[实用新型]微波加热炼镁炉

说明书

技术领域

本实用新型微波加热炼镁炉，涉及冶金设备技术领域；特别涉及炼镁设备技术领域；尤其涉及微波加热炼镁炉的技术领域。 

背景技术

在实用金属材料中，镁及其合金密度低，被誉为21世纪的超轻材料。将陶瓷增强体加入镁，可显著提高弹性模量、强度、耐磨和耐高温性能，镁与其它金属相比具有更低的密度和更高的比刚度及良好的阻尼性，在航空、航天工业中应用兴趣浓厚，更是当今国防和高技术领域中最希望采用的材料，其广泛的应用前景，正呈现出方兴未艾的态势。镁的应用领域还有冶金、化学、电学、牺牲阳极、烟花、3C产品等。在寻找降低运输部门排放量的策略和办法过程中，轻量化设计是使汽车、火车或飞机提高效率的较佳解决方案。镁比钢减轻55％，与铝相比减轻25％，某些部件与铝相比，减轻47％的重量。通过镁可有效的降低材料的重量，可实现节省燃料和减少废气排放量的目的。其中德国航空中心(DLR)所作的金属镁LCA(全生命周期分析)项目进展表明——镁作为一种轻质材料——为各种重量敏感的应用提供了可观的潜力。为此，世界各国对镁的生产与研究极为重视。 

根据镁矿资源和种类的不同，镁的生产方法可分为两大类， 即氯化熔盐电解法和热还原法。电解法：氯化熔盐电解法包括氯化镁的生产及电解冶镁两大过程；该法又分为以菱镁矿为原料的无水氯化镁电解法和以海水为原料制取氯化镁的电解法。后者的难点是如何去除MgCl·6H₂O的结晶水。生产MgCl·3/2H₂O，但这种生产物在空气中加热易水解反应，生成不利于电解的杂质，如Mg(OH)₂。由于电解法生成过程中产生氯气，污染环境、耗电量大、成本高，现在全世界已基本停产。热还原法：根据还原剂的不同，热还原法可分为硅热法、铝热法、碳热法。硅热法根据装备、能源条件形成了三种工艺——皮江(Pia-geon)外热法、波尔扎诺(Bolzano)电内热法和马格尼特(Magnethem)熔渣导电半连续硅热法。 

加拿大科学家皮江(L·M·Piageon)教授发明的一种硅热还原炼镁工艺，称为Piageon工艺，其还原反应为：2(CaO·MgO)(s)+Si(Fe)(s)＝2Mg(g)+2CaO·SiO2(s)+Fe(Si)(s)；该工艺将白云石煅烧，硅铁作还原剂，萤石作催化剂，粉磨，制成镁球，装入还原罐，加温到1200℃，8—12小时产镁20-24kg。中国目前采用皮江(Pia-geon)法，占世界镁产量的80％。2013年中国原镁产量76.97万吨，镁合金29.78万吨，镁粒(粉)13.29万吨。 

上述炼镁工艺共同存在的不足、缺陷与弊端是：电耗高、能耗大、设备损坏快、产品纯度低、产能小、还原周期长、劳动强度大、无法实现大工业化生产，自动化程度低等；特别是皮江(Pia-geon)法炼镁工艺对环境污染及其严重。 

近年来，微波加热技术迅速发展，已经广泛应用于各种物料的干燥、加热以及粉末煅烧。微波是一种频率在300～3000MHz的电磁波，即波长为100cm—1mm的电磁波，微波加热是通过在材料内部产生微观电流，造成材料内部的电性能量耗散直接加热物料，它不需要由表及里的热传导。因此，微波加热不需要像传统的燃料式加热或电阻式加热那样的传热过程，由微波发生器所产生的能量可直接由物料吸收而实现整体均匀升温。微波具有选择性加热料、升温速率快、加热效率高的突出特点与优势，而且具有降低反应温度、缩短反应时间、节能降耗明显等优点。因此，开发理论研究，进行先进、高效的微波煅烧新工艺研究具有重大意义。但是，值得注意的是：目前，对于微波煅烧的系统研究、且能够形成理论体系的大型冶炼设备及控制技术还未出现。 

基于发明人的专业知识与工作经验及对事业精益求精的不懈追求，在认真而充分的调查、了解、分析、总结、研究已有公知技术和现状基础上，采取“微波加热炉及技术控制”关键技术，研制成功了“微波加热炼镁炉”，有效的解决了已有公知技术和现状的不足、缺陷与弊端。 

实用新型内容

本实用新型采用“微波加热炉及技术控制”关键技术，其炉体圆壁上端与膨胀器由耐火材料砌制，炉体圆壁下端与托盘固定，膨胀器内侧面与支撑外圆面滑动活连接，托盘与微孔陶瓷管下端、支撑与微孔陶瓷管上端固定，炉体壁与微波发生器、炉体 外壁与壳体固定，壳体上端与上法兰、壳体下端与下法兰固定，支撑以上炉体壁与壳体上收口段及上法兰内侧构成集镁气室，镁气出口管穿入集镁气室后与炉体且与壳体固定，托盘以下炉体壁与壳体下收口段及下法兰内侧构成渣料室，微孔陶瓷管内放镁球，渣料室内放渣料。