專利名稱：：一種制備高純鎂的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型涉及一種裝置，特別涉及一種制備高純鎂的裝置。技術(shù)背景鎂是常用金屬結(jié)構(gòu)材料中最輕的一種，廣泛應(yīng)用于航空航天工業(yè)、軍工領(lǐng)域、交通領(lǐng)域以及3C領(lǐng)域等，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮著重要的作用，隨著技術(shù)和價(jià)格兩大瓶頸的突破，全球鎂合金用量急劇增長(zhǎng)，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，正在成為繼鋼鐵、鋁之后的第三大金屬工程材料，被譽(yù)為"21世紀(jì)綠色工程材料"。實(shí)際應(yīng)用中鎂合金的有限的抗腐蝕能力是阻礙鎂合金大規(guī)模應(yīng)用的主要原因之一，例如在汽車工業(yè)中，由于大多數(shù)零部件的使用條件比較惡劣，如油污、高溫、潮濕等，因此要求鎂合金中錳、鐵、銅、鎳的含量和熔劑夾雜低，以提高鎂零件的耐腐蝕性能。對(duì)雜質(zhì)含量同樣十分敏感的還有鎂合金的擠壓性能，在電子工業(yè)中，由于生產(chǎn)的電子產(chǎn)品外殼絕大多數(shù)是薄壁零件，壁厚在lmm以下，同樣要求鎂合金中雜質(zhì)含量低，而普通鎂錠因其雜質(zhì)含量高根本無(wú)法滿足需要。目前，高純鎂的制備主要是通過(guò)二次升華所得，即將第一次還原所得的粗鎂再次放入還原罐內(nèi)，升溫至80(TC至卯(TC，讓粗鎂再次升華、結(jié)晶，最后經(jīng)過(guò)精煉即可獲得高純鎂。以此方法制備高純鎂主要有兩點(diǎn)不足其一，二次升華，步驟煩瑣，大大增加了能耗和其它消耗；其二，粗鎂被加熱，氧化損失較嚴(yán)重，造成高純鎂實(shí)收率較小(僅為80%至85%)，正因?yàn)橐陨显颍呒冩V的市場(chǎng)售價(jià)較高，每噸高純鎂錠的售價(jià)比普通鎂錠高5000元左右，如此高的售價(jià)也是制約了鎂合金及其制品的應(yīng)用和推廣的重要因素之一。
實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問(wèn)題和不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種方便、快捷、低成本、只經(jīng)一次還原便可獲得高純鎂的裝置。該裝置包括還原罐、還原罐冷端和冷凝器，其中在所述還原罐中裝有料球，在所述料球和所述還原罐冷端之間設(shè)有雜質(zhì)捕獲器。根據(jù)所述的裝置，其中所述雜質(zhì)捕獲器設(shè)置在所述還原罐與所述還原罐冷端的交界處。根據(jù)所述的裝置，其中所述雜質(zhì)捕獲器由具有多個(gè)插槽的支持架和多個(gè)板組成，所述多個(gè)板分別放置在所述支持架的多個(gè)插槽中。根據(jù)所述的裝置，其中所述雜質(zhì)捕獲器由分隔的多個(gè)板組成，所述多個(gè)板之間通過(guò)焊接的方式連接。根據(jù)所述的裝置，其中所述多個(gè)板為圓形或方形。根據(jù)所述的裝置，其中所述多個(gè)板為多孔的圓形板。采用本實(shí)用新型的裝置制備高純鎂避免了傳統(tǒng)高純鎂生產(chǎn)過(guò)程中二次結(jié)晶的煩瑣步驟，而且可顯著降低高純鎂的生產(chǎn)成本，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀，同時(shí)，對(duì)拓展鎂合金及其制品的應(yīng)用領(lǐng)域起到了巨大的推動(dòng)作用。圖1為本實(shí)用新型的制備高純鎂的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的雜質(zhì)捕獲器的另一種結(jié)構(gòu)的示意圖。具體實(shí)施方式如圖1所示，本實(shí)用新型的制備高純鎂的裝置包括還原罐l、雜質(zhì)捕獲器2、還原罐冷端3、冷凝器4、冷端蓋5、料球6、結(jié)晶鎂7。料球6放置在還原罐1中，還原罐冷端3位于還原罐1的前端，冷凝器4放置在還原罐冷端3中，雜質(zhì)捕獲器2設(shè)置在還原罐冷端3與料球6之間，優(yōu)選放置在還原罐冷端3與還原罐1的交界處。雜質(zhì)捕獲器2由兩個(gè)分隔的圓形鋼板構(gòu)成，所述兩個(gè)鋼板之間通過(guò)鋼棒焊接，并且在所述鋼板上設(shè)有多個(gè)孔。本實(shí)用新型控制粗鎂中的雜質(zhì)含量以達(dá)到高純鎂的標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)雜質(zhì)引入的兩種不同方式，實(shí)現(xiàn)的。粗鎂中雜質(zhì)的引入方式主要有兩種(1)隨鎂蒸汽進(jìn)入冷凝器中的灰塵，這些雜質(zhì)主要是非金屬氧化物和金屬氧化物，如MgO、CaO、Fe203、A1203、Si02、CaF2等，它們的引入會(huì)顯著增加Al、Fe、Si、Ca等雜質(zhì)的含量，對(duì)于這部分雜質(zhì)，我們采用過(guò)濾的方法即可將其去除；(2)在反應(yīng)溫度下，原料中所含的其它金屬氧化物被硅鐵(強(qiáng)還原劑)還原生成金屬蒸汽，這些金屬蒸汽最終隨鎂蒸汽一起結(jié)晶在冷凝器中，這些雜質(zhì)主要為金屬雜質(zhì)，如Na、K、Al、Zn、Mn、Ni、Cu等，在這部分雜質(zhì)當(dāng)中，Mn的含量最高，普通鎂錠可達(dá)0.01%~0.03%，對(duì)于這部分雜質(zhì)，我們采用分段結(jié)晶的方法將其去除。