【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及原镁冶炼技术，特别涉及一种液态铝热法连续还原镁冶炼的方法及装置。
技术介绍
1、当前，我国原镁冶炼以皮江法技术为主。
2、皮江法是在1200℃、高真空(<15pa)条件下，通过外部加热还原罐(还原金属镁容器)，用硅铁(75％si)还原煅烧白云石(煅白)炼镁。因为具有工艺流程短和设备简单、生产规模灵活、以及成品镁纯度高等优点，再加上我国具有丰富的镁矿白云石资源和固体燃料煤矿资源，使其在我国得以推广应用。虽然通过不断改进，皮江法能耗和污染有一定程度的降低，但是也存在一些难以克服的问题：
3、1、采用外部加热，热量由还原罐外部逐渐传导到内部，罐内放置的固态料球是热的不良导体，热能利用率低。
4、2、现有的皮江法工艺，是固相反应，都有加料、抽真空、破真空、排渣过程，不能实现连续出镁，效率低。
5、3、在金属镁还原过程中，还原罐材质为高成本的含镍、铬等元素的耐热钢。即便如此，在1250℃和15pa的环境中，还原罐使用寿命仍然较短，平均3-4个月的寿命。
6、4、由于还原罐容积受限，目前单个容器最大φ566mm左右，装料量约600kg，单个还原罐一次18小时产出原镁90～100kg，单罐日产镁120～133kg，导致原料的装填量不多，金属镁产量不高。
7、5、收集的镁为固态结晶，无法实现液态收集，镁的精炼过程需要再熔化，能耗高，不能实现连续出镁。
8、6、产生的镁还原渣是固废，没有很好的利用手段，价值低，甚至还需要付出固废处置费用。>
9、另有研究开展铝热法技术，铝热法是在1200℃、高真空(<15pa)条件下，通过外部加热还原罐(还原金属镁容器)，用铝粉还原煅烧菱镁矿炼镁，但由于此方法同样面临上述皮江法的六个问题，并且铝的成本高于硅铁，所以此方法未在工业上实现应用。
10、不论是传统的皮江法或是铝热法技术，均为固相反应，即需要将冶炼原料磨成粒度足够细的粉末，按工艺比例要求配置混合后，还需要制备(压制)成一定强度和形状的球团，来增加物料之间的相互接触，达到促进反应进行的目的。
11、中国专利cn113789450a公开了“一种铝热生产金属镁的制备方法”，其原料使用煅白和含铝还原剂，原理上只是把皮江法中的还原剂硅铁替换成铝，过程还是需要压球，还是固相反应，而白云石中含镁量比菱镁矿低，导致碳排放较高，产生的渣是铝酸钙，利用价值低。
12、中国专利cn1664135公开了一种白云石(mgco3、caco3)、水镁石(mg(oh)2)和菱镁矿(mgoco3)为原料，以铝金属为还原剂提取镁的方法，其中各原料的重量按反应式计算和实际称料:经混合、压团后加入还原罐，还原罐加入还原炉，本质还是固相反应，无法避免固相反应的问题。
13、中国专利cn101906544a公开的“双浸渍管硅铁浴真空环流炼镁装置及其方法”及中国专利cn1019099005a公开的“一种真空环流熔态硅热法炼镁的方法及其设备”，该方法包括：使温度为1350～1600℃、含硅量为30～65％的熔融液态硅铁以及混合在其中的含有氧化镁的镁矿粉以环形流动的方式周期性地通过真空度为350pa至10000pa的容器；所述镁矿粉中氧化镁被上述熔融液态硅铁中的硅还原生成镁蒸气；将镁蒸气冷凝为液态镁并收集。所述设备包括真空容器、加热容器、镁矿粉投放装置及镁蒸气收集装置，所述真空容器底端分别伸出上升浸渍管和下降浸渍管，且上升浸渍管与下降浸渍管的下管口均浸没于加热容器所盛放的熔融液态硅铁中，所述上升浸渍管的管壁还连通有氩气吹管。利用炼钢精炼的rh装置的环流原理，用硅铁液中的硅来还原镁，其本质是硅热法，且硅铁熔化温度的比较高，比皮江法高150～400℃，导致能耗高，还需要不断调节还原硅铁液的硅含量，另外产生的渣还是皮江法的镁还原渣，利用价值低。
14、综上现有的铝热法还原镁冶炼过程，无法解决固相反应的固有问题，而且成本比硅热法高，没有实现工业化。而液态硅热法能耗高，控制困难，无法实现工业化。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种液态铝热法连续还原镁冶炼的方法及装置，实现了连续出镁，解决了现有技术中固相反应加热手段效率低下、罐体寿命低、单罐产量低、镁还原渣利用价值低等问题。
2、为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：
3、一种液态铝连续冶炼还原镁的方法，其包括如下步骤：
4、1)将氧化镁磨至细度不超过300目；优选的，氧化镁细度为50～300目；
5、2)将铝材熔化成铝液，并通过铝液槽输送至真空罐内，真空罐内真空度≤15pa，铝液温度控制在1000～1250℃；
