一種金屬鈣、鎂、鍶的冶煉方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種金屬鈣、鎂、鍶的冶煉方法，包括如下步驟：一、提供一種金屬還原罐，包括由罐壁圍成的相互貫通的還原腔和結(jié)晶腔；二、將球團從結(jié)晶腔開口置入還原腔；三、向所述結(jié)晶腔內(nèi)置入一提取器，包括將結(jié)晶腔區(qū)分為內(nèi)腔和外腔的蓋板、設(shè)于蓋板的保持部和拉取部；四、將所述結(jié)晶腔開口通過一罐蓋封蓋；五、將所述還原腔和結(jié)晶腔抽取成真空環(huán)境，所述還原腔置于高溫還原環(huán)境，所述結(jié)晶腔置于低溫結(jié)晶環(huán)境；六、所述金屬結(jié)晶于結(jié)晶腔內(nèi)腔；七、打開罐蓋，操作拉取部，取出金屬。上述方法可以使金屬蒸氣直接在金屬還原罐的結(jié)晶腔罐壁內(nèi)腔結(jié)晶并藉由提取器取出，提高降溫冷卻效率，降低死罐風(fēng)險。
【專利說明】一種金屬鈣、鎂、鍶的冶煉方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及硅熱法煉鎂領(lǐng)域，具體涉及一種用于金屬鈣、鎂、鍶的冶煉方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前的硅熱法冶煉領(lǐng)域，金屬鈣、鎂、鍶等的生產(chǎn)方法大量采用臥式還原罐進行， 同時也在積極開發(fā)立式還原罐，兩者的冶煉原理和方法相同，主要差異在于立式還原罐可 以利用自重實現(xiàn)裝出渣以及設(shè)置中心管便于底部鎂蒸汽的上升溢出。請參閱中國發(fā)明專利 公開第CN102676849A號揭示的一種臥式還原罐以及中國發(fā)明專利公告第CN101520276B號 揭示的一種立式還原罐，目前鎂還原罐在結(jié)晶位置使用直筒水夾套，使用過程是：裝料完畢 后，將一喇叭筒形結(jié)晶器大口向里小頭向外放置于水夾套內(nèi)供鎂蒸汽結(jié)晶。然而在還原過 程中遇超溫時，結(jié)晶器內(nèi)所結(jié)的粗鎂受罐內(nèi)的熱輻射急速融化成液態(tài)，液態(tài)的鎂隨著真空 氣流向外流動，在直筒水套內(nèi)圍繞喇叭筒形的結(jié)晶器迅速冷凝成鎂塞，死死的塞住小頭向 外的喇叭筒形結(jié)晶器，造成了往外越拉越緊的無法取出的死罐，處理維修的時間和人力物 力消耗較大。
[0003] 除上述結(jié)晶器形態(tài)易造成死罐的弊病外，還存在對生產(chǎn)工藝升溫的制約。在生產(chǎn) 工藝中為能將鎂蒸氣完全收集于結(jié)晶器內(nèi)，通常橫、堅兩種罐體內(nèi)喇叭筒形的結(jié)晶器靠近 高溫罐體的大口一端始終是燒紅的，但此工藝不可避免會造成結(jié)晶器被燒紅導(dǎo)致空罐、料 比高的現(xiàn)象。由于結(jié)晶器在水套內(nèi)是間接冷卻，在生產(chǎn)實踐中如果升溫過快，罐內(nèi)強熱輻射 大于冷卻溫度時，會將結(jié)晶器燒紅并瞬時又將水套循環(huán)水燒開，造成至終空罐料鎂高問題。
[0004] 鑒于此，有必要設(shè)計一種改進的金屬鈣、鎂、鍶的冶煉方法來解決上述問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種可降低勞動強度、提高生產(chǎn)效率的金屬鈣、 鎂、鍶的冶煉方法。
