一种可再生能源炼镁系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开一种可再生能源炼镁系统及其方法，涉及冶炼金属镁领域；该系统包括竖直设置的镁还原炉；镁还原炉内穿设有石墨筒，石墨筒两端分别连接有石墨导管，石墨导管分别穿过热交换器后与硅热储热系统连通，硅热储热系统内设置有熔融液态硅，硅热储热系统通过智能综合电源协调控制系统分别与风能发电系统、光伏发电系统和铁空气电池储电系统连接；镁还原炉内用于放置含镁球团，镁还原炉上方固定设置有结晶器，结晶器上设有水冷装置，结晶器上方连通有真空泵。基于上述系统的炼镁方法，直接使用再生能源，利用氧化镁为原料，避免了环境污染；采用竖直设置的镁还原炉提高了出渣效率。采用竖直设置的镁还原炉提高了出渣效率。采用竖直设置的镁还原炉提高了出渣效率。

A renewable energy magnesium smelting system and its method

【技术实现步骤摘要】
一种可再生能源炼镁系统及其方法


[0001]本专利技术涉及冶炼金属镁
，特别是涉及一种可再生能源炼镁系统及其方法。

技术介绍

[0002]目前我国生产金属镁普遍采用的是外加热卧式还原罐镁还原炉，对镁还原炉加热的燃料仍然为化石燃料，产量占92％。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，由于是横罐，进料出渣机械化操作困难，现在都是人工操作，生产环境差，工人劳动强度大。并且，以白云石为原料，先是煅烧成煅白，再将煅白磨细，混料，压球，进行还原。
[0003]由于采用两段工艺煅烧与还原，造成热能浪费，并且煅烧阶段不易用电加热，用化石燃料为热源，环境污染严重；横罐镁还原炉，出渣不易，工人劳动强度大。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种可再生能源炼镁系统及其方法，以解决上述现有技术存在的问题，直接使用可再生能源，利用氧化镁为原料，避免了环境污染；采用竖直设置的镁还原炉提高了出渣效率。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]本专利技术提供一种可再生能源炼镁系统，包括竖直设置的镁还原炉；所述镁还原炉内穿设有石墨筒，所述石墨筒两端分别连接有石墨导管，所述石墨导管分别穿过热交换器后与硅热储热系统连通，所述硅热储热系统内设置有熔融液态硅，所述硅热储热系统通过智能综合电源协调控制系统分别与风能发电系统、光伏发电系统和铁空气电池储电系统连接，智能综合电源协调控制系统用于控制所述风能发电系统和光伏发电系统发电、铁空气电池储电系统发电直接用于炼镁用电负载和硅热储热系统，并将多余电能存储于所述铁空气电池储电系统；所述镁还原炉内用于放置含镁球团，所述镁还原炉上方固定设置有结晶器，所述结晶器上设有水冷装置，所述结晶器上方连通有真空泵。本专利技术采用可再生能源为电源，用氧化镁为原料生产金属镁，通过硅热储热，既获得了还原金属镁所需要的热量，又通过热发电，通过铁空气电池充放电，供给炼镁其他环节用电，并且平衡风电和光电不稳定性，通过智能综合电源协调控制系统，获得稳定的输出电压与电流，以保证用电负载正常使用；氧化镁来源广泛，可以从菱镁矿、白云石、水镁石、蛇纹石、盐湖或海水中提取氧化镁。
[0007]可选的，所述镁还原炉包括炉体和炉腔，所述炉腔内盛含镁球团，所述炉腔中心固定设置有所述石墨筒，所述石墨筒外壁固定套设有碳化硅保护筒；所述石墨筒顶部进口穿过所述炉体的上炉盖后设有上电控陶瓷阀门，所述石墨筒底部出口穿过所述炉体的下炉盖后设有下电控陶瓷阀门，所述上电控陶瓷阀门和下电控陶瓷阀门分别与所述石墨导管连接；所述炉体上端安装有所述结晶器，所述结晶器下端与所述炉腔连通，所述结晶器上方设有真空泵连接口。
[0008]可选的，所述炉体包括自外而内依次设置的不锈钢外壳、耐热氧化铝纤维板、粘土砖和氧化铝耐火砖，所述炉腔位于所述氧化铝耐火砖内侧；所述炉体顶部设置有与所述炉腔连通的进料口，所述进料口用于连接进料仓；所述炉体底部开设有与所述炉腔连通的出渣口，出渣口处设置有挡渣板；所述炉体外部固定连接有镁还原炉支架。
[0009]可选的，所述镁还原炉的炼镁用电负载通过智能综合电源协调控制系统分别与风能发电系统、光伏发电系统和铁空气电池储电系统连接。
[0010]可选的，还包括热发电装置，所述热发电装置通过循环布置的不锈钢钢管与热交换器连接；所述不锈钢管内的介质为水蒸汽，所述不锈钢管在所述热交换器中与所述石墨导管外壁接触；所述热发电装置电连接有铁空气电池储电系统；所述铁空气电池储电系统与所述智能综合电源协调控制系统电连接，铁空气电池储电系统作为储电电池，辅助风电、光伏电系统发电和储电，能够保证输出稳定的电压与电流供炼镁用电负载使用，铁空气电池储电系统用于当所述智能综合电源协调控制系统电流不足时为其供电和当其电流多余时储电；并且所述铁空气电池储电系统与热发电机相连接，热发电机所发出电全部存储在铁空气电池中；所述热发电机通过热交换器，与硅热储热系统连接。
