的改进和变化都应视为在本发明的精神和范围之中，本发明的工艺和装置的保护范围由所附的权利要求来限定。
图1是电炉热装料硅热还原真空炼镁工艺布置流程简图；图2是热装料硅热还原真空炼镁电炉结构简图；图3是热装料硅热还原真空炼镁电炉电极密封装置视图；图4是电炉硅热还原真空炼镁工艺流程图。
结合流程图4并参看图1简述如下原料白云石，铝钒土经破碎机1粉碎成3-30毫米的颗粒状物，经筛分机2筛分后，按投料比例配料送入煅烧炉3，升温为1000-1080℃煅烧，使将上述煅烧完的在700℃以上的含Mgo，Cao的白云石和铝矾土经热装保温料罐(4)立即送入电炉(5)内；原料硅铁经破碎机粉碎成2-20毫米的颗粒状物筛分去灰后也按投料比例送入电炉5内；原料热装入电炉(5)后封闭加料口，渣口，取镁口等，启动真空机组(8)，抽真空度到10-2帕以下，同时电炉开始送电熔炼，温度升高到1480-1530℃，使。
还原金属镁大约在60-80分钟内熔炼还原完毕。
反应完毕后首先放下耐热闸板门(2-13)，停止供电，真空机组(8)停机，还原电炉过来的1350-1400℃的镁蒸汽在冷凝器(2-16)中降温至760-800℃后转变成液态镁而下降至下方的储镁罐(2-17)中。
粗镁液被送入精炼炉(11)，按常规加热升温，加复盖剂，精炼剂精炼约10～15分钟，出炉铸锭，镁锭清洗镀膜即可商品出售。
停止熔炼后，打开电炉(5)的排渣口(2-3)放渣，炉渣经炉渣水池(15)水淬后，可做为制备水泥等制品的原料。
要注意的是放渣不能放净，留150-200毫米厚的渣有利于下一次循环送电开炉，其原因在于按照本发明电炉炼镁的方案，电炉不是采用大的电弧形成温度场而是采用矿石熔渣导电的电阻发热形成温度场来达到熔炼还原镁的目的。从而进一步节省了能源。
上述粗镁接走，出渣完毕后即可开始下一次熔炼循环。
在冷凝器(2-16)中，粗镁冷凝之后的剩余尾气由顶部排出，经激冷器(2-14)降温，由700℃左右降为40℃以下通过电除尘器后，不含尘粒的尾气由真空机排出。
图2示出按本发明方案的电炉结构简图，所述电炉有一个由平底，球盖和园简组成的内有耐热炉衬的炉体(2-20)，在炉体上部，下部有保证在高温下达到快速灵括的真空密封加料口(2-9)，排渣口(2-3)，和出镁口，以及通向冷凝室(2-16)的镁蒸汽排出通道的缓冲器(2-11)，在炉体中心轴线处设置有穿过炉体顶盖可滑动的由石墨电极(2-5)和长铜管水冷电极(2-6)组成的电极组件和电极密封(2-7)，和连接电极的升降机构，在缓冲器的顶部有安全阀(2-12)，一个耐热闸板阀(2-13)设置在缓冲器(2-11)通向冷凝室(2-16)的通道上，冷凝室下部空间是储镁罐(2-17)，从冷凝室侧部的冷阱(2-15)幅射的冷量，将镁蒸汽冷却为粗镁液，残存的尾气从冷凝室顶部排出进入激冷器(2-14)。
本发明热装料硅热还原真空炼镁电炉的技术特征是采用新颖的，独创的能够保证电极自由滑动且能严格密封使电炉内保持真空度在10-2帕的密封结构，见图3；电极密封(7)设置在与炉体(2-20)同轴的水冷铜管电极(3-2)穿过炉体(2-20)的顶盖处，在水冷铜管电极(3-2)与顶盖相连的钢制电极孔水套(3-5)间的环行空间内由下向上设有硅铝酸盐矿棉保温套(3-4)，下绝缘垫(3-6)，交替设置多层柔性石墨密封环(3-8)，云母隔板(3-9)，在柔性石墨密封环外有与其相连的橡胶绝缘套(3-7)，其上设有上绝缘垫(3-12)，通过锁紧螺栓，螺母(3-11)，橡胶密封垫(3-10)，上层密封外套(3-14)压紧上述的下部水套内的填料，在水冷铜管电极(3-2)与上层密封外套(3-14)的环行空间内由下向上设置有下绝缘垫(3-13)，交替设置多层橡胶封垫(3-15)和隔垫(3-16)，以及上绝缘垫(3-19)，通过上层锁紧螺栓，螺母(3-18)，上层压盖(3-17)压紧上层填料以保证电极上下移动自如的情况下实现可靠的密封。
