一种生产金属镁的连续生产系统的制作方法

1.本实用新型属于有色金属冶金技术领域，具体涉及一种生产金属镁的连续生产系统。


背景技术：

2.镁以其质量轻、储量丰富，镁合金比强度和比刚度高、导热和导电性能优良、阻尼减震和电磁屏蔽性能好、易于加工成型、废料容易回收等优点，广泛应用于航空航天、军事、交通等领域。
3.目前，镁的工业生产主要有电解法和硅热法(皮江法)。电解法一般以无水氯化镁为原料，从盛放氯化镁的电解槽的阴阳极通入直流电流，使得氯化镁在熔融状态下被电解，阴极得到金属镁，阳极放出氯气。其工艺缺点是六水氯化镁脱水工艺复杂，废气、废水、废渣的处理难度大，生产设备腐蚀严重，生产成本高。
4.硅热法炼镁因其流程短、见效快、原料方便、生产灵活、便于操作而被广泛应用。硅热法以硅铁做为还原剂，在一定的真空度和温度下，将煅烧后的白云石还原，镁被还原成蒸气后再进行冷凝得到金属镁。硅热法炼镁主要存在以下问题：1)对原料的要求高，目前只能采用白云石矿料；2)做为还原剂的硅铁成本较高；3)还原罐使用寿命短，生产成本高；4)还原反应需要真空条件，只能间断性生产；5)料镁比高达6～7:1，能源浪费和环境污染严重，镁产量的增长以牺牲环境和资源为代价；6)原料和还原剂是在固态下反应，反应速度慢，反应时间长。为此，人们一直在寻找更好的金属镁的生产方法和装置。
5.中国专利cn204311115u公开了一种半连续炼镁还原装置，包括反应装置、金属镁收集器、排渣装置、送料装置及换热装置，利用聚集太阳光或激光经过透镜直接照射反应物的表面并发生还原反应生成金属镁，无法真正实现连续生产，生产速度慢，效益差。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本实用新型提供了一种生产金属镁的连续生产系统，本实用新型提供的连续生产系统整个生产系统环节少，流程短，连续不间断；且生产速度快、效益高，易于金属镁的大规模生产。
7.为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种生产金属镁的连续生产系统，包括：
8.反应炉8，所述反应炉8为常压密闭电炉，所述反应炉8设置有若干进料口、气体出口和排渣口16；
9.原料及还原剂输送机2，所述原料及还原剂输送机2的出料口与所述反应炉8的进料口连通；
10.气体储存容器14，所述气体储存容器14的出气口与所述反应炉8的进料口连通。
11.优选的，还包括气力加料装置5，所述气力加料装置5设置有进料口、气体入口和出料口；
12.所述气力加料装置5的进料口与所述原料及还原剂输送机2的出料口连通；
13.所述气力加料装置5的气体入口与所述气体储存容器14的出气口连通；
14.所述气力加料装置5的出料口与所述反应炉8的进料口通过密闭加料管道6连通。
15.优选的，所述反应炉8设置有管状电极7；所述密闭加料管道6套设于所述管状电极7中，所述管状电极7的一端伸入所述反应炉8中。所述管状电极7既是所述反应炉8的进料口之一，也是将电能送入所述反应炉8的电流通道。
16.优选的，还包括气液冷凝分离器10，气液冷凝分离器简称冷凝器，所述气液冷凝分离器10设置有入料口、气体出口和液体出口；
17.所述气液冷凝分离器10的入料口与所述反应炉8的气体出口连通。
18.优选的，还包括铸锭机11；所述铸锭机11的入料口与所述气液冷凝分离器10的液体出口连通。
19.优选的，还包括提纯精炼装置18；所述提纯精炼装置18的入料口与所述冷凝气液分离器10的液体出口连通，所述提纯精炼装置18的出料口与所述铸锭机11的入料口连通。
