[发明专利]一种金属镁、锌、铅、锂的真空罐式冶炼设备和方法

说明书

技术领域：

本发明属于金属冶炼设备及方法技术领域，特别是涉及金属镁、锌、铅、锂的真空罐式冶炼设备和方法。

背景技术：

以现有技术中金属镁的冶炼为例对背景技术进行介绍。金属镁自身的还原性极强，在标准状态下，它的氧化物很难被常用的还原剂如硅、铝等金属还原。我国自然界镁主要以碳酸盐或者卤化镁的形式存在。氯化镁中的镁需要用电解法提取，成本的缘故，国内已经很少使用电解法。主要成分为碳酸镁的白云石矿经煅烧后的主要成分为氧化镁，在真空条件下改变反应的分压，煅烧白云石中的氧化镁可以被还原剂还原出来。目前我国的原镁产量占到世界原镁产量的80％左右，均采用皮江法生产。皮江法是将煅烧白云石与还原剂硅铁磨成粉并压制成球，装入横卧排列的耐热不锈钢罐内，由罐外燃煤得煤气或其它燃料加热，在真空度5-13Pa、温度1200℃左右进行固相反应。反应产物镁蒸汽用冷凝方法收集。初装的球状料经还原反应后，由人工从不锈钢罐内掏出。这种方法效率低，能耗高，污染大，劳动强度大，且残余硅铁还原剂与渣料仍呈扁球状混合在一起，难以进行二次利用。由此诸多因素，为了限制低水平重复型建设，我国将新建皮江法原镁冶炼列为限制性项目。国内竖罐法冶炼金属镁，典型的有外热竖罐皮江法，文献[①刘勇，游国强，黄彦彦.竖罐炼镁技术的发展现状与展望.轻金属.2010(06):45-49]，[②任玲，夏德红，毕寒冰.新型竖置镁还原罐的设计.有色金属(冶炼部分).2012(02):30-33]，和专利[③周向阳，李劼，刘宏专，徐日瑶，伍上元，李昌林，杨娟.中南大学.一种外热竖罐炼镁装置.CN101706204 A]，共同之处在于改变不锈钢罐横卧排列为竖置的布置方式，开发了竖罐冶炼金属镁技术，其工作重点均在提高机械化、自动化程度，有的还同时改善燃烧效率，通过变化装料、卸料的方式，能将还原周期由传统的12小时缩短至9-10小时。另一种内热竖罐皮江法，文献[④沈晶鑫.多热源内热式镁冶炼炉内温度分布规律模拟与实验研究.西安科技大学硕士论文.2007]改变供能来源，采用电热方法，热源均布于竖罐内的含煅烧白云石、硅铁粉、萤石球料之中。文献[5牛强、储少军的RH及单嘴精炼炉冶炼金属镁的专利，专利号为CN101999005A及CN101906544A，其方法是采用钢铁冶炼的钢水真空处理设备RH及单嘴精炼炉用于金属镁的冶炼，在硅铁水包的铁水液面上插入RH或单嘴插入管，利用插入管铁水上部的氩气气泡泵将铁液抽入真空室内，在真空室与铁包之间形成铁液的循环，含镁原料由喷粉系统喷入真空室下的铁水包循环铁液中与硅铁液混合反应，形成镁蒸汽被真空系统抽入镁收集装置中收集。上述方法大都是以皮江法为基础进行的改进，而原料的状态、反应原理均与皮江法完全一样，未能从根本上解决皮江法的弊端。这些方法都存在效率低，能耗高，污染大，劳动强度高，且残余硅铁还原剂与渣料仍呈扁球状混合在一起，难以进行二次利用的问题。

发明内容：

本发明的目的是彻底摒弃皮江法生产工艺的弊端，将VD真空处理、钢包喷粉、真空感应炉的设备及方法进行组合形成一种新的过量液态金属还原剂中喷入被还原剂-含镁混合粉剂，使含镁原料在真空高温下气固液三相反应还原的金属镁的冶炼，以及同样可用于金属锌、铅、锂的冶炼，能达到效率高，污染小，自动化强度高并且能够实现渣相好、易排渣的连续冶炼工艺的金属镁、锌、铅、锂的真空罐式冶炼设备和方法