菱镁矿石一步法炼镁工艺方法及设备技术

本发明专利技术属于菱镁矿石炼镁技术领域，特别是涉及一种菱镁矿石一步法炼镁工艺方法及设备。本发明专利技术的炼镁工艺是在密封的三相电炉内进行熔融还原反应，以菱镁矿石为原料、以焦炭或石墨为还原剂，萤石和铝土矿石为助熔剂，三种炉料经破碎直接以颗粒状分别投炉，在高温真空熔融状态下完成ＭｇＯ＋Ｃ＝Ｍｇ＋ＣＯ的反应，镁蒸气先后凝成液体镁或结晶镁，趁热进入连续精炼炉内，直接进行精炼，最终获得９９．９７％金属镁锭，生产连续、自动化。设备利用率高，热能利用率高，改善了生产环境，减轻了工人劳动强度；同时节省了大量贵重合金和能源，降低了成本；彻底地改变了真空容器内还原时代，是改变环境的基础手段。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于菱镁矿石炼镁
，特别是涉及一种菱镁矿石一步法炼镁工艺方法及 设备。
技术介绍
目前，皮江法炼镁技术支撑着的镁冶炼行业80%以上的产量，但它又以能耗大、产 能小、污染严重、三废(废水、废渣、废气)排放量大而著称，与环境保护节能减排格格不入， 遭到社会和国家的抵制，要想发展镁的冶炼靠皮江法是有困难的。以菱镁矿石为原料的电解法提取金属镁，虽然可以改变一下菱镁矿石的产品方 向，但利润率相差不多，对环境的污染没有改变又加上氯气毒害，建厂投资大，占地面积大、 工艺复杂，令人望而却步。热法炼镁中的炭热法是以煅烧菱镁矿为原料、石油焦为还原剂、浙青为粘合剂，经 过细磨、混合、压团后在三相电弧炉中还原熔炼，氧化镁被碳还原，得到的Mg蒸气和CO混合 存在于气相中，迅速把气态产物冷却到200°C以下，镁蒸气和CO—同进入混合冷却器中冷 却、沉降以后，经袋滤器过滤得到镁粉，这种镁粉含50%金属镁、20%C及30%的MgO，其粒度 为0. 1 0. 6 m。再将镁粉压成团块装入蒸馏罐进行升华蒸馏，这样得到的结晶镁，再经熔 化、精炼后可获得商品镁锭。但因其工艺繁琐、工序长、能耗大、成本高等因素没有得到广泛 应用。找出一条新途境来加工菱镁矿石，产品利润高，又不污染环境，这是人们正在探索 的课题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种菱镁矿石一步法炼镁工艺方法，加料、出镁、卸渣、移动 电极等操作均实现了密封，可自动连续进行，不必停炉，内部真空度不被破坏；机械化连续 的生产程序代替了间断周期性的手工操作，提高了设备利用率和热能利用率，改善了生产 环境，减轻了工人劳动强度；实现了和谐环保生产。本专利技术的另一个目的是提供一种用于菱镁矿石一步法炼镁工艺方法的设备，在密 封的三相电炉内进行熔融还原反应，代替在还原罐中进行的外加热内真空的固相容器还原 反应，同时节省了大量贵重合金和能源，降低了成本；真空密闭的反应操作，彻底地净化了 操作现场的空气，彻底地改变了真空容器内还原时代，这是改变环境的基础手段。本专利技术的目的是通过下述技术方案来实现的。本专利技术的菱镁矿石一步法炼镁工艺方法，其特征在于由以菱镁矿石为原料、以焦 炭或石墨为还原剂，萤石和铝土矿石为助熔剂，三种炉料经破碎直接以颗粒状分别投炉，在 高温真空熔融状态下完成Mg0+C=Mg+C0的反应，镁蒸气先后凝成液体镁或结晶镁，趁热进 入连续精炼炉内，直接进行精炼，最终获得99. 97%金属镁锭，1)精选菱镁矿石，除去杂质和泥沙，破碎成0. 5 IOmm的颗粒，筛除0. 