一种金属镁、锌、铅、锂的真空罐式冶炼设备和方法技术

本发明专利技术提供一种金属镁、锌、铅、锂的真空罐式冶炼设备和方法，其设备包括真空罐盖车系统、熔体包、真空盖、真空加料系统、真空喷粉枪系统、测温、取样枪系统、抽真空机组系统、虹吸熔渣出渣系统、除尘净化器、收集器；真空加料系统、真空喷粉枪系统、测温、取样枪系统设置在真空盖上，虹吸熔渣出渣系统连接在真空罐侧壁；提供一种金属镁、锌、铅、锂的真空罐式冶炼方法，将35％～95％的硅铁加入熔体包内加热到1350～1680℃后熔化成液态，通过喷粉枪系统，将含镁原料与助溶剂混合粉剂连续喷入液态硅铁中，开启抽真空机组使真空罐内的压强降至8～5000Pa，镁蒸汽溢出熔体包，经除尘净化器后收集，其优点是：节能高效、生产周期短、产量大、污染物排放少、资源可二次利用。

【技术实现步骤摘要】
一种金属镁、锌、铅、锂的真空罐式冶炼设备和方法
：本专利技术属于金属冶炼设备及方法
，特别是涉及金属镁、锌、铅、锂的真空罐式冶炼设备和方法。
技术介绍
：以现有技术中金属镁的冶炼为例对
技术介绍
进行介绍。金属镁自身的还原性极强，在标准状态下，它的氧化物很难被常用的还原剂如硅、铝等金属还原。我国自然界镁主要以碳酸盐或者卤化镁的形式存在。氯化镁中的镁需要用电解法提取，成本的缘故，国内已经很少使用电解法。主要成分为碳酸镁的白云石矿经煅烧后的主要成分为氧化镁，在真空条件下改变反应的分压，煅烧白云石中的氧化镁可以被还原剂还原出来。目前我国的原镁产量占到世界原镁产量的80％左右，均采用皮江法生产。皮江法是将煅烧白云石与还原剂硅铁磨成粉并压制成球，装入横卧排列的耐热不锈钢罐内，由罐外燃煤得煤气或其它燃料加热，在真空度5-13Pa、温度1200℃左右进行固相反应。反应产物镁蒸汽用冷凝方法收集。初装的球状料经还原反应后，由人工从不锈钢罐内掏出。这种方法效率低，能耗高，污染大，劳动强度大，且残余硅铁还原剂与渣料仍呈扁球状混合在一起，难以进行二次利用。由此诸多因素，为了限制低水平重复型建设，我国将新建皮江法原镁冶炼列为限制性项目。国内竖罐法冶炼金属镁，典型的有外热竖罐皮江法，文献[①刘勇，游国强，黄彦彦.竖罐炼镁技术的发展现状与展望.轻金属.2010(06):45-49]，[②任玲，夏德红，毕寒冰.新型竖置镁还原罐的设计.有色金属(冶炼部分).2012(02):30-33]，和专利[③周向阳，李劼，刘宏专，徐日瑶，伍上元，李昌林，杨娟.中南大学.一种外热竖罐炼镁装置.CN101706204A]，共同之处在于改变不锈钢罐横卧排列为竖置的布置方式，开发了竖罐冶炼金属镁技术，其工作重点均在提高机械化、自动化程度，有的还同时改善燃烧效率，通过变化装料、卸料的方式，能将还原周期由传统的12小时缩短至9-10小时。另一种内热竖罐皮江法，文献[④沈晶鑫.多热源内热式镁冶炼炉内温度分布规律模拟与实验研究.西安科技大学硕士论文.2007]改变供能来源，采用电热方法，热源均布于竖罐内的含煅烧白云石、硅铁粉、萤石球料之中。