20.优选的，还包括气体冷却过滤装置12；所述气体冷却过滤装置12的入料口与所述气液冷凝分离器10的气体出口连通，所述气体冷却过滤装置12的气体出口与所述气体储存容器14的气体入口连通。
21.优选的，还包括：第一计量给料机1和第二计量给料机20，所述第一计量给料机1和第二计量给料机20均设置有进料口和出料口，所述第一计量给料机1的出料口和第二计量给料机1的出料口分别与所述原料及还原剂输送机2连通。
22.优选的，还包括：混料仓3，所述混料仓3设置有进料口和出料口；
23.所述混料仓3的进料口与所述原料及还原剂输送机2的出料口连通，所述混料仓3的出料口与所述气力加料装置5的进料口连通。
24.优选的，还包括：第三计量给料机4，所述第三计量给料机4设置有进料口和出料口；
25.所述第三计量给料机4的进料口与所述混料仓3的出料口连通；
26.所述第三计量给料机4的出料口与所述气力加料装置5的进料口连通。
27.本实用新型提供了一种生产金属镁的连续生产系统，包括：反应炉8，所述反应炉8为常压密闭电炉，所述反应炉8设置有若干进料口、气体出口和排渣口；原料及还原剂输送机2，所述原料及还原剂输送机2的出料口与所述反应炉8的进料口连通；气体储存容器14，所述气体储存容器14的出气口与所述反应炉8的进料口连通。本实用新型使用的连续生产系统不用真空设备，生产工艺简化，能够连续生产金属镁。
28.本实用新型提供生产金属镁的连续生产系统整个生产系统环节少，流程短，连续不间断。生产速度快、效益高，易于金属镁的大规模生产。
附图说明
29.图1为本实用新型实施例提供的连续生产系统示意图；
30.图2为本实用新型实施例提供的具有提纯精炼装置的连续生产系统示意图；
31.1-第一计量给料机，2-原料及还原剂输送机，3-混料仓，4-第三计量给料机，5-气力加料装置，6-密闭加料管道，7-管状电极，8-反应炉，9-连接管道，10-泠凝气液分离器，
11-铸锭机，12-气体冷却过滤装置，13-压缩机，14-气体储存容器，15-压力调节阀，16-排渣口，17-接渣容器，18-提纯精炼装置，19-电网，20-第二计量给料机，21-电力变换装置，22-短网母线，23-第一原料储存容器，24-第二原料储存容器。
具体实施方式
32.本实用新型提供了一种生产金属镁的连续生产系统，包括：
33.反应炉8，所述反应炉8为常压密闭电炉，所述反应炉8设置有若干进料口、气体出口和排渣口；
34.原料及还原剂输送机2，所述原料及还原剂输送机2的出料口与所述反应炉8的进料口连通；
35.气体储存容器14，所述气体储存容器14的出气口与所述反应炉8的进料口连通。
36.本实用新型提供的连续生产系统优选还包括第一原料储存容器23，在本实用新型中，所述第一原料储存容器23设置有出料口。在本实用新型中，所述第一原料储存容器用于储存氧化镁粉体。
37.本实用新型提供的连续生产系统优选还包括第一计量给料机1，在本实用新型中，所述第一计量给料机1设置有进料口和出料口。在本实用新型中，所述第一计量给料机1用于计量氧化镁粉体的进料量。
38.在本实用新型中，所述第一计量给料机1的进料口与所述第一原料储存容器23的出料口连通，所述第一计量给料机1的出料口与所述原料及还原剂输送机2连通。
39.作为本实用新型的一个具体实施例，沿所述原料及还原剂输送机的送料方向，所述第一计量给料机1设置于所述原料及还原剂输送机的上方。
40.本实用新型提供的连续生产系统优选还包括第二原料储存容器24，在本实用新型中，所述第二原料储存容器24设置有出料口。在本实用新型中，所述第二原料储存容器用于储存铝颗粒。
