皮江法连续生产金属镁的方法

吴建奎

（山西省大同煤矿集团蒲洲热电（蒲宣能源）公司， 山西 永济 044500）

在现代社会，金属镁由于其优异的性能和较大的储存量，获得了非常广泛的应用。我国金属镁的生产，绝大多数使用的是一个意大利人发明的皮江法，也就是通过加热耐热钢制造的还原罐中的原料，再加上对还原罐抽真空，在高达1 200℃的时候，使原料中的金属镁成为蒸气，然后凝结在外面有冷却水的凝结室里，从而实现从矿石原料到金属镁的冶炼过程。对于皮江法来说，其工艺流程和设备较简单、建厂投资少、生产规模灵活、成品镁的纯度高，其炉体小、建造容易、技术难度小，并且可以直接利用资源丰富的白云石作为原料。但是皮江法热利用率低、还原罐寿命短、还原炉所占的成本较大，属于劳动密集型和高耗能型产业。尤其是其生产过程中需要保持一定的真空度，所以至今不能连续生产，无法实现机械化和自动化，不仅造成了工人们繁重的体力劳动，而且能耗高不环保，不能适应现代化的社会生产要求[1]。

1 金属镁皮江法原理

为了解决金属镁皮江法的生产过程的问题，本发明提供一种金属镁连续生产装置，它主要是利用物料越细小其透气性越不好的特点，使用金属镁生产中还原罐排出的细灰，或者是其他比较细的粉状末料等，和原料的颗粒状物料混合后混合物料所形成的密封来保持还原罐和进料系统在生产过程中的真空度，实现进料过程中动态的密封。同样的方法也用于出料系统，颗粒状物料在还原罐内经过加热以后成为细灰和灰渣的混合物，这种混合物所形成的密封也能保持还原罐和出料系统在生产过程中的真空度，实现出料过程中动态的密封。

请参考下面的图1和图2。

图1 整体原理图

图2 还原罐部分原理图

在图1和图2中：1—物料提升机；2—物料提升机出口；3—物料和热灰混合室；4—热灰提升机出口；5—热灰提升机；6—进料密封装置；7—凝结室；8—真空泵；9—还原罐；10—废渣箱；11—废渣排出口；12—热灰排出管；13—冷灰存储箱；14—物料提升机进口；15—出灰密封装置；16—进料分离网；17—凝结室真空管道；18—还原罐连接装置；19—出料密封装置；20—冷灰出灰口；21—集料灰斗；22—出料分离网。

2 金属镁皮江法原理说明

颗粒状物料在进入还原罐之前，先和细灰或者是其他比较细的粉状末料进行混合，然后再通过垂直或者倾斜布置的管状的进料密封装置进入还原罐前，并且在还原罐之前通过进料分离网把冷灰分离，分离的冷灰通过出灰密封装置排出。颗粒状的原料则流入还原罐经过加热产生镁蒸气，从而完成从矿石中生产金属镁，颗粒状的原料在还原罐中变成细灰等粉状末料以后通过出料密封装置排出，从而完成一个生产过程的循环。

由于进料密封装置、还原罐及出灰密封装置是从上到下的布置，加上进入的粉状末料和颗粒状物原料形成的混合物，及颗粒状物料在还原罐内经过加热以后成为细灰和灰渣的混合物都具有一定的流动性，所以从高处进入系统的物料由于其具有的流动性会自动地从高处进入后，通过布置在中间的还原罐，最后从最底层的出料密封装置排出。

当然，需要在进料装置和出料装置上安装一些控制物流进入和排出的装置，以控制物流的流动速度，保证整个系统生产的安全、质量和效率。

生产设备的连续进出料主要是通过两个或者多个管状结构的密封装置来实现的，细灰等粉状末料和颗粒状物料混合后所形成的混合物料，由于粉状末料均匀分布于颗粒状物料的周围，按照物料越细小其透气性越不好的特点，达到一定细度的粉状末料就会对颗粒状物料形成密封。进料密封装置布置在生产设备高处的进料口，出料密封装置布置在还原罐下边的废渣出口。还原罐在生产装置中是以一定的角度倾斜安装的，这是为了形成一定的坡度，使得还原罐内的物料可以借助重量实现从上而下的自由流动，还原罐也可以垂直安装[2]。

还原罐的上面由进料密封装置以及出灰密封装置组成密封，还原罐的下面出料密封装置组成密封，以达到连续生产的过程中还原罐和外面大气的隔绝。

还原罐生产所需的物料是和排出的热灰充分混合以后通过密封装置的，在通过密封装置以后进入还原罐之前通过进料分离网把已经变冷的热灰分离，分离的冷灰通过出冷灰密封装置排出。物料和热灰充分混合以后还可以对进入的物料直接进行加热，也就回收了热灰的热量，节约了整个生产过程中的能源消耗。还原罐上面的进口和凝结室是联通的，凝结室和真空泵之间用凝结室真空管道连接，凝结室的外面有水冷却装置，以实现对金属镁蒸气的回收和凝结。

还原罐下面的出口通过还原罐连接装置和出料密封装置联通，出料密封装置的出口通过出料分离网通向废渣箱，出料分离网的下面是热灰排出管，热灰排出管的下面进入到热灰提升机下面的入料口，出料密封装置的出口通过出料分离网通向废渣箱。进料分离网的下面是集料灰斗，集料灰斗的下面是出灰密封装置，出灰密封装置的下面是冷灰存储箱，冷灰存储箱有冷灰出灰口通向外面。物料提升机的出口和热灰提升机的出口都是直接进入到物料和热灰混合室里面的。

3 结论

本发明解决了金属镁皮江法的生产过程不能连续，资源的浪费和需要繁重的体力劳动，不能适应现代化的社会生产要求的问题，它主要是采用还原罐排出的细灰等粉状末料和原料的颗粒状物料混合后混合物料所形成的密封，实现还原罐在保持真空状态下的连续进出料，从而实现金属镁生产过程的连续。而且因为能够连续进出料，简化了操作程序，降低了工人的劳动强度，提高了生产设备的生产效率，便于实现金属镁生产的机械化和自动化。更为重要的是，这种生产装置能够回收皮江法的生产过程中通过废渣出灰等带出的热量，可以使得整个生产过程中的热量损失大为降低，是一种比较环保的生产装置。