亚真空电熔氧化镁冶炼及二氧化碳捕获回收系统和工艺
技术领域
本发明属非金属电熔冶炼
技术领域
，具体涉及一种亚真空电熔氧化镁冶炼及二氧化碳捕获回收系统和工艺。背景技术
近年来随着国际、国内钢铁冶炼行业的迅猛发展，对高品质耐火材料的需求也随之增加，由其是对电熔级氧化镁的用量大增，但自然界中高品质的原材料菱镁矿资源确不断的减少。
随着优质菱铲矿资源的减少，行业中一种新的菱镁矿选矿工艺得到了发展，选矿用的原料是以前不可以利用的低档菱镁矿，通过浮选工艺得到高品质的菱镁矿精矿，其中氧化镁含量可以达到47.4%以上，但是在传统的电熔镁冶炼过程中，此种菱镁精矿粉必须经过造球才可以用于冶炼，造球的成本一般在200元/吨，每吨电熔氧化镁用球量为2.5:1。
传统电熔氧化镁冶炼工艺是用特级菱镁矿原矿经破碎机破碎筛分得到粒度为20mm-80mm的菱镁块矿入炉通电升温，由于在冶炼过程中生成的二氧化碳定是自然排出，如果排出不顺畅就会造成喷溅，对现场工作人员产生烫伤危险，另外布袋除尘器 采用的是开放式收尘，冶炼排出的二氧化碳气体和空气是混和的，二氧化碳气体占比例不大，不仅不利于二氧化碳回收利用，而且还造成了环境污染。
发明内容
本发明的目的是提供一种能降低成本，保证生产安全，且能有效回收二氧化碳的亚真空电熔氧化镁冶炼及二氧化碳捕获回收系统和工艺。
本发明的一种亚真空电熔氧化镁冶炼及二氧化碳捕获回收系统，包括熔炼移动小车、炉体、冶炼炉筒、加料装置、电极升降机构、布袋除尘器 、变压器及自动控制系统，其特征在于：还包括与布袋除尘器 连接的二氧化碳回收系统，
所述的炉体为下部开口的筒式结构炉体，筒式结构炉体的底部置于水平基础地面上，在筒式结构炉体的上部设有操作平台，在所述的筒式结构炉体设有隔板A、隔板B和隔板C，在所述的操作平台、筒式结构炉体的顶部、隔板C、隔板B和隔板A上从上到下均同心开有电极安装孔，在隔板A上电极安装孔的两侧还设有自动加料孔，所述隔板A设置在筒式结构炉体的下部，使筒式结构炉体下部构成冶炼室，在冶炼室的侧壁上设有出入门，所述的冶炼炉筒置于熔炼移动小车上，并通过出入门进出于冶炼室，所述的隔板B和隔板C间隔设置在筒式结构炉体的中部，所述的布袋除尘器 置于筒式结构炉体的上部，在筒式结构炉体下部侧壁上开有排烟口，在布袋除尘器 上开有进烟口；
所述的电极升降机构包括石墨电极，与石墨电极丝扣连接的电极导套和与电极导套上部连接的液压伸缩机构，所述液压伸缩机构上部伸出筒式结构炉体外，电极导套和石墨电极从上向下分别穿过操作平台、筒式结构炉体上部、隔板C、隔板B和隔板A插入冶炼炉筒内，在电极导套与隔板C及隔板B之间设有密封装置，使筒式结构炉体中部以下形成密闭的筒体，作为真空室，同时隔板C、隔板B还作为电极导套的限位支架，液压伸缩机构的通过电缆与变压器及控制系统相连接；
所述的加料装置设置在操作平台的下部，包括设置在筒式结构炉体上部外侧的加料斗、给料管和星型卸料阀，所述的星型卸料阀设置在所述的加料斗的下部，所述的给料管一端通过星型卸料阀与加料斗下部连通，另一端穿过隔板A上的自动加料孔与冶炼炉筒连通，在除尘器的下部设有排灰口，所述的排灰口通过排灰管和球阀与加料装置的加料斗相连接；
所述的二氧化碳回收系统包括烟气回收管Ⅰ、烟气回收管Ⅱ真空泵、废气排气管和二氧化碳回收管，所述的烟气回收管Ⅰ一端与筒式结构炉体下部侧壁上开的排烟口相连接，另一端与除尘器上的进烟口1相连通，所述的烟气回收管Ⅱ为Z字型烟气回收管，所述的真空泵的进气端与Z字型烟气回收管的进气口连通，真空泵的排气端通过三通阀分别与废气排气管和二氧化碳回收管相连通。
优选地，所述的电极安装孔为三个，所述的自动加料孔为四个。
优选地，所述加料装置的加料斗为二个，每个加料斗设两个下料口，所述的给料管和星型卸料阀均为四个，给料管一端与星型卸料阀连接，另一端穿过自动加料孔插入冶炼炉筒内，所述电极升降机构也为三个。