41.本实用新型提供的连续生产系统优选还包括第二计量给料机20，在本实用新型中，所述第二计量给料机20设置有进料口和出料口。在本实用新型中，所述第二计量给料机20用于计量铝颗粒的进料量。
42.在本实用新型中，所述第二计量给料机20的进料口与所述第二原料储存容器24的出料口连通，所述第二计量给料机20的出料口与所述原料及还原剂输送机2连通。
43.作为本实用新型的一个具体实施例，沿所述原料及还原剂输送机的送料方向，所述第二计量给料机20设置于所述原料及还原剂输送机的上方。
44.本实用新型提供的连续生产系统包括原料及还原剂输送机2，所述原料及还原剂输送机2的出料口与所述反应炉8的进料口连通。
45.在本实用新型中，所述原料及还原剂输送机2用于输送氧化镁粉体原料和铝颗粒还原剂。
46.作为本实用新型的一个具体实施例，所述原料及还原剂输送机2为螺旋原料及还原剂输送机。
47.本实用新型提供的连续生产系统优选还包括混料仓3，在本实用新型中，所述混料仓3设置有进料口和出料口。
48.在本实用新型中，所述混料仓3用于暂时储存氧化镁粉体和al颗粒的混合料。
49.在本实用新型中，所述混料仓的进料口与所述原料及还原剂输送机2的出料口连通。
50.本实用新型提供的连续生产系统优选还包括第三计量给料机4。在本实用新型中，所述第三计量给料机4设置有进料口和出料口。
51.在本实用新型中，所述第三计量给料机4用于计量所述氧化镁粉体和铝颗粒混合料的进料量。
52.在本实用新型中，所述第三计量给料机4的进料口与所述混料仓3的出料口连通。
53.本实用新型提供的连续生产系统优选还包括气力加料装置5，所述气力加料装置5设置有进料口、气体入口和出料口。
54.在本实用新型中，所述气力加料装置5的进料口优选与所述第三计量给料机4的出料口连通。
55.在本实用新型中，所述气力加料装置5的气体入口优选与所述气体储存容器14的出气口连通。
56.作为本实用新型的一个具体实施，所述气力加料装置5的气体入口连通的管道上，靠近所述气力加料装置5的一端设置有压力调节阀15。
57.在本本实用新型中，所述气力加料装置5的出料口优选与所述反应炉8的进料口连通。
58.作为本实用新型的一个具体实施例，所述气力加料装置5的出料口与所述反应炉8的进料口通过密闭加料管道6连通。
59.作为本实用新型的一个具体实施例，所述密闭加料管6为密闭柔性加料管。
60.作为本实用新型的一个具体实施例，所述反应炉8是密闭常压电炉，设置有管状电极7；所述管状电极7既是将电能送入所述反应炉8的电流通道，也是所述反应炉8的进料口之一。密闭加料管道6套设于所述管状电极7的一端，管状电极7的另一端伸入所述反应炉8中。
61.作为本实用新型的一个具体实施例，位于所述混料仓3中氧化镁粉体和铝颗粒的混合料经由第三计量给料机进入气力加料装置5，与所述气体储存容器14中的气体经压力调节阀15进入气力加料装置5混合后，由气体作为载气将所述混合料通过电极7中心管道送入反应炉8的反应区中。
62.本实用新型提供的连续生产系统包括反应炉8，所述反应炉8设置有若干进料口、气体出口和排渣口16。
63.作为本实用新型的一个具体实施，所述反应炉8具体为常压密闭电炉。
64.作为本实用新型的一个具体实施，所述反应炉8为交流电弧炉。
65.作为本实用新型的一个具体实施，所述反应炉8为直流电弧炉。
66.作为本实用新型的一个具体实施，所述反应炉8为带底电极的直流炉。
67.作为本实用新型的一个具体实施，所述反应炉8为不带底电极的直流炉。
68.作为本实用新型的一个具体实施例，所述反应炉包括冷水炉壳和所述冷水炉壳包裹的熔池。
69.作为本实用新型的一个具体实施例，所述冷水炉壳包括冷水炉侧壁和冷水炉盖和
冷水炉底组成。