5mm以下的粉粒，装入菱镁矿石回转煅烧窑内，利用还原过程中产生的一氧化碳和在预热段收集的可燃 气体，作为燃料来煅烧菱镁矿石，使其完成MgCO3=MgCHCO2分解，获得的轻烧氧化镁趁热直 接加入给料系统，被密闭地送入内热式真空还原炉内，2)精选焦炭、铝土矿石、萤石，除去杂质和泥土，分别破碎成0.5 5 mm小粒，筛掉的小 于0.5 mm以下粉末，直接投炉，3)按菱镁矿石400 530重量份、焦炭70 85重量份、铝土矿石6 10重量份和萤 石20 30重量份的比例计量后，分别经各自的真空隔离投料系统，加到内热式真空还原炉 的预热仓内，在真空状态下进行预热和排出CO2,排出炉料中和炉料本身吸附的水份和所含 的挥发份、空气、结晶水，然后逐次被推入熔池，开始其熔融状态下的还原反应，整个过程中 保证熔融还原腔的真空度不变，4)产生的反应渣经密封卸渣装置卸出，卸渣过程不破坏内部真空度，每次卸渣时熔池 内渣面上下波动90 50 mm,生产100重量份镁仅有30 20重量份残渣，5)反应产生的镁蒸气和一氧化碳经内热式真空还原炉的镁蒸气出口被抽到分离冷凝 腔内，镁蒸气和一氧化碳在高温下分离镁蒸气凝聚在冷却壁上成为液体镁并向下流动，经 下方的下泄管，流入镁液体聚积罐聚集，6)少量镁蒸气没有和一氧化碳分开，在随后的结晶器内也被冷凝成结晶镁，一氧化碳 被真空系统继续抽出，成为煅烧窑的主要的气体燃料，同时抽出挥发份和水份，成为煅烧窑 的辅助气体燃料，7)液体镁从镁液体聚积罐直接流入到连续精炼炉内，精炼后得到纯度为99.97%的金 属镁液体，浇铸到铸锭机上铸成商品锭，8)剩余的微量镁粉和氧化镁的粉末再经滤袋回收装置收集起来，送内热式真空还原炉 内重新还原。本专利技术的工艺方法的特点是其一，精选菱镁矿石装入回转窑内，是利用还原过程中产生的一氧化碳和在预热 段收集的其它可燃气体，作燃料来煅烧小颗粒的菱镁矿石，达到燃气的循环利用和加快 MgCO3=MgCHCO2分解反应的目的，并趁热被密闭地送入还原炉内，减排一氧化碳和节省热能。其二，各种炉料进入高温还原反应区之前，对炉料进行预热的同时，在高温下排 出炉料间和炉料本身吸附的水份和所含的挥发份、空气、结晶水等及其它气体，这不但在 还原反应前净化了炉料，对纯净反应产物和分离气体反应产物提供了基础，有效地阻止了 Mg0+C=Mg+C0的逆向反应发生，也节约了热能，起到节省焦炭和电极的作用；为直接得到液 体镁扫清了道路，创造了 一个不可缺的净化环境。从炉料投入直到镁锭铸成，均在一套设备中连续进行，各工序的操作程序均由计 算机按控制流程图远程监控，保证装料、卸渣、出镁、石墨电极上下移动各操作过程连续进 行。工艺参数控制均由计算机控制1)菱镁矿石回转煅烧窑内的最高温度控制在1000°c 900°C，菱镁矿石回转煅烧窑 的转速控制在10 20转/分，2)预热腔内的温度控制在1000°C以上，预热腔内的真空度控制在3600 5000Pa之间，3)内热式真空还原炉的还原反应腔内的温度控制在1800°C以上，此还原反应腔内的真空度控制在3600 4500Pa之间，4)镁蒸气分离冷凝器内的温度控制在1300°C以下，镁蒸气分离冷凝器内的真空度控制 在3600 2500Pa之间，5)干式金属镁接收系统的结晶器内的温度控制在500°C 400°C，此结晶器内的真空 度控制在200 150Pa之间，6)内热式真空还原炉的还原反应腔内的气流上升速度不能大于lm/s，这关系到反应效 果和粉尘7)在镁蒸气分离冷凝器内的流速<3m/s，8)在此结晶器内的流速彡3m/s。