皮江法連續(xù)生產(chǎn)金屬鎂的方法

吳建奎

（山西省大同煤礦集團(tuán)蒲洲熱電（蒲宣能源）公司， 山西 永濟(jì) 044500）

在現(xiàn)代社會(huì)，金屬鎂由于其優(yōu)異的性能和較大的儲(chǔ)存量，獲得了非常廣泛的應(yīng)用。我國(guó)金屬鎂的生產(chǎn)，絕大多數(shù)使用的是一個(gè)意大利人發(fā)明的皮江法，也就是通過(guò)加熱耐熱鋼制造的還原罐中的原料，再加上對(duì)還原罐抽真空，在高達(dá)1 200℃的時(shí)候，使原料中的金屬鎂成為蒸氣，然后凝結(jié)在外面有冷卻水的凝結(jié)室里，從而實(shí)現(xiàn)從礦石原料到金屬鎂的冶煉過(guò)程。對(duì)于皮江法來(lái)說(shuō)，其工藝流程和設(shè)備較簡(jiǎn)單、建廠投資少、生產(chǎn)規(guī)模靈活、成品鎂的純度高，其爐體小、建造容易、技術(shù)難度小，并且可以直接利用資源豐富的白云石作為原料。但是皮江法熱利用率低、還原罐壽命短、還原爐所占的成本較大，屬于勞動(dòng)密集型和高耗能型產(chǎn)業(yè)。尤其是其生產(chǎn)過(guò)程中需要保持一定的真空度，所以至今不能連續(xù)生產(chǎn)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，不僅造成了工人們繁重的體力勞動(dòng)，而且能耗高不環(huán)保，不能適應(yīng)現(xiàn)代化的社會(huì)生產(chǎn)要求[1]。

1 金屬鎂皮江法原理

為了解決金屬鎂皮江法的生產(chǎn)過(guò)程的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種金屬鎂連續(xù)生產(chǎn)裝置，它主要是利用物料越細(xì)小其透氣性越不好的特點(diǎn)，使用金屬鎂生產(chǎn)中還原罐排出的細(xì)灰，或者是其他比較細(xì)的粉狀末料等，和原料的顆粒狀物料混合后混合物料所形成的密封來(lái)保持還原罐和進(jìn)料系統(tǒng)在生產(chǎn)過(guò)程中的真空度，實(shí)現(xiàn)進(jìn)料過(guò)程中動(dòng)態(tài)的密封。同樣的方法也用于出料系統(tǒng)，顆粒狀物料在還原罐內(nèi)經(jīng)過(guò)加熱以后成為細(xì)灰和灰渣的混合物，這種混合物所形成的密封也能保持還原罐和出料系統(tǒng)在生產(chǎn)過(guò)程中的真空度，實(shí)現(xiàn)出料過(guò)程中動(dòng)態(tài)的密封。

請(qǐng)參考下面的圖1和圖2。

圖1 整體原理圖

圖2 還原罐部分原理圖

在圖1和圖2中：1—物料提升機(jī)；2—物料提升機(jī)出口；3—物料和熱灰混合室；4—熱灰提升機(jī)出口；5—熱灰提升機(jī)；6—進(jìn)料密封裝置；7—凝結(jié)室；8—真空泵；9—還原罐；10—廢渣箱；11—廢渣排出口；12—熱灰排出管；13—冷灰存儲(chǔ)箱；14—物料提升機(jī)進(jìn)口；15—出灰密封裝置；16—進(jìn)料分離網(wǎng)；17—凝結(jié)室真空管道；18—還原罐連接裝置；19—出料密封裝置；20—冷灰出灰口；21—集料灰斗；22—出料分離網(wǎng)。

2 金屬鎂皮江法原理說(shuō)明

顆粒狀物料在進(jìn)入還原罐之前，先和細(xì)灰或者是其他比較細(xì)的粉狀末料進(jìn)行混合，然后再通過(guò)垂直或者傾斜布置的管狀的進(jìn)料密封裝置進(jìn)入還原罐前，并且在還原罐之前通過(guò)進(jìn)料分離網(wǎng)把冷灰分離，分離的冷灰通過(guò)出灰密封裝置排出。顆粒狀的原料則流入還原罐經(jīng)過(guò)加熱產(chǎn)生鎂蒸氣，從而完成從礦石中生產(chǎn)金屬鎂，顆粒狀的原料在還原罐中變成細(xì)灰等粉狀末料以后通過(guò)出料密封裝置排出，從而完成一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的循環(huán)。