70.作为本实用新型的一个具体实施例，组成所述熔池的炉衬材料的材质为刚玉质耐火材料。
71.作为本实用新型的一个具体实施例，组成所述熔池的炉衬材料的材质为镁质耐火材料。
72.作为本实用新型的一个具体实施例，组成所述熔池的炉衬材料的材质为镁铝尖晶石耐火材料。
73.作为本实用新型的一个具体实施例，组成所述熔池的材料的材质为石墨质耐火材料。
74.作为本实用新型的一个具体实施例，组成所述熔池的材料的材质为碳质耐火材料。
75.在本实用新型中，所述反应炉8优选设置有石墨电极，所述石墨电极优选为实心石墨电极或中空石墨电极。
76.作为本实用新型的一个具体实施例，所述反应炉8优选设置有管状电极7，所述管状电极7为中空管状石墨电极。
77.作为本实用新型的一个具体实施例，密闭加料管道6套设于所述带有中心管道的电极7的一端，所述管状电极7的另一端伸入所述反应炉8中。
78.在本实用新型中，所述电极中心管道7既是将电流导入所述反应炉8内的导电通道，也是将粉末体原料和还原剂送入炉内的主要加料管道。
79.作为本实用新型的一个具体实施，所述带有中心管道的电极7位于所述反应炉8中熔融液面以上，所述电极7通电后对所述反应炉8的熔池中的熔融液表面放电，形成电弧，对所述熔融液进行加热。
80.作为本实用新型的一个具体实施，所述电极7的中心管道为所述反应炉8的主加料管，所述反应炉8还设置有多个辅助加料管，所述辅助加料管用于向所述反应炉8中加入铝颗粒或氧化镁粉体与铝颗粒的混合料。
81.本实用新型提供的连续生产系统优选还包括接渣容器17，所述接渣容器17用于盛接和转运从所述反应炉8的排渣口16排放出的反应后的熔渣。所述的反应后的熔渣，即是所述熔融还原的副产物，电熔刚玉或电熔镁铝尖晶石。
82.作为本实用新型的一个具体实施例，所述接渣容器17为渣包。
83.作为本实用新型的一个具体实施例，所述接渣容器17为渣罐。
84.本实用新型提供的连续生产系统优选还包括电网19，所述电网19与电力变换装置21电连接。
85.在本实用新型中，所述电网19用于向所述电力变化装置21供电。
86.本实用新型提供的连续生产系统优选还包括电力变换装置21，所述电力变换装置21通过短网母线与所述电极7伸出所述反应炉8外面的一端接触连接。
87.在本实用新型中，所述电力变换装置21将由电网19送来的电能变压/变流后，由所述短网母线22输送至所述电极7，在所述电极7伸向所述反应炉8中熔池的一端的端头与所述熔池之间形成电弧放电。
88.本实用新型提供的连续生产系统优选还包括冷凝气液分离器10，所述冷凝气液分
离器10设置有入料口，气体出口和液体出口，所述冷凝气液分离器10的入料口与所述反应炉8的气体出口连通。
89.作为本实用新型的一个具体实施，所述冷凝气液分离器10的顶部设置有气体出口，所述冷凝气液分离器10的底部或侧面底部设置有液体出口。
90.作为本实用新型的一个具体实施例，所述冷凝气液分离器10与所述反应炉8通过连接管道9连通。
91.作为本实用新型的一个具体实施例，所述连接管道9为绝热的密闭连接管道。
92.在本实用新型中，所述反应炉8的熔池中，氧化镁粉体和铝颗粒还原反应，得到mg蒸气。所述mg蒸气保护气体由所述反应炉8的气体出口进入连接管道9，经由连接管道9进入所述冷凝气液分离器10中。在所述冷凝气液分离器10中，所述mg蒸气冷凝呈液态与保护气体分离。
93.本实用新型提供的连续生产系统优选还包括气体冷却过滤装置12，所述气体冷却过滤装置12的入口与所述冷凝气液分离器10的气体出口连通，所述气体冷却过滤装置12的气体出口与所述气体储存容器14的气体入口连通。
