吳建奎

（山西省大同煤礦集團(tuán)蒲洲熱電（蒲宣能源）公司， 山西 永濟(jì) 044500）

在現(xiàn)代社會(huì)，金屬鎂由于其優(yōu)異的性能和較大的儲(chǔ)存量，獲得了非常廣泛的應(yīng)用。我國(guó)金屬鎂的生產(chǎn)，絕大多數(shù)使用的是一個(gè)意大利人發(fā)明的皮江法，也就是通過加熱耐熱鋼制造的還原罐中的原料，再加上對(duì)還原罐抽真空，在高達(dá)1 200℃的時(shí)候，使原料中的金屬鎂成為蒸氣，然后凝結(jié)在外面有冷卻水的凝結(jié)室里，從而實(shí)現(xiàn)從礦石原料到金屬鎂的冶煉過程。對(duì)于皮江法來說，其工藝流程和設(shè)備較簡(jiǎn)單、建廠投資少、生產(chǎn)規(guī)模靈活、成品鎂的純度高，其爐體小、建造容易、技術(shù)難度小，并且可以直接利用資源豐富的白云石作為原料。但是皮江法熱利用率低、還原罐壽命短、還原爐所占的成本較大，屬于勞動(dòng)密集型和高耗能型產(chǎn)業(yè)。尤其是其生產(chǎn)過程中需要保持一定的真空度，所以至今不能連續(xù)生產(chǎn)，無法實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，不僅造成了工人們繁重的體力勞動(dòng)，而且能耗高不環(huán)保，不能適應(yīng)現(xiàn)代化的社會(huì)生產(chǎn)要求[1]。

1 金屬鎂皮江法原理

為了解決金屬鎂皮江法的生產(chǎn)過程的問題，本發(fā)明提供一種金屬鎂連續(xù)生產(chǎn)裝置，它主要是利用物料越細(xì)小其透氣性越不好的特點(diǎn)，使用金屬鎂生產(chǎn)中還原罐排出的細(xì)灰，或者是其他比較細(xì)的粉狀末料等，和原料的顆粒狀物料混合后混合物料所形成的密封來保持還原罐和進(jìn)料系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中的真空度，實(shí)現(xiàn)進(jìn)料過程中動(dòng)態(tài)的密封。同樣的方法也用于出料系統(tǒng)，顆粒狀物料在還原罐內(nèi)經(jīng)過加熱以后成為細(xì)灰和灰渣的混合物，這種混合物所形成的密封也能保持還原罐和出料系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中的真空度，實(shí)現(xiàn)出料過程中動(dòng)態(tài)的密封。

請(qǐng)參考下面的圖1和圖2。

圖1 整體原理圖

圖2 還原罐部分原理圖

在圖1和圖2中：1—物料提升機(jī)；2—物料提升機(jī)出口；3—物料和熱灰混合室；4—熱灰提升機(jī)出口；5—熱灰提升機(jī)；6—進(jìn)料密封裝置；7—凝結(jié)室；8—真空泵；9—還原罐；10—廢渣箱；11—廢渣排出口；12—熱灰排出管；13—冷灰存儲(chǔ)箱；14—物料提升機(jī)進(jìn)口；15—出灰密封裝置；16—進(jìn)料分離網(wǎng)；17—凝結(jié)室真空管道；18—還原罐連接裝置；19—出料密封裝置；20—冷灰出灰口；21—集料灰斗；22—出料分離網(wǎng)。

2 金屬鎂皮江法原理說明

顆粒狀物料在進(jìn)入還原罐之前，先和細(xì)灰或者是其他比較細(xì)的粉狀末料進(jìn)行混合，然后再通過垂直或者傾斜布置的管狀的進(jìn)料密封裝置進(jìn)入還原罐前，并且在還原罐之前通過進(jìn)料分離網(wǎng)把冷灰分離，分離的冷灰通過出灰密封裝置排出。顆粒狀的原料則流入還原罐經(jīng)過加熱產(chǎn)生鎂蒸氣，從而完成從礦石中生產(chǎn)金屬鎂，顆粒狀的原料在還原罐中變成細(xì)灰等粉狀末料以后通過出料密封裝置排出，從而完成一個(gè)生產(chǎn)過程的循環(huán)。

