一种电热还原生产金属镁的设备及生产方法技术

本发明专利技术公开了一种电热还原生产金属镁的设备，具体涉及金属镁生产设备技术领域，包括炉体、多个还原竖罐、多个结晶器和供电装置，炉体具有多个炉膛，任一还原竖罐能够放置并固定安装于任一炉膛内，结晶器能够密封连接于还原竖罐开口端并与还原竖罐连通，每个炉膛内均设置加热装置，供电装置的输出端用于与各加热装置连接，供电装置的输入端用于与清洁能源发电系统连接并能够将清洁能源发电系统产生电能提供给各加热装置，还包括一种利用电热还原生产金属镁的设备进行生产金属镁的方法。本发明专利技术能降低镁冶炼的能耗和污染，改善环境，减轻工人劳动强度，增加劳动生产率。增加劳动生产率。增加劳动生产率。

【技术实现步骤摘要】
一种电热还原生产金属镁的设备及生产方法


[0001]本专利技术涉及金属镁生产设备
，特别是涉及一种电热还原生产金属镁的设备及生产方法。

技术介绍

[0002]青海盐湖是我国盐湖分布的最大“富矿”，丰富的钾、镁、锂等盐类资源潜在经济价值巨大。镁资源是察尔汗盐湖的优势资源，储量占全国的83％以上，其中镁主要以氯化镁形式作为氯化钾生产排放的副产物存在，每年排放数千万吨。目前在青海盐湖对金属镁的生产主要通过卤水精制、电解、铸造三个单元实现，其中卤水精制中的氯化镁脱水单元还未能实现稳定运行，严重制约盐湖金属镁装置的稳定运行和达标达产。当前对水氯镁石脱水是在氯化氢气体保护下进行，避免在脱水过程中生成氧化镁，但是氯化氢气体在高温下对金属材料腐蚀严重，因此对设备材料选择要求严格，建造设备的成本高，加工技术要求难度大；而且氯化氢气体是有毒气体，制造、运输、使用过程难度大，极易造成环保污染和重大人身事故，继而影响了金属镁一体化项目进程。
[0003]因此可以选择热还原法生产金属镁，首先将青海盐湖提取氯化钾后的卤水和石灰乳作为原料，制备成等摩尔钙镁氧化物，将钙镁氧化物添加至还原罐内，还原罐在还原炉中加热，用铝硅合金还原剂将钙镁氧化物还原成金属镁，在青海盐湖中热还原法比电解法炼制金属镁的能耗低，并且能够避开水氯镁石脱水的难题。目前我国热还原法生产金属镁的还原炉普遍采用的是外加热卧式还原罐还原炉，对还原炉加热的燃料仍然为化石燃料，这样导致镁冶炼能耗高、污染大、生产成本高，而且卧式横罐的寿命短，人工操作较困难，生产环境差，工人劳动强度大。
[0004]随着全国风能太阳能发电逐渐增多，将青海盐湖区风电、光伏电和镁锂双离子储能电池作为热源取代目前化石燃料的热源，用电热连续铝硅合金还原得到金属镁，从而改善环境，增加劳动生产率，减轻工人劳动强度势在必行。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种电热还原生产金属镁的设备及生产方法，以解决上述现有技术存在的问题，降低镁冶炼的能耗和污染，改善环境，减轻工人劳动强度，增加劳动生产率。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]本专利技术提供一种电热还原生产金属镁的设备，包括炉体、多个还原竖罐、多个结晶器和供电装置，所述炉体具有多个炉膛，任一所述还原竖罐能够放置并固定安装于任一所述炉膛内，所述结晶器能够密封连接于所述还原竖罐开口端并与所述还原竖罐连通，每个所述炉膛内均设置加热装置，所述供电装置的输出端用于与各所述加热装置连接，所述供电装置的输入端用于与清洁能源发电系统连接并能够将所述清洁能源发电系统产生电能提供给各所述加热装置。
