菱镁矿石一步法炼镁工艺方法及设备

摘要

本发明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。

主权项

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,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℃～900℃，菱镁矿石回转煅烧窑的转速控制在10～20转/分，2）内热式真空还原炉的预热仓内的温度控制在1000℃以上，内热式真空还原炉的预热仓内的真空度控制在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℃以上，此还原反应腔内的真空度控制在3600～4500Pa之间，4）镁蒸气分离冷凝腔内的温度控制在1300℃以下，镁蒸气分离冷凝腔内的真空度控制在3600～2500Pa之间，5）结晶器内的温度控制在500℃～400℃，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1m/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≤3m/s。