1.本实用新型涉及炼镁技术领域，尤其是涉及一种电加热炼镁装置。
背景技术：
2.镁是地球中储量极为丰富的金属元素，镁及镁合金具有比重轻、强度高、减震性好、切削性好、导热性好、可循环利用等特点，具有良好的环境优势和性能优势，适用范围广泛，市场需求巨大。镁的生产方法主要有电解法和热还原法两类。目前，全球85％的镁都是采用热还原法中的硅热还原法(即皮江法)生产的，其主要原理是在还原罐内利用硅铁还原剂将煅烧白云石还原成
金属镁。
3.目前所有竖罐还原炼镁装置的结构大致相同——采用外加热，在还原罐内布置中心管，中心管与还原罐之间填装还原料球，热从还原罐加热体向炉料中心自外向里层层缓传，还原的金属镁蒸气通过中心管壁围上面所开的若干个小孔排放而进入结晶器结晶收集，完成还原过程。这种靠中心管排镁蒸气的结构由于受热传导因素的影响，料球间空隙率不足，炉内部物料迟迟达不到还原温度，而外面物料达到还原温度还原出的镁蒸气要逐渐由料层球间隙扩散，通过中心管排出，由于受到排出阻力的影响，使其高温物料区镁蒸气浓度加大，压力升高，又阻碍了炉料还原的正常进行，因此造成炉料还原时间太长，同时也会因镁蒸气在还原区扩散不出来导致还原料球的粘结，产生粘罐现象。如果缩短炉料还原时间，炉内部物料不能实现有效的还原，使得料镁比过高，生产效率低。
4.目前，用于金属镁还原的竖罐还原炉普遍采用天然气煤气罐外加热，不仅热传导缓慢、热能利用率低，而且对环境仍存在不同程度的污染。随着生产技术的进步，对操作方法、环境保护、人员劳动强度、节能降耗、生产效率等方面的要求，过去传统模式的还原炉及其加热方法已不适应新形势、新国策的需要。
5.因此，如何对竖罐炼镁装置进行改进，以保护环境，提高炉料的热传导速度和镁蒸气的传质能力，并保证镁还原过程的顺利进行，同时实现绿色、清洁炼镁，减少二氧化碳排放，是现阶段该领域亟待解决的难题。
技术实现要素：
6.有鉴于此，本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种电加热炼镁装置，该装置不但能够保证镁还原过程的顺利进行，而且减少了碳排放量，解决了现阶段该领域的难题。
7.为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
8.一种电加热炼镁装置，包括冷却收集装置、炉体和出渣室组成的密封腔体，所述冷却收集装置、所述炉体和所述出渣室由上至下依次设置，所述炉体外部设置有保温层，所述保温层的外部设置有感应加热装置，所述感应加热装置包括磁轭和感应线圈。
9.作为本实用新型的进一步改进，所述炉体为发热管，所述感应线圈紧贴环绕设置于所述发热管，所述炉体的内部沿竖直方向同心设置有中心管。
10.作为本实用新型的进一步改进，所述中心管内设置有感应加热装置。
11.作为本实用新型的进一步改进，所述炉体为坩埚，所述坩埚内设置有发热管。
12.作为本实用新型的进一步改进，所述发热管和所述中心管为耐热合金钢围成的圆柱体。
13.作为本实用新型的进一步改进，所述中心管设置有透气孔。
14.作为本实用新型的进一步改进，所述渣室包括倒锥形的盛渣斗，所述盛渣斗的底部设置出渣溜管，所述出渣溜管的外部设置冷却套，所述出渣溜管的出口设置阀门。
15.作为本实用新型的进一步改进，所述冷却收集装置主要包括与炉体连通的圆柱形冷却室，所述冷却室内设置有覆盖炉体上端出口的锥台形收集管，所述冷却室的顶部可拆卸设置有顶盖。
16.作为本实用新型的进一步改进，所述冷却室外部设置水冷套。
17.作为本实用新型的进一步改进，所述冷却室设置有与真空发生装置连通的负压管。
18.本实用新型的有益效果是：
19.本实用新型使用感应加热装置作为加热设备，以内置金属还原炉体作为发热体，炉料填充在发热罐体中，由于应用感应电热法加热，炉的升温速度快，热力集中且便于温控，因此炉料的热传导面均匀稳定，炉料的热还原速度快（一般还原时间小于4小时），还原效率高（还原率平均在92%左右）；应用本装置加热，保温效果好，热能利用率高，热损失小，电耗低，较传统加热方法节能效果显著，且还原过程没有二氧化碳气体排出。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本实用新型的实施例一的实施状态结构示意图；
22.图2为本实用新型的实施例二的实施状态结构示意图；
23.图3为本实用新型的实施例三的实施状态结构示意图。
24.图中：1为冷却收集装置，101为顶盖，102为负压管，103为冷却室，104为水冷套，105为收集管；2为主体架，3为感应加热装置， 301为磁轭，302为感应线圈，303为保温层，4为炉体，401为加热管，5为中心管，6为出渣室，601为盛渣斗，602为出渣溜管，603为冷却套，604为阀门。
