[发明专利]半连续化的金属热还原方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属真空冶炼还原罐，特别涉及一种用来冶炼金属镁或钙的真空冶炼还原罐。

背景技术

某些蒸气压较高的碱金属和碱土金属，如铿、铭、镁、钙等，可以用硅、铝或它们的合金在真空的条件下用金属热还原法制得。镁的金属热还原制备方法中硅热或铝热金属热还原则得到最广泛的应用，但其还原剂多以硅铁合金的形式被使用，而被还原的原料多为锻烧后的白云石，也可以用菱镁矿和石灰石混合物的锻后产物。使用硅铁还原剂，称为硅热法炼镁应用最多。

依据加热方法的不同，可将目前的硅热法炼镁分为三种：一种是皮江法炼镁(The Pidgeon Process)，一种是法国的半连续法炼镁(The Magnetherm Process)，另一种是意大利的皮尔加诺法炼镁(The Bolgano Process)。前者属于外加热的硅热法炼镁，而后两种方法为内电阻加热硅热法炼镁。

其中国内外使用最广泛的是皮江法，即以锻烧白云石(MgO、CaO)为原料和以硅铁(Si-Fe)为还原剂来炼镁，将原料与还原剂按比例混合后压团成球团料，然后将球团料放入还原罐内，再将还原罐加入还原炉内高温(1200℃)与真空(1～23.3Pa)环境下发生反应。一段时间后，镁蒸气从球团料中析出，到达还原罐顶部后被结晶器所收集。一般经过11～12小时的还原时间后，才能将一个还原罐的镁金属基本析出。析出完成后，还需要将还原罐予以拆除，再从拆除了的还原罐内将结晶器取出。最后，更换还原罐内的球团料和结晶器后，重新放入还原炉内，如此循环进行。

采用皮江法炼镁的优点是方法简单，长期以来一直延用，但其存在的不足之处除了能耗高、对环境造成污染外，还有：

1、传统的还原罐和结晶器是使得镁蒸气冷凝结晶为固态进行回收，然后将固态金属镁放入精炼炉中熔化后进行精炼。在还原生产和精炼生产中，均具有一个升温达到相变的过程，不仅生产工序多、能源消耗高，而且导致生产效率低，镁金属产量也有一部分损失。

2、传统的生产方法，金属镁的生产是以还原周期(一般11～12小时)为周期，属于间断生产，出镁连续性差，不适于大工业生产。

3、传统的生产方法，人工劳动依赖性高，工作环境差，工作安全性低，不适于大工业生产。

因此，还有必要对现有的皮江法炼镁的装置和方法进行改进，以符合现代工业生产的需要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于：提供一种半连续化的金属热还原方法，解决传统金属真空冶炼存在的连续性差、生产效率低的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种半连续化的金属热还原方法，该金属是镁或钙，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将还原罐固定在还原炉内，然后将球团料加入到还原罐内；

(2)将还原罐密封并抽真空达到生产要求，接着启动还原炉对还原罐进行加热，达到并保持在工作温度；

(3)所述的还原罐通过一个导流装置与还原罐外部的一个液态结晶器连通，使得还原罐内的金属蒸气通过所述的导流装置进入所述的液态结晶器中；

(4)所述的液态结晶器包括一个结晶器壳体，所述的结晶器壳体具有容置空间，所述的液态结晶器上设有用来控制容置空间温度的结晶器加热控制装置和用来控制容置空间内真空度的结晶器抽真空装置，进入液态结晶器中的金属蒸气温度降低，转化为液态，并保持在液态；

(5)所述的结晶器壳体还设有中间管道，用来连通一个液态中间包；液态结晶器内的液态金属定时、定量地流入所述的液态中间包中；

(6)每当一个液态中间包装满后，换一个液态中间包与液态结晶器相连，以不间断地收取液态结晶器中的液态金属；

(7)待还原罐内的金属析出完毕后，将料渣清除，接着放入新的球团料，开始新的还原工作。

较佳的技术方案中，还可以附加以下技术特征：所述的还原罐竖直设置在一个还原炉内，还原罐的上端、下端均伸出所述的还原炉外，还原罐上端设有机械装料口，下端设有机械出料口，且所述的上端或者下端连接有所述的导流装置。

较佳的技术方案中，还可以附加以下技术特征：所述的还原罐内固设有一个导流筒，所述的导流筒呈中空筒状，其筒身上设有多个贯穿壁厚的孔隙，将导流筒的内部与外部连通，所述的导流筒与还原罐的内壁之间具有间隙，所述的间隙可供球团料放置。

较佳的技术方案中，还可以附加以下技术特征：所述的导流筒的外侧壁上还设有多个通气槽，所述的通气槽将所述的多个孔隙相互连通。