CN111484045B - 一种电熔镁砂的多级重熔提纯方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电熔镁砂熔炼技术领域，尤其是一种电熔镁砂的多级重熔提纯方法，其特征在于，将菱镁矿、轻烧镁和重烧镁砂三种物料按MgO的含量从高到低在电弧炉中由下至上铺排，电极位于电弧炉的底部，将总料层分为3~6个熔炼层，一个熔炼层的熔炼周期设定为3~10分钟。与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：1）通过将电极由电弧炉底部送入，随着熔炼的进行电极不断向上延伸，借助热量向上扩散的趋势，能耗降低22%，熔炼后能得到纯度为99.90%以上的高纯电熔镁砂。2）除了制备电熔镁砂，该电弧炉结构和制备方法也适用于其他高电阻率的矿石类物料，具有广泛适用性和推广价值。
Description
技术领域
本发明涉及电熔镁砂熔炼技术领域，尤其是一种电熔镁砂的多级重熔提纯方法。
背景技术
电弧炉是利用电弧能来冶炼金属的一种电炉，工业上的电弧炉分为三类：第一类是直接加热式，电弧发生在专用电极棒和被熔炼的炉料之间，主要用于炼钢、铁、铜、耐火材料、精炼钢液等。第二类是间接加热式，电弧发生在两根专用电极棒之间，炉料受到电弧的辐射热，用于熔炼铜或铜合金等。第三类也称矿热炉，是以高电阻率的矿石为原料，在工作过程中电极由上向下埋在炉料中，用电弧能加热矿石类炉料，目前用菱镁矿或轻烧镁生产电熔镁砂的企业多采用此种电弧炉。
专利申请号为201910286077.2的中国发明专利公开了一种低硅高钙大结晶电熔镁砂的制备方法，包含高活性MgO的制备和电弧炉熔炼两个步骤，即在制备高活性氧化镁粉过程中，加入3-8％的碳酸钠溶液，之后向制备出的高活性氧化镁粉中加入高纯石墨粉作为还原剂，再经设备成球，成球后通过全自动电熔电弧炉进行熔炼，经过冷却结晶，最后破碎挑选成品。碳酸钠与杂质二氧化硅反应能够生成硅酸钠和二氧化碳，能够有效去除菱镁矿中的二氧化硅杂质，提高氧化镁的含量。
专利申请号为201910233241.3的中国发明专利公开了一种高纯度透明晶体电熔镁砂的制备方法，它采用盐湖水氯镁石为原料，经过氨-石灰法使氯化镁生成氢氧化镁沉淀，把氢氧化镁从溶液中分离出来，再用高纯度氢氧化镁经过轻烧，变成轻烧氧化镁。再把轻烧氧化镁压球作为原料，经过5000KVA电弧炉冶炼，采用高电压，高电流的操作方法进行熔炼。在熔炼后期还要进行精炼操作，提高熔液温度，熔炼完成后，使熔坨缓慢冷却，得透明晶体电熔镁熔块。
上述电弧炉熔炼过程均采用常规矿热炉结构，电极是由上向下进入电弧炉中，由于热量具有向上运行的趋势，所以有大量的热未能得到及时利用而逸出，制备过程能耗很高。
发明内容
本发明的目的是提供一种电熔镁砂的多级重熔提纯方法，克服现有技术的不足，将电极由电弧炉底部送入，随着熔炼的进行电极不断向上延伸，由于热量具有向上扩散的趋势，当电极在熔炼底部炉料时，产生的热量一方面参与底部炉料熔炼反应，另一方面向上预热上部炉料并发生部分熔炼反应，当底部炉料完成熔炼时，电极向上移动，开始上一层炉料的熔炼过程，由于有预热作用，所以效率提高且能达到多级重熔的提纯效果。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种电熔镁砂的多级重熔提纯方法，其特征在于，将菱镁矿、轻烧镁和重烧镁砂三种物料按MgO的含量从高到低在电弧炉中由下至上铺排，所述菱镁矿、轻烧镁和重烧镁砂的用量重量比为1:1.2:1.5，总料层厚度不高于3米，电弧炉中采用三相电极，电极位于电弧炉的底部，由液压升降机构驱动；电弧炉的工艺参数为：二次工作电压50-60V，二次工作电流3000-5500安培，电极为直径350mm的石墨化电极，三相电极中心距550mm，以500~900mm为一层将总料层分为3~6个熔炼层，一个熔炼层的熔炼周期设定为3~10分钟。
所述电极上方设有挡料柱，所述挡料柱为碳素制品，其直径大于电极直径，挡料柱下端与电极上端之间距离不少于300mm，挡料柱的上端与一个垂直设置的液压缸的活塞端相连接，挡料柱与电极以相同速度同向升降。
所述菱镁矿中的MgO的含量大于47%。
所述轻烧镁中的MgO的含量为75-80%。
所述重烧镁砂中的MgO的含量为90-92%。
所述菱镁矿在入炉前先混合碳酸钠，碳酸钠加入比例为菱镁矿重量的3-8%。
所述菱镁矿、轻烧镁和重烧镁砂中均混合有4-10%的石墨。
所述电极由下到上完成整个熔炼周期后可返回底部重复操作2-3次。
