一种金属镁半连续精炼设备及其精炼工艺
阅读说明：本技术 一种金属镁半连续精炼设备及其精炼工艺 (Semi-continuous refining equipment and refining process for magnesium metal ) 是由 郭建文 李永彦 王兆亮 卜利军 许源 尹贵忠 朱广东 于 2021-08-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种金属镁半连续精炼设备,包括镁熔炼炉、镁熔化炉、混合熔化炉、连续铸锭机和熔剂渣收集槽；其中,镁熔炼炉依次与镁熔化炉、混合熔化炉和连续铸锭机连接；熔剂渣收集槽与混合熔化炉连接。精炼工艺：(1)将镁熔炼炉中制得的粗镁进行预处理；(2)将粗镁、熔剂和萤石粉加入镁熔化炉中进行熔化；(3)加入混合熔化炉中静置分离,然后将上层的镁液加入连续铸锭机中进行铸锭,最后将下层的熔剂渣加入熔剂渣收集槽中进行循环回收再利用。本发明工艺简单,自动化程度高,产品质量稳定,杂质少,能耗低,可完全代替传统的间歇法生产工艺,是金属镁行业技术提升的有效措施。(The invention discloses semi-continuous refining equipment for magnesium metal, which comprises a magnesium smelting furnace, a magnesium melting furnace, a mixed melting furnace, a continuous ingot casting machine and a flux slag collecting tank, wherein the magnesium smelting furnace is connected with the magnesium melting furnace; wherein, the magnesium smelting furnace is connected with the magnesium melting furnace, the mixed melting furnace and the continuous ingot casting machine in sequence; the flux slag collecting tank is connected with the mixed melting furnace. The refining process comprises the following steps: (1) pretreating crude magnesium prepared in a magnesium smelting furnace; (2) adding crude magnesium, a flux and fluorite powder into a magnesium melting furnace for melting; (3) and adding the mixture into a mixed melting furnace, standing for separation, adding the magnesium liquid on the upper layer into a continuous ingot casting machine for ingot casting, and finally adding the flux slag on the lower layer into a flux slag collecting tank for recycling. The invention has simple process, high automation degree, stable product quality, less impurities and low energy consumption, can completely replace the traditional batch production process, and is an effective measure for improving the technology of the magnesium metal industry.)