[0006] 為達到上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：一種金屬鈣、鎂、鍶的冶煉方法，用 以從含金屬鈣、鎂、鍶化合物的球團中提取金屬，所述冶煉方法包括如下步驟：
[0007] 一、提供一種金屬還原罐，包括由罐壁圍成的相互貫通的還原腔和結(jié)晶腔；
[0008] 二、將球團從所述結(jié)晶腔開口置入還原腔內(nèi)；
[0009] 三、向所述結(jié)晶腔內(nèi)置入一提取器，所述提取器包括將結(jié)晶腔區(qū)分為內(nèi)腔和外腔 的蓋板、設(shè)于所述蓋板并位于結(jié)晶腔內(nèi)腔的保持部以及設(shè)于所述蓋板并位于結(jié)晶腔外腔的 拉取部；
[0010] 四、將所述結(jié)晶腔開口一端通過一罐蓋封蓋；
[0011] 五、將所述還原腔和結(jié)晶腔抽取成真空環(huán)境，所述還原腔置于高溫還原環(huán)境，所述 結(jié)晶腔置于低溫結(jié)晶環(huán)境；
[0012] 六、所述金屬結(jié)晶于結(jié)晶腔內(nèi)腔；
[0013] 七、打開罐蓋，向外操作所述拉取部，金屬連同保持部被一同取出。
[0014] 進一步地，所述蓋板具有朝向結(jié)晶腔內(nèi)腔的內(nèi)板面，所述結(jié)晶腔內(nèi)腔鄰近蓋板的 罐壁和所述內(nèi)板面共同定義有結(jié)晶空間。
[0015] 進一步地，所述結(jié)晶腔的罐壁設(shè)置成便于金屬取出的錐斗腔，所述錐斗腔的大口 位于罐蓋一端。
[0016] 進一步地，所述錐斗腔的張角介于25°至60°之間。
[0017] 進一步地，所述蓋板具有與所述錐筒狀結(jié)晶腔罐壁配合的斜端面。
[0018] 進一步地，所述還原腔和結(jié)晶腔的真空環(huán)境通過設(shè)置于結(jié)晶腔外腔的抽真空口實 現(xiàn)。
[0019] 進一步地，所述蓋板還具有朝向結(jié)晶腔外腔的外板面，所述提取器還包括疊設(shè)于 所述外板面上的鉀鈉捕集板，所述蓋板在重疊部分設(shè)有逃逸孔。
[0020] 進一步地，所述金屬還原罐圍設(shè)形成結(jié)晶腔的罐壁具有過水的外壁面和供金屬結(jié) 晶的內(nèi)壁面。
[0021] 進一步地，所述金屬還原罐圍設(shè)形成結(jié)晶腔的罐壁材料為不銹鋼。
[0022] 進一步地，所述保持部自蓋板向遠離罐蓋的方向延伸，并在自由末端平行于罐蓋 延伸形成可在拉取部向外操作時托起所述金屬的擋止部，所述保持部和拉取部可拆卸地組 裝于所述蓋板上，所述冶煉方法還包括拆卸所述保持部和拉取部并取出金屬的步驟。
[0023] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點：所述將結(jié)晶腔區(qū)分為內(nèi)腔和外腔的 蓋板，以及包括蓋板在內(nèi)的將結(jié)晶于結(jié)晶腔內(nèi)的金屬取出的提取器，可以使蒸氣直接在金 屬還原罐的結(jié)晶腔罐壁內(nèi)腔結(jié)晶并藉由提取器取出，提高降溫冷卻效率，降低死罐風(fēng)險。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024] 圖1為本發(fā)明第一實施例金屬還原罐的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖2為本發(fā)明第二實施例金屬還原罐的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖3為本發(fā)明第三實施例金屬還原罐的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明金屬還原罐進一步具體描述如下。
