倾转装出料式还原炉及其还原方法

摘要

本发明是一种倾转装出料式还原炉及其还原方法，所述的还原炉包括炉体、还原罐和炉体倾转机构，炉体内设有燃烧系统，提供还原过程中所需要的高温；所述的还原罐穿设在所述的炉体内，其两端均伸出炉体外，还原罐一端设有装料口，另一端设有出渣口；所述的炉体倾转机构包括：作为炉体旋转运动支点的转轴和驱动炉体绕所述的转轴旋转的提升机构，所述的转轴水平设置，所述的还原罐至少可以在一个水平位置与一个倾斜位置之间来回转动。本发明在加热还原过程中，倾转装出料式还原炉的还原罐处于水平位置，而在装料与出渣过程中，还原罐均处于倾斜位置，由于出渣可以利用地球引力自动进行，提高了生产速度，降低了人工劳动量，有利于实现生产机械化。

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属真空冶炼还原炉，特别涉及一种用来冶炼金属镁或钙的真空冶炼还原炉。

背景技术

某些蒸气压较高的碱金属和碱土金属，如铿、铭、镁、钙等，可以用硅、铝或它们的合金在真空的条件下用金属热还原法制得。依据加热方法的不同，可将目前的硅热法炼镁分为三种：一种是皮江法炼镁(The Pidgeon Process)，一种是法国的半连续法炼镁(The Magnetherm Process)，另一种是意大利的皮尔加诺法炼镁(The Bolgano Process)。前者属于外加热的硅热法炼镁，而后两种方法为内电阻加热硅热法炼镁。

其中国内外使用最广泛的是皮江法，还原罐沿水平方向固定放置在还原炉内，且还原罐的一端密闭，其另一端设有可以自由控制启闭的开口，由所述的开口可以将球团料放入还原罐内，再将还原罐抽真空，然后使其在还原炉内的高温(1200℃)环境下发生反应。一段时间后，镁蒸气从球团料中析出，到达还原罐顶部后被结晶器所收集。析出完成后，从所述的开口处将球团料的炉渣排出。接着，重新装料，如此循环进行。

采用皮江法炼镁的优点是方法简单，长期以来一直延用，但其存在的不足之处除了能耗高、对环境造成污染外，还有：

1、传统的还原炉的装料与排渣从同一个开口处进行，需要分开处理，使得生产周期延长；

2、沿水平方向完成装料和排渣工作，工作强度大，难以实现机械化生产，人工劳动依赖性高，

3、传统的生产方法，排渣作业使得生产作业区产生大量的粉尘污染，致使产业工人容易得肺部职业病，并存在工人烫伤、碰伤、砸伤等不安全隐患。

因此，还有必要对现有的皮江法炼镁的装置和方法进行改进，以符合现代工业生产的需要。

发明内容

本发明的目的就是提供一种倾转装出料式还原炉及其还原方法，以解决现有技术存在的劳动集密型，环境污染、低效益的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案包括：

一种倾转装出料式还原炉，包括炉体、还原罐和炉体倾转机构，其特征在于：

所述的炉体内设有燃烧系统，提供还原过程中所需要的高温；

所述的还原罐穿设并固定在所述的炉体内，其两端均伸出炉体外，还原罐一端设有装料口，另一端设有出渣口；

所述的炉体倾转机构包括：作为炉体旋转运动支点的转轴和驱动炉体绕所述的转轴旋转的提升机构，所述的转轴水平设置，所述的还原罐至少可以在一个水平位置与一个倾斜位置之间来回转动。

较佳的实施方案中：所述的提升机构是液压缸或者电动丝杆。

较佳的实施方案中：所述的转轴设置在炉体的中间位置，所述的提升机构与炉体的一端连接。

较佳的实施方案中：在所述的还原罐的出渣口下方设有渣坑，所述的渣坑处设有引风机。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案还包括：

一种倾转装出料式金属还原方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)启动炉体倾转机构，将还原罐倾转到装料位置，打开还原罐的装料口，将球团料装入还原罐中，球团料装满后，封闭装料口；

(2)将还原罐倾转回水平位置，对还原罐进行抽真空，然后启动炉体内的燃烧系统，使得金属蒸汽从球团料内析出；

(3)如图3所示，还原罐中球团料的金属完全析出后，将还原罐泄真空，然后打开还原罐的出渣口，再启动炉体倾转机构将还原罐倾转到出渣位置，炉渣自动流出，炉渣出净后关闭出渣口；

(4)重复上述步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)。

较佳的实施方案中：在所述的还原罐的出渣口下方设有渣坑，所述的渣坑处设有引风机。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案还包括：

一种倾转装出料式金属还原方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将装料后的还原罐倾转到水平位置，然后对还原罐进行抽真空，然后启动炉体内的燃烧系统，使得金属蒸汽从球团料内析出；