文献[5牛强、储少军的RH及单嘴精炼炉冶炼金属镁的专利，专利号为CN101999005A及CN101906544A，其方法是采用钢铁冶炼的钢水真空处理设备RH及单嘴精炼炉用于金属镁的冶炼，在硅铁水包的铁水液面上插入RH或单嘴插入管，利用插入管铁水上部的氩气气泡泵将铁液抽入真空室内，在真空室与铁包之间形成铁液的循环，含镁原料由喷粉系统喷入真空室下的铁水包循环铁液中与硅铁液混合反应，形成镁蒸汽被真空系统抽入镁收集装置中收集。上述方法大都是以皮江法为基础进行的改进，而原料的状态、反应原理均与皮江法完全一样，未能从根本上解决皮江法的弊端。这些方法都存在效率低，能耗高，污染大，劳动强度高，且残余硅铁还原剂与渣料仍呈扁球状混合在一起，难以进行二次利用的问题。
技术实现思路
：本专利技术的目的是彻底摒弃皮江法生产工艺的弊端，将VD真空处理、钢包喷粉、真空感应炉的设备及方法进行组合形成一种新的过量液态金属还原剂中喷入被还原剂-含镁混合粉剂，使含镁原料在真空高温下气固液三相反应还原的金属镁的冶炼，以及同样可用于金属锌、铅、锂的冶炼，能达到效率高，污染小，自动化强度高并且能够实现渣相好、易排渣的连续冶炼工艺的金属镁、锌、铅、锂的真空罐式冶炼设备和方法本专利技术解决其技术问题所采用的方案是：提供一种金属镁、锌、铅、锂的真空罐式冶炼设备，由观察窗及电视摄像头、收集器、真空加料系统、除尘净化器、测温取样枪系统、真空喷粉枪系统、渣罐、渣罐车、真空切断阀a、真空腔、真空切断阀b、真空罐、真空罐盖组成，其特征是：还包括事故还原熔体浇铸坑、事故熔体流槽、可移动U形弯头、抽真空机组系统、熔渣溢流槽、真空罐盖车系统、混合粉剂喷粉系统、虹吸熔渣出渣系统、熔体包、外磁轭、事故还原熔体安全阀、内磁轭、防溅盖、氩气除尘器、回收氩气贮罐、氩气加压泵、熔渣加热器、熔渣与熔体连续测温系统；相互连接的真空罐、真空罐盖、防溅盖、真空罐盖车系统、熔体包、外磁轭、内磁轭、观察窗及电视摄像头组成了真空反应室系统；连接在真空室内防溅盖上的除尘净化器、收集器与抽真空机组系统相互用管道和真空切断阀b连接组成了收集及抽真空系统；由相互连接的两个粉料喷粉罐、连接管道、阀门组成了混合粉剂喷粉系统，并与真空切断阀a和真空腔组成了真空喷粉枪系统；带测温取样真空腔和真空切断阀a的测温取样枪组成了测温取样枪系统；真空加料系统固定连接在混合粉剂喷粉系统的下部；带熔渣加热器的虹吸熔渣出渣系统设置在熔渣溢流槽的下部；真空罐盖扣在真空罐上，连接处有橡胶密封；防溅盖吊挂在真空罐盖上，外磁轭和内磁轭分别设置在熔体包的外部和内部；真空加料系统、真空喷粉枪系统、测温取样枪系统、观察窗及电视摄像头焊接在真空罐盖上，设有横向止动装置的真空罐盖吊挂在真空罐盖车系统上；带真空切断阀a的除尘净化器与收集器由可移动U形弯头管路法兰连接，连接法兰之间设有真空密封环；虹吸熔渣出渣系统与真空罐焊接，熔渣溢流槽焊接在熔体包侧壁上，虹吸熔渣出渣系统出渣口与外部大气连通，出渣口下部设置有渣罐，渣罐置于渣罐车上；事故还原熔体安全阀设置在真空罐底部，事故还原熔体浇铸坑设置在真空罐外的地下，事故还原熔体浇铸坑与事故还原熔体安全阀之间由事故熔体流槽连接起来；相互连接的抽真空机组系统、氩气除尘器、回收氩气贮罐、氩气加压泵组成了氩气回收系统；观察窗及电视