技术领域
本发明涉及有色金属冶炼技术领域，更具体的说是涉及一种金属镁半连续精炼设备及其精炼工艺。
背景技术
金属镁是一种新型绿色金属结构材料，大力发展金属镁产业能显著提高国家经济水平。
目前国内金属镁生产均为皮江法炼镁生产工艺，热还原法生产过程会产生含有较多杂质的粗镁，需经过加入含有多种氯化物的熔剂进行除杂精炼。
苏联由于能源充足，电价低廉，采用电加热的连续精炼工艺，所得到的精镁质量较高且稳定。而中国的金属镁生产，熔化设备采用廉价气体加热的钢质坩埚加热熔化，间歇式操作方式，粗镁预热、熔化、澄清、分离等复杂过程，生产效率低，劳动强度大，产品质量波动大，质量不稳定。
因此，如何对金属镁进行精炼是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种金属镁半连续精炼设备及其精炼工艺，以解决现有技术中的不足。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种金属镁半连续精炼设备，包括镁熔炼炉、镁熔化炉、混合熔化炉、连续铸锭机和熔剂渣收集槽；其中，镁熔炼炉依次与镁熔化炉、混合熔化炉和连续铸锭机连接；熔剂渣收集槽与混合熔化炉连接。
本发明金属镁半连续精炼设备的工作原理为：
将镁熔炼炉中制得的粗镁加入镁熔化炉中熔化，再流入高径比大于3的混合熔化炉中静置分离，密度小的金属镁液在密度大的熔剂渣的上部，随着产量的增加从混合熔化炉的上层溢流口流出，进入连续镁锭铸锭机上进行铸锭；混合熔化炉下层的熔剂渣进入熔剂渣收集槽进行集中处理。
进一步，上述金属镁半连续精炼设备还包括混合液出口控制器，混合液出口控制器设置于镁熔化炉和混合熔化炉之间。
采用上述进一步技术方案的有益效果在于，通过混合液出口控制器的设置，用于控制将镁熔化炉中的粗镁混合液加入混合熔化炉中进行静置分离。
进一步，上述金属镁半连续精炼设备还包括镁液出口控制器，镁液出口控制器设置于混合熔化炉和连续铸锭机之间。
采用上述进一步技术方案的有益效果在于，通过镁液出口控制器的设置，用于控制将混合熔化炉上层的镁液加入连续铸锭机中进行铸锭。
进一步，上述金属镁半连续精炼设备还包括铸锭液位控制器，铸锭液位控制器设置于连续铸锭机上。
采用上述进一步技术方案的有益效果在于，通过铸锭液位控制器的设置，用于控制连续铸锭机中的液位，从而控制镁锭模的更换。
进一步，上述金属镁半连续精炼设备还包括熔剂渣输送泵，熔剂渣输送泵设置于混合熔化炉和熔剂渣收集槽之间。
采用上述进一步技术方案的有益效果在于，通过熔剂渣输送泵的设置，用于将混合熔化炉下层的熔剂渣抽出送至混合熔化炉外。
进一步，上述金属镁半连续精炼设备还包括熔剂渣出口控制器，熔剂渣出口控制器设置于熔剂渣输送泵和熔剂渣收集槽之间。
采用上述进一步技术方案的有益效果在于，通过熔剂渣出口控制器的设置，用于控制将混合熔化炉外的熔剂渣流至熔剂渣收集槽中进行回收再利用。
进一步，上述金属镁半连续精炼设备还包括熔剂渣备用出口控制器，熔剂渣备用出口控制器设置于混合熔化炉的底部。
采用上述进一步技术方案的有益效果在于，通过熔剂渣备用出口控制器的设置，用于控制将混合熔化炉下层的熔剂渣放出并收集处理。
一种上述金属镁半连续精炼设备的精炼工艺，具体包括以下步骤：
(1)将镁熔炼炉中制得的粗镁进行预处理，得到预处理后的粗镁；
(2)将预处理后的粗镁、熔剂和萤石粉加入镁熔化炉中进行熔化，得到粗镁混合液；
(3)先将粗镁混合液加入混合熔化炉中静置分离，然后将上层的镁液加入连续铸锭机中进行铸锭，最后将下层的熔剂渣加入熔剂渣收集槽中进行循环回收再利用。
进一步，上述步骤(1)中，预处理包括：挑拣出粗镁中夹渣的铁件(如挡火板和钾钠补给器等)，清除粗镁结晶所带的混合料球团，清除烧损的粗镁粘接的氧化物、氮化物和碳化物，破碎至粒径为200-300mm。
进一步，上述步骤(2)中，熔剂中氯化钡的质量为8％-12％。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明工艺简单，自动化程度高，产品质量稳定，杂质少，能耗低，可完全代替传统的间歇法生产工艺，是金属镁行业技术提升的有效措施。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的金属镁半连续精炼设备的结构示意图。