94.在本实用新型中，在所述冷凝气液分离器10中与所述液态mg分离后的保护气体由所述冷凝气液分离器10的气体出口进入所述气体冷却过滤装置12冷却净化。
95.本实用新型提供的连续生产系统优选还包括铸锭机11。所述铸锭机11的入料口与所述冷凝气液分离器10的液体出口连通。
96.作为本实用新型的一个具体实施例，所述铸锭机11中设置有铸锭模具。
97.作为本实用新型的一个具体实施例，所述铸锭模具为棒状磨具，所述铸锭机11得到镁棒产品。
98.作为本实用新型的一个具体实施例，所述铸锭模具为锭模，所述铸锭机11得到镁锭。
99.本实用新型提供的连续生产系统优选还包括提纯精炼装置18，所述提纯精炼装置18的入料口与所述冷凝气液分离器10的液体出口连通，所述提纯精炼装置18的出料口与所述铸锭机11的入料口连通。
100.在本实用新型中，所述提纯精炼装置18用于对所述冷凝得到的液态mg进行纯化精制，得到精制的mg液。
101.本实用新型提供的连续生产系统优选还包括压缩机13，所述压缩机的气体入口与所述气体冷却过滤装置12的气体出口连通，所述压缩机13的气体出口与所述气体储存容器14的气体入口连通。
102.在本实用新型中，所述压缩机13用于将从所述气体冷却过滤装置出气口得到的净化保护气体压缩后，储存与所述气体储存容器14中，以便循环使用。
103.本实用新型使用上述连续生产系统制备金属镁的具体方法优选为：将氧化镁粉体放料至第一原料储存容器23中，将铝颗粒放料至第二原料储存容器24中。启动原料及还原剂输送机2，位于第一原料储存容器中的氧化镁粉体通过第一计量给料机1连续向原料及还原剂输送机2中放料，位于第二原料储存容器中铝颗粒体通过第二计量给料机20连续向原料及还原剂输送机2中放料；原料及还原剂输送机2将氧化镁粉体和铝颗粒连续输送至混料仓3中。混料仓3中混合料经由第三计量给料机4放料至气体加料装置5中，同时，载气储存容
器14中的气体经由压力调节阀15通入气力加料装置5中作为载体，输送混合料通过密闭加料管道6和管状电极7输送至反应炉8的熔池中，其中反应炉8为密闭电炉，反应炉8设置有管状电极7，所述密闭加料管道6套设于管状电极7上，所述管状电极7与短网母线22接触电连接，电网19提供的电能通过电力交换装置21变压/变流后，由短网母线22输送至管状电极7，并在电极7伸入反应炉8内的一端端头对熔池表面形成电弧放电，加热反应炉8的熔池温度维持在2200℃以上，氧化镁粉体和铝颗粒熔融在熔池内成为液体，进行还原反应，得到mg蒸气和和反应后剩余物熔体。mg蒸气与熔池中的连续通入的保护气体共同进入冷器10中。mg蒸气在气液冷凝分离器10中冷凝得到液体mg，液体mg直接进入铸锭机11浇铸，得到镁棒或镁锭产品；或液体mg经提纯精炼装置18精炼后进入铸锭机11浇铸，得到精制镁棒或精制镁锭产品。反应炉8中的反应后剩余物熔体积累至一定量后通过反应炉8的排渣口16，排放至接渣容器17中，并运送至熔渣处理场处理。由气液冷凝分离器10分离后的气体进入气体冷却过滤装置12处理后，经压缩机13压缩后进入气体储存容器14中进行储存和循环利用。
104.为了进一步说明本实用新型，下面结合实施例对本实用新型提供的技术方案进行详细地描述，但不能将它们理解为对本实用新型保护范围的限定。
105.实施例1