摄像头焊接在真空罐盖上；熔渣、熔体连续测温系统从熔体包的外磁轭上部插入熔体包碳质或碳化硅质耐火材料内；熔体包是分条无磁不锈钢板设计，设有绝热耐火毡包裸层、绝热层、永久层、石墨或碳化硅工作层，外磁轭和内磁轭分别设置在熔体包的外部和内部，感应线圈内部耐火材料及其内盛的还原熔体由线圈内的熔体包壁或外磁轭线圈框架固定，底部以无磁不锈钢作为底托，可沿设定的转轴转动一定的角度的外磁轭线圈框架与熔体包固定连接；防溅盖扣在熔体包上，并与除尘净化器用导管连接，之间设置真空切断阀b；金属蒸汽的导出管设在防溅盖的上部或侧面；真空罐底部设有用于事故应急的事故还原熔体安全阀，真空罐下部设有事故还原熔体浇铸坑，事故还原熔体安全阀和事故还原熔体浇铸坑由事故熔体流槽连接；抽真空机组系统由能够以达到冶炼所需的真空度3～8000Pa的多级真空泵灵活组合；混合粉剂喷粉系统包括两个带阀门和电子称量计的粉料喷粉罐及连接管道和氩气输送管；真空喷粉枪系统的喷粉枪带有能更换喷粉枪枪头的真空腔(21)和能隔绝真空反应室与真空腔的真空切断阀a；真空罐盖车系统、混合粉剂喷吹系统、真空喷粉枪系统、测温取样枪系统、真空加料系统全部焊接在真空罐盖上，整个真空罐盖吊挂在真空罐盖车系统上；虹吸熔渣出渣系统内置电加热熔渣加热器；设置与真空罐相连接的两个真空腔，真空腔有渣罐。其设备特征还在于：收集及抽真空系统包括连接在真空室内防溅盖上的除尘净化器、两套收集器、抽真空机组系统，除尘净化器与防溅盖由带真空切断阀b的管路连接，收集器与除尘净化器之间用可移动U形弯头连接，可移动U形弯头前后各设置一个切断阀，与抽真空机组系统用带阀门的管路连接，收集器内带熔渣加热器，熔渣加热器设置成带本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属镁、锌、铅、锂的真空罐式冶炼设备，由观察窗及电视摄像头(1)、收集器(4)、真空加料系统(6)、除尘净化器(7)、测温取样枪(9)、真空喷粉枪系统(10)、渣罐(15)、渣罐车(16)、真空切断阀a(17)、真空腔(21)、真空切断阀b(24)、真空罐(25)、真空罐盖(26)组成，其特征是：还包括事故还原熔体浇铸坑(2)、事故熔体流槽(3)、可移动U形弯头(5)、抽真空机组系统(8)、熔渣溢流槽(11)、真空罐盖车系统(12)、混合粉剂喷粉系统(13)、虹吸熔渣出渣系统(14)、熔体包(18)、外磁轭(19)、事故还原熔体安全阀(20)、内磁轭(22)、防溅盖(23)、氩气除尘器(27)、回收氩气贮罐(28)、氩气加压泵(29)、熔渣加热器(30)、熔渣与熔体连续测温系统(31)；相互连接的真空罐(25)、真空罐盖(26)、防溅盖(23)、真空罐盖车系统(12)、熔体包(18)、外磁轭(19)、内磁轭(22)、观察窗及电视摄像头(1)组成了真空反应室系统；连接在真空室内防溅盖(23)上的除尘净化器(7)收集器(4)与抽真空机组系统(8)相互用管道和真空切断阀b(24)连接组成了收集及抽真空系统；由相互连接的两个粉料喷粉罐、连接管道、阀门组成了混合粉剂喷粉系统(13)，并与真空切断阀a(17)和真空