[0011]可选的，所述铁空气电池储电系统包括纯度4N铁阳极板、含KOH聚合物电解质和带有催化剂的空气极；所述铁空气电池储电系统连接有检测模块和控制模块，所述检测模块用于采集所述铁空气电池储电系统的输出电压；所述控制模块用于控制所述铁空气电池储电系统的启停；铁空气电池与液态硅热储热相结合，将可再生能源风能与太阳能变为稳定的电源和热源，供炼镁使用；使用可再生能源为电源，加热金属硅，硅热储热，作为炼镁热源，不用化石燃料。
[0012]可选的，所述进料仓通过传输带连通有压球机，所述压球机通过传输带连通有混料机，所述混料机分别通过输送带与氧化镁料仓、铝粉料仓和氟化钙料仓连通；所述输送带上安装有计量装置。
[0013]可选的，所述结晶器为双层外壁结构，在所述结晶器的双层外壁之间设有螺旋缠绕的电磁加热线圈和所述水冷装置，所述电磁加热线圈外接有电源，所述水冷装置包括铜管，所述铜管内用于通入冷却水。
[0014]本专利技术还提供一种可再生能源炼镁方法，包括如下步骤：
[0015](1)将氧化镁、添加剂氟化钙、还原剂铝粉按照比例称量进入混料机搅拌混合，压制成球，进入氧化镁球团进料仓；
[0016](2)打开进料仓下料阀门，使物料添加到炉腔内，加料完毕后，把结晶器安放在炉体内；
[0017](3)将炉体、结晶器分别与真空机组、冷却水系统连接完毕；
[0018](4)启动冷却水系统，启动真空机组对炉体抽真空到5～10Pa；
[0019](5)启动液态硅加热系统，使液态硅进入石墨筒内，炉内温度逐渐升温到1100℃～1250℃；
[0020](6)通过控制系统控制所述炉体升温到工艺温度，镁以蒸气形式上升到所述结晶器中，所述结晶器中镁蒸气遇冷结晶，并在所述结晶器内壁上凝结；
[0021](7)待氧化镁球团反应完成后，关闭炉体上电控陶瓷阀门，炉体开始冷却，关闭结晶器、炉体的真空机组和冷却水系统；
[0022](8)将结晶器吊出炉体，并取下结晶器，打开结晶器，取出金属镁；
[0023](9)启动运渣车把渣料罐运到炉体的出渣口附近，打开下炉盖，调整运渣车使渣料罐上口与出渣口对接，打开出渣口的挡渣板，使渣料掉落到渣料罐内，该渣主要成分为铝镁尖晶石；
[0024](10)出渣结束后，关闭挡渣板，移走渣料车，关闭炉体的下炉盖；
[0025](11)再向炉体加入氧化镁物料球，依次循环步骤(2)～步骤(10)。
[0026]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0027]本专利技术通过可再生能源和铁空气电池储电系统组成智能电网，将可再生能源转换为电压稳定为电源，代替石化燃料，作为炼镁热源，实现了能源清洁；竖直设置的炉体代替皮江法横罐，镁还原炉寿命延长；在一个镁还原炉中，用液态硅为热源，还原时间减少，金属镁还原率高，工业大规模应用效率高。自动化装料卸料，减轻工人劳动强度，清洁生产。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可再生能源炼镁系统，其特征在于：包括竖直设置的镁还原炉；所述镁还原炉内穿设有石墨筒，所述石墨筒两端分别连接有石墨导管，所述石墨导管分别穿过热交换器后与硅热储热系统连通，所述硅热储热系统内设置有熔融液态硅，所述硅热储热系统通过智能综合电源协调控制系统分别与风能发电系统、光伏发电系统和铁空气电池储电系统连接；所述镁还原炉内用于放置含镁球团，所述镁还原炉上方固定设置有结晶器，所述结晶器上设有水冷装置，所述结晶器上方连通有真空泵。2.根据权利要求1所述的可再生能源炼镁系统，其特征在于：所述镁还原炉包括炉体和炉腔，所述炉腔内盛含镁球团，所述炉腔中心固定设置有所述石墨筒，所述石墨筒外壁固定套设有碳化硅保护筒；所述石墨筒顶部进口穿过所述炉体后设有上电控陶瓷阀门，所述石墨筒底部出口穿过所述炉体后设有下电控陶瓷阀门，所述上电控陶瓷阀门和下电控陶瓷阀门分别与所述石墨导管连接；所述炉体上端安装有所述结晶器，所述结晶器下端与所述炉腔连通，所述结晶器上方设有真空泵连接口。3.根据权利要求2所述的可再生能源炼镁系统，其特征在于：所述炉体包括自外而内依次设置的不锈钢外壳、耐热氧化铝纤维板、粘土砖和氧化铝耐火砖，所述炉腔位于所述氧化铝耐火砖内侧；所述炉体顶部设置有与所述炉腔连通的进料口，所述进料口用于连接进料仓；所述炉体底部开设有与所述炉腔连通的出渣口；所述炉体外部固定连接有镁还原炉支架。4.根据权利要求1所述的可再生能源炼镁系统，其特征在于：所述镁还原炉的炼镁用电负载通过智能综合电源协调控制系统分别与风能发电系统、光伏发电系统和铁空气电池储电系统连接。5.根据权利要求4所述的可再生能源炼镁系统，其特征在于：还包括热发电装置，所述热发电装置通过循环布置的不锈钢钢管与热交换器连接；所述不锈钢管内的介质为水蒸汽，所述不锈钢管在所述热交换器中与所述石墨导管外壁接触；所述热发电装置电连接有铁空气电池储电系统；所述铁空气电池储电系统与所述智能综合电源协调控制系统电连接。6.根据权利要求5所述的可再生能源炼镁系统，其特征在于：所述铁空气电池...

【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：