106.将粒径≤0.3mm，mgo含量≥97wt％的氧化镁粉体放料至第一原料储存容器23中，将粒径为5mm，al含量≥95wt％的铝颗粒放料至第二原料储存容器24中。启动原料及还原剂输送机2，位于第一原料储存容器中的氧化镁粉体通过第一计量给料机1连续向原料及还原剂输送机2中放料，位于第二原料储存容器中的铝颗粒体通过第二计量给料机20连续向原料及还原剂输送机2中放料，铝颗粒和氧化镁粉体的质量比为0.45:1；原料及还原剂输送机2将氧化镁粉体和铝颗粒连续输送至混料仓3中，混料仓3中混合料经由第三计量给料机4放料至气体加料装置中，同时，载气储存容器14中的气体经由压力调节阀15通入气力加料装置5中作为载体，输送混合料通过密闭加料管道6和管状电极7输送至反应炉8的熔池中。其中反应炉8为密闭电炉，反应炉8设置有管状电极7，所述密闭加料管道6套设于管状电极7上。所述管状电极7与短网母线22接触电连接，电网19提供的电能通过电力交换装置21变压/变流后，由短网母线22输送至管状电极7，并在管状电极7伸入反应炉8内的一端端头对熔池形成电弧放电，加热反应炉8的熔池温度在2200℃以上，氧化镁粉体和铝颗粒熔融形成液体，在常压条件下进行还原反应。熔融还原反应时得到的气态的mg和熔融态的al2o3。mg蒸气与载气气体共同进入气液冷凝分离器10中。mg蒸气在气液冷凝分离器10中冷凝成液体mg。液体mg直接进入铸锭机11浇铸，得到镁棒或镁锭产品；或液体mg经提纯精炼装置18精炼后进入铸锭机11浇铸，得到精制镁棒或精制镁锭产品。反应炉8中熔融态的al2o3积累至一定量后通过反应炉8的排渣口16排放至接渣容器17中，并运送至熔渣处理场处理。熔融态的al2o3冷却后即为电熔刚玉产品。由气液冷凝分离器10分离出来的载气气体进入气体冷却过滤装置12处理后，经压缩机13压缩后进入气体储存容器14中进行储存和循环利用。
107.实施例2
108.将粒径≤0.3mm，mgo含量≥97wt％的氧化镁粉体放料至第一原料储存容器23中，将粒径为5mm，al含量≥95wt％的铝颗粒放料至第二原料储存容器24中。启动原料及还原剂输送机2，位于第一原料储存容器中的氧化镁粉体通过第一计量给料机1连续向原料及还原剂输送机2中放料，位于第二原料储存容器中的铝颗粒体通过第二计量给料机20连续向原
料及还原剂输送机2中放料，铝颗粒和氧化镁粉体的质量比为0.3:1；原料及还原剂输送机2将氧化镁粉体和铝颗粒连续输送至混料仓3中，混料仓3中混合料经由第三计量给料机4放料至气体加料装置中，同时，载气储存容器14中的气体经由压力调节阀15通入气力加料装置5中作为载体，输送混合料通过密闭加料管道6和管状电极7输送至反应炉8的熔池中。其中反应炉8为密闭电炉，反应炉8设置有管状电极7，所述密闭加料管道6套设于带有中心管道的管状电极7上。所述管状电极7与短网母线22接触电连接，电网19提供的电能通过电力交换装置21变压/变流后，由短网母线22输送至管状电极7，并在管状电极7伸入反应炉8内的一端端头对熔池形成电弧放电，加热反应炉8的熔池温度在2200℃以上，氧化镁粉体和铝颗粒熔融形成液体，在常压条件下进行还原反应。熔融还原反应时得到的气态的mg和熔融态的al2o3mgo。mg蒸气与载气气体共同进入气液冷凝分离器10中。mg蒸气在气液冷凝分离器10中冷凝成液体mg，与载气分离。液体mg直接进入铸锭机11浇铸，得到镁棒或镁锭产品；或液体mg经提纯精炼装置18精炼后进入铸锭机11浇铸，得到精制镁棒或精制镁锭产品。反应炉8中熔融态的al2o3mgo积累至一定量后通过反应炉8的排渣口16排放至接渣容器17中，并运送至熔渣处理场处理。熔融态的al2o3mgo冷却后即为电熔镁铝尖晶石产品。由气液冷凝分离器10分离出来的载气气体进入气体冷却过滤装置12处理后，经压缩机13压缩后进入气体储存容器14中进行储存和循环利用。
109.尽管上述实施例对本实用新型做出了详尽的描述，但它仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本实用新型保护范围。