优选地，所述的隔板C、隔板B和隔板A采用无磁白钢板，所述的密封装置包括电木绝缘板、耐热封闭胶圈、方形密封圈和密封填料，所述电木绝缘板一端分别通过螺栓与隔板C和隔板B固定连接，另一端与电极导套的外侧靠接，所述的耐热封闭胶圈和方形密封圈设置在隔板C的下部，密封填料设置在设置隔板C和隔板B之间，使隔板C和隔板B以下的筒式结构炉体形成亚真空状态。
优选地，所述真空泵选用罗茨真空泵。
本发明的一种亚真空电熔氧化镁冶炼及二氧化碳捕获回收工艺，其特征在于，包括下列步骤：
S1）上料
将菱镁精矿粉装入两个加料斗中，后封闭加料斗的上料口；
S2）备炉
把冶炼炉筒推入筒式结构炉体的冶炼室内，铺好垫料层和导电用的碎电极，下降石墨电极使石墨电极与碎电极导通，之后关闭出入门；
S3）开机冶炼和二氧化碳回收
S3.1）启动真空泵，同时三通阀与废气排气管导通，此时，筒式结构炉体内的气体，在负压的作用下，形成抽真空状态；
S3.2）当筒式结构炉体内的真空度达到-0.05mpa后，开始下料送电，石墨电极头之间开始升温，此时三通阀关闭废气排气管，开启二氧化碳回收管；
S3.3）按照电熔镁砂生产工艺进行熔炼作业，作业过程中，当炉内温度达到摄氏2800°时，菱镁矿精矿粉开始分解熔化并排出二氧化碳气体，此时，二氧化碳气体在负压的作用下被吸入布袋除尘器，净化后二氧化碳气体再经过真空泵和二氧化碳回收管送入二氧化碳加压液化车间回收利用。
本发明的优点是：
由于本发明是在亚真空条件下冶炼，冶炼过程中，炉内的氧化镁液体中的二氧化碳气体会被强制吸出，冶炼时不会产生喷溅，生产安全得到保证，负压使得氧化镁晶体中不会有气泡，产品密度得到大幅提升；另外，由于原材料使用的是菱镁矿精矿，不用压球节约生产成本，每生产一吨电熔氧化镁可节约500元/吨，原料含氧化镁在47.4%以上，有害渣质含量小于1%，因此全炉的电熔氧化镁结晶体，含氧化镁都在98%以上。
另外由于是全亚真空冶炼，二氧化碳气体90%回收，此项冶炼工艺对碳回收和碳中和及清洁生产起到了积极的促进作用。
附图说明
图1为本发明的亚真空电熔氧化镁冶炼及二氧化碳捕获回收系统的结构示意图。
图2为图1的侧视图。
图3为图1的D-D剖视图。
图4为图1的I部放大图 。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1-图4所示，本发明的一种亚真空电熔氧化镁冶炼及二氧化碳捕获回收系统，包括熔炼移动小车1、炉体、冶炼炉筒2、加料装置、电极升降机构、布袋除尘器 14、变压器11及自动控制系统，其特征在于：还包括与布袋除尘器 14连接的二氧化碳回收系统，
所述的炉体为下部开口的筒式结构炉体3，筒式结构炉体3的底部置于水平基础地面上，在筒式结构炉体3的上部设有操作平台4，在所述的筒式结构炉体设有隔板A、隔板B和隔板C，在所述的操作平台4、筒式结构炉体3的顶部、隔板C、隔板B和隔板A上从上到下均同心开有电极安装孔，在隔板A上电极安装孔的两侧还设有自动加料孔，所述隔板A设置在筒式结构炉体3的下部，使筒式结构炉体3 下部构成冶炼室7，在冶炼室7的侧壁上设有出入门6，所述的冶炼炉筒2置于熔炼移动小车上，并通过出入门6进出于冶炼室，所述的隔板B和隔板C间隔设置在筒式结构炉体3的中部，所述的布袋除尘器 14置于筒式结构炉体3的上部，在筒式结构炉体3下部侧壁上开有排烟口131，在布袋除尘器 14上开有进烟口132；
所述的电极升降机构包括石墨电极8，与石墨电极8丝扣连接的电极导套9和与电极导套9上部连接的液压伸缩机构12，所述液压伸缩机构12上部伸出筒式结构炉体3外，电极导套9和石墨电极8从上向下分别穿过操作平台4、筒式结构炉体3上部、隔板C、隔板B和隔板A插入冶炼炉筒2内，在电极导套9与隔板C及隔板B之间设有密封装置，使筒式结构炉体3中部以下形成密闭的筒体，作为真空室，同时隔板C、隔板B还作为电极导套9的限位支架，液压伸缩机构12的通过电缆10与变压器11及控制系统相连接；
