[发明专利]一种可自动升降物料的内加热提取轻金属的装置及方法

说明书

技术领域：

本发明涉及轻金属制备技术领域，特别是涉及一种可自动升降物料的内加热提取轻金属的装置及方法。

背景技术：

轻金属的生产一般可以采取熔盐电解的方法制得，对于一些蒸汽压较高的轻金属，如：锂、镁、钙等，也可以采用真空冶金方法来提取。以金属镁为例，镁的真空冶金方法中硅热或铝热金属真空热还原的方法应用最多，还原剂应用最多的是硅铁合金，原料多为煅烧后的白云石，也可为菱镁矿和石灰石混合物的煅烧产物，此方法称为硅热还原法。对于一些含镁量较多的低品位矿和赤泥等，如低品位的硼镁矿、硼镁铁矿和硼泥，也可以用硅热还原法提取金属镁。硅热还原法按照所用设备装置不同可分为三种，即：皮江法(PidgeonProcess),巴尔札诺法(BalzanoProcess)和玛格尼法(MagnethermProcess)。

皮江法是应用最广泛的硅热还原提取金属镁的方法，此方法生产的镁约占世界镁产量的70％，它采用的是外加热方法提取金属镁，使用的原料是煅烧白云石和硅铁，将原料研磨混合压成坚实的团块，放入卧式不锈钢管中，采用外部加热，操作温度为1200℃，生产方式是间断的，每个生产周期大约10h，此法的优点是生产工艺简单，投资小，在我国长期使用，已进行工业生产，但能耗损失大，热量传递效率低，生产周期长，且采用横罐冷却端收集镁，金属的结晶不均匀，结晶效果差，金属在结晶器外部存在结晶现象，造成浪费，金属收率下降。巴尔札诺法和玛格尼法采用的是内加热方法提取金属镁，巴尔札诺法是从皮江法演化而来，采用内部加热，所用炉料同皮江法，反应物料被压成较规则的块状接于板状金属电热体之上，但其采用的金属电热体结构较为复杂，装置结构不利于生产操作；玛格尼法采用真空电炉，铝土矿和白云石为原料，硅铁作还原剂，反应温度在1600℃以上，生产时所有物料均为液态，此法反应速度快，单炉产量大，可进行半连续化生产，但生产工艺较复杂，产品纯度也有待提高。

由上所知，现有的提取轻金属的真空还原装置还存在着一些不足，尽管一些相关科学工作者已经对其缺点进行了大量的改进，但轻金属还原效率低，结晶效果差始终没有能够有效的解决，本专利研制的一种可自动升降物料的内加热提取轻金属的装置，它可通过结晶器底部的重量传感器采集的结晶金属重量信号来控制反应物料的升降速度，同时装置还采用内加热反应物料的方法，有效的解决了能耗损失大、还原金属结晶效率低、生产工艺复杂等问题。

发明内容：

针对现有提取轻金属装置存在的不足，本发明的目的在于提供一种可自动升降物料的内加热提取轻金属的装置及方法，解决了传统真空还原装置能耗损失大，轻金属结晶效果差、结晶效率低，生产装置工艺复杂等问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种可自动升降物料的内加热提取轻金属的装置，包括反应炉室，反应炉室上端固接有金属结晶室，下端设置有升降机，所述升降机带动反应物料在反应炉室内升降运动；

所述金属结晶室包括第一筒体，所述第一筒体上端设置有上端盖，上端盖上开设有真空抽气管，金属结晶器紧贴在第一筒体内壁上，金属结晶器下部设有环状槽，第一筒体外壁围设有第一冷却水套；

所述反应炉室包括第二筒体，第二筒体上端设置有挡火板，所述挡火板上开设有第一通孔，金属蒸汽通过所述孔进入金属结晶室中，第二筒体下端设置有下端盖，所述下端盖上开设有第二通孔，升降机上的升降杆穿过所述第二通孔固接于第二筒体内部设置的隔热栅，带动所述隔热栅升降运动，隔热栅上放置有U型非金属置料器，非金属置料器的U型腔内设置有两层挡料板，第二筒体内安装有电极，电极的上端固接有电阻发热体，电极的下端外接电源，挡料板分别设置在电极的两侧，用于将物料与电极隔离开，第二筒体外壁围设有保温隔热层，保温隔热层底部设置有支座和弹簧紧固件，所述弹簧紧固件的弹簧末端紧贴第二筒体外壁。

所述金属结晶器底部设有重量传感器。

所述金属结晶器为圆筒状钢制容器。

所述第一筒体内设置有气体分布器，所述气体分布器为底部封闭的圆桶形钢制容器，外壁上纵向对称开有多个孔隙，孔隙内安放一对挂钩，将所述气体分布器挂接于金属结晶室的上端盖。

所述真空抽气管开设在上端盖中部。

所述隔热栅下部的下端盖上设置有保温材料，围设于所述电极的下部，所述第二筒体外壁下端围设有第二冷却水套，围设在所述保温材料外侧。

所述电阻发热体由电阻棒轴向排列组成，呈筒状，所述电阻棒材质为FeCrAl或NiCr或NiSi或SiC。