【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于单质镁生产系统领域，尤其涉及一种无水氯化镁制备炉、制备装置、镁单质生产系统及方法。
技术介绍
1、镁的密度为1.74g/cm3，是一种轻质结构的金属，还具有优异的阻尼性和导热性能，同时还具有良好的抗电磁干扰能力，另外，镁合金具有密度小、强度高和刚度高的特点，故其在工业中应用广泛，目前镁的制备方法通常有两类：电解法和热还原法；目前主要是采用电解法，利用水氯镁石脱水制备无水氯化镁，然后通过电解法制备金属镁是一条恰当的技术路线，但其难点是如何将水氯镁石以工业化的模式制备呈无水氯化镁，当前制备无水氯化镁技术路线有：氧化镁氯化法、高温气体保护脱水法、分子筛脱水及有机溶剂蒸馏法、熔融氯化脱水法等，其中，氧化镁氯化法在实施过程中氯气作为氧化剂利用率低，生产效率低，尾气处理投入过大；高温气体保护脱水法在实施过程中需要大量且干燥的氯化氢气体，能耗大，且易造成设备腐蚀；分子筛脱水及有机溶剂蒸馏法在实施过程中，产品纯度低，产品中含有碳和氧化镁；熔融氯化脱水法在实施过程中氯化铵的使用量过大，能耗较大，大量氯化铵在生产过程中回收困难且易对管道造成堵塞。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种可将二水氯化镁制备成无水氯化镁的无水氯化镁制备炉。
2、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种无水氯化镁制备炉,包括：
3、釜体，其内具有由上向下依顺序分布的第一腔室、第二腔室和第三腔室，所述釜体上设置有烟气入口、烟气出口、排气出口和熔体出口，
4、反应立管，其竖向设置在所述釜体内，且其上端密封穿出至所述釜体外以构成进料口，所述反应立管的下端与所述第三腔室内连通，所述反应立管的管壁上具有与所述第一腔室内连通的排气孔；
5、其中，所述反应立管内用以加入二水氯化镁和氯化铵的固态混合物，所述反应立管内氯化铵气体和水蒸气经所述排气孔排出至所述第一腔室内，并经所述排气出口排出，所述熔体出口用以排出熔融状无水氯化镁。
6、上述技术方案的有益效果在于：通过设置反应立管，而固态混合物在反应立管中进行反应，而从釜体的第二腔室对反应立管的管壁进行加热，这样使得其传热效果佳，尤其是反应立管内热能在固态混合物之间传热效果也佳，能确保反应立管内固态混合物的温度分布均匀，而通过将氯化铵和二水氯化镁混合，正常情况下，氯化铵会与二水氯化镁反应，生成容易脱水的复盐nh4c l·mgcl2·nh2o(0≤n＜6)，该复盐可有效抑制加热过程中氯化镁水解反应的发生；另外氯化铵可以与复盐在加热过程中的水解产物发生反应，将其转化为无水氯化镁；氯化铵加热分解过程中(分解成氨气和氯化氢)，氯化氢气体在空气中的扩散系数约是氨气扩散系数的一半，氨气和水蒸气先于氯化氢气体溢出(氨气和水蒸气在空气中扩散系数相似)，氯化氢气体较长时间地滞留于物料层中，有效抑制了氯化镁水解反应的发生；氯化铵分解释放的氯化氢和氨气可稀释反应立管内水蒸气和氧气的分压，氯化氢气体可有效地抑制氯化镁水解反应的发生。
7、上述技术方案中所述釜体下端还具有位于所述第三腔室下端的第四腔室，所述烟气入口与所述第四腔室连通，且所述釜体内设置有导烟管，所述导烟管的两端分别与所述第二腔室和第四腔室内连通。
8、上述技术方案的有益效果在于：如此使得烟气由下向上经导烟管从第四腔室内通入至第二腔室内，这个过程中可避免第三腔室内的氯化镁熔体因温度降低而固化，同时使得烟气在从第三腔室的底部均匀的进入至第三腔室内，其加热效果佳。
9、上述技术方案中所述反应立管设置有多根，且多根所述反应立管在所述釜体内间隔分布，和/或所述导烟管设置有多根，且多根所述导烟管在所述釜体内间隔分布。
10、上述技术方案的有益效果在于：通过设置多根反应立管，这样可成倍的提高整个无水氯化镁制备炉的产量，且其对热量利用率高，而通过设置多根导烟管，这样可使得烟气在第三腔室内分布均匀。
11、上述技术方案中所述烟气出口与所述第二腔室的上端连通。
12、上述技术方案的有益效果在于：通过将烟气出口与所述第二腔室的上端连通，这样使得烟气在所述第二腔室内行程较大，从而使得反应立管能充分的吸收烟气中的热量。
13、上述技术方案中所述固态混合物中的二水氯化镁和氯化铵的重量份数比为11：2-20，和/或所述固态混合物在所述反应立管内停留时长为0.8-5h。
14、上述技术方案的有益效果在于：其结构简单，当二水氯化镁和氯化铵的重量份数比在11:2-20时，其反应速率适中，使得氯化铵和二水氯化镁混合物在反应立管内停留时长适中，当二者比值过大，且无水氯化镁的产率不高，而当二者比值过小，则使得氯化铵的添加量过高，虽然反应速率较高，但对于无水氯化镁的制备而言，其制备效率仍然较低，而将停留时长设置为0.8-5h，这样可在反应立管较多的前提条件，可满足无水氯化镁的生产效率处于较高的水平。
