1.本實(shí)用新型涉及煉鎂技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種電加熱煉鎂裝置。

背景技術(shù)：

2.鎂是地球中儲(chǔ)量極為豐富的金屬元素，鎂及鎂合金具有比重輕、強(qiáng)度高、減震性好、切削性好、導(dǎo)熱性好、可循環(huán)利用等特點(diǎn)，具有良好的環(huán)境優(yōu)勢(shì)和性能優(yōu)勢(shì)，適用范圍廣泛，市場(chǎng)需求巨大。鎂的生產(chǎn)方法主要有電解法和熱還原法兩類(lèi)。目前，全球85％的鎂都是采用熱還原法中的硅熱還原法(即皮江法)生產(chǎn)的，其主要原理是在還原罐內(nèi)利用硅鐵還原劑將煅燒白云石還原成金屬鎂。

3.目前所有豎罐還原煉鎂裝置的結(jié)構(gòu)大致相同——采用外加熱，在還原罐內(nèi)布置中心管，中心管與還原罐之間填裝還原料球，熱從還原罐加熱體向爐料中心自外向里層層緩傳，還原的金屬鎂蒸氣通過(guò)中心管壁圍上面所開(kāi)的若干個(gè)小孔排放而進(jìn)入結(jié)晶器結(jié)晶收集，完成還原過(guò)程。這種靠中心管排鎂蒸氣的結(jié)構(gòu)由于受熱傳導(dǎo)因素的影響，料球間空隙率不足，爐內(nèi)部物料遲遲達(dá)不到還原溫度，而外面物料達(dá)到還原溫度還原出的鎂蒸氣要逐漸由料層球間隙擴(kuò)散，通過(guò)中心管排出，由于受到排出阻力的影響，使其高溫物料區(qū)鎂蒸氣濃度加大，壓力升高，又阻礙了爐料還原的正常進(jìn)行，因此造成爐料還原時(shí)間太長(zhǎng)，同時(shí)也會(huì)因鎂蒸氣在還原區(qū)擴(kuò)散不出來(lái)導(dǎo)致還原料球的粘結(jié)，產(chǎn)生粘罐現(xiàn)象。如果縮短爐料還原時(shí)間，爐內(nèi)部物料不能實(shí)現(xiàn)有效的還原，使得料鎂比過(guò)高，生產(chǎn)效率低。

4.目前，用于金屬鎂還原的豎罐還原爐普遍采用天然氣煤氣罐外加熱，不僅熱傳導(dǎo)緩慢、熱能利用率低，而且對(duì)環(huán)境仍存在不同程度的污染。隨著生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)操作方法、環(huán)境保護(hù)、人員勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)能降耗、生產(chǎn)效率等方面的要求，過(guò)去傳統(tǒng)模式的還原爐及其加熱方法已不適應(yīng)新形勢(shì)、新國(guó)策的需要。

5.因此，如何對(duì)豎罐煉鎂裝置進(jìn)行改進(jìn)，以保護(hù)環(huán)境，提高爐料的熱傳導(dǎo)速度和鎂蒸氣的傳質(zhì)能力，并保證鎂還原過(guò)程的順利進(jìn)行，同時(shí)實(shí)現(xiàn)綠色、清潔煉鎂，減少二氧化碳排放，是現(xiàn)階段該領(lǐng)域亟待解決的難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

6.有鑒于此，本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種電加熱煉鎂裝置，該裝置不但能夠保證鎂還原過(guò)程的順利進(jìn)行，而且減少了碳排放量，解決了現(xiàn)階段該領(lǐng)域的難題。

7.為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：

8.一種電加熱煉鎂裝置，包括冷卻收集裝置、爐體和出渣室組成的密封腔體，所述冷卻收集裝置、所述爐體和所述出渣室由上至下依次設(shè)置，所述爐體外部設(shè)置有保溫層，所述保溫層的外部設(shè)置有感應(yīng)加熱裝置，所述感應(yīng)加熱裝置包括磁軛和感應(yīng)線圈。

9.作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述爐體為發(fā)熱管，所述感應(yīng)線圈緊貼環(huán)繞設(shè)置于所述發(fā)熱管，所述爐體的內(nèi)部沿豎直方向同心設(shè)置有中心管。

