一种硅热炼镁温压双控装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及原镁冶炼技术领域，尤其涉及一种硅热炼镁温压双控装置及方法。硅热炼镁温压双控装置，包括还原罐和冷却器，还原罐的罐口与冷却器之间设置有空心圆台形调温过渡筒，空心圆台形调温过渡筒的小直径一端与所述还原罐的罐口端面固定连接，空心圆台形调温过渡筒的大直径一端与冷却器固定连接；还原罐的罐口内侧设置有梯度冷凝组件；冷却器内设置有结晶器，结晶器的一端与空心圆台形调温过渡筒的内壁抵接。本发明专利技术还公开了硅热炼镁温压双控装置的使用方法。本发明专利技术提供的硅热炼镁温压双控装置及方法，可在不显著增加镁蒸气流通阻力情况下，调控镁蒸气的局部分压和温度，稳定制备出Mg9995A及以上纯度的金属镁，产量高，且生产操作简单。作简单。作简单。

【技术实现步骤摘要】
一种硅热炼镁温压双控装置及方法


[0001]本专利技术涉及原镁冶炼
，尤其涉及一种硅热炼镁温压双控装置及方法。

技术介绍

[0002]真空硅热法是我国金属镁的主要生产方法，其核心过程包括：将煅烧后的白云石、硅铁和萤石三种原材料按配比磨粉、混合，压制成3
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5cm左右的“枣核状”料球，以堆积的方式填充进圆筒状的还原罐，在20Pa左右的真空、1200℃左右的高温条件下，发生CaO+MgO+Si
→
Ca2Si O4+Mg(g)的反应，随后镁蒸气从还原罐逸出，并在结晶器内冷凝成粗镁。然而，由于镁蒸气中常常含有蒸气杂质和颗粒杂质，制备得到的金属原镁仍面临杂质含量种类多、波动大的痼疾，易劣化下游镁及镁合金的性能，从而难以满足应用需要。
[0003]为制备高纯原镁，现有技术通常在还原罐罐口(还原罐和结晶器之间)放置过滤器，以期对蒸气杂质、颗粒杂质进行一定拦截作用。如专利CN201821258683.0公开了一种粗镁结晶挡火过滤器，但该装置仅能使原镁纯度达到Mg9995B的要求。专利CN202122215954.2、CN202122215953.8和CN202111071001.1通过更复杂的流道设计来过滤镁蒸气中的杂质，同时增加阻热效果。尽管其达到了较好的提纯效果，但显著增加了过滤挡火板的结构阻力，使得产生的镁蒸气来不及逸出，给生产成本和操作上带来不变：首先，来不及逸出的镁蒸气会阻碍硅热炼镁化学反应的正向进行，影响粗镁的产量；其次，该部分镁蒸气又增加过滤挡火板料球侧的镁分压，使得镁蒸气实际分压大于对应温度的饱和蒸汽压而凝结在挡火板上，增加装置取出和清理困难；第三，为防止镁蒸气在过滤挡火板上沉积，往往会提高过滤挡火板的温度，但由于常规设置下过滤挡火板与结晶器直接接触，此操作会同步提高结晶器温度，使得结晶镁着火、燃烧。而上述一系列问题，究其原因是过滤挡火装置的添加，具有较大的气阻，打破了体系内镁蒸气原本的温度和压强的动态平衡和匹配关系，且构建的新平衡难以满足实际生产需要。
[0004]鉴于此，有必要提供一种硅热炼镁温压双控的装置及使用方法，以期在高效除杂的同时，不显著增加气阻且构建合适的温度和压强匹配关系，真正实现在不影响产量、操作的情况下，稳定制备出Mg9995A及以上纯度的金属镁。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种硅热炼镁温压双控装置及方法。本专利技术提供的装置及方法，其不显著增加气阻，便可高效除杂，同时该装置可有效构建真空硅热法还原系统的温度和压强平衡，不会带来镁蒸气在过滤拦截器上结晶，使过滤拦截器难取，或者破真空时结晶镁着火等生产操作问题，为低成本规模化生产Mg9995A及以上纯度的高品质镁提供了技术保障。
[0006]本专利技术的目的是提供一种硅热炼镁温压双控装置。
[0007]本专利技术的另一目是提供一种使用硅热炼镁温压双控装置的方法。
[0008]根据本专利技术具体实施方式提供的硅热炼镁温压双控装置，包括还原罐和冷却器，
所述还原罐的罐口与所述冷却器之间设置有空心圆台形调温过渡筒，所述空心圆台形调温过渡筒的小直径的一端与所述还原罐的罐口端面固定连接，所述空心圆台形调温过渡筒的大直径的一端与所述冷却器固定连接；
[0009]所述还原罐的罐口内侧设置有梯度冷凝组件；
[0010]所述冷却器内设置有结晶器，所述结晶器的一端与所述空心圆台形调温过渡筒的内壁抵接。
[0011]在常规的硅热法炼镁装置中，还原罐与冷却器直接相连，或者还原罐与冷却器之间短接有直筒形过渡区；冷却器内的结晶器直径大的一端往往通过紧靠在还原罐罐口与冷却器的连接处限位。一方面，限位时结晶器与冷却器的相对位置主要影响镁蒸气的冷却能力。而在实际生产中，由于短接直筒形过渡区靠近还原罐处会发生损耗，其往往会越用越短，冷却器也便越来越接近还原罐，冷却器与限位在还原罐罐口处的结晶器的相对位置也越来越近；这将使得还原罐罐口和结晶器处的温度变得难以控制、不稳定。另一方面，若在还原罐罐口放置过滤器，则过滤器与结晶器直接接触；在调控温度时，过滤器与结晶器温度相同，面临温度同升同降的情况，当过滤器温度升高时，结晶器温度的同步提升会引发其内结晶镁的着火问题；而若为避免着火，降低结晶器的温度，则也会同步降低过滤器的温度，使得镁蒸气在过滤器上沉积。在本专利技术中，通过在还原罐罐口与冷却器之间连接空心圆台形过渡筒，圆台形过渡筒直径小的一端与还原罐罐口端面连接，直径大的一端与冷却器之间连接，且冷却器内的结晶器大端面与圆台形过渡筒内壁抵接；一方面，结晶器的位置主要由其大端直径与圆台形过渡筒内壁的直径限位，即使圆台形过渡筒与还原罐的连接处磨损，冷却器越来越靠近还原罐罐口，但结晶器的限位由圆台形过渡筒内壁决定，与冷却器之间的位置依旧恒定，冷却能力稳定。另一方面，由于圆台形过渡筒的限位，结晶器与还原罐罐口距离仍有10
