一種半連續(xù)煉鎂還原裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及有色冶金行業(yè)的金屬鎂冶煉領(lǐng)域，尤其是涉及一種利用太陽能聚 熱或激光加熱實現(xiàn)半連續(xù)煉鎂的還原裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 鎂的生產(chǎn)方法主要有熱還原法與電解法兩類，目前，世界鎂產(chǎn)量的80%由熱還原 法中的"皮江法"生產(chǎn)。然而，現(xiàn)行的"皮江法"煉鎂工藝存在許多缺陷，主要體現(xiàn)在：（1)反 應(yīng)速率慢，典型的工藝過程中還原反應(yīng)周期長達10-12小時，效率低下；（2)采用火焰外部 加熱，熱量由反應(yīng)器外部逐漸傳導(dǎo)到內(nèi)部，周期長，熱能損失大，熱能利用率低，專業(yè)分析認 為典型工藝的熱能利用率只有20%左右；（3)橫罐一般采用含有鎳、鉻的昂貴的耐熱鋼，消 耗很快，成本高；(4)排放含有二氧化硫等有害氣體的煙塵，嚴重污染環(huán)境，勞動環(huán)境惡劣， 對周圍生態(tài)環(huán)境負面影響大。
[0003] 如 CN 1952191A、CN 201942729U、CN 101307389A 等專利技術(shù)，針對皮江法煉鎂工 藝的上述不足提出了改進的方法，主要是變火焰加熱為清潔能源的電能加熱，具體熱源有 電阻片加熱、爐料電阻加熱、感應(yīng)加熱等，再一個改進就是變外部加熱為內(nèi)部加熱，雖然使 用清潔的二次能源電能和改進熱量傳遞方式，但生產(chǎn)成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實用新型的目的是提供一種半連續(xù)煉鎂還原裝置，在惰性氣氛保護條件下，利 用聚集太陽光或激光經(jīng)過透鏡直接照射反應(yīng)物的表面并發(fā)生還原反應(yīng)生成金屬鎂粉，而且 還原過程不產(chǎn)生污染環(huán)境的有害氣體和物質(zhì)，最終降低金屬鎂粉的生產(chǎn)成本，實現(xiàn)鎂冶煉 行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
[0005] 本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，一種半連續(xù)煉鎂還原裝置，包括反應(yīng)裝置、金屬 鎂收集器、排渣裝置、送料裝置及換熱裝置，具體為：
[0006] 所述反應(yīng)裝置包括密閉外殼，密閉外殼的內(nèi)部設(shè)有載物臺，與載物臺正對的密閉 外殼的頂部設(shè)有入射窗，入射窗上安裝帶有氣體入口的套筒式透鏡，氣體入口處設(shè)有保護 氣體流量計，入射窗的上方設(shè)有太陽光聚光系統(tǒng)或激光發(fā)生系統(tǒng)；載物臺上設(shè)有反應(yīng)器，反 應(yīng)器為上方開口的活塞結(jié)構(gòu)，其筒壁固定在載物臺上，活塞連接在位于其下方升降裝置的 升降支桿上；反應(yīng)器旁設(shè)有一個通過控制裝置控制其往復(fù)運動的刮渣板；
[0007] 所述金屬鎂收集器包括冷卻器，其上部設(shè)有鎂蒸氣入口和排氣口，鎂蒸氣入口通 過鎂蒸氣導(dǎo)管與反應(yīng)裝置相連通，冷卻器內(nèi)的上部設(shè)有氣流擋板并將鎂蒸氣入口和排氣口 隔開，冷卻器的底部設(shè)有金屬鎂出口，出口上安裝有可拆式收集器；冷卻器外殼為夾層水冷 結(jié)構(gòu)通過進水口和出水口及閥門控制；
[0008] 所述排渣裝置包括密封箱，密封箱的上下分別設(shè)有由閥門控制的入渣口和出渣 口，入渣口經(jīng)密閉外殼底部與反應(yīng)裝置相連通；
[0009] 所述送料裝置包括料倉，料倉出口與導(dǎo)料管的一端連接并由閥門控制，導(dǎo)料管另 一端穿過反應(yīng)裝置的密閉外殼并指向反應(yīng)器的開口；
[0010] 所述換熱裝置包括換熱器，其進氣口通過管道與金屬鎂收集器的排氣口連接，經(jīng) 冷凝器冷凝后其出氣口通過管道連接到套筒式透鏡的氣體入口上，套筒式透鏡的氣體入口 還與外部氣源相連接。
