[发明专利]高温连续化提取皮江法炼镁工艺中结晶镁的方法及装置

说明书

高温连续化提取皮江法炼镁工艺中结晶镁的方法及装置，本发明针对皮江法炼镁及其衍生工艺存在的上述问题，充分利用难熔金属/陶瓷与结晶镁的熔点差异大，相互浸润性小的特点，以难熔金属/陶瓷球体群形成的动态多孔滤网，作为镁结晶蒸汽结晶载体。金属或者陶瓷球体流道与镁蒸气流道之间采用多孔板隔开。多孔板的孔径＜金属或陶瓷球体直径即可。镁蒸气遇到低温的难熔金属或者陶瓷颗粒时，降温并液化或者结晶，而难熔金属颗粒或者陶瓷颗粒因为与镁蒸气之间的热交换而升温至500℃以上。温度＞500℃难熔金属颗粒或者陶瓷颗粒带着表面的液化镁或者结晶镁离开镁冷凝区。

技术领域

本发明涉及皮江法还原镁冶炼工艺及装置，特别是一种高温连续化提取皮江法炼镁工艺中结晶镁的方法及装置。

背景技术

皮江法还原镁是通过加热耐热钢制造的还原罐中的原料，在高达1200℃真空条件下，发生还原反应，生成单质镁并气化成镁蒸气，然后迁移至冷却区凝结成结晶镁的方法。从而实现从矿石原料到金属粗镁的冶炼过程。在还原结束后，解除真空，取出还原结晶镁，清理反应过的固体废渣。因为该方法工艺简单，投资低，是当前镁冶金领域最为重要的制备方法。但是皮江法冶金过程也存在生产效率低、污染严重、能耗大，单一还原罐产量低，无法实现连续化生产的问题。皮江法炼镁要实现连续化，需要解决三个问题，一是解除真空环境，实现常压条件；二是物料的连续送进和送出，实现进料和出料的连续化；三是结晶镁的连续化提取。第一个问题是基础，第二和第三问题是关键。目前，第一个问题已经由西安交通大学刘博宇等通过氩气载流的方式得到解决，为常压炼镁创造了条件。

针对上述问题中的第三个问题，实现还原罐中结晶镁连续提取。通过前述可知皮江法炼镁是还原出来的镁蒸气通过再冷却形成结晶镁。冷却段采用水冷包套的方式冷却。镁蒸气在热扩散的作用下，由高温向低温扩散。当温度降低至沸点以下镁蒸气开始液化。为了提高结晶效率，冷却区的温度一般在熔点以下。在此温度下镁蒸气开始结晶，形成结晶镁。目前结晶镁的提取是在还原罐反应完成后，取出冷却区的结晶镁，再进行加热熔解和精炼。在此过程中，一是结晶镁只能一次性提取，不能连续化；二是取出的结晶镁的温度接近室温，重新精炼还需要在此升高温度。因此造成能源浪费。三是采用水冷方式进行冷却，水量消耗大，回收价值低，形成能源有一定流失。如果能连续提取熔点温度以下的结晶镁，既将极大提升镁蒸气的结晶效率，还能有效回收镁蒸气能量，降低镁冶金能耗，对镁冶金技术进步意义重大。

皮江法炼镁工艺，虽然存在能耗高，污染严重的问题，但是由于投入低，操作方便，成本低，依然是国内镁冶金的主流工艺。皮江法炼镁中镁蒸气的结晶是在水冷包套中进行的，而水冷包套是与还原管连成一体，而且完全在统一的真空条件下。因此，只能在还原罐中还原反应结束后，才能拆卸冷却套取出结晶镁，最后再经过加热重熔进行精炼。近年来，虽然出现了常压氩气载流炼镁技术，但是由于相关技术问题尚没有得到有效解决，因此尚未投入使用。但是即使该方法未来投入使用，而连续化高温提取结晶镁没有实现，镁冶金连续化技术仍然是空谈。关于结晶镁连续化提取技术尚未见报导。此外，由于结晶镁是在冷却管温度将至室温下提取的。精炼时需要重新加热至熔点，能量浪费严重。

皮江法冶炼镁工艺中结晶镁的提取存在如下问题：

1、现有镁冶金工艺不能连续提取；

2、在冷却管温度降低至室温下，进行结晶镁提取。而再次精炼时，需要二次加热熔化，造成能源浪费；

3、人工提取强度大，危险性高，环境差。

4、采用水冷方式进行冷却结晶镁，水量消耗大，回收价值低，形成能源有一定流失。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供一种能够将粗镁温度控制在熔点以上，减少精炼时能源消耗；装置生产连续性好，可用于真空或氩气条件，且低能高效的高温连续化提取皮江法炼镁工艺中结晶镁的方法及装置。