[实用新型]一种含锰镁合金生产中无水氯化锰颗粒添加系统

说明书

本实用新型公开了一种含锰镁合金生产中无水氯化锰颗粒添加系统，该系统主要由无水氯化锰颗粒料储罐、压送罐、收尘器一、镁合金熔炼炉、收尘器二、尾气洗涤器及干燥空气缓冲罐组成，并由此形成了一种比较专业和规范的含锰镁合金生产中无水氯化锰颗粒添加及烟气净化一体化系统，将传统的单元看管、手工操作为主的作业方式发展为系统化集中控制的自动化生产，有利于生产高纯、均质和细晶粒的高品质合金产品；可提高无水氯化锰粉粒的回收率，降低合金的生产成本；可确保现场工业卫生条件及尾气排放双达标；对推进镁合金生产行业技术进步和高质量发展具有重要意义。

技术领域

本实用新型涉及镁合金生产技术领域，具体涉及一种含锰镁合金生产中无水氯化锰颗粒添加系统。

背景技术

目前常用的镁合金有4个系列：AZ(Mg-Al-Zn-Mn)，AM(Mg -Al -Mn)，AS(Mg–Al-Si)，AE(Mg-Al-RE)。其中，AZ系和 AM系镁合金是目前应用最广泛的商业化 含锰铸造镁合金。含锰镁合金是镁合金产品中的主要品种，锰元素在镁合金含量一般在1％以下，锰在镁合金中主要作用是促使镁合金结晶细化，提高镁合金的耐蚀和蠕变性能。

目前，在生产含锰镁合金产品过程中，锰元素的加入方式有两种，一种是以Al－Mn中间合金锭形式熔化和溶解进入合金液中，另一种是以无水氯化锰粉粒形式加入镁合金液，被熔融镁还原：

MnCl₂(s)＋Mg(l)＝MgCl₂(l)＋Mn(s)

还原而得的金属锰颗粒溶解进入镁合金液，而还原所得的熔融MgCl₂因其密度大于合金液密度，并且具有良好的流动性，易于从合金液中分离出来，并沉降至坩埚底部形成炉渣。MnCl₂的细颗粒料能够使Mn有很高的还原率。与使用Al－Mn中间合金相比，MnCl₂颗粒料具有明显的成本优势，并在添加过程中由于新生成的氯化镁具有良好的活性，有利于提高合金液的净化能力和效果，因而无水氯化锰成为了镁合金生产中添加锰元素的首选原料。

无水氯化锰为桃红色颗粒或粉末，有很强吸湿性，密度2.977g/cm³，熔点650℃,沸点1190℃,易溶于水，溶于醇，不溶于醚；在空气中加热即释放出氯化氢气体。

由于在镁合金熔炼过程中伴随有氯化镁、氯化钙、氯化钠等混合物熔融电解质，当电解质暴露在含水汽的空气中时，电解质吸收空气中的水分，氯化镁便与水作用，发生水解反应，水解第一步生成碱式氯化镁，接着分解为氧化镁和氯化氢气体：

MgCI₂＋H₂O=MgOHCI＋HCI↑

MgOHCI=MgO＋HCI↑

这些尾气若排放至厂房，将危害操作人员身体健康，并腐蚀厂房和设备；若扩散到厂区，则对周围区域生态环境造成污染。

在以往的镁合金工业生产中，无水氯化锰颗粒有代表性的传统添加做法是：先将无水氯化锰颗粒从包装袋倒入敞口料箱，再用料铲加入适量精炼溶剂混均，待合金炉料在合金熔化炉内完全熔化并升温至720～730℃时，将经过预热的搅拌器吊入合金熔化炉就位固定，以最小频率开启搅拌器，逐渐上调至正常转速，此时，人工用料铲或铁锹往靠近合金液旋涡中心均匀撒加无水氯化锰和合金精炼溶剂混合料，这个操作过程需持续进行20～60分钟。

上述传统做法的主要缺陷在于：由于粉粒添加量无控制手段，仅靠操作者个人经验和习惯，无法做到均匀稳定添加，造成传质传热和化学反应效率低下，不利于镁合金品质和氯化锰利用率的提升；由于镁合金熔化炉盖处是敞开的，并且没有设置收尘和废气净化系统，因而添加过程中操作现场烟雾刺鼻、粉尘飞扬，处于无组织排放状态，工业卫生条件恶劣；基本靠人工现场干预和操作，自动化控制水平很低，工作量繁杂，劳动强度大。

发明内容