[0028] 請參閱圖1，本發(fā)明第一實施例金屬還原罐，用以從含金屬鈣、鎂、鍶的礦石（本實 施例以含金屬鎂化合物的白云石來提取金屬鎂為例，白云石放入金屬還原罐時已加工成球 團，有關(guān)金屬鈣、鍶的冶煉方法與金屬鎂的冶煉方法相同，只需進行原材料的替換即可）中 冶煉相應(yīng)的金屬，系垂直設(shè)于爐膛（未圖示）中，包括由罐壁100圍成的相互貫通的還原腔 10和結(jié)晶腔20以及封蓋于所述結(jié)晶腔20開口一端的罐蓋30 (使用密封墊），所述結(jié)晶腔 20外圍設(shè)有用于降溫的水夾套40,所述金屬還原罐還設(shè)有置于所述結(jié)晶腔20內(nèi)的提取器 50,所述提取器50包括將結(jié)晶腔20區(qū)分為內(nèi)腔201和外腔202的蓋板51、設(shè)于所述蓋板 51并位于結(jié)晶腔內(nèi)腔201的保持部52以及設(shè)于所述蓋板51并位于結(jié)晶腔外腔202的拉 取部53,所述結(jié)晶腔外腔202設(shè)有抽真空口 60,所述金屬鎂可結(jié)晶于結(jié)晶腔內(nèi)腔201并可 在所述拉取部53向外操作時與所述保持部52 -同取出。所述金屬還原罐圍設(shè)形成結(jié)晶腔 20的罐壁100具有過水的外壁面1001和供金屬鎂結(jié)晶的內(nèi)壁面1002。本發(fā)明的設(shè)計省去 了業(yè)內(nèi)應(yīng)用了幾十年的喇叭筒形結(jié)晶器，簡化了操作工序，同時由于將鎂結(jié)晶位置從結(jié)晶 器內(nèi)壁移轉(zhuǎn)到了水夾套內(nèi)壁上，改間接冷卻為直接冷卻，大大提高了冷卻效率。
[0029] 所述金屬還原罐圍設(shè)形成還原腔10的罐壁通過離心鑄造成型，這部分也是業(yè)界 為了提高還原罐整體性能而采用的標(biāo)準(zhǔn)配置。不同的是，所述金屬還原罐圍設(shè)形成結(jié)晶腔 20的罐壁材料選材為不銹鋼，這是基于不銹鋼自身的金屬性能以及表面的光滑度的考慮， 不僅便于實現(xiàn)鎂蒸氣的降溫結(jié)晶，也降低了結(jié)晶鎂取出的難度。
[0030] 本實施例為立式金屬還原罐，所述還原腔10的軸心位置設(shè)有供鎂蒸氣上行的中 心管70、底部用于出渣的出料口 80以及圍設(shè)于出料口 80四周的附屬水夾套801。所述拉 取部503自蓋板501向罐蓋30方向延伸，所述抽真空口 60設(shè)于結(jié)晶腔20的側(cè)壁上，為罐 體內(nèi)部提供真空環(huán)境，也輔助提供鎂蒸氣的上行的動力。
[0031] 下面介紹基于該金屬還原罐而形成的金屬鎂冶煉方法，所述金屬鎂的冶煉方法包 括如下步驟：
[0032] 一、提供所述金屬還原罐，包括由罐壁100圍成的相互貫通的還原腔10和結(jié)晶腔 20 ；
[0033] 二、將球團從所述結(jié)晶腔20開口置入還原腔10內(nèi)；
[0034] 三、向所述結(jié)晶腔20內(nèi)置入提取器50,所述提取器50包括將結(jié)晶腔20區(qū)分為內(nèi) 腔201和外腔202的蓋板501、設(shè)于所述蓋板501并位于結(jié)晶腔20內(nèi)腔201的保持部502 以及設(shè)于所述蓋板501并位于結(jié)晶腔20外腔202的拉取部503 ;
[0035] 四、將所述結(jié)晶腔20開口一端通過一罐蓋30封蓋；
