感应加热液态搅拌连续炼镁的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了感应加热液态搅拌连续炼镁的系统和方法。其中，系统包括：硅铁、镁矿、熔剂原料料仓，各原料料仓均具有惰性气体进口和抽真空口；给料机构；以及熔炼机构，包括密闭室和感应电炉，感应电炉设在密闭室内，感应电炉顶部设有进料管道和烟气管道，进料管道延伸至密闭室外并与螺旋输送机相连，烟气管道延伸至密闭室外，感应电炉侧部设有出渣口和出铁口；感应电炉还具有搅拌桨；其中，密闭室和感应电炉的侧壁上设有惰性气体进口，密闭室的顶壁和烟气管道上设有抽真空口。该系统采用微负压或常压操作，可实现连续加料和排料，实现金属镁连续化生产，降低生产成本。可有效减少喷溅和烟尘含量，提高原镁质量和设备稳定运行状况。

The system and method of continuous magnesium smelting with liquid stirring by induction heating

【技术实现步骤摘要】
感应加热液态搅拌连续炼镁的系统和方法
本专利技术涉及冶金领域，具体而言，本专利技术涉及感应加热液态搅拌连续炼镁的系统和方法。
技术介绍
目前，国内绝大部分金属镁生产仍采用传统皮江法工艺，该方法至少具有如下缺点：(1)生产现场绝大部分工序依靠人工操作，劳动强度大，安全隐患多；(2)镁冶炼为间歇式生产，还原周期长，生产效率低；(3)生产过程全开放，现场粉尘和废气多，噪音大，环境污染严重；(4)真空还原罐价格昂贵，服役期短，使用量大；(5)还原冶炼采用外加热方式，热利用效率低；(6)镁还原反应为固-固反应，反应速率慢，原料利用率低；(7)还原冶炼需在真空条件下进行，真空系统复杂，运行能耗高；(8)还原出的镁蒸气在罐口冷凝为固态，杂质多，需再加热熔化和净化，能耗高。法国Magnetherm法采用交流电极加热。由于电炉系统体积庞大，系统真空度不足，加之直接向炉内装入白云石原料，而白云石中碳酸盐会发生高温吸热分解反应，因此电炉炼镁时温度很高。此外，直接投入的原料同硅铁液熔池的混合仅依靠熔体热对流，熔池内反应速率慢，存在温度和成分不均，易形成流场死区，导致原料和还原剂利用率不高，冶炼周期长。据报道，整个生产周期在16～24h，一天可产金属镁3～8t，吨镁原材料消耗7t，生产效率低。专利CN103882246A的技术工艺中，硅铁需要在熔炼炉内熔化后再倒入真空还原室内的硅铁包中。由于真空室内没有加热装置，而镁还原和金属镁蒸发均是吸热反应，加之镁矿粉需喷吹进入硅铁液中，易使硅铁包内的熔体温度迅速降低，熔体黏度升高，还原反应速率降低，也容易使镁蒸气过热不足而在管道冷凝。即使如CN105970004A、CN105950889A、CN107541608A中所示在喷吹过程中也同时采用加热方式，也由于喷入气量过多，会带走熔体大量热量，降低装置热效率。而且喷吹也会产生大量烟尘，污染装置和烟气系统，降低金属粗镁纯度，增加后续烟气处理和镁精炼负担。此外，诸如所用煅白等含镁原料，不仅需要粉磨很细，还容易吸水潮解，堵塞料管，不易稳定生产。而且大部分技术需要维持系统真空环境，增加系统负担，从而增加能耗和成本。综上所述，现有的冶炼镁的系统和方法仍有待改进。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出感应加热液态搅拌连续炼镁的系统和方法。该系统或方法采用微负压或常压操作，真空系统负担小，能源动力消耗少。工艺流程短，设备投资少，自动化程度高。还原反应速率快，生产效率高，金属回收率高。可实现连续加料和排料，实现金属镁连续化生产，降低生产成本。可有效减少喷溅和烟尘含量，提高原镁质量和设备稳定运行状况。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种炼镁系统。根据本专利技术的实施例，该炼镁系统包括：硅铁料仓、镁矿料仓、熔剂料仓，所述硅铁料仓、所述镁矿料仓和所述熔剂料仓均具有物料出口、惰性气体进口和抽真空口；给料机构，所述给料机构包括定量给料器和螺旋输送机，所述定量给料器与所述物料出口相连，所述螺旋输送机上设有惰性气体进口；熔炼机构，所述熔炼机构包括密闭室和感应电炉，所述感应电炉设在所述密闭室内，所述感应电炉顶部设有进料管道和烟气管道，所述进料管道延伸至所述密闭室外并与所述螺旋输送机相连，所述烟气管道延伸至所述密闭室外，所述感应电炉侧部设有出渣口和出铁口，所述出渣口和所述出铁口通过虹吸式排除方式延伸至所述密闭室外；所述感应电炉还具有搅拌桨，所述搅拌桨由所述感应电炉顶部伸入所述感应电炉内；其中，所述密闭室和所述感应电炉的侧壁上设有惰性气体进口，所述密闭室的顶壁和所述烟气管道上设有抽真空口。