其中，1-镁熔炼炉，2-镁熔化炉，3-混合熔化炉，4-连续铸锭机，5-熔剂渣收集槽，6-混合液出口控制器，7-镁液出口控制器，8-铸锭液位控制器，9- 熔剂渣输送泵，10-熔剂渣出口控制器，11-熔剂渣备用出口控制器。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
本发明实施例公开了一种金属镁半连续精炼设备，如图1所示，包括镁熔炼炉1、镁熔化炉2、混合熔化炉3、连续铸锭机4和熔剂渣收集槽5；其中，镁熔炼炉1依次与镁熔化炉2、混合熔化炉3和连续铸锭机4连接；熔剂渣收集槽5与混合熔化炉3连接。本发明金属镁半连续精炼设备的工作原理为：将镁熔炼炉1中制得的粗镁加入镁熔化炉2中熔化，再流入高径比大于3 的混合熔化炉3中静置分离，密度小的金属镁液在密度大的熔剂渣的上部，随着产量的增加从混合熔化炉3的上层溢流口流出，进入连续镁锭铸锭机上进行铸锭；混合熔化炉3下层的熔剂渣进入熔剂渣收集槽5进行集中处理。
在一个实施例中，上述金属镁半连续精炼设备还包括混合液出口控制器 6，混合液出口控制器6设置于镁熔化炉2和混合熔化炉3之间。通过混合液出口控制器6的设置，用于控制将镁熔化炉2中的粗镁混合液加入混合熔化炉3中进行静置分离。
在一个实施例中，上述金属镁半连续精炼设备还包括镁液出口控制器7，镁液出口控制器7设置于混合熔化炉3和连续铸锭机4之间。通过镁液出口控制器7的设置，用于控制将混合熔化炉3上层的镁液加入连续铸锭机4中进行铸锭。
在一个实施例中，上述金属镁半连续精炼设备还包括铸锭液位控制器8，铸锭液位控制器8设置于连续铸锭机4上。通过铸锭液位控制器8的设置，用于控制连续铸锭机4中的液位，从而控制镁锭模的更换。
在一个实施例中，上述金属镁半连续精炼设备还包括熔剂渣输送泵9，熔剂渣输送泵9设置于混合熔化炉3和熔剂渣收集槽5之间。通过熔剂渣输送泵9的设置，用于将混合熔化炉3下层的熔剂渣抽出送至混合熔化炉3外。
在一个实施例中，上述金属镁半连续精炼设备还包括熔剂渣出口控制器 10，熔剂渣出口控制器10设置于熔剂渣输送泵9和熔剂渣收集槽5之间。通过熔剂渣出口控制器10的设置，用于控制将混合熔化炉3外的熔剂渣流至熔剂渣收集槽5中进行回收再利用。
在一个实施例中，上述金属镁半连续精炼设备还包括熔剂渣备用出口控制器11，熔剂渣备用出口控制器11设置于混合熔化炉3的底部。通过熔剂渣备用出口控制器11的设置，用于控制将混合熔化炉3下层的熔剂渣放出并收集处理。
本发明实施例还公开了一种上述金属镁半连续精炼设备的精炼工艺，具体包括以下步骤：
(1)将镁熔炼炉1中制得的粗镁进行预处理，挑拣出粗镁中夹渣的铁件 (如挡火板和钾钠补给器等)，清除粗镁结晶所带的混合料球团，清除烧损的粗镁粘接的氧化物、氮化物和碳化物，破碎至粒径为200-300mm，得到预处理后的粗镁；
(2)将预处理后的粗镁、熔剂(氯化钡的质量为10％)和萤石粉(共计 100kg)加入镁熔化炉2中进行熔化，得到粗镁混合液；
(3)当镁熔化炉2中的粗镁混合液快满时，启动混合液出口控制器6，将粗镁混合液加入混合熔化炉3中，由于密度差作用发生分离，上层为镁液，下层为熔剂渣；
然后将上层的镁液从混合熔化炉3上部溢流口并经镁液出口控制器7控制放出，流进连续铸锭机4中进行铸锭，连续铸锭机4中的液位由铸锭液位控制器8进行控制镁锭模的更换；
最后将下层的熔剂渣利用熔剂渣输送泵9抽出送至混合熔化锅外，并由抽出送至混合熔化锅外，并由熔剂渣出口控制器10打开流至熔剂渣收集槽5 中进行循环回收再利用；或，采用熔剂渣备用出口控制器11放出并收集处理。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明工艺简单，自动化程度高，产品质量稳定，杂质少，能耗低，可完全代替传统的间歇法生产工艺，是金属镁行业技术提升的有效措施。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
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