[发明专利]液态真空搅拌式冶炼金属的装置及方法

说明书

本发明提供一种液态相对真空搅拌式冶炼金属的装置和方法，其中的装置包括：通过真空给料密封罐和伸缩加料管将炉料输送至真空还原系统；真空还原系统，用于对炉料进行真空还原处理；在搅拌机构旋转器下设置有搅拌头，搅拌头在搅拌机机构真空室内插入到真空罐内的液态还原剂中，伸缩加料管用于向液态还原剂表面加入被还原粉，搅拌头将被还原粉搅拌在液态还原剂中，并且使得被还原粉与液态还原剂发生还原反应生成金属蒸汽；出渣系统用于处理真空还原系统处理后的炉渣；收集净化系统用于收集净化在真空还原系统生成的目标金属蒸汽以及非目标金属。利用本发明，能够解决现有的液态硅热喷吹法喷溅严重等问题。

技术领域

本发明涉及金属冶炼技术领域，涉及一种液态还原剂中拌入被还原剂粉生产挥发性金属或某些不挥发金属合金的装置及方法，可用于金属镁、锂、锌、铅的还原生产。

背景技术

金属镁、锂、铅、锌存在一个共同点：在液态还原剂温度下呈气态，鉴于此共同点，冶炼镁、锂、铅、锌金属的原理相同，因此可采用相同的冶炼装置和冶炼方法冶炼镁、锂、铅、锌金属。其中，下面以金属镁为例，介绍此类金属冶炼的目前状态。

目前金属镁的生产方法主要分二大类，一类是氯化镁或硫酸镁熔盐电解生产镁，另一类为热还原法生产镁，在热还原法中有分为固态还原法、半固态还原法、液态还原法。

液态还原法可以分为二类，过量液态含镁熔渣硅热还原法和过量液态硅合金热还原法。目前液态硅热法的现状如下：

1)法国“玛格尼姆法”(Magnetherm Process)：

2(CaO·MgO)_(s)+SiFe_(s)+0.3Al₂O_3(s)＝2Mg_(g)+2CaO·SiO2·0.3Al₂O_3(l)+Fe_(l)

采用石墨电极加热的(类似矿热炉)电炉设备上，真空下加入硅铁、萤石、煅烧白云石以及铝土块矿，通过炉料融化的熔渣导电电阻和石墨电极电弧加热熔渣，调整Al₂O₃含量可调节熔渣导电性、同时可有效抑制碳热还原反应，将硅铁和煅白等炉料熔化成液态硅铁和炉渣，原料变为液态渣后发生渣-金属反应，产生的金属蒸汽进入冷凝器收集，生成的渣和残余的硅铁分别通过出渣口和出铁口周期性排出。

其中，Magnetherm法还原速率高、还原时间较短，生产效率较高，是国内外研究的热点。Magnetherm法还原过程的电耗约10500-13500kWh/t-Mg。该法在世界其他国家建有多套生产线，但在2000年后逐渐停产，目前已经很少工厂在生产。其主要技术问题在于高温的电极真空密封问题一直得不到解决，密封处吸入空气与新生的镁蒸汽发生燃烧，漏气量大时发生局部燃烧或爆炸，导致安全性不好、镁金属纯度比不上皮江法，成本上也没有优势。

2)南非MTMP法：

2004年南非在Magnetherm法基础上开发了MTMP法，其主要是改真空冶炼为常压充入氩气保护并造成相对真空，但冶炼温度高达1650-1700℃左右，电耗高，对耐火材料的要求高。

3)过量还原剂液态液态还原法：

我国近年来在液态硅热法冶炼方面也积极开展研究，出现了利用炼钢设备RH、单嘴精炼炉、VOD技术移植冶炼新思路，在原理上不同于Magnetherm法，采用过量还原剂硅铁液体中加入被还原煅白粉的方法生产。

其代表性技术就是真空液态喷吹还原法，真空液态喷吹还原法实际生产过程中，由于粉剂载气氩气及还原产生的金属蒸汽，在上浮过程中通过顶部渣层产生严重喷溅，同时污染气态金属，使收集净化变得复杂。

基于上述问题，本发明亟需提供一种液态相对真空搅拌式冶炼金属的装置及方法。

发明内容