内热式竖式炉炼镁冷凝产物形态的研究

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1、doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2015.01.007内热式竖式炉炼镁冷凝产物形态的研究牛立斌，王晓刚，樊子民，许臻(西安科技大学材料科学与工程学院，西安710055)摘要：利用自主研发的内热式竖式炼镁炉还原白云石球团料来提取粗镁，并对冷凝产物进行分析和表征。结果表明，当冷凝器位于竖式炉的正上方和不加外部冷却时，进行冷凝产物粗镁的收集是可行的，冷凝产物均呈现致密层和疏松层两部分，在距离挡火板50cm处，致密层较厚，疏松层较薄。关键词：皮江法；竖式炉；冷凝物；镁中图分类号：TF822文献标志码：A文章编号：1007-7545（2015）01-000

2、0-00MorphologyStudyofMgCondensationProducedbyInner-heatingVerticalFurnaceNIULi-bin,WANGXiao-gang,FANZi-min,XUZheng(CollegeofMaterialsScienceandEngineering,Xi'anUniversityofScienceandTechnology,Xi´an710055,China)Abstract:Novelinner-heatingverticalfurnaceindependentlydevelopedwasappliedtoex

3、tractcrudemagnesiumfromdolomite.Magnesiumcondensationwasanalyzedandcharacterized.Theresultsshowthatwhencondenserislocatedaboveshaftfurnaceandnoexternalcoolingiscarriedout,collectionofcrudemagnesiumisavailable.Condensationproductscanbedividedintodenselayerandlooselayer,respectively.Theopti

4、mallocationis50cmfromfireblocking,wheredenselayeristhickandlooselayeristhin.Keywords:PidgeonProcess;verticalfurnace;condensation;magnesium传统皮江法炼镁虽然投资少、见效快，但能耗大、劳动强度大、对环境的污染严重[1-2]，不利于可持续发展和资源的有效利用。近年来研发出的竖式金属镁还原炉力图改变这种现状[3-7]。但在竖式炉炼镁时，还原出的金属镁蒸汽分子运行轨迹不同于皮江法，导致冷凝产物形态、纯度以及质量有所不同。因此，对竖式炉炼镁时金属

5、蒸汽的冷凝形态研究有利于找到影响蒸汽冷凝方式的关键因素，实现对冷凝过程的有效控制，进一步加快竖式炉的研发进程。本试验是在冷凝器不进行外部循环水冷却前提下，采用电加热内热式竖式炉提取粗镁，并对冷凝产物进行分析表征。1试验过程试验所用设备为图1所示自行研发的电加热内热式竖式炼镁炉，目前正处于半工业化试制阶段。图1内热式竖式炉炼镁装置示意图Fig.1Sketchmapofinner-heatingverticalfurnacetoproducemagnesium收稿日期：2014-08-13基金项目：陕西省科技统筹计划项目(KTCQ1-17)；陕西省教育厅项目(2013JK08

6、61)作者简介：牛立斌(1972-)，男，山西运城人，博士，副教授.试验所选用的原料来于山西某硅热法(皮江法)镁冶炼厂。竖式炉的外形尺寸为直径3m、高度8m，本试验炉对原有专利[8]所述的炼镁炉进行了改进，将冷凝器位于炉体顶端[9]。试验时每炉装还原球团料约1.5t，还原真空度10~15Pa，从室温20℃加热到集气空间(D点)温度为（1200±20）℃，用时4h，保温2h后开始降温，直至集气空间的温度为200℃，破坏真空，取出冷凝器，对冷凝器内粗镁的形态进行表征和分析。2结果分析半工业化试验过程中，从挡火板到钾钠分离器之间的高度(即冷凝器高度)为1600mm。其中测温点A

7、、B、C、D的温度分别为195、440、786、1200℃，经计算，温度梯度为3.75℃/mm。炉体的外壁温度达到手可触摸的程度，表明竖式还原炉的保温性能良好，同时又说明热损耗极少，可大大提高热利用率。冷凝器上端直径0.6m，下端直径0.7m，高度1.8m，冷凝产物层厚度从下往上依次减薄，且冷凝产物逐渐变得疏松。在同一位置，冷凝产物均可分为致密层和疏松层两部分，从挡火板位置(记为起始零点)向上依次对冷凝产物厚度进行测量，结果如图2所示。图2不同位置冷凝产物的厚度变化Fig.2ThicknessvariationofMgcond