具体实施方式
25.下面将结合附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.实施例一
27.如图1所示，一种电加热炼镁装置，包括冷却收集装置1、炉体4和出渣室组成的密封腔体，所述冷却收集装置1、所述炉体4和所述出渣室6由上至下依次设置，所述炉体4的外部设置有保温层303，从而使得炉体加热过程中减少热量的损失，所述保温层303外部设置有感应发热装置，所述炉体4的内部沿竖直方向设置有中心管5，所述感应加热装置3包括主体架2、感应线圈302和磁轭301，在本实施例中，所述炉体4的炉壁为发热管，所述感应线圈环绕设置于所述发热管，所述发热管和所述中心管5为耐热合金钢围成的圆柱体，主体架2主要为感应线圈302和磁轭301提供支撑，感应线圈302主要为炉体4进行感应加热，感应加热是利用感应线圈302产生变化磁场，使被加热的导电材料的内部产生涡流，依靠这些涡流的能量达到导电材料加热目的。磁轭301是硅钢片垒叠制成的轭铁，它均匀对称地分面在感应圈的四周，它的作用是约束感应圈漏磁向外扩散，提高感应加热的效率，另外作为磁屏蔽减少炉架等金属构件的发热，还起到加固感应器的作用，使炉体4达到高强度、低噪音。
28.在本实施例中，进一步的，所述中心管5设置有透气孔，具备透气孔的中心管5的设置，使得加热过程中炉料内产生的镁蒸汽更好的散发，使得金属镁的收集效果更佳。
29.在本实施例中，进一步的，所述渣室包括倒锥形的盛渣斗601，所述盛渣斗601的底部设置出渣溜管602，所述出渣溜管602的外部设置冷却套603，所述出渣溜管602的出口设置阀门604，盛渣斗601为沿料渣排出方向逐渐缩小的锥形，进而便于灰渣的顺利排出。
30.在本实施例中，进一步的，所述冷却收集装置1主要包括与炉体4连通的圆柱形冷却室103，所述冷却室103内设置有覆盖炉体4上端出口的锥台形收集管105，收集管105可以为沿镁蒸气流动方向逐渐缩小的锥形，进而更好的使镁蒸气冷却结晶于收集管105的内壁。所述冷却室的顶部可拆卸设置有顶盖101；进一步的，所述冷却室103外部设置水冷套104，所述冷却室103设置有与真空发生装置连通的负压管102。
31.工作时，打开冷却室103的顶盖101，在中心管5和炉体4之间放置由还原剂和高含量氧化镁制成的矿物球，然后放入收集管105，关闭顶盖101，通过负压管102将炉体4抽真空至10-100pa，启动感应加热装置3，使炉体4升温，矿物球中的氧化镁和还原剂发生反应，并在高温状态下产生镁蒸汽，镁蒸汽通过矿物球之间的缝隙进入冷却室103，冷却室103在水冷套104的作用下使收集管105的温度降低，高温镁蒸汽遇到温度较低的收集管105时发生凝结，固化在收集管105上；待炉体4内的矿物球反应完成，打开顶盖101，取出收集管105，回收收集管105上产生的固态镁，然后打开渣室底部的阀门604，炉体4内的还原渣降温后沿出渣室6排出，经小车或输送机排放至固定地点收集利用。上述装置适用于用硅铁和金属铝作还原剂进行金属镁还原生产的工艺技术。
32.本装置使用感应加热装置3作为加热设备，以内置的金属罐作为发热体，炉料填充在发热罐体中，由于应用感应电热法加热，炉的升温速度快，热力集中，因此炉料的热传导面均匀稳定，炉料的热还原速度快一般还原时间小于4小时，还原效率高还原率平均在92%左右；应用本装置加热，保温效果好，热能利用率高，热损失小，电耗低，较传统加热方法节能效果显著，且还原过程没有二氧化碳气体排出。
33.本装置设置感应加热装置3的炉体4与冷却室和渣室贯通，形成独特的真空竖罐，省去了炉体4外的真空壳体和区段的密封设施，因此造价低、设备体积小。而最显著的优势在于生产操作简单、便于温控、安全可靠，可实现上部加料、下部出渣的机械化连续作业，极大地减轻了人工劳动强度，同时无污染物排放，优化了生产作业和环境保护，基本实现了规
模化大工业化可持续清洁炼镁要求。
34.本装置应用感应加热装置3的电热法加热，升温速度快，热力集中且稳定，在优化的保温措施下，热损失小，能源利用率较传统加热方法如天然气、煤气，金属镁还原率提高10%以上。本装置自加料、冶炼还原、出镁到卸渣全工序的机械化和自动化作业的程度较高，每炉次的工序时间短一般在5小时左右是传统“硅热法”炼镁时间全工序过程14小时左右的1/3，且单炉日产金属镁量大、生产工序连续性强，生产效率高，生产成本低，达到了工业化高效、低耗、清洁、绿色、安全炼镁的目的。
35.实施例二