10.作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述中心管內(nèi)設(shè)置有感應(yīng)加熱裝置。

11.作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述爐體為坩堝，所述坩堝內(nèi)設(shè)置有發(fā)熱管。

12.作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述發(fā)熱管和所述中心管為耐熱合金鋼圍成的圓柱體。

13.作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述中心管設(shè)置有透氣孔。

14.作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述渣室包括倒錐形的盛渣斗，所述盛渣斗的底部設(shè)置出渣溜管，所述出渣溜管的外部設(shè)置冷卻套，所述出渣溜管的出口設(shè)置閥門(mén)。

15.作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述冷卻收集裝置主要包括與爐體連通的圓柱形冷卻室，所述冷卻室內(nèi)設(shè)置有覆蓋爐體上端出口的錐臺(tái)形收集管，所述冷卻室的頂部可拆卸設(shè)置有頂蓋。

16.作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述冷卻室外部設(shè)置水冷套。

17.作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述冷卻室設(shè)置有與真空發(fā)生裝置連通的負(fù)壓管。

18.本實(shí)用新型的有益效果是：

19.本實(shí)用新型使用感應(yīng)加熱裝置作為加熱設(shè)備，以?xún)?nèi)置金屬還原爐體作為發(fā)熱體，爐料填充在發(fā)熱罐體中，由于應(yīng)用感應(yīng)電熱法加熱，爐的升溫速度快，熱力集中且便于溫控，因此爐料的熱傳導(dǎo)面均勻穩(wěn)定，爐料的熱還原速度快（一般還原時(shí)間小于4小時(shí)），還原效率高（還原率平均在92%左右）；應(yīng)用本裝置加熱，保溫效果好，熱能利用率高，熱損失小，電耗低，較傳統(tǒng)加熱方法節(jié)能效果顯著，且還原過(guò)程沒(méi)有二氧化碳?xì)怏w排出。

附圖說(shuō)明

20.為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

21.圖1為本實(shí)用新型的實(shí)施例一的實(shí)施狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；

22.圖2為本實(shí)用新型的實(shí)施例二的實(shí)施狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；

23.圖3為本實(shí)用新型的實(shí)施例三的實(shí)施狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。

24.圖中：1為冷卻收集裝置，101為頂蓋，102為負(fù)壓管，103為冷卻室，104為水冷套，105為收集管；2為主體架，3為感應(yīng)加熱裝置， 301為磁軛，302為感應(yīng)線圈，303為保溫層，4為爐體，401為加熱管，5為中心管，6為出渣室，601為盛渣斗，602為出渣溜管，603為冷卻套，604為閥門(mén)。

具體實(shí)施方式

25.下面將結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

26.實(shí)施例一

27.如圖1所示，一種電加熱煉鎂裝置，包括冷卻收集裝置1、爐體4和出渣室組成的密封腔體，所述冷卻收集裝置1、所述爐體4和所述出渣室6由上至下依次設(shè)置，所述爐體4的外部設(shè)置有保溫層303，從而使得爐體加熱過(guò)程中減少熱量的損失，所述保溫層303外部設(shè)置有感應(yīng)發(fā)熱裝置，所述爐體4的內(nèi)部沿豎直方向設(shè)置有中心管5，所述感應(yīng)加熱裝置3包括主體架2、感應(yīng)線圈302和磁軛301，在本實(shí)施例中，所述爐體4的爐壁為發(fā)熱管，所述感應(yīng)線圈環(huán)繞設(shè)置于所述發(fā)熱管，所述發(fā)熱管和所述中心管5為耐熱合金鋼圍成的圓柱體，主體架2主要為感應(yīng)線圈302和磁軛301提供支撐，感應(yīng)線圈302主要為爐體4進(jìn)行感應(yīng)加熱，感應(yīng)加熱是利用感應(yīng)線圈302產(chǎn)生變化磁場(chǎng)，使被加熱的導(dǎo)電材料的內(nèi)部產(chǎn)生渦流，依靠這些渦流的能量達(dá)到導(dǎo)電材料加熱目的。磁軛301是硅鋼片壘疊制成的軛鐵，它均勻?qū)ΨQ(chēng)地分面在感應(yīng)圈的四周，它的作用是約束感應(yīng)圈漏磁向外擴(kuò)散，提高感應(yīng)加熱的效率，另外作為磁屏蔽減少爐架等金屬構(gòu)件的發(fā)熱，還起到加固感應(yīng)器的作用，使?fàn)t體4達(dá)到高強(qiáng)度、低噪音。