腔(21)组成了真空喷粉枪系统(10)；带测温取样真空腔(21)和真空切断阀a(17)的测温取样枪组成了测温取样枪系统(9)；真空加料系统(6)固定连接在混合粉剂喷粉系统(13)的下部；带熔渣加热器(30)的虹吸熔渣出渣系统(14)设置在熔渣溢流槽(11)的下部；真空罐盖(26)扣在真空罐(25)上，连接处有橡胶密封；防溅盖(23)吊挂在真空罐盖(26)上，外磁轭(19)和内磁轭(22)分别设置在熔体包(18)的外部和内部；真空加料系统(6)、真空喷粉枪系统(10)、测温取样枪系统(9)、观察窗及电视摄像头(1)焊接在真空盖(26)上，设有横向止动装置的真空盖(26)吊挂在真空罐盖车系统(12)上；带真空切断阀a(17)的除尘净化器(7)与收集器(4)由可移动U形弯头(5)管路法兰连接，连接法兰之间设有真空密封环；虹吸熔渣出渣系统(14)与真空罐(25)焊接，熔渣溢流槽(11)焊接在熔体包(18)侧壁上，虹吸熔渣出渣系统(14)出渣口与外部大气连通，出渣口下部设置有渣罐(15)，渣罐(15)置于渣罐车(16)上；事故还原熔体安全阀(20)设置在真空罐(25)底部，事故还原熔体浇铸坑(2)设置在真空罐外的地下，事故还原熔体浇铸坑(2)与事故还原熔体安全阀(20)之间由事故熔体流槽(3)连接起来；相互连接的抽真空机组系统(8)、氩气除尘器(27)、回收氩气贮罐(28)、氩气加压泵(29)组成了氩气回收系统；观察窗及电视摄像头(1)焊接在真空罐盖(26)上；熔渣、熔体连续测温系统(31)从熔体包(18)的外磁轭上部插入熔体包碳质或碳化硅质耐火材料内；熔体包(18)是分条无磁不锈钢板设计，设有绝热耐火毡包裸层、绝热层、永久层、石墨或碳化硅工作层，外磁轭(19)和内磁轭(22)分别设置在熔体包(18)的外部和内部，感应线圈内部耐火材料及其内盛的还原熔体由线圈内的熔体包壁或外磁轭线圈框架固定，底部以无磁不锈钢作为底托，可沿设定的转轴转动一定的角度的外磁轭(19)线圈框架与熔体包(18)固定连接；防溅盖(23)扣在熔体包(18)上，并与除尘净化器(7)用导管连接，之间设置真空切断阀b(24)；金属蒸汽的导出管设在防溅盖(23)的上部或侧面；真空罐(25)底部设有用于事故应急的事故还原熔体安全阀(20)，真空罐(25)下部设有事故还原熔体浇铸坑(2)，事故还原熔体安全阀(20)和事故还原熔体浇铸坑(2)由事故熔体流槽(3)连接；抽真空机组系统(8)由能够以达到冶炼所需的真空度3～8000Pa的多级真空泵灵活组合；混合粉剂喷粉系统(13)包括两个带阀门和电子称量计的粉料喷粉罐及连接管道和氩气输送管；真空喷粉枪系统(10)的喷粉枪带有能更换喷粉枪枪头的真空腔(21)和能隔绝真空反应室与真空腔(21)的真空切断阀a(17)；真空罐盖车系统(12)、混合粉剂喷吹系统(13)、真空喷粉枪系统(10)、测温取样枪系统(9)、真空加料系统(6)全部焊接在真空罐盖(26)上，整个真空罐盖(26)吊挂在真空罐盖车系统(12)上；虹吸熔渣出渣系统(14)内置电加热熔渣加热器(30)；设置与真空罐(25)相连接的两个真空腔，真空腔有渣罐。...