由于進(jìn)料密封裝置、還原罐及出灰密封裝置是從上到下的布置，加上進(jìn)入的粉狀末料和顆粒狀物原料形成的混合物，及顆粒狀物料在還原罐內(nèi)經(jīng)過(guò)加熱以后成為細(xì)灰和灰渣的混合物都具有一定的流動(dòng)性，所以從高處進(jìn)入系統(tǒng)的物料由于其具有的流動(dòng)性會(huì)自動(dòng)地從高處進(jìn)入后，通過(guò)布置在中間的還原罐，最后從最底層的出料密封裝置排出。

當(dāng)然，需要在進(jìn)料裝置和出料裝置上安裝一些控制物流進(jìn)入和排出的裝置，以控制物流的流動(dòng)速度，保證整個(gè)系統(tǒng)生產(chǎn)的安全、質(zhì)量和效率。

生產(chǎn)設(shè)備的連續(xù)進(jìn)出料主要是通過(guò)兩個(gè)或者多個(gè)管狀結(jié)構(gòu)的密封裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的，細(xì)灰等粉狀末料和顆粒狀物料混合后所形成的混合物料，由于粉狀末料均勻分布于顆粒狀物料的周圍，按照物料越細(xì)小其透氣性越不好的特點(diǎn)，達(dá)到一定細(xì)度的粉狀末料就會(huì)對(duì)顆粒狀物料形成密封。進(jìn)料密封裝置布置在生產(chǎn)設(shè)備高處的進(jìn)料口，出料密封裝置布置在還原罐下邊的廢渣出口。還原罐在生產(chǎn)裝置中是以一定的角度傾斜安裝的，這是為了形成一定的坡度，使得還原罐內(nèi)的物料可以借助重量實(shí)現(xiàn)從上而下的自由流動(dòng)，還原罐也可以垂直安裝[2]。

還原罐的上面由進(jìn)料密封裝置以及出灰密封裝置組成密封，還原罐的下面出料密封裝置組成密封，以達(dá)到連續(xù)生產(chǎn)的過(guò)程中還原罐和外面大氣的隔絕。

還原罐生產(chǎn)所需的物料是和排出的熱灰充分混合以后通過(guò)密封裝置的，在通過(guò)密封裝置以后進(jìn)入還原罐之前通過(guò)進(jìn)料分離網(wǎng)把已經(jīng)變冷的熱灰分離，分離的冷灰通過(guò)出冷灰密封裝置排出。物料和熱灰充分混合以后還可以對(duì)進(jìn)入的物料直接進(jìn)行加熱，也就回收了熱灰的熱量，節(jié)約了整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中的能源消耗。還原罐上面的進(jìn)口和凝結(jié)室是聯(lián)通的，凝結(jié)室和真空泵之間用凝結(jié)室真空管道連接，凝結(jié)室的外面有水冷卻裝置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬鎂蒸氣的回收和凝結(jié)。

還原罐下面的出口通過(guò)還原罐連接裝置和出料密封裝置聯(lián)通，出料密封裝置的出口通過(guò)出料分離網(wǎng)通向廢渣箱，出料分離網(wǎng)的下面是熱灰排出管，熱灰排出管的下面進(jìn)入到熱灰提升機(jī)下面的入料口，出料密封裝置的出口通過(guò)出料分離網(wǎng)通向廢渣箱。進(jìn)料分離網(wǎng)的下面是集料灰斗，集料灰斗的下面是出灰密封裝置，出灰密封裝置的下面是冷灰存儲(chǔ)箱，冷灰存儲(chǔ)箱有冷灰出灰口通向外面。物料提升機(jī)的出口和熱灰提升機(jī)的出口都是直接進(jìn)入到物料和熱灰混合室里面的。

3 結(jié)論

本發(fā)明解決了金屬鎂皮江法的生產(chǎn)過(guò)程不能連續(xù)，資源的浪費(fèi)和需要繁重的體力勞動(dòng)，不能適應(yīng)現(xiàn)代化的社會(huì)生產(chǎn)要求的問(wèn)題，它主要是采用還原罐排出的細(xì)灰等粉狀末料和原料的顆粒狀物料混合后混合物料所形成的密封，實(shí)現(xiàn)還原罐在保持真空狀態(tài)下的連續(xù)進(jìn)出料，從而實(shí)現(xiàn)金屬鎂生產(chǎn)過(guò)程的連續(xù)。而且因?yàn)槟軌蜻B續(xù)進(jìn)出料，簡(jiǎn)化了操作程序，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)效率，便于實(shí)現(xiàn)金屬鎂生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化。更為重要的是，這種生產(chǎn)裝置能夠回收皮江法的生產(chǎn)過(guò)程中通過(guò)廢渣出灰等帶出的熱量，可以使得整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中的熱量損失大為降低，是一種比較環(huán)保的生產(chǎn)裝置。