所述的加料装置设置在操作平台的下部，包括设置在筒式结构炉体3上部外侧的加料斗18、给料管16和星型卸料阀17，所述的星型卸料阀17设置在所述的加料斗18的下部，所述的给料管16一端通过星型卸料阀17与加料斗18下部连通，另一端穿过隔板A上的自动加料孔与冶炼炉筒2连通，在布袋除尘器的下部设有排灰口，所述的排灰口通过排灰管19和球阀20与加料装置的加料斗18相连接；
所述的二氧化碳回收系统包括烟气回收管Ⅰ13、烟气回收管Ⅱ21真空泵22、废气排气管25和二氧化碳回收管24，所述的烟气回收管Ⅰ13一端与筒式结构炉体3下部侧壁上开的排烟口131相连接，另一端与布袋除尘器 上的进烟口132相连通，所述的烟气回收管Ⅱ21为Z字型烟气回收管，所述的真空泵22的进气端与Z字型烟气回收管的进气口连通，真空泵22的排气端通过三通阀23分别与废气排气管25和二氧化碳回收管24相连通。
本发明所述的电极安装孔为三个，所述的自动加料孔为四个。
优选地，所述加料装置的加料斗18为二个，每个加料斗18设两个下料口，所述的给料管16和星型卸料阀17均为四个，给料管16一端与星型卸料阀17连接，另一端穿过自动加料孔插入冶炼炉筒2内，所述电极升降机构也为三个，如图3所示。
本发明所述的隔板C、隔板B和隔板A采用无磁白钢板，所述的密封装置包括电木绝缘板51、耐热封闭胶圈52、方形密封圈53和密封填料54，所述电木绝缘板51一端分别通过螺栓与隔板C和隔板B固定连接，另一端与电极导套9的外侧靠接，使电极导套内的导电铜管与隔板C、隔板B之间实现绝缘，所述的耐热封闭胶圈52和方形密封圈53设置在隔板C的下部，密封填料设置在设置隔板C和隔板B之间，使隔板C和隔板B以下的筒式结构炉体3形成亚真空状态，如图4所示。
本发明的一种亚真空电熔氧化镁冶炼及二氧化碳捕获回收工艺，其特征在于，包括下列步骤：
S1）上料
将菱镁精矿粉装入两个加料斗18中，后封闭加料斗的上料口；
S2）备炉
把冶炼炉筒2推入筒式结构炉体3的冶炼室7内，铺好垫料层27和导电用的碎电极26，下降石墨电极8使石墨电极8与碎电极26导通，之后关闭出入门6；
S3）开机冶炼和二氧化碳回收
S3.1）启动真空泵22，同时三通阀与废气排气管导通，此时，筒式结构炉体内的气体，在负压的作用下，形成抽真空状态；
S3.2）当筒式结构炉体内的真空度达到-0.05mpa后，开始下料送电，石墨电极头之间开始升温，此时三通阀关闭废气排气管，开启二氧化碳回收管；
S3.3）按照电熔镁砂生产工艺进行熔炼作业，作业过程中，当炉内温度达到摄氏2800°时，菱镁矿精矿粉开始分解熔化并排出二氧化碳气体，此时，二氧化碳气体在负压的作用下被吸入布袋除尘器 14，净化后二氧化碳气体再经过真空泵22和二氧化碳回收管24送入二氧化碳加压液化车间回收利用。
本发明的布袋除尘器的排灰口采用球阀分别与两个加料斗18相连，所述真空泵选用罗茨真空泵，净化后的二氧化碳气体用罗茨真空泵送到二氧化碳加压液化车间，罗茨真空泵也是亚真空的主风机，风量是小时产出二氧化碳气体量的五倍，真空压力为-0.05mpa。
本发明的冶炼自动控制系统采用现有的自动控制系统，其真空泵、球阀、星型卸灰阀及变压器均与自动控制系统相连接，同时电极升降机构随着炉内炼液面的上升自动提升石墨电极。
由于本发明整个生产过程均在封闭状态下进行，是亚真空冶炼，炉内的氧化镁液体中的气体会被强制吸出，冶炼时不会喷溅，生产安全得到保证，负压使得氧化镁晶体中不会有气泡，产品密度得到大幅提升，由于原材料使用的是菱镁矿精矿不用压球节约生产成本，每生产一吨电熔氧化镁可节约500元/吨，原料含氧化镁在47.4%以上，有害渣质含量小于1%，因此全炉的电熔氧化镁结晶体，含氧化镁都在98%以上，另外由于是全亚真空冶炼，二氧化碳气体90%回收，此项冶炼工艺对碳回收和碳中和，清洁生产起到了积极的促进作用。
