[发明专利]采用等离子体炬加热技术的金属镁冶炼方法及装置

说明书

技术领域

 本发明涉及金属镁冶炼技术领域，更具体说是一种采用先进的等离子体炬加热技术的金属镁冶炼方法和装置，该方法和装置具有节能效果，可提高生产效率并对保护环境有积极意义的。

背景技术

我国拥有丰富的含镁原料白云石和菱镁矿，随着全球金属镁和镁合金应用范围的扩大，近20年来我国镁产业发展强劲，基本控制全球原镁的供给。同时，我国金属镁的冶炼又几乎都是采用一种叫“皮江法”的硅热还原工艺来进行的。这种工艺和设备虽有投资不大和过程控制简单等特点，但却存在着能源利用率和生产效率低，对环境造成污染，劳动强度大，工作条件差等诸多问题。

多年来，我国金属镁行业采取了许多技术改造措施，如蓄热炉、燃气加热和余热利用等，虽取得一定效果，但未能根本改变还原罐间接加热和传质传热差，以及不连续生产的弊端。同时，也未能改变原料需要磨面压球的繁琐工序，”锻白”原料易吸潮，降低利用率，增加消耗，并会造成粉尘污染问题，整体自动化水平始终得不到提高。金属镁行业亟待改进和提升，只有依靠技术创新，才能改变行业的落后面貌。

在保持硅热还原（也可采用硅铝还原剂）冶炼金属镁基本原理的基础上，开发先进适用的金属镁冶炼方法及装置，并对传统的“皮江法”工艺和设备进行技术改造，已成为金属镁冶炼行业节能减排和转变增长方式的重大和紧迫的技术创新课题。

发明内容

发明内容

本发明克服了传统“皮江法”炼镁工艺和设备的不足，采用等离子体炬加热技术以实现直接加热方式和连续化生产，从而提供一种具有具有节能效果，生产效率高并对保护环境有积极意义的金属镁冶炼方法及装置。

为了实现本发明的目的，提出以下技术方案：

一种采用等离子体炬加热技术的金属镁冶炼方法，包括按以下顺序进行的步骤：

1）冶炼金属镁的原料制备和通过惰性气体保护的自动加料系统将原料加入到专门结构的等离子技术金属镁冶炼炉中；

2）冶炼金属镁的原料在等离子技术金属镁冶炼炉中发生以硅铁作还原剂去还原氧化镁的反应，产生金属镁蒸汽和还原渣（硅酸钙盐）；反应是连续的。等离子体炬为还原反应提供热源；

3）从等离子技术金属镁冶炼炉出来的金属镁蒸汽进入冷凝器而凝结成结晶镁，还原渣则通过惰性气体保护的自动排渣系统排出；结晶镁可继续精炼得到镁锭，而还原渣则可作为水泥的原料或加工回收金属镁；

所述步骤1）中冶炼金属镁的原料中包括白云石或菱镁矿经煅烧而得到的“锻白”原料（MgO、CaO），还原剂硅铁和助剂萤石；

所述步骤1）中将原料加入到专门结构的等离子技术金属镁冶炼炉中包括“锻白”原料可直接从白云石或菱镁矿煅烧炉引出，以热料状态加入到冶炼炉中（可利用余热），不仅解决了“锻白”易吸潮，降低利用率和增加消耗的问题，还省去了“锻白”和其他原料磨面压球的繁琐工序，从而消除粉尘的污染。

所述步骤2）中冶炼炉中发生以硅铁作还原剂去还原氧化镁的反应，产生金属镁蒸汽和还原渣（硅酸钙盐）中包括冶炼炉为真空条件。

所述步骤2）中等离子体炬为还原反应提供热源中包括等离子体炬为直流金属电极和非转移弧等离子喷枪，其所喷出的高温惰性气体射流可直接加热和熔融冶炼的原料，从而实现高效率的传质创热过程。

所述步骤3）中金属镁蒸汽进入冷凝器而凝结成结晶镁中包括整个过程设备为真空条件。

本发明还提供了一种专门结构的等离子技术金属镁冶炼炉，包括一直立圆筒形的炉体1；炉体1内侧整体设有耐火材料层2；炉体1顶部设有惰性气体保护的“锻白”热料加料口3和硅铁、萤石加料口4；炉体1的上部设有金属镁蒸汽出口5，炉体1的下部设有等离子体炬6；炉体1的底部设有惰性气体保护的渣出口7；

所述炉体1内侧整体的耐火材料层3包括至少三种不同性能的耐火砖层、耐火板层和耐火浇铸料层；

所述的炉体顶部的惰性气体保护的加料口3、4分别具有1根轴向进料管。

所述的炉体上部的金属镁蒸汽出口5包括1根径向出气管。

所述的炉体1下部的等离子体炬包括沿圆周方向的一组等离子体喷枪。

所述的炉体1的底部的惰性气体保护的渣出口包括1根轴向排渣管。