激光煉鎂裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及金屬鎂冶煉技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種通過激光照射制備金屬鎂的
目.0
【背景技術(shù)】
[0002]目前鎂冶煉的方法主要有電解法和熱還原法兩種，其中氯化鎂電解法是電解熔融的無水氯化鎂，使之分解成金屬鎂和氯氣。該工藝的主要問題是無水氯化鎂制備困難，同時生產(chǎn)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，經(jīng)常發(fā)生氯化氫和氯氣的泄露，對人體及環(huán)境造成危害和污染。熱還原法主要是硅熱還原法，典型代表即皮江法，我國目前約95%以上的原鎂都由皮江法生產(chǎn)，皮江法是將煅燒白云石和硅鐵按一定配比磨粉、壓塊，在高溫和真空條件下，使氧化鎂還原為鎂蒸氣，然后冷凝結(jié)晶為粗鎂，再經(jīng)精煉制得鎂錠。皮江法具有很多優(yōu)點(diǎn)，原材料可就地取材，規(guī)模能大能小，生產(chǎn)成本比電解法低，工藝技術(shù)比較容易掌握，但其缺點(diǎn)也很突出，最大問題是能耗高、溫室氣體和固體廢渣排放量大、資源利用率低和環(huán)境污染嚴(yán)重。
[0003]煉鎂應(yīng)用最廣泛的“皮江法”采用間斷式的還原罐工藝，不易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)和機(jī)械化作業(yè)，罐內(nèi)物料以固相接觸方式進(jìn)行反應(yīng)，還原周期長，而且外部加熱方式使熱效率低，也限制單罐裝料量，反應(yīng)罐反復(fù)加熱導(dǎo)致?lián)p耗快，成本高。目前眾多的專利方法大都是對還原罐的結(jié)構(gòu)改進(jìn)優(yōu)化，例如 CN201873732U、CN2782707、CN2923731、CN202576531U 等，此外還有對皮江法加熱方式、形式的部分改進(jìn)，例如CN 1811313A、CN 201942729U等，但基本上仍是以煤、重油、天然氣或煤氣等加熱，并沒有從根本上杜絕煙塵排放、溫室氣體排放以及環(huán)境污染問題，而且多采用高溫?zé)煔鈱α骷訜岱绞剑瑐鳠嵝实?、能耗高、還原周期長、以及由于大多采用手工間歇操作造成的勞動強(qiáng)度大和生產(chǎn)效率低等狀況一直沒有得到明顯改善。
[0004]綜上，現(xiàn)有金屬鎂的冶煉方法及設(shè)備往往需要耗費(fèi)大量電能或煤、天然氣等化石能源加熱，造成的環(huán)境污染非常嚴(yán)重，同時生產(chǎn)效率低。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型目的在于，提供一種激光煉鎂裝置，以解決現(xiàn)有金屬鎂的冶煉技術(shù)中存在的能耗高、污染嚴(yán)重、生產(chǎn)效率低等問題。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0007]一種激光煉鎂裝置，其特征在于包括反應(yīng)器，及置于反應(yīng)器上方的激光器，還包括通過管路與反應(yīng)器聯(lián)通的輸氣裝置和輸料裝置；所述反應(yīng)器包括帶有進(jìn)料口和出料口反應(yīng)器殼體，反應(yīng)器內(nèi)底部具有可通過驅(qū)動裝置控制連續(xù)水平移動的料床，料床上放置裝載含鎂原料的料槽，料床兩側(cè)對稱設(shè)有電極板收集槽，分別聯(lián)接電源的正負(fù)極，并且電極板收集槽外側(cè