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100mm，在罐口放置过滤器时，过滤器与结晶器不会直接接触,二者之间的温度不同且互相干扰较小。当提升过滤器的温度使其不结镁时，由于过滤器和结晶器二者之间存在温差，结晶器温度仅略有提升，不致引发着火。
[0012]根据具体实施方式提供的硅热法炼镁温压双控装置，所述结晶器的大直径的一端与所述梯度冷凝组件之间的间距为10
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100mm。
[0013]根据具体实施方式提供的硅热法炼镁温压双控装置，所述梯度冷凝组件组件包括第一阻热板、第二阻热板、第三阻热板和护板；
[0014]所述第一阻热板为大于半圆弧的弓形，且弦朝上；所述第一阻热板和第三阻热板平行设置，所述护板连接于所述第一阻热板的下端和所述第三阻热板之间，且所述护板与所述第一阻热板、所述第三阻热板合围形成梯度冷凝通道；所述护板的两端上均设置有定位缺口，所述第二阻热板的边缘与所述定位缺口卡接配合；
[0015]所述第二阻热板包括上半圆板和下半鼓板，所述上半圆的下侧直边与所述下半鼓板的顶部直边连接为一体，所述下半鼓板的半径等于所述护板的弧形内径，所述上半圆板的半径不小于所述下半圆半径；
[0016]所述第二阻热板和第一阻热板、第三阻热板平行设置，所述第二阻热板的下端伸入所述梯度冷凝通道内；
[0017]所述第二阻热板的侧面与所述护板的两端密封连接，且所述第二阻热板的下端与所述梯度冷凝通道的底壁设置有间隙；
[0018]所述第三阻热板上设置有通孔，所述第三阻热板的形状为圆形，所述护板远离第三阻热板的一侧与所述第一阻热板的弧形边缘固定连接。
[0019]根据本专利技术具体实施方式提供的硅热炼镁温压双控装置，所述第三阻热板的边缘径向延伸设置有用于与所述还原罐的罐口端面抵接配合的限位翻边。
[0020]根据本专利技术具体实施方式提供的硅热炼镁温压双控装置，所述第三阻热板与所述第二阻热板之间设置有过滤网。
[0021]根据本专利技术具体实施方式提供的硅热法炼镁温压双控的方法，使用上述硅热炼镁温压双控装置进行炼镁；
[0022]所述方法包括以下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅热炼镁温压双控装置，其特征在于，包括还原罐(200)和冷却器(400)，其特征在于，所述还原罐(200)的罐口与所述冷却器(400)之间设置有空心圆台形调温过渡筒(300)，所述空心圆台形调温过渡筒(300)的小直径的一端与所述还原罐(200)的罐口端面固定连接，所述空心圆台形调温过渡筒(300)的大直径的一端与所述冷却器(400)固定连接；所述还原罐(200)的罐口内侧设置有梯度冷凝组件(100)；所述冷却器(400)内设置有结晶器(500)，所述结晶器(500)的一端与所述空心圆台形调温过渡筒(300)的内壁抵接。2.根据权利要求1所述的硅热炼镁温压双控装置，其特征在于，所述结晶器(500)的大直径的一端与所述梯度冷凝组件(100)之间的间距为10
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100mm。3.根据权利要求1或2所述的硅热炼镁温压双控装置，其特征在于，所述梯度冷凝组件(100)包括第一阻热板(1001)、第二阻热板(1002)、第三阻热板(1003)和护板(1004)；所述第一阻热板(1001)为大于半圆弧的弓形，且弦朝上；所述第一阻热板(1001)和第三阻热板(1003)平行设置，所述护板(1004)连接于所述第一阻热板(1001)的下端和所述第三阻热板(1003)之间，且所述护板(1004)与所述第一阻热板(1001)、所述第三阻热板(1003)合围形成梯度冷凝通道(1005)；所述护板(1004)的两端上均设置有定位缺口，所述第二阻热板(1002)的边缘与所述定位缺口卡接配合；所述第二阻热板(1002)包括上半圆板和下半鼓板，所述上半圆的下侧直边与所述下半鼓板的顶部直边连接为一体，所述下半鼓板的半径等于所述护板(1004)的弧形内径，所述上半圆板的半径不小于所述下半圆半径；所述第二阻热板(1002)和第一阻热板(1001)、第三阻热板(1003)平行设置，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：单智伟，郑芮，王鹏飞，杨博，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：