采用根据本专利技术实施例的炼镁系统冶炼镁，首先通过位于各料仓和密闭室、感应电炉上的抽真空口将设备内空气排出，并通过惰性气体进口充入惰性气体，使设备内处于常压或微负压状态。然后将硅铁合金经给料机构送入感应电炉炉膛，加热使硅铁合金熔化，在感应电炉炉膛中形成熔池。后续，将搅拌桨垂直降入熔池内，熔池在搅拌桨作用下不断转动，在熔体表面靠近搅拌桨桨杆的中心区域形成涡流。进而，将镁矿与熔剂计量后加入熔池，并使投料垂直落入点靠近搅拌区域。镁矿与熔剂在熔池涡流的卷吸作用下进入熔池内，同熔池中的硅元素发生镁还原反应，获得镁蒸气、含硅铁水和熔渣。随着反应的进行，熔池中硅含量逐渐降低，可向熔池中继续加入硅铁合金以及镁矿、熔剂，从而实现金属镁连续化生产。由此，该系统采用微负压或常压操作，不需真空或者在低真空条件下运行，真空系统负担小，能源动力消耗少。工艺流程短，设备投资少，自动化程度高。还原反应速率快，生产效率高，金属回收率高。可实现连续加料和排料，实现金属镁连续化生产，降低生产成本。可有效减少喷溅和烟尘含量，改善原镁质量和设备稳定运行状况。另外，根据本专利技术上述实施例的炼镁系统还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述硅铁料仓、所述镁矿料仓和所述熔剂料仓均包括上料仓和下料仓。在本专利技术的一些实施例中，所述上料仓和所述下料仓之间、以及所述下料仓和所述定量给料器之间均设有阀门。在本专利技术的一些实施例中，位于所述感应电炉侧壁的惰性气体进口包括多个，多个所述惰性气体进口以所述感应电炉的中心对称设置。在本专利技术的另一方面，本专利技术提出了一种采用上述实施例的炼镁系统实施的炼镁方法。根据本专利技术的实施例，该方法包括：(1)利用抽真空装置将所述炼镁系统抽真空后，向所述炼镁系统中充入惰性气体；将硅铁供给至感应电炉内并加热熔化，以便形成熔池；(2)利用搅拌桨对所述熔池进行搅拌，并加入镁矿和熔剂进行还原反应，以便得到镁蒸气、含硅铁水和熔渣；(3)根据所述还原反应的反应进度，向所述熔池中补充所述硅铁、所述镁矿和所述熔剂。采用根据本专利技术实施例的炼镁方法冶炼镁，首先通过位于各料仓和密闭室、感应电炉上的抽真空口将设备内空气排出，并通过惰性气体进口充入惰性气体，使设备内处于常压或微负压状态。然后将硅铁合金经给料机构送入感应电炉炉膛，加热使硅铁合金熔化，在感应电炉炉膛中形成熔池。后续，将搅拌桨垂直降入熔池内，熔池在搅拌桨作用下不断转动，在熔体表面靠近搅拌桨桨杆的中心区域形成涡流。进而，将镁矿与熔剂计量后加入熔池，并使投料垂直落入点靠近搅拌区域。镁矿与熔剂在熔池涡流的卷吸作用下进入熔池内，同熔池中的硅元素发生镁还原反应，获得镁蒸气、含硅铁水和熔渣。随着反应的进行，熔池中硅含量逐渐降低，可向熔池中继续加入硅铁合金以及镁矿、熔剂，从而实现金属镁连续化生产。由此，该系统采用常压或微负压操作，不需真空或者在低真空条件下运行，真空系统负担小，能源动力消耗少。工艺流程短，设备投资少，自动化程度高。还原反应速率快，生产效率高，金属回收率高。可实现连续加料和排料，实现金属镁连续化生产，降低生产成本。可有效减少喷溅和烟尘含量，改善原镁质量和设备稳定运行状况。另外，根据本专利技术上述实施例的炼镁方法还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述硅铁中的硅含量不低于75wt％。在本专利技术的一些实施例中，所述镁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种炼镁系统，其特征在于，包括：/n硅铁料仓、镁矿料仓、熔剂料仓，所述硅铁料仓、所述镁矿料仓和所述熔剂料仓均具有物料出口、惰性气体进口和抽真空口；/n给料机构，所述给料机构包括定量给料器和螺旋输送机，所述定量给料器与所述物料出口相连，所述螺旋输送机上设有惰性气体进口；/n熔炼机构，所述熔炼机构包括密闭室和感应电炉，所述感应电炉设在所述密闭室内，所述感应电炉顶部设有进料管道和烟气管道，所述进料管道延伸至所述密闭室外并与所述螺旋输送机相连，所述烟气管道延伸至所述密闭室外，所述感应电炉侧部设有出渣口和出铁口，所述出渣口和所述出铁口延伸至所述密闭室外；所述感应电炉还具有搅拌桨，所述搅拌桨由所述感应电炉顶部伸入所述感应电炉内；其中，所述密闭室和所述感应电炉的侧壁上设有惰性气体进口，所述密闭室的顶壁和所述烟气管道上设有抽真空口。/n