(2)还原罐中球团料的金属完全析出后，将还原罐泄真空，然后打开还原罐的出渣口，接着启动炉体倾转机构，将还原罐倾转到倾斜位置，炉渣自动流出，炉渣出净后关闭出渣口；

(3)打开还原罐的装料口，将球团料装入还原罐中，然后封闭装料口；

(4)重复上述步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)。

较佳的实施方案中：在所述的还原罐的出渣口下方设有渣坑，所述的渣坑处设有引风机。

与现有技术相比较，本发明具有的有益效果是：

1.提高生产效率。采用倾转方式还原炉，一侧采用机械装料，另一侧自动排渣，将大幅度提高自动化水平，缩短生产周期，提高镁(钙)蒸汽析出速度，减少析镁时间，减少镁(钙)还原时间，提高生产作业率。普通炉镁还原时间要11-12小时，本发时可减少到还原时间9.5-10小时。大大提高生产作业率，提高单位时间产量。提高料镁(钙)比水平。

2.大幅度降低劳动用工成本。原生产工艺中需要使用大量人工进行装料、出渣、运锭工作。采用本发明技术可大幅度降低工人数量，可降低70-80％。实现镁(钙)还原工序半连续化、机械化、自动化。劳动用工成本大幅度降低。

3.有利于实现自动化控制。可以通过控制装置对还原炉生产过程中各项号数进行检测和控制。实现温度、压力、流量、真空度等参数最优运行范围。对监控参数出现问题及时处理和报警。保障了系统的安全运行，增强了管理高效性。

4.保护环境，社会效益显着。还原渣自动排放到排渣坑内，减少生产作业区大量的粉尘污染，大幅减少产业工人得肺部职业病的可能性。大幅降低了工人烫伤、碰伤、砸伤等不安全隐患，充分体现企业以人为的宗旨。

5.该发明的还原炉可异地制造，直接运往现场，无须在生产现场施工安装，实现还原炉产品化、标准化、批量化生产。

6.由于该发明的还原炉所需人工降低到传统还原炉的20％，突破了金属镁企业扩大规模人员难招的这第一限制，使得镁行业大规模化发展成为现实。

附图说明

图1是本发明的还原炉处于水平位置时的示意图；

图2是本发明的还原炉处于倾斜位置(装料)时的示意图；

图3是本发明的还原炉处于倾斜位置(出渣)时的示意图；

图4是本发明的还原炉在出渣后立即进行装料步骤的示意图。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示，是一种倾转装出料式还原炉，其包括炉体10、还原罐20和炉体倾转机构30，其中：

所述的炉体10内设有燃烧系统11，提供还原过程中所需要的高温；

所述的还原罐20穿设并固定在所述的炉体10内，其两端均伸出炉体10外，还原罐20一端设有装料口21，另一端设有出渣口22；

所述的炉体倾转机构30包括：作为炉体10旋转运动支点的转轴31和驱动炉体10绕所述的转轴31旋转的提升机构32(如液压缸或者电动丝杆)，所述的转轴31水平设置，使得还原罐20至少可以在水平位置与倾斜位置之间来回转动；所述的还原罐20处于水平位置时，如图1所示，还原罐20的轴线23与水平线40相平行；所述的还原罐20处于倾斜位置时，如图2、图3所示，还原罐20的轴线23与水平线40斜交，且还原罐20的装料口21高于所述的出渣口22。

采用上述结构，在加热还原过程中，倾转装出料式还原炉的还原罐20处于水平位置，而在装料与出渣过程中，还原罐20均处于倾斜位置(装料与出渣可以处于同一倾斜度，也可以处于不同的倾斜度)，由于出渣过程可以利用地球引力自动进行，提高了生产速度，降低了人工劳动量，有利于实现生产机械化。

在上述实施例中，所述的转轴31设置在炉体10的中间位置，所述的提升机构32与炉体10的一端连接。这样的设置方式，使得还原炉的重心可以尽量靠近转轴31，并最大限度地降低提升机构32的负荷，节约生产成本。当然，也可以将转轴31设置在炉体10的一端或者炉体10上的其它位置，都可以实现倾转炉体10的目的。

另外，在附图1、2、图3中，示意性地将转轴31和提升机构32与炉体10的连接点表示在炉体10下方，而在实际应用的时候，也可以将所述的连接点设置在炉体10的上方或者中部，同样可以产生枢转的效果。

还有，如图3所示，在所述的还原罐20的出渣口22下方还设有渣坑50，并在所述的渣坑50处设有引风机51。当所述的还原罐20处于倾斜位置时，从出渣口22排出的炉渣52直接排出到渣坑50内，再配合引风机51的除尘作用，可以防止粉尘漂浮而造成污染。