[0036] 五、將所述還原腔10和結(jié)晶腔20抽取成真空環(huán)境（通過設(shè)置于結(jié)晶腔20外腔202 的抽真空口 60實現(xiàn)），所述還原腔10置于高溫還原環(huán)境（通過還原腔外部的爐膛實現(xiàn)）， 所述結(jié)晶腔20置于低溫結(jié)晶環(huán)境（通過結(jié)晶腔外部的水夾套實現(xiàn)）；
[0037] 六、所述金屬鎂結(jié)晶于結(jié)晶腔20內(nèi)腔；
[0038] 七、打開罐蓋，向外操作所述拉取部503,所述金屬鎂連同保持部502被一同取出。
[0039] 本實施例中的蓋板51、保持部52以及拉取部53 -體設(shè)置，保持部52上設(shè)有固定 結(jié)晶后金屬鎂的倒刺（未標(biāo)示），取出后將金屬鎂敲碎并從提取器50分離，放入精煉爐開始 下一步工序。
[0040] 請參閱圖2,下面介紹本發(fā)明的第二實施例（第二實施例與第一實施例的區(qū)別主 要在結(jié)晶腔部分，其余部分未做變更，故附圖僅顯示結(jié)晶腔部分的結(jié)構(gòu)，實施例間很多結(jié)構(gòu) 的轉(zhuǎn)用也是直接和可以自然過渡的；此外，相同結(jié)構(gòu)采用相同標(biāo)號，理解時請參考第一實施 例，不再贅述，下面僅針對結(jié)晶腔部分做具體說明）。第二實施例金屬還原罐同樣垂直設(shè)于 爐膛Μ上，結(jié)晶腔具體為具有大口端和小口端的錐斗腔20'，還原腔為圓柱腔10'，罐蓋30' 封蓋于錐斗腔20'的大口端，圓柱腔10'連接于所述錐斗腔20'的小口端，出料口（未圖 示）開設(shè)于所述圓柱腔的下端，提取器放置于所述錐斗腔20'內(nèi)。所述提取器包括將錐斗 腔20'區(qū)分為內(nèi)腔和外腔的蓋板51'（由于錐斗腔20'截面漸變的特點，蓋板可以直接架設(shè) 于錐斗腔內(nèi)某個位置，而不需要像第一實施例中那樣，特別設(shè)置用于蓋板定位的掛勾）、設(shè) 于所述蓋板51'并位于錐斗腔20'內(nèi)腔的保持部以及設(shè)于所述蓋板51'并位于錐斗腔20' 外腔的拉取部53'，所述蓋板51'具有朝向錐斗腔20'內(nèi)腔的內(nèi)板面511及朝向外腔的外 板面512,所述錐斗腔20'內(nèi)腔鄰近蓋板的罐壁和所述內(nèi)板面共同圍設(shè)形成有結(jié)晶空間，所 述結(jié)晶空間所在的錐斗腔20'外圍設(shè)有水夾套40'。本實施例中具有大口端和小口端的的 錐斗腔20'設(shè)計，為本發(fā)明直接結(jié)晶在錐斗腔20'內(nèi)壁的金屬鎂提供了抽取斜度，進一步降 低了金屬鎂的提取難度。此外，本實施例中的錐斗腔具體為圓錐斗腔，所述圓錐斗腔的張角 a介于25°至60°之間，該角度區(qū)間結(jié)晶出的金屬鎂在致密度和取出難度上實現(xiàn)了較好的 平衡。所述蓋板51'具有與所述錐斗腔20'罐壁配合的斜端面（未標(biāo)示），輔助提高蓋板的 水平度和蓋合程度，當(dāng)然，這樣的蓋合達不到也不要求達到傳統(tǒng)意義上密封要求。
[0041] 所述金屬還原罐還具有設(shè)于還原罐罐蓋上的抽真空口 60'，且所述抽真空口 60' 具有可收容拉取部的直徑。如此設(shè)計的益處在于：一方面，由于抽真空口 60'設(shè)于還原罐罐 蓋30'上，可以很方便地將金屬還原罐在爐膛Μ中旋轉(zhuǎn)，解決了原先設(shè)計設(shè)置于還原罐罐體 (可參考具體實施例一）時調(diào)整困難而產(chǎn)生噴嘴對金屬還原罐的同一個位置加熱的情況； 另一方面，設(shè)置抽真空口 60'具有大于拉取部的直徑，可以減小還原罐罐蓋30'和蓋板51' 之間的間隔距離，更有效利用還原罐空間，本實施例中的罐蓋30'具體呈圓形，所述抽真空 口 60'設(shè)置于罐蓋30'的中心位置。