由于菱镁石中含有硅、铁等杂质，通过熔炼过程可使杂质挥发、迁移，起到提纯的作用。将菱镁矿、轻烧镁和重烧镁砂三种物料按MgO的含量从高到低在电弧炉中由下至上铺排，由底部电极加热，热量和杂质反应物，如硅酸钠、铁酸钠等易挥发物质，以及二氧化碳气体随着热量向上迁移，石墨有利于使炉内形成还原气氛，提高反应效率。相对于间断生产的菱镁矿熔炼过程，电熔镁砂、菱镁矿等物料和碳酸钠、石墨的反应时间相对来说延长了，所以反应更充分，杂质逐渐向上迁移更彻底，这些都有利于改善提纯的效果。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：1）通过将电极由电弧炉底部送入，随着熔炼的进行电极不断向上延伸，借助热量向上扩散的趋势，当电极熔炼底部炉料时，产生的热量一方面参与底部炉料熔炼反应，另一方面向上预热上部炉料并发生部分熔炼反应，当底部炉料完成熔炼时，电极向上移动，开始上一层炉料的熔炼过程，由于有预热作用，所以熔炼效率提高25%，能耗降低22%，熔炼后能得到纯度为99.90%以上、镁硅比大于23的高纯电熔镁砂。2）除了制备电熔镁砂，该电弧炉结构和制备方法也适用于其他高电阻率的矿石类物料，具有广泛适用性和推广价值。
附图说明
图1为本发明实施例用电弧炉结构示意图。
图中：1-炉壳、2-底座、3-上罩、4-出料口、5-液压升降机构、6-液压缸、7-电极、8-挡料柱、9-进料口、10-出料机。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。
见图1，为本发明一种电熔镁砂的多级重熔提纯方法实施例用电弧炉结构示意图，包括带保温的炉壳1、底座2、上罩3，炉壳1的下部设有出料口4，底座2下方设有液压升降机构5，液压升降机构5上垂直设有三根电极7，上罩3内设有液压缸6，液压缸6的活塞杆下端连接三根碳素制挡料柱8，挡料柱8与电极7上下对应，挡料柱8为碳素制品，其直径大于电极直径，挡料柱8下端与电极7上端之间距离不少于300mm，挡料柱8的上端与一个垂直设置的液压缸6的活塞端相连接，当挡料柱8与电极7以相同速度同向向上移动时，挡料柱8可为电极7提供足够的上升空间，避免物料阻力太大，使电极向上移动时损坏，上罩3上设有进料口9，物料由进料口9加入。出料口4为3~4个，在炉壳底部圆周均匀设置，出料口4外设有出料机10，从炉壳底部将提纯后的电熔镁砂卸出。出料机10为耐火行业竖窑常用的规格。
实施例
将菱镁矿、轻烧镁和重烧镁砂三种物料按MgO的含量从高到低在电弧炉中由下至上铺排，菱镁矿、轻烧镁和重烧镁砂的用量重量比为1:1.2:1.5，总料层厚度2.7米。电弧炉的工艺参数为：二次工作电压50-60V，二次工作电流3000-5500安培，电极为直径350mm的石墨化电极，三相电极中心距550mm，电弧炉中采用三相电极，电极位于电弧炉的炉壳底部，控制液压升降机构以900mm为一层将总料层分为3个熔炼层，一个熔炼层的熔炼周期设定为6分钟。当电极由下到上完成整个熔炼周期后，可根据抽检情况重复操作2-3次，重复操作时，挡料柱8不参与，因为此时物料足够松软。当提纯后的电熔镁砂中的MgO的含量达到99.90%以上时，电极下落，出料机出料。
实施例中，菱镁矿中的MgO的含量大于47%。菱镁矿在入炉前先混合碳酸钠，碳酸钠加入比例为菱镁矿重量的4%。菱镁矿、轻烧镁和重烧镁砂中均混合有5%的石墨。轻烧镁中的MgO的含量为75-80%。重烧镁砂中的MgO的含量为90-92%。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (1)
1.一种电熔镁砂的多级重熔提纯方法，其特征在于，将菱镁矿、轻烧镁和重烧镁砂三种物料按MgO的含量从高到低在电弧炉中由下至上铺排，所述菱镁矿、轻烧镁和重烧镁砂的用量重量比为1:1.2:1.5，总料层厚度不高于3米，电弧炉中采用三相电极，电极位于电弧炉的底部，由液压升降机构驱动；电弧炉的工艺参数为：二次工作电压50-60V，二次工作电流3000-5500安培，电极为直径350mm的石墨化电极，三相电极中心距550mm，以500~900mm为一层将总料层分为3~6个熔炼层，一个熔炼层的熔炼周期设定为3~10分钟；
所述电极上方设有挡料柱，所述挡料柱为碳素制品，其直径大于电极直径，挡料柱下端与电极上端之间距离不少于300mm，挡料柱的上端与一个垂直设置的液压缸的活塞端相连接，挡料柱与电极以相同速度同向升降；
所述菱镁矿中的MgO的含量大于47%；
所述轻烧镁中的MgO的含量为75-80%；
所述重烧镁砂中的MgO的含量为90-92%；
所述菱镁矿在入炉前先混合碳酸钠粉末，碳酸钠加入比例为菱镁矿重量的3-8%；
所述菱镁矿、轻烧镁和重烧镁砂中均混合有4-10%的石墨；
所述电极由下到上完成整个熔炼周期后返回底部重复操作2-3次。
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