[发明专利]一种硅热炼镁温压双控装置及方法

说明书

本发明涉及原镁冶炼技术领域，尤其涉及一种硅热炼镁温压双控装置及方法。硅热炼镁温压双控装置，包括还原罐和冷却器，还原罐的罐口与冷却器之间设置有空心圆台形调温过渡筒，空心圆台形调温过渡筒的小直径一端与所述还原罐的罐口端面固定连接，空心圆台形调温过渡筒的大直径一端与冷却器固定连接；还原罐的罐口内侧设置有梯度冷凝组件；冷却器内设置有结晶器，结晶器的一端与空心圆台形调温过渡筒的内壁抵接。本发明还公开了硅热炼镁温压双控装置的使用方法。本发明提供的硅热炼镁温压双控装置及方法，可在不显著增加镁蒸气流通阻力情况下，调控镁蒸气的局部分压和温度，稳定制备出Mg9995A及以上纯度的金属镁，产量高，且生产操作简单。

技术领域

本发明涉及原镁冶炼技术领域，尤其涉及一种硅热炼镁温压双控装置及方法。

背景技术

真空硅热法是我国金属镁的主要生产方法，其核心过程包括：将煅烧后的白云石、硅铁和萤石三种原材料按配比磨粉、混合，压制成3-5cm左右的“枣核状”料球，以堆积的方式填充进圆筒状的还原罐，在20Pa左右的真空、1200℃左右的高温条件下，发生CaO+MgO+Si→Ca₂Si O₄+Mg(g)的反应，随后镁蒸气从还原罐逸出，并在结晶器内冷凝成粗镁。然而，由于镁蒸气中常常含有蒸气杂质和颗粒杂质，制备得到的金属原镁仍面临杂质含量种类多、波动大的痼疾，易劣化下游镁及镁合金的性能，从而难以满足应用需要。

为制备高纯原镁，现有技术通常在还原罐罐口(还原罐和结晶器之间)放置过滤器，以期对蒸气杂质、颗粒杂质进行一定拦截作用。如专利CN201821258683.0公开了一种粗镁结晶挡火过滤器，但该装置仅能使原镁纯度达到Mg9995B的要求。专利CN202122215954.2、CN202122215953.8和CN202111071001.1通过更复杂的流道设计来过滤镁蒸气中的杂质，同时增加阻热效果。尽管其达到了较好的提纯效果，但显著增加了过滤挡火板的结构阻力，使得产生的镁蒸气来不及逸出，给生产成本和操作上带来不变：首先，来不及逸出的镁蒸气会阻碍硅热炼镁化学反应的正向进行，影响粗镁的产量；其次，该部分镁蒸气又增加过滤挡火板料球侧的镁分压，使得镁蒸气实际分压大于对应温度的饱和蒸汽压而凝结在挡火板上，增加装置取出和清理困难；第三，为防止镁蒸气在过滤挡火板上沉积，往往会提高过滤挡火板的温度，但由于常规设置下过滤挡火板与结晶器直接接触，此操作会同步提高结晶器温度，使得结晶镁着火、燃烧。而上述一系列问题，究其原因是过滤挡火装置的添加，具有较大的气阻，打破了体系内镁蒸气原本的温度和压强的动态平衡和匹配关系，且构建的新平衡难以满足实际生产需要。

鉴于此，有必要提供一种硅热炼镁温压双控的装置及使用方法，以期在高效除杂的同时，不显著增加气阻且构建合适的温度和压强匹配关系，真正实现在不影响产量、操作的情况下，稳定制备出Mg9995A及以上纯度的金属镁。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种硅热炼镁温压双控装置及方法。本发明提供的装置及方法，其不显著增加气阻，便可高效除杂，同时该装置可有效构建真空硅热法还原系统的温度和压强平衡，不会带来镁蒸气在过滤拦截器上结晶，使过滤拦截器难取，或者破真空时结晶镁着火等生产操作问题，为低成本规模化生产Mg9995A及以上纯度的高品质镁提供了技术保障。

本发明的目的是提供一种硅热炼镁温压双控装置。

本发明的另一目是提供一种使用硅热炼镁温压双控装置的方法。

根据本发明具体实施方式提供的硅热炼镁温压双控装置，包括还原罐和冷却器，所述还原罐的罐口与所述冷却器之间设置有空心圆台形调温过渡筒，所述空心圆台形调温过渡筒的小直径的一端与所述还原罐的罐口端面固定连接，所述空心圆台形调温过渡筒的大直径的一端与所述冷却器固定连接；

所述还原罐的罐口内侧设置有梯度冷凝组件；

所述冷却器内设置有结晶器，所述结晶器的一端与所述空心圆台形调温过渡筒的内壁抵接。