[发明专利]一种用于还原金属镁的真空冶炼炉

说明书

本发明公开了一种用于还原金属镁的真空冶炼炉，包括真空加料装置、炉体，还包括感应加热器、微波加热器、真空出料装置、冷凝罐与结晶器、真空系统；所述感应加热器设置于炉体内上部，微波加热器设置于炉体外下部；所述真空加料装置用于将反应物料加入炉体内的反应器中，反应所产生的镁蒸气进入位于炉体顶部的冷凝罐与结晶器中结晶；真空出料装置位于炉体底部，将进一步反应处理后的物料排出；真空系统用于确保整个真空冶炼炉在真空条件下工作，各部件之间的连接均采用真空条件要求连接。本发明完全采用机械化、自动化结构，在节约能源的同时，降低了工人在高温条件下的劳动强度、提高了工作效率。

技术领域

本发明属于轻金属技术领域，具体涉及一种用于还原金属镁的真空冶炼炉。

背景技术

金属镁自从发现至今，已经历210年，虽然其工业生产历史仅132年，但却已成为航天航空、汽车、电子、光学器材、精密机械、电器、交通等行业广泛应用的金属材料。金属镁的冶炼工艺主要有电解法和热还原法。20世纪，世界原镁产量的80％由电解法生产，20％由热还原法生产。90年代后热还原法原镁产量迅速增长，加之电解法的生产成本较高，国内外的电解法纷纷关闭。目前，世界原镁几乎均采用硅热还原法生产。我国95％以上的金属镁是用皮江法生产的，皮江法炼镁技术在过去的20-30年间取得了很大的进步，能耗有了很大的降低，但皮江法炼镁技术仍是一个仅次于电解铝的高能耗、高污染、高CO2排放的冶金行业。除此之外，其热还原反应生成的废渣，仍未得到较好的处理。

在传统的皮江法炼镁过程中，每生产一吨金属镁需要消耗11吨白云石，0.2吨萤石和1.1吨硅铁金属还原剂，其还原过程能耗在4.5吨标煤以上；除此之外，每生产一吨镁需要排放CO2约15吨左右；废渣约7.5吨左右。

目前我国热法炼镁的主要问题集中表现在：

1)能量和原材料有效利用率低

还原周期长，能源利用率极低；还原罐使用寿命短，导致成本高；现有的硅热法金属镁冶炼过程，吨镁耗标煤4.5吨，仍有较大的节能潜力。在原材料利用方面，利用率较低，间接增加了能耗。

2)劳动强度大，劳动生产率低

国内热法金属镁行业除少数企业还原工艺采用机械化出渣外，尚有占总产能80％的企业采用劳动强度大人工出渣、加料。根据中国镁协的统计和我们的设计经验，一个一万吨的金属镁厂大概需要500名工人，劳动生产率才20t镁/人·年，大大低于铝、铜等常见有色金属的劳动生产率。

3)劳动环境恶劣

采用人工清渣和人工加料方式，工人需要在长时间在还原炉前从事清渣和加料作业，在清渣和加料的过程中，存在粉尘的飞扬。另外，镁渣和还原炉的热辐射也比较严重，这导致工人劳动环境较为恶劣。同时，对企业而言，工人的劳动强度大、劳动环境较为恶劣，导致企业需要支付更高的工资，增加了企业的成本。另一方面，硅热法金属镁冶炼过程中有大量的还原渣及燃烧尾气，还原渣及尾气不仅要进行净化达标后排放外，而且带走大部分热能。环保压力大。

4)无法机械化生产、自动化

热法炼镁的间断式生产方式目前，在金属冶炼行业，还采用类似热法镁这种间断式生产工艺的金属不多，其他金属行业基本上都采用连续式生产，生产效率高、企业规模大、自动化程度高。

5)缺乏高品质的镁及镁合金产品

虽然我国是金属镁生产的大国，但并不是金属镁生产的强国，中国每年的金属镁产量中，大部分为原镁，有竞争力且价格较高的镁合金产品产量不大。国外的企业在购置中国的原镁进行深加工后，其产品往往以几十倍的价格再销售到中国市场。