[0008]优选的，还包括冷却系统、真空机组和控制系统，所述真空机组能够与各所述炉膛和与所述还原竖罐固定连接并连通后的所述结晶器连接并能够对各所述炉膛和与所述还原竖罐连通后的所述结晶器抽真空，所述冷却系统能够与所述真空机组、所述结晶器和各所述炉膛连接并对所述真空机组、所述结晶器和各所述炉膛进行冷却，所述控制系统能够连接所有的所述冷却系统、所述真空机组和所述供电装置并控制所述冷却系统、所述真空机组和所述供电装置的开启和关闭。
[0009]优选的，所述清洁能源发电系统为风电系统、光伏电系统和镁锂双离子储能电池系统中的至少一种，所述风电系统和所述光伏电系统分别与电源控制系统连接并能够将电能单向输送到所述电源控制系统，所述电源控制系统与所述供电装置连接并将电能输送至所述供电装置，所述镁锂双离子储能电池系统能够在所述风电系统和所述光伏电系统波动和间歇时向所述电源控制系统输送电能，所述电源控制系统能够将多余电源储存到所述镁锂双离子储能电池系统内。
[0010]优选的，所述加热装置为电磁感应线圈或加热电阻丝。
[0011]优选的，所述结晶器具有石墨滤网，所述石墨滤网设置于所述结晶器一端，所述还原竖罐通过所述石墨滤网与所述结晶器连通，所述还原竖罐内的镁蒸气能够穿过所述石墨滤网进入所述结晶器中并在所述结晶器内沉淀结晶。
[0012]优选的，所述真空机组包括真空机组Ⅰ和真空机组Ⅱ，所述真空机组Ⅰ通过真空阀与各所述炉膛连接，所述真空机组Ⅱ通过真空阀与固定连接在所述还原竖罐上方的所述结晶器连接。
[0013]优选的，所述结晶器包括结晶器外壁和套设于所述结晶器外壁内的结晶器内壁，所述结晶器外壁内侧和所述结晶器内壁外侧之间形成环形的结晶器冷却腔，所述镁蒸气能够进入所述结晶器内在所述结晶器内壁内侧结晶；所述炉膛包括炉膛外壁和套设于所述炉膛外壁内的炉膛内壁，所述炉膛外壁内侧和所述炉膛内壁外侧之间形成环形的炉膛冷却腔，所述炉膛内壁内侧固定有所述加热装置，所述结晶器冷却腔和所述炉膛冷却腔用于与所述冷却系统连通。
[0014]优选的，各所述还原竖罐外壁上设有测温装置Ⅰ，各所述结晶器外壁上设有测温装置Ⅱ，所述测温装置Ⅰ和所述测温装置Ⅱ与所述温控表连接并能够将测得的温度通过所述温控表显示出来，所述电热还原生产金属镁的设备还包括真空检测仪Ⅰ和真空检测仪Ⅱ，所述真空检测仪Ⅰ对各所述结晶器内真空度进行检测，所述真空检测仪Ⅱ对各所述炉膛内真空度进行检测，所述控制系统能够连接并控制所述还原测温装置、所述结晶测温装置、所述真空检测仪Ⅰ和所述真空检测仪Ⅱ。
[0015]本专利技术还提供了利用以上所述的电热还原生产金属镁的设备进行生产金属镁的方法，包括以下步骤：
[0016]步骤1：获取由含镁物料与添加剂和还原剂混合均匀后的干燥原料并压制成型；
[0017]步骤2：将至少部分成型原料添加至还原竖罐内，再将结晶器密封连接于还原竖罐上端，安装成完后将连接有结晶器的还原竖罐吊进炉膛中并对还原竖罐进行安装固定；
[0018]步骤3：对炉膛、还原竖罐和结晶器抽真空到各自的工作真空度；
[0019]步骤4：启动供电装置对还原竖罐进行加热，当成型原料中的镁以蒸气形式上升到结晶器中，控制结晶器的结晶温度使镁蒸气在结晶器内壁上冷凝结晶；
[0020]步骤5：待成型原料热还原反应完成后，关闭供电装置并将炉体冷却；
[0021]步骤6：将连接有结晶器的还原竖罐吊出炉体，取下打开结晶器，将结晶器内壁的金属镁取出；
[0022]步骤7：将还原竖罐中的物料尾渣倒出，然后依次循环步骤2