[0042] 所述保持部52'和拉取部53'可拆卸地穿設(shè)于所述蓋板51'上，所述保持部52' 自蓋板51'向遠離罐蓋30'的方向延伸，所述拉取部53'自蓋板51'向罐蓋30'方向延伸， 并在自由末端平行于罐蓋30延伸形成可在拉取部53'向外操作時托起所述金屬鎂的擋止 部54。與第一實施例不同，本實施例省去了需破碎金屬鎂的設(shè)計，通過可拆設(shè)計直接簡化金 屬鎂與提取器的分離。而且，所述擋止部54替代了原先設(shè)置于保持部52'上的倒刺結(jié)構(gòu)， 在拉取部53'向外操作時，通過托舉的方式將金屬鎂一并取出。此外，所述提取器還包括疊 設(shè)于所述外板面512上的鉀鈉捕集板55,所述蓋板在鉀鈉捕集板55的重疊部分設(shè)有逃逸孔 (未標(biāo)示），此設(shè)計意在進一步使優(yōu)先析出的鉀鈉逃逸至溫度更低的罐口處冷凝，減少與金 屬鎂一同燃燒進而造成結(jié)晶鎂大量損失的風(fēng)險。
[0043] 所述金屬還原罐具有擱置于爐膛Μ上的水平肩部401，所述錐斗腔20'和圓柱腔 10'的連接處定義有接合部102,所述水平肩部401設(shè)置于所述接合部102的上方，即錐斗 腔20'有下部分未被水夾套冷卻。此設(shè)計可以避免鎂蒸氣在錐斗腔20'和圓柱腔10'的接 合部分結(jié)晶，增加取出難度。本實施例中，水平肩部401系在水夾套40'下壁面的基礎(chǔ)上進 一步向外延伸形成，利用水夾套本身的立體設(shè)計來增加水平肩部的支撐強度。具體到本實 施例中，所述水平肩部401與接合部102的垂直距離hi小于等于所述水夾套40'上端緣至 接合部102垂直距離h0的1/3。所述蓋板51'與水夾套40'上端緣的垂直距離h2小于等 于所述水夾套40'上端緣至接合部垂直距離h0的1/3。
[0044] 綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不應(yīng)以此限制本發(fā)明的范圍，例 如，上述第二實施例中斗狀結(jié)晶腔的罐壁具體為圓錐斗狀，在其他實施例中也可以是方錐 斗或者其他多面錐斗，只要有可以形成一定的斜度便于金屬鎂取出即可；此外，上述實施 例均為立式金屬還原罐，但本發(fā)明的技術(shù)特征和技術(shù)效果同樣可以應(yīng)用在臥式金屬還原罐 中，請參圖3所示的本發(fā)明第三實施例，圓柱腔10"以及相接的錐斗腔20"同樣可以配置 在臥式還原罐中，只需相應(yīng)地略去中心管和出料口結(jié)構(gòu)便可，并結(jié)合蓋板51"、保持部52" 以及拉取部53"的特殊提取器設(shè)計，改間接冷卻為直接冷卻，提高效率；再者，第二實施例 中的圓錐斗腔的上端部是柱體，并非錐斗，這是為了平衡圓錐斗腔的張角a和結(jié)晶腔的深 度、以及便于在金屬還原罐上端側(cè)設(shè)置其他附屬結(jié)構(gòu)（錐面上設(shè)計附屬結(jié)構(gòu)較柱面上設(shè)計 要復(fù)雜的多）而采用的折中設(shè)計，并不違背其整體為錐斗腔的設(shè)計思路。