28.在本實(shí)施例中，進(jìn)一步的，所述中心管5設(shè)置有透氣孔，具備透氣孔的中心管5的設(shè)置，使得加熱過(guò)程中爐料內(nèi)產(chǎn)生的鎂蒸汽更好的散發(fā)，使得金屬鎂的收集效果更佳。

29.在本實(shí)施例中，進(jìn)一步的，所述渣室包括倒錐形的盛渣斗601，所述盛渣斗601的底部設(shè)置出渣溜管602，所述出渣溜管602的外部設(shè)置冷卻套603，所述出渣溜管602的出口設(shè)置閥門(mén)604，盛渣斗601為沿料渣排出方向逐漸縮小的錐形，進(jìn)而便于灰渣的順利排出。

30.在本實(shí)施例中，進(jìn)一步的，所述冷卻收集裝置1主要包括與爐體4連通的圓柱形冷卻室103，所述冷卻室103內(nèi)設(shè)置有覆蓋爐體4上端出口的錐臺(tái)形收集管105，收集管105可以為沿鎂蒸氣流動(dòng)方向逐漸縮小的錐形，進(jìn)而更好的使鎂蒸氣冷卻結(jié)晶于收集管105的內(nèi)壁。所述冷卻室的頂部可拆卸設(shè)置有頂蓋101；進(jìn)一步的，所述冷卻室103外部設(shè)置水冷套104，所述冷卻室103設(shè)置有與真空發(fā)生裝置連通的負(fù)壓管102。

31.工作時(shí)，打開(kāi)冷卻室103的頂蓋101，在中心管5和爐體4之間放置由還原劑和高含量氧化鎂制成的礦物球，然后放入收集管105，關(guān)閉頂蓋101，通過(guò)負(fù)壓管102將爐體4抽真空至10-100pa，啟動(dòng)感應(yīng)加熱裝置3，使?fàn)t體4升溫，礦物球中的氧化鎂和還原劑發(fā)生反應(yīng)，并在高溫狀態(tài)下產(chǎn)生鎂蒸汽，鎂蒸汽通過(guò)礦物球之間的縫隙進(jìn)入冷卻室103，冷卻室103在水冷套104的作用下使收集管105的溫度降低，高溫鎂蒸汽遇到溫度較低的收集管105時(shí)發(fā)生凝結(jié)，固化在收集管105上；待爐體4內(nèi)的礦物球反應(yīng)完成，打開(kāi)頂蓋101，取出收集管105，回收收集管105上產(chǎn)生的固態(tài)鎂，然后打開(kāi)渣室底部的閥門(mén)604，爐體4內(nèi)的還原渣降溫后沿出渣室6排出，經(jīng)小車(chē)或輸送機(jī)排放至固定地點(diǎn)收集利用。上述裝置適用于用硅鐵和金屬鋁作還原劑進(jìn)行金屬鎂還原生產(chǎn)的工藝技術(shù)。

32.本裝置使用感應(yīng)加熱裝置3作為加熱設(shè)備，以?xún)?nèi)置的金屬罐作為發(fā)熱體，爐料填充在發(fā)熱罐體中，由于應(yīng)用感應(yīng)電熱法加熱，爐的升溫速度快，熱力集中，因此爐料的熱傳導(dǎo)面均勻穩(wěn)定，爐料的熱還原速度快一般還原時(shí)間小于4小時(shí)，還原效率高還原率平均在92%左右；應(yīng)用本裝置加熱，保溫效果好，熱能利用率高，熱損失小，電耗低，較傳統(tǒng)加熱方法節(jié)能效果顯著，且還原過(guò)程沒(méi)有二氧化碳?xì)怏w排出。