15、上述技术方案中所述烟气入口处的烟气输入温度为800℃以上，所述第二腔室内的温度为200-900℃，所述第一腔室内的温度为150-200℃。
16、上述技术方案的有益效果在于：其反应温度适中，且能满足反应需要，同时在该温度条件下既能满足，又能相对的降低能耗，减小运行成本。
17、本专利技术的目的之二在于提供一种结构简单，且可规模化生产的无水氯化镁的制备装置。
18、为了实现上述目的，本专利技术的另一技术方案如下：一种制备装置，包括：
19、如上所述的无水氯化镁制备炉；
20、干燥机构，其具有进料口、出料口、烟气入口和尾气出口，所述干燥机构的烟气入口与所述烟气出口连通，所述干燥机构内用以加入六水氯化镁，并利用烟气的余热将六水氯化镁干燥为二水氯化镁；
21、混料机构，其具有进料口一、进料口二和出料口，所述进料口一与所述干燥机构的出料口连通，所述进料口二用以向所述混料机构内加入氯化铵，所述混料机构的出料口与所述反应立管的上端连通；及
22、氯化铵回收机构，其具有进气口和氯化铵出口，所述氯化铵回收机构的进气口与所述排气出口连通，所述氯化铵出口与所述进料口二连通。
23、上述技术方案的有益效果在于：该单质镁生产系统可以利用干燥机构将六水氯化镁脱水为二水氯化镁，然后再利用二水氯化镁和氯化铵混合后在无水氯化镁制备炉进行加热反应以最终生成熔融状的无水氯化镁，而氯化铵最终以气态经第一腔室排出，而由氯化铵回收机构对第一腔室排出的氯化铵进行回收并固化，这样可实现氯化铵的循环利用，而无水氯化镁制备炉的热源来源于燃烧室的烟气，这样可对烟气中的热量进行充分的利用，另外干燥机构的加热温度相对较低，其可直接利用无水氯化镁制备炉排出的烟气中所携带的余热，这样可更为充分的利用燃烧室烟气中的热量，另外，无水氯化镁制备炉排出的熔融状无水氯化镁的流动性佳。
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1.一种无水氯化镁制备炉,其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的无水氯化镁制备炉,其特征在于，所述釜体(11)下端还具有位于所述第三腔室(111c)下端的第四腔室(111d)，所述烟气入口(112a)与所述第四腔室(111d)连通，且所述釜体(11)内设置有导烟管(13)，所述导烟管(13)的两端分别与所述第二腔室(111b)和第四腔室(111d)内连通。
3.根据权利要求2所述的无水氯化镁制备炉,其特征在于，所述反应立管(12)设置有多根，且多根所述反应立管(12)在所述釜体(11)内间隔分布，和/或所述导烟管(13)设置有多根，且多根所述导烟管(13)在所述釜体(11)内间隔分布。
4.根据权利要求1-3任一项所述的无水氯化镁制备炉,其特征在于，所述烟气出口(112b)与所述第二腔室(111b)的上端连通。
5.根据权利要求1-3任一项所述的无水氯化镁制备炉,其特征在于，所述固态混合物中的二水氯化镁和氯化铵的重量份数比为11：2-20，和/或所述固态混合物在所述反应立管(12)内停留时长为0.8-5h。
6.根
7.一种制备装置，其特征在于，包括：
8.一种镁单质生产系统，其特征在于，包括电解炉(4)和如权利要求7所述的制备装置，所述熔体出口(112d)与所述电解炉(4)内连通。
9.根据权利要求8所述的镁单质生产系统,其特征在于，所述电解炉(4)设置有的多个。
10.一种镁单质生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种无水氯化镁制备炉,其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的无水氯化镁制备炉,其特征在于，所述釜体(11)下端还具有位于所述第三腔室(111c)下端的第四腔室(111d)，所述烟气入口(112a)与所述第四腔室(111d)连通，且所述釜体(11)内设置有导烟管(13)，所述导烟管(13)的两端分别与所述第二腔室(111b)和第四腔室(111d)内连通。
3.根据权利要求2所述的无水氯化镁制备炉,其特征在于，所述反应立管(12)设置有多根，且多根所述反应立管(12)在所述釜体(11)内间隔分布，和/或所述导烟管(13)设置有多根，且多根所述导烟管(13)在所述釜体(11)内间隔分布。
4.根据权利要求1-3任一项所述的无水氯化镁制备炉,其特征在于，所述烟气出口(112b)与所述第二腔室(111b)的上端连通。
5.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：张勇，贾中昊，罗鹏，程研，黄菊，葛静，姚家涛，汪思琪，马敬旺，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：
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