[发明专利]一种集煅烧与还原于一体的热还原炼镁装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种集煅烧与还原于一体的热还原炼镁装置及方法。

背景技术

皮江法炼镁是当前生产金属镁的主要方法。其原料是白云石，经过煅烧后获得煅白，与萤石和硅铁制造球团，用于真空热还原制取金属镁。尽管皮江法得到不断改进，使能耗和污染降低，但仍存在一些问题亟待改进；其中包括：

（1）白云石在煅烧过程中产生5%的微细粉无法利用。皮江法的原料是白云石，其在煅烧过程中将产生5%的微细粉，这部分粉末无法应用于后续工艺，不仅污染环境，而且将造成能量损失；

（2）无法完全回收煅白余热。由回转窑煅烧后的煅白温度很高，经单筒冷却机后，温度仍有约220℃，煅白携带的这部分热量在随后的混料、磨料和制球工艺过程散发到环境中，不能被利用；白云石煅烧分解产生大量CO₂直接排空，加剧温室效应；

（3）经磨料、混料和压球等工序后降低了煅白的活性；经高温煅烧获得的煅白活性很高，极易与空气中的水蒸气发生化学反应或吸附空气中的物质，而降低煅白的活性；因此煅白的活性随着储存时间的延长而逐渐降低。在实际生产过程中，煅白须经过磨料、混料和压球等工序后才能用于还原，这将降低煅白的活性，进而影响镁的回收率；

（4）将冷球团重新加热至还原反应温度，降低了生产效率。采用皮江法在实际生产过程中，煅白的煅烧温度为1100～1200℃，经过冷却机、磨料、混料和压球工序后，球团中煅白的温度与环境温度基本相同；球团装入反应罐后需重新加热至1200～1250℃，在此过程中，煅白首先由1100～1200℃冷却至环境温度，然后被加热至1200～1250℃，虽然冷却过程中大部分能量被回收，但是延长了煅烧工序和还原工序的时间，降低了生产效率。

另外，专利“一种热法镁冶炼工艺(专利号：CN102277506A)”中提出：“将原料粉末混合压制成球团，并将压制成的球团料置入密闭的反应器内，最后通过对料球加热、排气、升温、抽真空，生产出金属镁”的炼镁方法，由于煅烧过程产生大量的CO₂，压制的球团煅烧后强度低，料层容易坍塌，难以保证后续真空热还原过程的动力学条件，降低还原速度，影响镁的回收率。

发明内容

针对现有炼镁技术存在的不足之处，本发明提供了一种集煅烧与还原于一体的热还原炼镁装置及方法，通过将白云石、还原剂、萤石、粘结剂混合预制成的球团置于反应罐中，实现球团的煅烧与还原均在一罐中完成，不同罐之间由管路连接，利用煅烧过程产生的高温废气的余热预热生球团，气体余热可以导至余热锅炉，CO₂便于捕集，中提高了能量利用率同时，缩短生产周期。

本发明的集煅烧与还原于一体的热还原炼镁装置包括还原炉及多个反应罐，各反应罐构成一个反应罐组；每个反应罐由炉盖、结晶器和罐体组成，结晶器与罐体之间通过隔热挡板隔断；罐体插入还原炉中；结晶器外壁上设有水冷套和真空管，真空管与结晶器内部连通的；罐体内部设有多孔料仓；罐体侧壁上靠近水冷套一侧设有充气管和排气管，充气管通过导管延伸至罐体的底部，导管位于多孔料仓和罐体之间；排气管的管口与多孔料仓接触。

一个反应罐组内相邻的两个反应罐上，前一个反应罐的排气管与后一个反应罐的充气管通过连接管连通，连接管上设有两个阀门，靠近充气管的阀门为充气阀，靠近排气管的为排气阀；连接管的排气阀一侧设有与排气阀配合使用的管道泵；每个连接管与一个集气支管连通，连通处位于管道泵和充气阀之间；各集气支管同时与一个集气总管连通，各集气支管上设有集气阀。

上述装置中，一个反应罐组中，第一个反应罐的充气管通过充气阀与集气总管连通，最后一个反应罐的排气管通过排气阀与集气总管连通。

上述装置中，集气总管通过阀门与余热锅炉连通。

上述装置中，各反应罐的真空管通过阀门与真空系统连通。

本发明的集煅烧与还原于一体的热还原炼镁方法是采用上述装置，按以下步骤进行：

1、将生球团放入封闭的反应罐的多孔料仓内，密封反应罐，通过加热炉对反应罐内的生球团预热；所述的生球团的制备方法为：将白云石、还原剂和萤石分别破碎磨细后混合均匀，按重量比白云石:还原剂:萤石=100:（12~14）:（2~3），再加入上述全部物料总重量3~5%的粘结剂，采用圆盘造球机制成粒径5~20mm的生球团；