6、3)通过喷枪将氧化镁粉喷入真空罐内铝液面，喷粉速率控制在5～20kg/s；氧化镁与铝液反应，期间，需要不断向铝液槽内补充铝液或固态铝，加铝速率为1.8～7.4kg/s；
7、4)氧化镁与铝液反应生成三氧化二铝及镁蒸气，三氧化二铝自铝液槽排出，镁蒸气至结晶器内冷却到600℃下，在结晶器内固态结晶。
8、本专利技术还提供一种液态铝连续冶炼还原镁的方法，其包括如下步骤：
9、1)将氧化镁磨至细度不超过300目；优选的，氧化镁细度为50～300目；
10、2)将铝材熔化成铝液，并通过铝液槽输送至真空罐内，真空罐内真空度为1000～2000pa，铝液温度控制在1000～1100℃；
11、3)通过喷枪将氧化镁粉喷入真空罐内铝液面，喷粉速率控制在5～20kg/s；氧化镁与铝液反应，期间，需要不断向铝液槽内补充铝液或固态铝，加铝速率为1.8～7.4kg/s；
12、4)氧化镁与铝液反应生成三氧化二铝及镁蒸气，三氧化二铝自铝液槽排出，镁蒸气经过冷却成为液态镁，再由镁液收集器收集，镁蒸气冷却温度为660～700℃。
13、进一步，铝液自铝液槽经上升管进入真空罐，铝液槽内液面下降，此时控制铝液槽的上升高度，保证上升管下部插入铝液面下的长度为500～600mm；同时，通过上升管下部吹入驱动气体，结合连接真空罐与铝液槽的下降管，使铝液在真空罐和铝液槽之间形成环流；其中，驱动气体流量控制20～40nl/min，驱动气体优选为氩气。
14、优选的，还原反应结束后的产物三氧化二铝，随着铝液不断循环，上浮到铝液槽内铝液表面渣层中，通过铝液槽上设计的扒渣口扒除产生的渣。
15、优选的，氧化镁粉通过粉罐，利用插入真空罐的喷枪内的载流氩气喷入。
16、优选的，氧化镁磨至细度为50～300目粉料。
17、在本专利技术所述方法中：
18、含镁料准备，菱镁矿煅烧获得氧化镁，或者氢氧化镁煅烧获得氧化镁。也可用白云石煅烧获得煅白，把煅白做钙镁分离，提取氧化镁。但是不建议煅白直接用于还原，因为煅白中含钙，直接还原会有钙被还原出来，另外产生的渣是铝酸钙，利用价值不高。本专利技术采用氧化镁做含镁料。氧化镁磨至细度为5本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种液态铝连续冶炼还原镁的方法，其特征是，包括如下步骤：
2.一种液态铝连续冶炼还原镁的方法，其特征是，包括如下步骤：
3.如权利要求1或2所述的液态铝连续冶炼还原镁的方法，其特征是，铝液自铝液槽经上升管进入真空罐，真空罐真空度为≤15Pa，或者，1000～2000Pa，铝液槽内液面下降，此时控制铝液槽的上升高度，保证上升管下部插入铝液面下的长度为500～600mm；同时，通过上升管下部吹入驱动气体，结合连接真空罐与铝液槽的下降管，使铝液在真空罐和铝液槽之间形成环流；其中，驱动气体流量控制在20～40Nl/min，驱动气体优选为氩气。
4.如权利要求1或2所述的液态铝连续冶炼还原镁的方法，其特征是，还原反应结束后的产物三氧化二铝，随着铝液不断循环，上浮到铝液槽内铝液表面渣层中，通过铝液槽上设计的扒渣口扒除产生的渣。
5.如权利要求1或2所述的液态铝连续冶炼还原镁的方法，其特征是，氧化镁粉通过粉罐，利用插入真空罐的喷枪内的载流氩气喷入。
6.如权利要求1或2所述的液态铝连续冶炼还原镁的方法，其特征是，铝采用纯铝锭、纯铝
7.一种液态铝连续冶炼还原镁的装置，其特征在于，包括：
8.如权利要求7所述液态铝连续冶炼还原镁的装置，其特征在于，所述铝液槽采用电感应加热方式加热。
9.如权利要求7所述液态铝连续冶炼还原镁的装置，其特征在于，所述真空泵组为机械泵组或蒸汽喷射泵组。
10.如权利要求7所述液态铝连续冶炼还原镁的装置，其特征在于，所述真空罐下部为锥形结构。
...【技术特征摘要】
1.一种液态铝连续冶炼还原镁的方法，其特征是，包括如下步骤：
2.一种液态铝连续冶炼还原镁的方法，其特征是，包括如下步骤：
3.如权利要求1或2所述的液态铝连续冶炼还原镁的方法，其特征是，铝液自铝液槽经上升管进入真空罐，真空罐真空度为≤15pa，或者，1000～2000pa，铝液槽内液面下降，此时控制铝液槽的上升高度，保证上升管下部插入铝液面下的长度为500～600mm；同时，通过上升管下部吹入驱动气体，结合连接真空罐与铝液槽的下降管，使铝液在真空罐和铝液槽之间形成环流；其中，驱动气体流量控制在20～40nl/min，驱动气体优选为氩气。
4.如权利要求1或2所述的液态铝连续冶炼还原镁的方法，其特征是，还原反应结束后的产物三氧化二铝，随着铝液不断循环，上浮到铝液槽内铝液表面渣层中，通...
【专利技术属性】
技术研发人员：李晓峰，唐伟能，胡勇，王志刚，胡翔，
申请(专利权)人：宝钢金属有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。