皮江法連續生產金屬鎂的方法

吳建奎

（山西省大同煤礦集團蒲洲熱電（蒲宣能源）公司， 山西 永濟 044500）

在現代社會，金屬鎂由于其優異的性能和較大的儲存量，獲得了非常廣泛的應用。我國金屬鎂的生產，絕大多數使用的是一個意大利人發明的皮江法，也就是通過加熱耐熱鋼制造的還原罐中的原料，再加上對還原罐抽真空，在高達1 200℃的時候，使原料中的金屬鎂成為蒸氣，然后凝結在外面有冷卻水的凝結室里，從而實現從礦石原料到金屬鎂的冶煉過程。對于皮江法來說，其工藝流程和設備較簡單、建廠投資少、生產規模靈活、成品鎂的純度高，其爐體小、建造容易、技術難度小，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，屬于勞動密集型和高耗能型產業。尤其是其生產過程中需要保持一定的真空度，所以至今不能連續生產，無法實現機械化和自動化，不僅造成了工人們繁重的體力勞動，而且能耗高不環保，不能適應現代化的社會生產要求[1]。

1 金屬鎂皮江法原理

為了解決金屬鎂皮江法的生產過程的問題，本發明提供一種金屬鎂連續生產裝置，它主要是利用物料越細小其透氣性越不好的特點，使用金屬鎂生產中還原罐排出的細灰，或者是其他比較細的粉狀末料等，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料系統在生產過程中的真空度，實現進料過程中動態的密封。同樣的方法也用于出料系統，顆粒狀物料在還原罐內經過加熱以后成為細灰和灰渣的混合物，這種混合物所形成的密封也能保持還原罐和出料系統在生產過程中的真空度，實現出料過程中動態的密封。

請參考下面的圖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；2—物料提升機出口；3—物料和熱灰混合室；4—熱灰提升機出口；5—熱灰提升機；6—進料密封裝置；7—凝結室；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—冷灰存儲箱；14—物料提升機進口；15—出灰密封裝置；16—進料分離網；17—凝結室真空管道；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。

2 金屬鎂皮江法原理說明

顆粒狀物料在進入還原罐之前，先和細灰或者是其他比較細的粉狀末料進行混合，然后再通過垂直或者傾斜布置的管狀的進料密封裝置進入還原罐前，并且在還原罐之前通過進料分離網把冷灰分離，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過加熱產生鎂蒸氣，從而完成從礦石中生產金屬鎂，顆粒狀的原料在還原罐中變成細灰等粉狀末料以后通過出料密封裝置排出，從而完成一個生產過程的循環。

由于進料密封裝置、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經過加熱以后成為細灰和灰渣的混合物都具有一定的流動性，所以從高處進入系統的物料由于其具有的流動性會自動地從高處進入后，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。

當然，需要在進料裝置和出料裝置上安裝一些控制物流進入和排出的裝置，以控制物流的流動速度，保證整個系統生產的安全、質量和效率。

生產設備的連續進出料主要是通過兩個或者多個管狀結構的密封裝置來實現的，細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，按照物料越細小其透氣性越不好的特點，達到一定細度的粉狀末料就會對顆粒狀物料形成密封。進料密封裝置布置在生產設備高處的進料口，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，使得還原罐內的物料可以借助重量實現從上而下的自由流動，還原罐也可以垂直安裝[2]。

還原罐的上面由進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，以達到連續生產的過程中還原罐和外面大氣的隔絕。

還原罐生產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入還原罐之前通過進料分離網把已經變冷的熱灰分離，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進入的物料直接進行加熱，也就回收了熱灰的熱量，節約了整個生產過程中的能源消耗。還原罐上面的進口和凝結室是聯通的，凝結室和真空泵之間用凝結室真空管道連接，凝結室的外面有水冷卻裝置，以實現對金屬鎂蒸氣的回收和凝結。

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通，出料密封裝置的出口通過出料分離網通向廢渣箱，出料分離網的下面是熱灰排出管，熱灰排出管的下面進入到熱灰提升機下面的入料口，出料密封裝置的出口通過出料分離網通向廢渣箱。進料分離網的下面是集料灰斗，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箱，冷灰存儲箱有冷灰出灰口通向外面。物料提升機的出口和熱灰提升機的出口都是直接進入到物料和熱灰混合室里面的。

3 結論

本發明解決了金屬鎂皮江法的生產過程不能連續，資源的浪費和需要繁重的體力勞動，不能適應現代化的社會生產要求的問題，它主要是采用還原罐排出的細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，實現還原罐在保持真空狀態下的連續進出料，從而實現金屬鎂生產過程的連續。而且因為能夠連續進出料，簡化了操作程序，降低了工人的勞動強度，提高了生產設備的生產效率，便于實現金屬鎂生產的機械化和自動化。更為重要的是，這種生產裝置能夠回收皮江法的生產過程中通過廢渣出灰等帶出的熱量，可以使得整個生產過程中的熱量損失大為降低，是一種比較環保的生產裝置。