33.本裝置設(shè)置感應(yīng)加熱裝置3的爐體4與冷卻室和渣室貫通，形成獨(dú)特的真空豎罐，省去了爐體4外的真空殼體和區(qū)段的密封設(shè)施，因此造價(jià)低、設(shè)備體積小。而最顯著的優(yōu)勢(shì)在于生產(chǎn)操作簡(jiǎn)單、便于溫控、安全可靠，可實(shí)現(xiàn)上部加料、下部出渣的機(jī)械化連續(xù)作業(yè)，極大地減輕了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)無(wú)污染物排放，優(yōu)化了生產(chǎn)作業(yè)和環(huán)境保護(hù)，基本實(shí)現(xiàn)了規(guī)

?；蠊I(yè)化可持續(xù)清潔煉鎂要求。

34.本裝置應(yīng)用感應(yīng)加熱裝置3的電熱法加熱，升溫速度快，熱力集中且穩(wěn)定，在優(yōu)化的保溫措施下，熱損失小，能源利用率較傳統(tǒng)加熱方法如天然氣、煤氣，金屬鎂還原率提高10%以上。本裝置自加料、冶煉還原、出鎂到卸渣全工序的機(jī)械化和自動(dòng)化作業(yè)的程度較高，每爐次的工序時(shí)間短一般在5小時(shí)左右是傳統(tǒng)“硅熱法”煉鎂時(shí)間全工序過(guò)程14小時(shí)左右的1/3，且單爐日產(chǎn)金屬鎂量大、生產(chǎn)工序連續(xù)性強(qiáng)，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低，達(dá)到了工業(yè)化高效、低耗、清潔、綠色、安全煉鎂的目的。

35.實(shí)施例二

36.本實(shí)施例與實(shí)施例1結(jié)構(gòu)相同，其區(qū)別在于:如圖2所示，所述中心管5設(shè)置有感應(yīng)加熱裝置3，中心管5不設(shè)置透氣孔。通過(guò)這種方式，使得爐體4和中心管5同時(shí)對(duì)爐料進(jìn)行加熱，通過(guò)對(duì)爐料內(nèi)外同步雙重加熱的傳熱、傳質(zhì)的電磁感應(yīng)電熱法加熱煉鎂裝置。上述雙重感應(yīng)加熱煉鎂裝置采用感應(yīng)加熱的方式對(duì)位于爐體4和中心管5之間的物料進(jìn)行加熱，感應(yīng)加熱即采用感應(yīng)線圈302產(chǎn)生變化磁場(chǎng)，使被加熱導(dǎo)體的內(nèi)部產(chǎn)生渦流，并依靠渦流的能量達(dá)到對(duì)導(dǎo)體加熱的目的；因爐體4內(nèi)還設(shè)有中心管5，故能夠從內(nèi)外兩個(gè)方向?qū)ξ锪线M(jìn)行加熱，進(jìn)而快速使物料達(dá)到還原溫度，可極大地縮短物料的徑向傳熱距離，加快傳熱速度，縮小物料還原反應(yīng)時(shí)間，同時(shí)可增強(qiáng)鎂蒸氣的擴(kuò)散引出能力。因此，本實(shí)用新型提出的雙重感應(yīng)加熱煉鎂裝置，能夠保證鎂還原過(guò)程的順利進(jìn)行，減少了碳排放量，解決了現(xiàn)階段該領(lǐng)域的難題。

37.實(shí)施例三

38.本實(shí)施例與實(shí)施例1主要結(jié)構(gòu)相似，其區(qū)別在于:如圖3所示，所述爐體4的爐壁為坩堝，所述發(fā)熱管401同心設(shè)置于爐體4中，所述爐體4內(nèi)不設(shè)置中心管5，工作時(shí)，爐體4內(nèi)發(fā)熱管401的內(nèi)外兩側(cè)均放置原料礦球。本裝置適用于用硅鐵和金屬鋁作還原劑進(jìn)行金屬鎂還原生產(chǎn)的工藝技術(shù)上述真空感應(yīng)電加熱豎式煉鎂裝置采用感應(yīng)加熱的方式對(duì)坩堝內(nèi)的物料進(jìn)行加熱，感應(yīng)加熱即采用感應(yīng)線圈302產(chǎn)生變化磁場(chǎng)，發(fā)熱管的內(nèi)部產(chǎn)生渦流，并依靠渦流的能量達(dá)到對(duì)發(fā)熱管加熱的目的，進(jìn)而快速實(shí)現(xiàn)對(duì)坩堝內(nèi)、且位于感應(yīng)發(fā)熱管兩側(cè)的物料進(jìn)行加熱，有效地縮小了爐料的熱傳導(dǎo)半徑，不僅傳熱速度快，熱損失小，避免了鎂冶煉還原過(guò)程中爐料的粘罐和結(jié)塊現(xiàn)象。且通過(guò)負(fù)壓抽氣管能夠使冷卻室103、鋼殼體和出渣管實(shí)現(xiàn)真空連通，進(jìn)而使坩堝內(nèi)生成的鎂蒸氣迅速穿過(guò)物料間隙和透氣孔進(jìn)入收集管105并冷卻結(jié)晶。