‑
步骤7。
[0023]优选的，所述含镁物料为等摩尔氧化钙氧化镁混合物、白云石、橄榄石或高镁红土镍矿，所述等摩尔氧化钙氧化镁混合物由盐湖水氯镁石制备而成。
[0024]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0025]本专利技术提供一种电热还原生产金属镁的设备，通过清洁能源发电系统代替石化燃料，作为炼镁加热热源，实现了能源清洁，对环境污染少；还原竖罐代替传统还原横罐，延长还原罐寿命，人工操作更加方便；在一个电阻炉或感应炉中，设有多个还原竖罐，能够同时进行热还原反应，还原时间减少，金属镁还原率高，工业大规模应用效率高。
[0026]进一步的，清洁能源发电系统由风电系统和光伏电系统的再生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电热还原生产金属镁的设备，其特征在于：包括炉体、多个还原竖罐、多个结晶器和供电装置，所述炉体具有多个炉膛，任一所述还原竖罐能够放置并固定安装于任一所述炉膛内，所述结晶器能够密封连接于所述还原竖罐开口端并与所述还原竖罐连通，每个所述炉膛内均设置加热装置，所述供电装置的输出端用于与各所述加热装置连接，所述供电装置的输入端用于与清洁能源发电系统连接并能够将所述清洁能源发电系统产生电能提供给各所述加热装置。2.根据权利要求1所述的电热还原生产金属镁的设备，其特征在于：还包括冷却系统、真空机组和控制系统，所述真空机组能够与各所述炉膛和与所述还原竖罐固定连接并连通后的所述结晶器连接并能够对各所述炉膛和与所述还原竖罐连通后的所述结晶器抽真空，所述冷却系统能够与所述真空机组、所述结晶器和各所述炉膛连接并对所述真空机组、所述结晶器和各所述炉膛进行冷却，所述控制系统能够连接所有的所述冷却系统、所述真空机组和所述供电装置并控制所述冷却系统、所述真空机组和所述供电装置的开启和关闭。3.根据权利要求1所述的电热还原生产金属镁的设备，其特征在于：所述清洁能源发电系统为风电系统、光伏电系统和镁锂双离子储能电池系统中的至少一种，所述风电系统和所述光伏电系统分别与电源控制系统连接并能够将电能单向输送到所述电源控制系统，所述电源控制系统与所述供电装置连接并将电能输送至所述供电装置，所述镁锂双离子储能电池系统能够在所述风电系统和所述光伏电系统波动和间歇时向所述电源控制系统输送电能，所述电源控制系统能够将多余电源储存到所述镁锂双离子储能电池系统内。4.根据权利要求1所述的电热还原生产金属镁的设备，其特征在于：所述加热装置为电磁感应线圈或加热电阻丝。5.根据权利要求2所述的电热还原生产金属镁的设备，其特征在于：所述结晶器具有石墨滤网，所述石墨滤网设置于所述结晶器一端，所述还原竖罐通过所述石墨滤网与所述结晶器连通，所述还原竖罐内的镁蒸气能够穿过所述石墨滤网进入所述结晶器中并在所述结晶器内沉淀结晶。6.根据权利要求2所述的电热还原生产金属镁的设备，其特征在于：所述真空机组包括真空机组Ⅰ和真空机组Ⅱ，所述真空机组Ⅰ通过真空阀与各所述炉膛连接，所述真空机组Ⅱ通过真空阀与固定连接在所述还原竖罐上方的所述结晶器连接。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢惠民，卢小溪，
申请(专利权)人：北京欧菲金太科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：