【技术特征摘要】
1.一种炼镁系统，其特征在于，包括：
硅铁料仓、镁矿料仓、熔剂料仓，所述硅铁料仓、所述镁矿料仓和所述熔剂料仓均具有物料出口、惰性气体进口和抽真空口；
给料机构，所述给料机构包括定量给料器和螺旋输送机，所述定量给料器与所述物料出口相连，所述螺旋输送机上设有惰性气体进口；
熔炼机构，所述熔炼机构包括密闭室和感应电炉，所述感应电炉设在所述密闭室内，所述感应电炉顶部设有进料管道和烟气管道，所述进料管道延伸至所述密闭室外并与所述螺旋输送机相连，所述烟气管道延伸至所述密闭室外，所述感应电炉侧部设有出渣口和出铁口，所述出渣口和所述出铁口延伸至所述密闭室外；所述感应电炉还具有搅拌桨，所述搅拌桨由所述感应电炉顶部伸入所述感应电炉内；其中，所述密闭室和所述感应电炉的侧壁上设有惰性气体进口，所述密闭室的顶壁和所述烟气管道上设有抽真空口。


2.根据权利要求1所述的炼镁系统，其特征在于，所述硅铁料仓、所述镁矿料仓和所述熔剂料仓均包括上料仓和下料仓。


3.根据权利要求1所述的炼镁系统，其特征在于，所述上料仓和所述下料仓之间、以及所述下料仓和所述定量给料器之间均设有阀门。


4.根据权利要求1所述的炼镁系统，其特征在于，位于所述感应电炉侧壁的惰性气体进口包括多个，多个所述惰性气体进口以所述感应电炉的中心对称设置。


5.一种利用权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东波，梁文玉，黎敏，朱立江，姚心，张富信，代文彬，黄超，刘诚，郭天宇，吕东，
申请(专利权)人：中国恩菲工程技术有限公司，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