由于進(jìn)料密封裝置、還原罐及出灰密封裝置是從上到下的布置，加上進(jìn)入的粉狀末料和顆粒狀物原料形成的混合物，及顆粒狀物料在還原罐內(nèi)經(jīng)過加熱以后成為細(xì)灰和灰渣的混合物都具有一定的流動(dòng)性，所以從高處進(jìn)入系統(tǒng)的物料由于其具有的流動(dòng)性會(huì)自動(dòng)地從高處進(jìn)入后，通過布置在中間的還原罐，最后從最底層的出料密封裝置排出。

當(dāng)然，需要在進(jìn)料裝置和出料裝置上安裝一些控制物流進(jìn)入和排出的裝置，以控制物流的流動(dòng)速度，保證整個(gè)系統(tǒng)生產(chǎn)的安全、質(zhì)量和效率。

生產(chǎn)設(shè)備的連續(xù)進(jìn)出料主要是通過兩個(gè)或者多個(gè)管狀結(jié)構(gòu)的密封裝置來實(shí)現(xiàn)的，細(xì)灰等粉狀末料和顆粒狀物料混合后所形成的混合物料，由于粉狀末料均勻分布于顆粒狀物料的周圍，按照物料越細(xì)小其透氣性越不好的特點(diǎn)，達(dá)到一定細(xì)度的粉狀末料就會(huì)對(duì)顆粒狀物料形成密封。進(jìn)料密封裝置布置在生產(chǎn)設(shè)備高處的進(jìn)料口，出料密封裝置布置在還原罐下邊的廢渣出口。還原罐在生產(chǎn)裝置中是以一定的角度傾斜安裝的，這是為了形成一定的坡度，使得還原罐內(nèi)的物料可以借助重量實(shí)現(xiàn)從上而下的自由流動(dòng)，還原罐也可以垂直安裝[2]。

還原罐的上面由進(jìn)料密封裝置以及出灰密封裝置組成密封，還原罐的下面出料密封裝置組成密封，以達(dá)到連續(xù)生產(chǎn)的過程中還原罐和外面大氣的隔絕。

還原罐生產(chǎn)所需的物料是和排出的熱灰充分混合以后通過密封裝置的，在通過密封裝置以后進(jìn)入還原罐之前通過進(jìn)料分離網(wǎng)把已經(jīng)變冷的熱灰分離，分離的冷灰通過出冷灰密封裝置排出。物料和熱灰充分混合以后還可以對(duì)進(jìn)入的物料直接進(jìn)行加熱，也就回收了熱灰的熱量，節(jié)約了整個(gè)生產(chǎn)過程中的能源消耗。還原罐上面的進(jìn)口和凝結(jié)室是聯(lián)通的，凝結(jié)室和真空泵之間用凝結(jié)室真空管道連接，凝結(jié)室的外面有水冷卻裝置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬鎂蒸氣的回收和凝結(jié)。

還原罐下面的出口通過還原罐連接裝置和出料密封裝置聯(lián)通，出料密封裝置的出口通過出料分離網(wǎng)通向廢渣箱，出料分離網(wǎng)的下面是熱灰排出管，熱灰排出管的下面進(jìn)入到熱灰提升機(jī)下面的入料口，出料密封裝置的出口通過出料分離網(wǎng)通向廢渣箱。進(jìn)料分離網(wǎng)的下面是集料灰斗，集料灰斗的下面是出灰密封裝置，出灰密封裝置的下面是冷灰存儲(chǔ)箱，冷灰存儲(chǔ)箱有冷灰出灰口通向外面。物料提升機(jī)的出口和熱灰提升機(jī)的出口都是直接進(jìn)入到物料和熱灰混合室里面的。

3 結(jié)論

本發(fā)明解決了金屬鎂皮江法的生產(chǎn)過程不能連續(xù)，資源的浪費(fèi)和需要繁重的體力勞動(dòng)，不能適應(yīng)現(xiàn)代化的社會(huì)生產(chǎn)要求的問題，它主要是采用還原罐排出的細(xì)灰等粉狀末料和原料的顆粒狀物料混合后混合物料所形成的密封，實(shí)現(xiàn)還原罐在保持真空狀態(tài)下的連續(xù)進(jìn)出料，從而實(shí)現(xiàn)金屬鎂生產(chǎn)過程的連續(xù)。而且因?yàn)槟軌蜻B續(xù)進(jìn)出料，簡(jiǎn)化了操作程序，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)效率，便于實(shí)現(xiàn)金屬鎂生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化。更為重要的是，這種生產(chǎn)裝置能夠回收皮江法的生產(chǎn)過程中通過廢渣出灰等帶出的熱量，可以使得整個(gè)生產(chǎn)過程中的熱量損失大為降低，是一種比較環(huán)保的生產(chǎn)裝置。