一种用于所述的菱镁矿石一步法炼镁工艺方法的设备，其特征在于由炉料贮 存输送系统，与此炉料贮存输送系统相连接的真空隔离密封投料系统，与此真空隔离密封 投料系统相连接的内热式真空还原炉，设在此内热式真空还原炉炉顶上的电极移动密封装 置，与此内热式真空还原炉的蒸气出口相连接的干式金属镁接收系统，分别与此干式金属 镁接收系统相连接的连续精炼熔铸设备、滤袋回收装置，与此滤袋回收装置相连接的燃气 循环利用系统，与此内热式真空还原炉的出渣口相连接的卸渣密封装置，与所述的真空隔 离密封投料系统相连接的菱镁矿石煅烧装置，与此菱镁矿石煅烧装置相连接的菱镁矿石破 碎筛分提升设备，分别与所述的炉料贮存输送系统、菱镁矿石破碎筛分提升设备、菱镁矿石 煅烧装置、真空隔离密封投料系统、内热式真空还原炉、电极移动密封装置、干式金属镁接 收系统、连续精炼熔铸设备、滤袋回收装置、燃气循环利用系统、卸渣密封装置相连接的计 算机控制系统组成以内热式真空还原炉为中心的连贯一体的真空还原提炼金属镁的设备本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种菱镁矿石一步法炼镁工艺方法，其特征在于以菱镁矿石为原料、以焦炭或石墨为还原剂，萤石和铝土矿石为助熔剂，三种炉料经破碎直接以颗粒状分别投炉，在高温真空熔融状态下完成ＭｇＯ＋Ｃ＝Ｍｇ＋ＣＯ的反应，镁蒸气先后凝成液体镁或结晶镁，趁热进入连续精炼炉内，直接进行精炼，最终获得９９．９７％金属镁锭，　　１）精选菱镁矿石，除去杂质和泥沙，破碎成０．５～１０ｍｍ的颗粒，筛除０．５ｍｍ以下的粉粒，装入菱镁矿石回转煅烧窑内，利用还原过程中产生的一氧化碳和在预热段收集的可燃气体，作为燃料来煅烧菱镁矿石，使其完成ＭｇＣＯ↓［３］＝ＭｇＯ＋ＣＯ↓［２］分解，获得的轻烧氧化镁趁热直接加入给料系统，被密闭地送入内热式真空还原炉内，　　２）精选焦炭、铝土矿石、萤石，除去杂质和泥土，分别破碎成０．５～５㎜小粒，筛掉的小于０．５㎜以下粉末，直接投炉，　　３）按菱镁矿石４００～５３０重量份、焦炭７０～８５重量份、铝土矿石６～１０重量份和萤石２０～３０重量份的比例计量后，分别经各自的真空隔离投料系统，加到内热式真空还原炉的预热仓内，在真空状态下进行预热和排出ＣＯ↓［２］，排出炉料中和炉料本身吸附的水份和所含的挥发份、空气、结晶水，然后逐次被推入熔池，开始其熔融状态下的还原反应，整个过程中保证熔融还原腔的真空度不变，　　４）产生的反应渣经密封卸渣装置卸出，卸渣过程不破坏内部真空度，每次卸渣时熔池内渣面上下波动９０～５０㎜，生产１００重量份镁仅有３０～２０重量份残渣，　　５）反应产生的镁蒸气和一氧化碳经内热式真空还原炉的镁蒸气出口被抽到分离冷凝腔内，镁蒸气和一氧化碳在高温下分离：镁蒸气凝聚在冷却壁上成为液体镁并向下流动，经下方的下泄管，流入镁液体聚积罐聚集，　　６）少量镁蒸气没有和一氧化碳分开，在随后的结晶器内也被冷凝成结晶镁，一氧化碳被真空系统继续抽出，成为煅烧窑的主要的气体燃料，同时抽出挥发份和水份，成为煅烧窑的辅助气体燃料，　　７）液体镁从镁液体聚积罐直接流入到连续精炼炉内，精炼后得到纯度为９９．９７％的金属镁液体，浇铸到铸锭机上铸成商品锭，　　８）剩余的微量镁粉和氧化镁的粉末再经滤袋回收装置收集起来，送内热式真空还原炉内重新还原。...