[0011] 進一步的套筒式透鏡的上部為能透過高能太陽光或激光的玻璃片，下部為用于通 入保護氣體的錐臺形套筒。
[0012] 進一步的太陽光聚光系統(tǒng)聚集太陽光為一次聚集太陽光、或二次聚集太陽光中的 一種；激光發(fā)生系統(tǒng)發(fā)生的激光為太陽光轉(zhuǎn)化的激光、CO 2激光、光纖激光中的一種。
[0013] 進一步的金屬鎂收集器氣流擋板與水平面的夾角α為45?90°之間；金屬鎂收 集器的底部為錐形，金屬鎂出口位于錐形的末端。
[0014] 進一步的鎂蒸氣導(dǎo)管上安裝有氣體溫度測量儀；在靠近鎂蒸氣導(dǎo)管的冷卻器上設(shè) 有輔助冷態(tài)保護氣體流量計。
[0015] 本實用新型有以下特點和有益效果：
[0016] 利用無污染的一次能源聚集的太陽光或激光經(jīng)過透鏡直接照射到反應(yīng)物的表面 并提供持續(xù)廉價熱源，提高了熱量利用效率，縮短了冶煉周期，生產(chǎn)了高純金屬鎂，降低了 金屬鎂的生產(chǎn)成本和減少環(huán)境污染，實現(xiàn)鎂冶煉行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
【附圖說明】
[0017] 圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 圖中：101-保護氣體流量計；102-套筒式透鏡；103-刮渣板；104-球團；105-反 應(yīng)器；106-升降支桿；107-載物臺；108-太陽光聚光系統(tǒng)或激光發(fā)生系統(tǒng)；109-密閉外殼； 110-升降裝置；111-控制裝置；201-氣體溫度測量儀；202-進水口；204-排氣口；205-氣 流擋板；206-出水口；207-鎂蒸氣導(dǎo)管；208-輔助冷態(tài)保護氣體流量計；209-可拆式收集 器；；301-渣球；303-密封箱；305-渣車；401-料倉；403-導(dǎo)料管；501-換熱器；502-管 道。
【具體實施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的詳細說明，但不夠成對本實用新型的任何 限制。
[0020] 如圖1所示，一種半連續(xù)煉鎂還原裝置，包括反應(yīng)裝置、金屬鎂收集器、排渣裝置、 送料裝置及換熱裝置，具體為：
[0021] 所述反應(yīng)裝置包括密閉外殼109,密閉外殼109的內(nèi)部設(shè)有載物臺107,與載物 臺107正對的密閉外殼109的頂部設(shè)有入射窗，入射窗上安裝帶有氣體入口的套筒式透鏡 102,套筒式透鏡102的上部為能透過高能太陽光或激光的玻璃片，下部為用于通入保護氣 體的錐臺形套筒。氣體入口處設(shè)有保護氣體流量計101。入射窗的上方設(shè)有太陽光聚光系 統(tǒng)或激光發(fā)生系統(tǒng)108,太陽光聚光系統(tǒng)聚集太陽光為一次聚集太陽光、或二次聚集太陽光 中的一種；激光發(fā)生系統(tǒng)發(fā)生的激光為太陽光轉(zhuǎn)化的激光、CO 2激光、光纖激光中的一種。載 物臺107上設(shè)有反應(yīng)器105,反應(yīng)器105為上方開口的活塞結(jié)構(gòu)，其筒壁固定在載物臺107 上，活塞連接在位于其下方升降裝置110的升降支桿106上；反應(yīng)器105旁設(shè)有一個通過控 制裝置111控制其往復(fù)運動的刮渣板103。反應(yīng)裝置及反應(yīng)器橫截面為圓形、橢圓、方形或 其為他易加工的形狀。
[0022] 所述金屬鎂收集器包括冷卻器，其上部設(shè)有鎂蒸氣入口和排氣口。鎂蒸氣入口通 過鎂蒸氣導(dǎo)管207與反應(yīng)裝置相連通，如圖1所示，金屬鎂收集器的數(shù)量為2個（也可以是 1個或2個以上），采用相應(yīng)的2個鎂蒸氣導(dǎo)管207與反應(yīng)裝置相連通。冷卻器內(nèi)的上部設(shè) 有氣流擋板205并將鎂蒸氣入口和排氣口 204隔開，氣流擋板與水平面的夾角α為45? 90°之間，氣流擋板205的作用是避免鎂蒸氣直接