使用上述裝置進(jìn)行高純鎂的制備過(guò)程如下將由重量百分比為81.2%的煅白(由氧化鎂、氧化鈣等組成)、15.8%的硅鐵和3%的螢石制成的料球6放入還原罐1中；在壓強(qiáng)為3Pa至20Pa的條件下加熱還原罐，當(dāng)溫度達(dá)到1200'C左右時(shí)，料球6中的氧化鎂和其它金屬氧化物與硅鐵(強(qiáng)還原劑)開始發(fā)生還原反應(yīng)并釋放出鎂蒸汽和其它金屬蒸汽；由于在還原罐的冷端與料球之間放置雜質(zhì)捕獲器2，雜質(zhì)捕獲器2減弱了還原罐1內(nèi)的輻射傳熱，從而在兩個(gè)板之間制造出800'C至IOO(TC的溫度區(qū)間；由于在真空度為10Pa的條件下鎂蒸汽的結(jié)晶溫度在40(TC至50(rC之間，而該情況下，錳和其它金屬的蒸汽的結(jié)晶溫度在IOOO'C至1100'C，所以錳等金屬蒸汽在雜質(zhì)捕獲器2中結(jié)晶，而鎂蒸汽則通過(guò)雜質(zhì)捕獲器2在溫度低于40(TC的冷凝器4中結(jié)晶。另外，在還原反應(yīng)不斷進(jìn)行的過(guò)程中，以灰塵形式存在的雜質(zhì)隨鎂蒸汽一起，不斷的從還原罐l內(nèi)流向還原罐冷端3，當(dāng)含有雜質(zhì)的鎂蒸汽流經(jīng)多孔的雜質(zhì)捕獲器2時(shí)，雜質(zhì)被捕獲，而鎂蒸汽卻不受影響，最終結(jié)晶在冷凝器4內(nèi)。經(jīng)過(guò)上述過(guò)程便將金屬鎂與錳等其它金屬分離開來(lái)，在冷凝器4中只有結(jié)晶鎂7，從而實(shí)現(xiàn)了鎂的高度提純。另外，雜質(zhì)捕獲器2也可以由陶瓷材料等其它材料制成。如圖2所示，雜質(zhì)捕獲器2是由插槽9和放置在插槽9上用于捕獲雜質(zhì)的陶瓷板11組成，其中插槽9之間通過(guò)金屬連接件10進(jìn)行焊接連接，其中所述板ll上設(shè)有多個(gè)孔，以使鎂蒸汽通過(guò)。此外，根據(jù)需要可增加雜質(zhì)捕獲器2的插槽9和陶瓷板11的數(shù)量。表1為使用本實(shí)用新型的裝置制備的高純鎂錠與普通鎂錠的成分(重量百分比%)比較。如表1所示，使用雜質(zhì)捕獲器和沒(méi)有使用雜質(zhì)捕獲器得到的粗鎂的成分比較。從表中可以看出，使用雜質(zhì)捕獲器后，雜質(zhì)含量普遍降低，特別是金屬錳的含量，其重量百分比從0.0208%降低到0.0028%，效果十分的明顯。表1使用專利方法制備出來(lái)的高純鎂錠和普通鎂錠的比較情況(重量百分比％)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>使用本實(shí)用新型的裝置制備的結(jié)晶鎂雜質(zhì)含量低、滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，與二次升華制備高純鎂相比，其生產(chǎn)成本大幅度降低。權(quán)利要求1、一種制備高純鎂的裝置，包括還原罐、還原罐冷端和冷凝器，所述還原罐中裝有料球，其特征在于，在所述還原罐中，在所述料球和所述還原罐冷端之間設(shè)有雜質(zhì)捕獲器。2、如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述雜質(zhì)捕獲器設(shè)置在所述還原罐與所述還原罐冷端的交界處。3、如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述雜質(zhì)捕獲器由具有多個(gè)插槽的支持架和多個(gè)板組成，所述多個(gè)板分別放置在所述支持架的多個(gè)插槽中。4、如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述雜質(zhì)捕獲器由具有一定間隔的多個(gè)板組成，所述多個(gè)板之間通過(guò)焊接的方式連接。5、如權(quán)利要求3或4所述的裝置，其特征在于，所述多個(gè)板為圓形或方形。6、如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述多個(gè)板為多孔的圓形板。專利摘要本實(shí)用新型公開了一種制備高純鎂的裝置，該裝置包括還原罐、還原罐冷端和冷凝器，其中在所述還原罐中裝有料球，在所述料球和所述還原罐冷端之間設(shè)有雜質(zhì)捕獲器。本實(shí)用新型的制備高純鎂的裝置避免了傳統(tǒng)高純鎂生產(chǎn)過(guò)程中二次結(jié)晶的煩瑣步驟，而且可顯著降低高純鎂的生產(chǎn)成本。文檔編號(hào)C22B5/00GK201024206SQ20072000082公開日2008年2月20日申請(qǐng)日期2007年1月16日優(yōu)先權(quán)日2007年1月16日發(fā)明者張志新,河徐,李學(xué)智,譚學(xué)林,趙彥學(xué),趙言輝,黃銀善申請(qǐng)人:維恩克材料技術(shù)(北京)有限公司;維恩克(鶴壁)鎂基材料有限公司