)帶有夾層冷卻水套，電極板收集槽可從反應(yīng)器中抽出，反應(yīng)器頂部還具有正對激光器的安裝有玻璃透鏡的入射窗，透鏡周圍設(shè)有環(huán)縫吹掃裝置，環(huán)縫吹掃裝置設(shè)有進(jìn)氣管，反應(yīng)器底部料床兩側(cè)還設(shè)有對稱的底吹排管；所述激光器連接激光器控制裝置；所述輸氣裝置包括由管路連接的儲氣瓶、減壓器、流量計(jì)和閥門、所述環(huán)縫吹掃進(jìn)氣管和底吹排管分別通過吹掃進(jìn)氣閥門、底吹排管進(jìn)氣閥門與輸氣裝置聯(lián)接；所述輸料裝置包括由管路連接的料倉和出料閥門。
[0008]所述反應(yīng)器的殼體為長方體形；
[0009]所述電極板收集槽底部為槽狀，用來產(chǎn)生電場和收集鎂；
[0010]所述反應(yīng)器頂部的入射窗玻璃透鏡形狀為長方體形，這樣激光束可以延長向來回掃描移動，增加照射面積；
[0011]所述環(huán)縫吹掃管四周環(huán)縫的出氣口方向均彎向內(nèi)側(cè)，這樣可吹掃惰性氣體在透鏡下方形成氣體屏障，防止反應(yīng)形成的氣態(tài)產(chǎn)物粘附于鏡面上影響透光；
[0012]所述反應(yīng)器底部的底吹排管用于吹入惰性氣體保證反應(yīng)區(qū)域的惰性氣氛并輔助鎂的收集；
[0013]所述環(huán)縫吹掃管用惰性氣體和底吹排管用惰性氣體為同一惰性氣體；
[0014]所述激光器用于產(chǎn)生一定功率和直徑的激光；
[0015]所述輸氣裝置用于向反應(yīng)器內(nèi)通入惰性氣體；所述輸料裝置用于向反應(yīng)器提供反應(yīng)原料。
[0016]所述玻璃透鏡為可以透過激光的材質(zhì)，優(yōu)選為遠(yuǎn)紅外玻璃材質(zhì)；
[0017]所述電極板收集槽為金屬板，優(yōu)選為銅板；
[0018]所述激光器可以是固體激光器、氣體激光器或半導(dǎo)體激光器，優(yōu)選為使用千瓦級功率的CO2激光器；
[0019]所述惰性氣體可以是氬氣、氦氣、氖氣，優(yōu)選為使用氬氣；
[0020]所述含鎂原料為氧化鎂或氯化鎂原料，優(yōu)選為氧化鎂；
[0021]工作時，首先用惰性氣體持續(xù)通入反應(yīng)器，保證反應(yīng)器內(nèi)激光照射反應(yīng)區(qū)域的惰性氣氛，并在透鏡下方形成氣體保護(hù)屏障，將電極板收集槽接通電源，在反應(yīng)區(qū)域施加電場，然后使用輸料裝置將含鎂原料裝入料槽，隨移動料床進(jìn)入反應(yīng)器，控制激光器發(fā)射一定功率的激光，透過玻璃透鏡對含鎂原料進(jìn)行照射，在激光照射產(chǎn)生的局部超高溫作用下，照射區(qū)域的原料被高效率的分解出離子態(tài)鎂蒸氣，鎂蒸氣在板間形成的電場作用下將被吸附到陰極極板，底吹的氬氣形成渦流可以輔助鎂蒸氣向極板移動，隨著激光照射反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行，鎂蒸氣不斷生成、吸附到電極板并逐漸沉積到底部收集槽中，最終收集得到金屬鎂。
[0022]本實(shí)用新型提供的激光煉鎂裝置，無需電能或煤、天然氣等加熱方式，通過激光照射使鎂化合物在超高溫條件下實(shí)現(xiàn)高效率分解，并通過施加電場收集得到金屬鎂，從而提高金屬鎂的生產(chǎn)效率并減少環(huán)境污染。
【附圖說明】
[0023]圖1是本實(shí)用新型激光煉鎂裝置示意圖；
[0024]圖2是本實(shí)用新型激光煉鎂裝置激光照射反應(yīng)區(qū)域斷面示意圖；
[0025]I為反應(yīng)器、2為出料閥門、3為料倉、4為激光器、5為激光、6為激光器控制裝