36.本实施例与实施例1结构相同，其区别在于:如图2所示，所述中心管5设置有感应加热装置3，中心管5不设置透气孔。通过这种方式，使得炉体4和中心管5同时对炉料进行加热，通过对炉料内外同步双重加热的传热、传质的电磁感应电热法加热炼镁装置。上述双重感应加热炼镁装置采用感应加热的方式对位于炉体4和中心管5之间的物料进行加热，感应加热即采用感应线圈302产生变化磁场，使被加热导体的内部产生涡流，并依靠涡流的能量达到对导体加热的目的；因炉体4内还设有中心管5，故能够从内外两个方向对物料进行加热，进而快速使物料达到还原温度，可极大地缩短物料的径向传热距离，加快传热速度，缩小物料还原反应时间，同时可增强镁蒸气的扩散引出能力。因此，本实用新型提出的双重感应加热炼镁装置，能够保证镁还原过程的顺利进行，减少了碳排放量，解决了现阶段该领域的难题。
37.实施例三
38.本实施例与实施例1主要结构相似，其区别在于:如图3所示，所述炉体4的炉壁为坩埚，所述发热管401同心设置于炉体4中，所述炉体4内不设置中心管5，工作时，炉体4内发热管401的内外两侧均放置原料矿球。本装置适用于用硅铁和金属铝作还原剂进行金属镁还原生产的工艺技术上述真空感应电加热竖式炼镁装置采用感应加热的方式对坩埚内的物料进行加热，感应加热即采用感应线圈302产生变化磁场，发热管的内部产生涡流，并依靠涡流的能量达到对发热管加热的目的，进而快速实现对坩埚内、且位于感应发热管两侧的物料进行加热，有效地缩小了炉料的热传导半径，不仅传热速度快，热损失小，避免了镁冶炼还原过程中炉料的粘罐和结块现象。且通过负压抽气管能够使冷却室103、钢壳体和出渣管实现真空连通，进而使坩埚内生成的镁蒸气迅速穿过物料间隙和透气孔进入收集管105并冷却结晶。
39.可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。技术特征：
1.一种电加热炼镁装置，其特征在于：包括冷却收集装置（1）、炉体（4）和出渣室（6）组成的密封腔体，所述冷却收集装置（1）、所述炉体（4）和所述出渣室（6）由上至下依次设置，所述炉体（4）的外部设置有保温层（303），所述保温层（303）的外部设置有感应加热装置（3），所述感应加热装置（3）包括磁轭（301）和感应线圈（302）。2.根据权利要求1所述的一种电加热炼镁装置，其特征在于：所述炉体（4）为发热管，所述感应线圈（302）紧贴环绕设置于所述发热管，所述炉体（4）的内部沿竖直方向同心设置有中心管（5）。3.根据权利要求2所述的一种电加热炼镁装置，其特征在于：所述中心管（5）内设置有感应加热装置（3）。4.根据权利要求1所述的一种电加热炼镁装置，其特征在于：所述炉体（4）为坩埚，所述坩埚内设置有发热管（401）。5.根据权利要求2所述的一种电加热炼镁装置，其特征在于：所述中心管（5）设置有透气孔。6.根据权利要求1所述的一种电加热炼镁装置，其特征在于：所述渣室包括倒锥形的盛渣斗（601），所述盛渣斗（601）的底部设置出渣溜管（602），所述出渣溜管（602）的外部设置冷却套（603），所述出渣溜管（602）的出口设置阀门（604）。7.根据权利要求1或6所述的一种电加热炼镁装置，其特征在于：所述冷却收集装置（1）主要包括与炉体（4）连通的圆柱形冷却室（103），所述冷却室（103）内设置有覆盖炉体（4）上端出口的锥台形收集管（105），所述冷却室（103）的顶部可拆卸设置有顶盖（101）。8.根据权利要求7所述的一种电加热炼镁装置，其特征在于：所述冷却室（103）外部设置水冷套（104）。9.根据权利要求8所述的一种电加热炼镁装置，其特征在于：所述冷却室（103）设置有与真空发生装置连通的负压管（102）。
技术总结
本实用新型涉及炼镁技术领域，具体公开了一种电加热炼镁装置，包括冷却收集装置、炉体和出渣室组成的密封腔体，所述冷却收集装置、所述炉体和所述出渣装置由上至下依次设置，所述炉体外部设置有保温层，所述保温层的外部设置有感应加热装置，所述感应加热装置包括磁轭和感应线圈。本实用新型不但能够保证镁还原过程的顺利进行，而且减少了碳排放量，解决了现阶段该领域的难题。阶段该领域的难题。阶段该领域的难题。
技术研发人员：狄保法 狄凌飞
受保护的技术使用者：河南省湍镁
新材料科技有限责任公司
技术研发日：2022.01.26
技术公布日：2022/7/8
声明：
“电加热炼镁装置的制作方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：河南省湍镁新材料科技有限责任公司
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2024年12月13日 ~ 15日 