【技术特征摘要】
一种菱镁矿石一步法炼镁工艺方法，其特征在于以菱镁矿石为原料、以焦炭或石墨为还原剂，萤石和铝土矿石为助熔剂，三种炉料经破碎直接以颗粒状分别投炉，在高温真空熔融状态下完成MgO+C=Mg+CO的反应，镁蒸气先后凝成液体镁或结晶镁，趁热进入连续精炼炉内，直接进行精炼，最终获得99.97%金属镁锭，1)精选菱镁矿石，除去杂质和泥沙，破碎成0.5～10mm的颗粒，筛除0.5mm以下的粉粒，装入菱镁矿石回转煅烧窑内，利用还原过程中产生的一氧化碳和在预热段收集的可燃气体，作为燃料来煅烧菱镁矿石，使其完成MgCO3=MgO+CO2分解，获得的轻烧氧化镁趁热直接加入给料系统，被密闭地送入内热式真空还原炉内，2)精选焦炭、铝土矿石、萤石，除去杂质和泥土，分别破碎成0.5～5㎜小粒，筛掉的小于0.5㎜以下粉末，直接投炉，3)按菱镁矿石400～530重量份、焦炭70～85重量份、铝土矿石6～10重量份和萤石20～30重量份的比例计量后，分别经各自的真空隔离投料系统，加到内热式真空还原炉的预热仓内，在真空状态下进行预热和排出CO2，排出炉料中和炉料本身吸附的水份和所含的挥发份、空气、结晶水，然后逐次被推入熔池，开始其熔融状态下的还原反应，整个过程中保证熔融还原腔的真空度不变，4)产生的反应渣经密封卸渣装置卸出，卸渣过程不破坏内部真空度，每次卸渣时熔池内渣面上下波动90～50㎜，生产100重量份镁仅有30～20重量份残渣，5)反应产生的镁蒸气和一氧化碳经内热式真空还原炉的镁蒸气出口被抽到分离冷凝腔内，镁蒸气和一氧化碳在高温下分离镁蒸气凝聚在冷却壁上成为液体镁并向下流动，经下方的下泄管，流入镁液体聚积罐聚集，6)少量镁蒸气没有和一氧化碳分开，在随后的结晶器内也被冷凝成结晶镁，一氧化碳被真空系统继续抽出，成为煅烧窑的主要的气体燃料，同时抽出挥发份和水份，成为煅烧窑的辅助气体燃料，7)液体镁从镁液体聚积罐直接流入到连续精炼炉内，精炼后得到纯度为99.97%的金属镁液体，浇铸到铸锭机上铸成商品锭，8)剩余的微量镁粉和氧化镁的粉末再经滤袋回收装置收集起来，送内热式真空还原炉内重新还原。2.根据权利要求1所述的菱镁矿石一步法炼镁工艺方法，其特征在于从炉料投入直到 镁锭铸成，均在一套设备中连续进行，各工序的操作程序均由计算机远程监控，保证装料、 卸渣、出镁、石墨电极上下移动各操作过程连续进行。3.根据权利要求1所述的菱镁矿石一步法炼镁工艺方法，其特征在于冶炼工艺参数控 制均由计算机控制，1)菱镁矿石回转煅烧窑内的最高温度控制在1000°c 900°C，菱镁矿石回转煅烧窑 的转速控制在10 20转/分，2)预热腔内的温度控制在1000°C以上，预热腔内的真空度控制在3600 5000Pa之间，3)内热式真空还原炉的还原反应腔内的温度控制在1800°C以上，此还原反应腔内的真 空度控制在3600 4500Pa之间，4)镁蒸气分离冷凝器内的温度控制在1300°C以下，镁蒸气分离冷凝器内的真空度控制 在3600 2500Pa之间，5)干式金属镁接收系统的结晶器内的温度控制在500°C 400°C，此结晶器内的真空 度控制在200 150Pa之间，6)内热式真空还原炉的还原反应腔内的气流上升速度不能大于lm/s，这关系到反应效 果和粉尘7)在镁蒸气分离冷凝器内的流速<3m/s，8)在此结晶器内的流速彡3m/s。4.一种用于权利要求1所述的菱镁矿石一步法炼镁工艺方法的设备，其特征在于由炉 料贮存输送系统，与此炉料贮存输送系统相连接的真空隔离密封投料系统，与此真空隔离 密封投料系统相连接的内热式真空还原炉，设在此内热式真空还原炉炉顶上的电极移动密 封装置，与此内热式真空还原炉的蒸气出口相连接的干式金属镁接收系统，分别与此干式 金属镁接收系统相连接的连续精炼熔铸设备、滤袋回收装置，与此滤袋回收装置相连接的 燃气循环利用系统，与此内热式真空还原炉的出渣口相连接的卸渣密封装置，与所述的真 空隔离密封投料系统相连接的菱镁矿石回转煅烧窑，与此菱镁矿石回转煅烧窑相连接的菱 镁矿石破碎筛分提升设备，分别与所述的炉料贮存输送系统、菱镁矿石破碎筛分提升设备、 回转煅烧窑、真空隔离密封投料系统、内热式真空还原炉、电极移动密封装置、干式金属镁 接收系统、连续精炼熔铸设备、滤袋回收装置、燃气循环利用系统、卸渣密封装置相连接的 计算机控制系统组成以内热式真空还原炉为中心的连贯一体的真空还原提炼金属镁的设 备，与此计算机控制系统相连接的传感器和执行机构包括设在菱镁矿石回转煅烧窑的头 部、中部、尾部的温度传感器，设在真空隔离投料系统01-02中的料位探头及...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲智，王桂珍，曲冬梅，姜明，曲轶群，刘杰，曲轶众，
申请(专利权)人：曲智，
类型：发明
国别省市：21[中国|辽宁]