39.可以理解的是，以上關(guān)于本實(shí)用新型的具體描述，僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型而并非受限于本實(shí)用新型實(shí)施例所描述的技術(shù)方案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行修改或等同替換，以達(dá)到相同的技術(shù)效果；只要滿(mǎn)足使用需要，都在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。技術(shù)特征：

1.一種電加熱煉鎂裝置，其特征在于：包括冷卻收集裝置（1）、爐體（4）和出渣室（6）組成的密封腔體，所述冷卻收集裝置（1）、所述爐體（4）和所述出渣室（6）由上至下依次設(shè)置，所述爐體（4）的外部設(shè)置有保溫層（303），所述保溫層（303）的外部設(shè)置有感應(yīng)加熱裝置（3），所述感應(yīng)加熱裝置（3）包括磁軛（301）和感應(yīng)線圈（302）。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電加熱煉鎂裝置，其特征在于：所述爐體（4）為發(fā)熱管，所述感應(yīng)線圈（302）緊貼環(huán)繞設(shè)置于所述發(fā)熱管，所述爐體（4）的內(nèi)部沿豎直方向同心設(shè)置有中心管（5）。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電加熱煉鎂裝置，其特征在于：所述中心管（5）內(nèi)設(shè)置有感應(yīng)加熱裝置（3）。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電加熱煉鎂裝置，其特征在于：所述爐體（4）為坩堝，所述坩堝內(nèi)設(shè)置有發(fā)熱管（401）。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電加熱煉鎂裝置，其特征在于：所述中心管（5）設(shè)置有透氣孔。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電加熱煉鎂裝置，其特征在于：所述渣室包括倒錐形的盛渣斗（601），所述盛渣斗（601）的底部設(shè)置出渣溜管（602），所述出渣溜管（602）的外部設(shè)置冷卻套（603），所述出渣溜管（602）的出口設(shè)置閥門(mén)（604）。7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的一種電加熱煉鎂裝置，其特征在于：所述冷卻收集裝置（1）主要包括與爐體（4）連通的圓柱形冷卻室（103），所述冷卻室（103）內(nèi)設(shè)置有覆蓋爐體（4）上端出口的錐臺(tái)形收集管（105），所述冷卻室（103）的頂部可拆卸設(shè)置有頂蓋（101）。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種電加熱煉鎂裝置，其特征在于：所述冷卻室（103）外部設(shè)置水冷套（104）。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種電加熱煉鎂裝置，其特征在于：所述冷卻室（103）設(shè)置有與真空發(fā)生裝置連通的負(fù)壓管（102）。

技術(shù)總結(jié)

本實(shí)用新型涉及煉鎂技術(shù)領(lǐng)域，具體公開(kāi)了一種電加熱煉鎂裝置，包括冷卻收集裝置、爐體和出渣室組成的密封腔體，所述冷卻收集裝置、所述爐體和所述出渣裝置由上至下依次設(shè)置，所述爐體外部設(shè)置有保溫層，所述保溫層的外部設(shè)置有感應(yīng)加熱裝置，所述感應(yīng)加熱裝置包括磁軛和感應(yīng)線圈。本實(shí)用新型不但能夠保證鎂還原過(guò)程的順利進(jìn)行，而且減少了碳排放量，解決了現(xiàn)階段該領(lǐng)域的難題。階段該領(lǐng)域的難題。階段該領(lǐng)域的難題。

技術(shù)研發(fā)人員：狄保法 狄凌飛

受保護(hù)的技術(shù)使用者：河南省湍鎂新材料科技有限責(zé)任公司

技術(shù)研發(fā)日：2022.01.26

技術(shù)公布日：2022/7/8