上述的下绝缘垫(3-6)，上绝缘垫(3-12)，下绝缘垫(3-13)，隔垫(3-16)，上绝缘垫(3-19)等的材料是云母。
权利要求
1.一种电炉炼镁新方法，其特征在于采用电炉热装料硅热还原真空炼镁新工艺，该工艺依次按下述步骤进行<1>将原料铝矾土，白云石分别破碎，筛分出3-30毫米的颗粒状物，混匀。再将硅铁破碎，筛分出2-20毫米的颗粒状物，单独放置待用；<2>按照所加的白云石，铝矾土，硅铁炼镁后所形成的熔渣，其中CaOSiO＝1.7-1.8；Ae2O3∶SiO2＝0.26-0.28(按分子比)配料；<3>按上述配料比例将已煅烧完的含MgO，CaO的白云石和铝矾土加入到回转炉内，升温至1000-1080℃煅烧使<4>将上述煅烧完的在700℃以上的白云石，铝矾土混合料以及硅铁粒状物经保温加料斗立即红送入电炉内炼制；<5>原料热装入电炉后，关闭电炉加料口，出渣口等，抽真空至10-2帕，送电熔炼，温度达1480-1530℃，使炼制60-80分钟，还原完毕，停止熔炼；<6>将上述镁蒸汽冷凝成液体粗镁，再精炼成精镁，铸成镁锭；<7>从电炉中排出炉渣，送入炉渣处理工序；再继续下一炼镁循环。
2.按权利要求1的方法，其特征在于原料白云石品位应满足在其被煅烧后，其中(重量)含氧化镁20-22％，含氧化钙30-33％，含碱金属氧化物＜O.01％，含二氧化硅0.08-1.8％，损失重量(含碳气体及其杂质)46-47.5％。所述的铝矾土矿含三氧化二铝＞60％；所述的硅铁含硅＞75％。
3.按权利要求1或2的方法，所述的白云石，铝钒土经煅烧后的热装料温度在900-950℃；
4.按照权利要求1或2的方法，其特征在于为了更有利于实现采用矿石熔渣导电的电阻发热形成温度场以熔炼还原镁，在一个熔炼循环末期由电炉中排渣时不完全排尽，保留一部分炉渣以利于下一次循环送电开炉。
5.一种实现权利要求1，2或4的装置，包括原料选配破碎筛分装置，白云石和铝矾土回转炉加热煅烧及粗镁冷却装置，粗镁精炼铸锭装置，熔渣处理装置，其特征在于所述热装料硅热还原真空炼镁电炉有一个可使电极滑动自如且保证电炉内真空度的电极孔密封装置。
6.按权利要求5的装置，其特征在于所述的电极孔密封装置(2-7)设置在与炉体(2-20)同轴的水冷铜管电极(3-2)穿过炉体(2-20)的顶盖处，在水冷铜管电极(3-2)与顶盖相连的钢制电极孔水套(3-5)间的环行空间内自下向上设有硅铝酸盐矿棉保温套(3-4)，下绝缘垫(3-6)，交替设置多层柔性石黑密封环(3-8)和云母隔极(3-9)，在柔性石墨密封环外有与其相连的橡胶绝缘套(3-7)，其上设有上绝缘垫(3-12)，通过锁紧螺栓，螺母(3-11)橡胶密封垫(3-10)，上层密封外套(3-14)压紧上述的下部水套内的填料，在水冷铜管电极(3-2)与上层密封外套(3-14)的环行空间内由下向上设置有下绝缘垫(3-13)，交替设置多层橡胶封垫(3-15)和隔垫(3-16)，上绝缘垫(3-19)，通过上层锁紧螺栓，螺母(3-18)上层压盖(3-17)，压紧上层填料以保证电极上下移动自如的情况下实现可靠的密封。上述未示出与水冷铜管电极接触的零部件材料是电绝缘材料。
7.按照权利要求6的装置，其特征在于所述的与水冷铜管电极接触的零部件如下绝缘垫(3-6)，上绝缘垫(3-12)，下绝缘垫(3-13)，隔垫(3-16)，上绝缘垫(3-19)的材料是云母。
全文摘要
本发明涉及一种电炉炼镁新方法及其装置，其特征在于以白云石，铝钒土，硅铁为原料，将煅烧过的温度在700℃以上的白云石，铝钒土以及硅铁热装入电炉，在真空条件下，硅热还原炼制镁，所述电炉采用了可使电极上下移动自如的并保证严格密封的新型结构，该方法节能，节水，经济，没有污染，原料来源广泛，产率比现有技术大大提高，成本仅有现有技术的2/3。
文档编号C22B26/22GK1131201SQ9510049
公开日1996年9月18日 申请日期1995年3月15日 优先权日1995年3月15日
发明者孙克本 申请人:孙克本