补充一点，还原炉内的空气、煤气、抽真空和冷却水管道需要在局部采用金属软连接，以此保证不影响炉体10正常倾转，这属于公知技术，其具体实现方法在此不予赘述。

以下配合图1、图2、图3来介绍本发明的工作过程，其包括以下步骤：

(1)如图2所示，启动炉体倾转机构30，将还原罐20倾转到装料位置，打开还原罐20的装料口21，将球团料通过一个机械装置(即机械臂)装入还原罐20中，所述的机械装置可以保证球团料装料均匀，不破碎，球团料装满后，封闭装料口21；

(2)如图1所示，将还原罐20倾转回水平位置，对还原罐20进行抽真空，保证还原罐20内真空度达到技术要求，然后启动炉体10内的燃烧系统11，保持炉体10内温度在1200℃～1250℃之间，使得镁(钙)蒸汽从球团料内析出；

(3)如图3所示，还原罐20中球团料的镁(钙)完全析出后，将还原罐20泄真空，然后打开还原罐20的出渣口22，再启动炉体倾转机构30将还原罐20倾转到出渣位置，炉渣52自动流出进入渣坑50内，炉渣52出净后关闭出渣口22；

(4)重复上述步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)。

在上述工作过程中，是以装料位置与出渣位置是不同位置为例来说的，实际上，也可以将装料位置与出渣位置设计成同一个位置，如此可以进一步提高生产效率，其具有的工程如下：

(1)如图1，将装料后的还原罐20倾转到水平位置，然后对还原罐20进行抽真空，保证还原罐20内真空度达到技术要求，然后启动炉体10内的燃烧系统11，保持炉体10内温度在1200℃～1250℃之间，使得镁(钙)蒸汽从球团料内析出；

(2)如图3，还原罐20中球团料的镁(钙)完全析出后，将还原罐20泄真空，然后打开还原罐20的出渣口22，接着启动炉体倾转机构30，将还原罐20倾转到倾斜位置，炉渣52自动流出进入渣坑50内，炉渣52出净后关闭出渣口22；

(3)如图4，打开还原罐20的装料口21，将球团料通过一个机械装置装入还原罐20中，然后封闭装料口21；

(4)重复上述步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)。

以下将本发明所采用的结构和方法与现有技术作一个详细的比较：

  序号  项目  倾转装出料式还原炉  普通还原炉  1  炉体固定结构  固定在可倾转平台上，  可随平台倾转。  完全固态在基础上，  固定不动  2  还原罐放置结构  生产中水平放置，装出  料渣时随炉体倾转。  固定不动  3  还原罐结构  两侧敞开  一侧敞开一侧封闭

  序号  项目  倾转装出料式还原炉  普通还原炉  4  还原罐装出料渣  一侧装料一侧出渣  装出料、渣在同侧  5  装料方式  机械装料  人工装料  6  出渣方式  自动出渣  人工出渣  7  出渣粉尘状况  无粉尘无污染  粉尘较多有污染  8  劳动力需求量  为传统的20％  很大  9  燃烧、真空、水冷管道  局部金属软连接，其余  硬连接  全部硬连接  10  金属镁结晶位置  可以在还原罐中部，也  可以在还原罐端部  只能在还原罐开口端  11  自动化水平  自动控制  人工操作

最后总结本发明的优点：

1.提高生产效率。采用倾转方式还原炉，一侧采用机械装料，另一侧自动排渣，将大幅度提高自动化水平，缩短生产周期，提高镁(钙)蒸汽析出速度，减少析镁时间，减少镁(钙)还原时间，提高生产作业率。普通炉镁还原时间要11-12小时，本发时可减少到还原时间9.5-10小时。大大提高生产作业率，提高单位时间产量。提高料镁(钙)比水平。

2.大幅度降低劳动用工成本。原生产工艺中需要使用大量人工进行装料、出渣、运锭工作。采用本发明技术可大幅度降低工人数量，可降低70-80％。实现镁(钙)还原工序半连续化、机械化、自动化。劳动用工成本大幅度降低。

3.有利于实现自动化控制。可以通过控制装置对还原炉生产过程中各项号数进行检测和控制。实现温度、压力、流量、真空度等参数最优运行范围。对监控参数出现问题及时处理和报警。保障了系统的安全运行，增强了管理高效性。

4.保护环境，社会效益显着。还原渣自动排放到排渣坑内，减少生产作业区大量的粉尘污染，大幅减少产业工人得肺部职业病的可能性。大幅降低了工人烫伤、碰伤、砸伤等不安全隐患，充分体现企业以人为的宗旨。

5.该发明的还原炉可异地制造，直接运往现场，无须在生产现场施工安装，实现还原炉产品化、标准化、批量化生产。

6.由于该发明的还原炉所需人工降低到传统还原炉的20％，突破了金属镁企业扩大规模人员难招的这第一限制，使得镁行业大规模化发展成为现实。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。