【技术特征摘要】
1.一种金属镁、锌、铅、锂的真空罐式冶炼设备，由观察窗及电视摄像头(1)、收集器(4)、真空加料系统(6)、除尘净化器(7)、测温取样枪系统(9)、真空喷粉枪系统(10)、渣罐(15)、渣罐车(16)、真空切断阀a(17)、真空腔(21)、真空切断阀b(24)、真空罐(25)、真空罐盖(26)组成，其特征是：还包括事故还原熔体浇铸坑(2)、事故熔体流槽(3)、可移动U形弯头(5)、抽真空机组系统(8)、熔渣溢流槽(11)、真空罐盖车系统(12)、混合粉剂喷粉系统(13)、虹吸熔渣出渣系统(14)、熔体包(18)、外磁轭(19)、事故还原熔体安全阀(20)、内磁轭(22)、防溅盖(23)、氩气除尘器(27)、回收氩气贮罐(28)、氩气加压泵(29)、熔渣加热器(30)、熔渣与熔体连续测温系统(31)；相互连接的真空罐(25)、真空罐盖(26)、防溅盖(23)、真空罐盖车系统(12)、熔体包(18)、外磁轭(19)、内磁轭(22)、观察窗及电视摄像头(1)组成了真空反应室系统；连接在真空室内防溅盖(23)上的除尘净化器(7)、收集器(4)与抽真空机组系统(8)相互用管道和真空切断阀b(24)连接组成了收集及抽真空系统；由相互连接的两个粉料喷粉罐、连接管道、阀门组成了混合粉剂喷粉系统(13)，并与真空切断阀a(17)和真空腔(21)组成了真空喷粉枪系统(10)；带测温取样真空腔(21)和真空切断阀a(17)的测温取样枪组成了测温取样枪系统(9)；真空加料系统(6)固定连接在混合粉剂喷粉系统(13)的下部；带熔渣加热器(30)的虹吸熔渣出渣系统(14)设置在熔渣溢流槽(11)的下部；真空罐盖(26)扣在真空罐(25)上，连接处有橡胶密封；防溅盖(23)吊挂在真空罐盖(26)上，外磁轭(19)和内磁轭(22)分别设置在熔体包(18)的外部和内部；真空加料系统(6)、真空喷粉枪系统(10)、测温取样枪系统(9)、观察窗及电视摄像头(1)焊接在真空罐盖(26)上，设有横向止动装置的真空罐盖(26)吊挂在真空罐盖车系统(12)上；带真空切断阀a(17)的除尘净化器(7)与收集器(4)由可移动U形弯头(5)管路法兰连接，连接法兰之间设有真空密封环；虹吸熔渣出渣系统(14)与真空罐(25)焊接，熔渣溢流槽(11)焊接在熔体包(18)侧壁上，虹吸熔渣出渣系统(14)出渣口与外部大气连通，出渣口下部设置有渣罐(15)，渣罐(15)置于渣罐车(16)上；事故还原熔体安全阀(20)设置在真空罐(25)底部，事故还原熔体浇铸坑(2)设置在真空罐外的地下，事故还原熔体浇铸坑(2)与事故还原熔体安全阀(20)之间由事故熔体流槽(3)连接起来；相互连接的抽真空机组系统(8)、氩气除尘器(27)、回收氩气贮罐(28)、氩气加压泵(29)组成了氩气回收系统；观察窗及电视摄像头(1)焊接在真空罐盖(26)上；熔渣、熔体连续测温系统(31)从熔体包(18)的外磁轭上部插入熔体包碳质或碳化硅质耐火材料内；熔体包(18)是分条无磁不锈钢板设计，设有绝热耐火毡包裸层、绝热层、永久层、石墨或碳化硅工作层，外磁轭(19)和内磁轭(22)分别设置在熔体包(18)的外部和内部，感应线圈内部耐火材料及其内盛的还原熔体由线圈内的熔体包壁或外磁轭线圈框架固定，底部以无磁不锈钢作为底托，可沿设定的转轴转动一定的角度的外磁轭(19)线圈框架与熔体包(18)固定连接；防溅盖(23)扣在熔体包(18)上，并与除尘净化器(7)用导管连接，之间设置真空切断阀b(24)；金属蒸汽的导出管设在防溅盖(23)的上部或侧面；真空罐(25)底部设有用于事故应急的事故还原熔体安全阀(20)，真空罐(25)下部设有事故还原熔体浇铸坑(2)，事故还原熔体安全阀(20)和事故还原熔体浇铸坑(2)由事故熔体流槽(3)连接；抽真空机组系统(8)由能够以达到冶炼所需的真空度3～8000Pa的多级真空泵灵活组合；混合粉剂喷粉系统(13)包括两个带阀门和电子称量计的粉料喷粉罐及连接管道和氩气输送管；真空喷粉枪系统(10)的喷粉枪带有能更换喷粉枪枪头的真空腔(21)和能隔绝真空反应室与真空腔(21)的真空切断阀a(17)；真空罐盖车系统(12)、混合粉剂喷粉系统(13)、真空喷粉枪系统(10)、测温取样枪系统(9)、真空加料系统(6)全部焊接在真空罐盖(26)上，整个真空罐盖(26)吊挂在真空罐盖车系统(12)上；虹...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁文玉，郭华，汪玉娇，
申请(专利权)人：北京中冶设备研究设计总院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11