即凡是依本發(fā)明 權(quán)利要求書及說明書內(nèi)容所作的簡單的等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍 內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種金屬鈣、鎂、鍶的冶煉方法，用以從含金屬鈣、鎂或鍶的化合物的球團中提取金 屬，所述冶煉方法包括如下步驟： 一、 提供一種金屬還原罐，包括由罐壁圍成的相互貫通的還原腔和結(jié)晶腔； 二、 將球團從所述結(jié)晶腔開口置入還原腔內(nèi)； 三、 向所述結(jié)晶腔內(nèi)置入一提取器，所述提取器包括將結(jié)晶腔區(qū)分為內(nèi)腔和外腔的蓋 板、設(shè)于所述蓋板并位于結(jié)晶腔內(nèi)腔的保持部以及設(shè)于所述蓋板并位于結(jié)晶腔外腔的拉取 部； 四、 將所述結(jié)晶腔開口一端通過一罐蓋封蓋； 五、 將所述還原腔和結(jié)晶腔抽取成真空環(huán)境，所述還原腔置于高溫還原環(huán)境，所述結(jié)晶 腔置于低溫結(jié)晶環(huán)境； 六、 所述金屬結(jié)晶于結(jié)晶腔內(nèi)腔； 七、 打開罐蓋，向外操作所述拉取部，所述金屬連同保持部被一同取出。
2. 如權(quán)利要求1所述的金屬鈣、鎂、鍶的冶煉方法，其特征在于：所述蓋板具有朝向結(jié) 晶腔內(nèi)腔的內(nèi)板面，所述結(jié)晶腔內(nèi)腔鄰近蓋板的罐壁和所述內(nèi)板面共同定義有結(jié)晶空間。
3. 如權(quán)利要求2所述的金屬鈣、鎂、鍶的冶煉方法，其特征在于：所述結(jié)晶腔的罐壁設(shè) 置成便于金屬取出的錐斗腔，所述錐斗腔的大口位于罐蓋一端。
4. 如權(quán)利要求3所述的金屬鈣、鎂、鍶的冶煉方法，其特征在于：所述錐斗腔的張角介 于25°至60°之間。
5. 如權(quán)利要求3所述的金屬鈣、鎂、鍶的冶煉方法，其特征在于：所述蓋板具有與所述 錐筒狀結(jié)晶腔罐壁配合的斜端面。
6. 如權(quán)利要求1所述的金屬鈣、鎂、鍶的冶煉方法，其特征在于：所述還原腔和結(jié)晶腔 的真空環(huán)境通過設(shè)置于結(jié)晶腔外腔的抽真空口實現(xiàn)。
7. 如權(quán)利要求2所述的金屬鈣、鎂、鍶的冶煉方法，其特征在于：所述蓋板還具有朝向 結(jié)晶腔外腔的外板面，所述提取器還包括疊設(shè)于所述外板面上的鉀鈉捕集板，所述蓋板在 重疊部分設(shè)有逃逸孔。
8. 如權(quán)利要求1-7中任一項所述的金屬鈣、鎂、鍶的冶煉方法，其特征在于：所述金屬 還原罐圍設(shè)形成結(jié)晶腔的罐壁具有過水的外壁面和供金屬結(jié)晶的內(nèi)壁面。
9. 如權(quán)利要求1-7中任一項所述的金屬鈣、鎂、鍶的冶煉方法，其特征在于：所述金屬 還原罐圍設(shè)形成結(jié)晶腔的罐壁材料為不銹鋼。
10. 如權(quán)利要求1-7中任一項所述的金屬鈣、鎂、鍶的冶煉方法，其特征在于：所述保持 部自蓋板向遠離罐蓋的方向延伸，并在自由末端平行于罐蓋延伸形成可在拉取部向外操作 時托起所述金屬的擋止部，所述保持部和拉取部可拆卸地組裝于所述蓋板上，所述金屬鈣、 鎂、鍶的冶煉方法還包括拆卸所述保持部和拉取部并取出金屬的步驟。
【文檔編號】C22B5/04GK104152719SQ201410379232
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)明者】王進才, 劉軍軍, 張學(xué)敏, 孫斌, 邵長亮, 劉文斌 申請人:寧夏太陽鎂業(yè)有限公司