工业黄磷区熔提纯设备制造技术

一种工业黄磷区熔提纯设备，包括区熔池、环形加热器、环形冷却器和驱动装置；所述区熔池为两端封闭的柱状筒体，安装在支座上；所述环形加热器至少为一组，所述环形冷却器的数量与环形加热器的数量相同，环形加热器和环形冷却器环绕区熔池安装，且沿区熔池的轴向相隔一定间距相间排列；所述驱动装置通过连接构件与环形加热器和环形冷却器连接，可使环形加热器和环形冷却器沿区熔池的轴向移动。此种设备不仅能耗低，提纯效果好，而且便于实现工业化生产。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于制备低砷黄磷的设备，特别涉及一种采用区域熔融法制备低砷黄磷的设备。
技术介绍
低砷黄磷的用途极为广泛，是食品、医药、电子、石化、汽车制造等工业部门的重要原料。低砷黄磷一般由工业黄磷纯化而成，纯化方法有多种，其中，区域熔融法是一种环保型方法。区域熔融法是通过加热器将杂质含量高的黄磷局部熔化，形成若干个狭窄的熔区，并使熔区沿一定方向缓慢移动，致使被纯化黄磷处于分区逐段熔化与重新凝固的过程中，导致杂质重新分配。分配系数K＞1的杂质，最后聚集到区熔池的首端，而K＜1的杂质，被熔融区域带到区熔池的末端。公开号为CN 1532139A的中国专利申请公开了一种“区域加热熔融分子扩散法提纯固体物质以及其设备”，在该专利申请中，所述区域加热熔融分子扩散法设备是一加热炉，包括加热器、热电偶、马达、样品固定块、轨道。加热器由铝管外面缠绕电加热丝构成。使用时，必须将区域加热熔融分子扩散法设备放置在水槽中，一切操作都必须在水中进行。此种设备主要存在以下问题：1、加热器产生的热量一部分用于了水槽中水的加热没有把热量全部贡献给熔融系统，导致能源的浪费；2、随着操作时间的增长，水温逐渐升高，冷却效果下降；3、难于实现工业化生产。公开号为CN 1962419A的中国专利申请公开了一种“利用区域熔融分子扩散法提纯工业黄磷的方法”，该方法中所用的设备包括熔化装置、灌注装置、提纯系统和回收系统，提纯系统主要包括加热器、电动马达和承载磷的棒壳，加热器为环形电热带加热器，套装在承载磷的棒壳上并与电动马达固连。使用时，提纯系统中的承载磷的棒壳和加热器也必须放置在水槽中。因此，提纯系统仍然存在CN 1532139A中国专利申请中的设备存在的问题。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新型的工业黄磷区熔提纯设备，此种设备不仅能耗低，提纯效果好，而且便于实现工业化生产。-->本技术所述工业黄磷区熔提纯设备包括区熔池、环形加热器、环形冷却器和驱动装置；所述区熔池为两端封闭的柱状筒体，安装在支座上；所述环形加热器至少为一组，所述环形冷却器的数量与环形加热器的数量相同，环形加热器和环形冷却器环绕区熔池安装，且沿区熔池的轴向相隔一定间距相间排列；所述驱动装置通过连接构件与环形加热器和环形冷却器连接，可使环形加热器和环形冷却器沿区熔池的轴向移动。当环形加热器和环形冷却器的组数较多时，为了保证各组环形加热器和环形冷却器同时移动的可靠性，可增设组合套，所述组合套套装在环形加热器和环形冷却器上，与环形加热器和环形冷却器形成一体化结构，驱动装置通过连接构件与组合套连接，通过组合套带动环形加热器和环形冷却器沿区熔池的轴向移动。环形加热器沿区熔池的轴向长度以区熔池的总长为依据设计，实验表明，一组环形加热器沿区熔池的轴向长度为区熔池总长度的0.04～0.06为宜，一组环形冷却器沿区熔池的轴向长度是一组环形加热器沿区熔池的轴向长度的1～3倍，环形加热器与环形冷却器之间的间距d为2mm～5mm。为了保证提纯的效果，驱动装置驱动环形冷却器和环形加热器沿区熔池轴向往复移动时，区熔速度0.2mm/min～3mm/min，返回速度至少为100mm/min。区熔池可以是两端封闭的圆柱筒体或棱柱筒体或椭圆柱筒体，区熔池的壁厚为2mm～5mm；为了产生短的熔区，优选两端封闭的四棱柱筒体，四棱柱筒体内腔的高h与宽b之比为2～10；为了便于了解提纯情况，四棱柱筒体两端面设置有取样口，以便随时取样分析。在液态黄磷由压磷槽压入区熔池内腔的过程中，为了减少位于区熔池内腔上部密封水的量，在排放熔化的低砷黄磷时，为了加快排放速度并使低砷黄磷完全排出，安装区熔池时，可使其轴线与水平线的夹角θ为5～15度。本技术所述工业黄磷区熔提纯设备中，其环形加热器为加热介质循环管组或电感应加热线圈，其环形冷却器为冷却介质循环管组。驱动装置包括电机、减速器、传动丝杆和螺套，减速器的动力输入轴与电机的动力输出轴连接，减速器的动力输出轴与传动丝杆连接，传动丝杆与螺套组成传动副，螺套与连接构件相连。本技术所述工业黄磷区熔提纯设备的操作流程：1、将压磷槽中的工业黄磷加热使其熔化为液态；2、将区熔池内腔中灌满热水(温度为70℃左右)；3、将液态黄磷由压磷槽压入区熔池内腔，与此同时，区熔池内腔中的热水被排出，-->当区熔池内腔充满液态工业黄磷后，关闭黄磷入口与排水口；4、使区熔池内腔中的液态工业黄磷固化，操作方法有两种：一种是自然冷却，使其固化；另一种是通过环形冷却器沿区熔池的轴向移动使其固化(采用此种方式时，切断环形加热器热源)；5、区熔提纯，首先将环形加热器和环形冷却器调整到与热源和冷源导通的状态，然后开启驱动装置，驱动环形加热器和环形冷却器沿区熔池的轴向往复移动，从而产生沿区熔池轴向移动的多个熔区，当达到提纯要求后，关闭驱动装置；6、首先将杂质含量特别高的黄磷熔化，通过排磷口放出，然后切断环形冷却器冷源，用环形加热器将低砷黄磷熔化后放出并用热水清洗区熔池。本技术具有以下有益效果：1、由于本技术所述工业黄磷区熔提纯设备既设计有环形加热器，又设计有环形冷却器，因而提纯操作时，可在大气环境中进行，不需要将设备放置在冷水槽中，这样有利于实现工业化生产。2、在现有加工技术下，完全能保证区熔池具有优良的密封性，因而使用本技术所述工业黄磷区熔提纯设备在大气环境中进行提纯是安全的。3、本技术所述工业黄磷区熔提纯设备的结构符合区域熔融法提纯机理，试验表明，采用此种设备对工业黄磷进行提纯，砷脱除率可达到99.99％，且低砷黄磷收率达到了95％。4、由于本技术所述工业黄磷区熔提纯设备是在大气环境中进行提纯操作，与在水槽中进行提纯操作相比，可节约能源。5、由于优化了区熔池和环形加热器、环形冷却器的结构参数(区熔池的形状、区熔池内腔的高h与宽b之比、一组环形加热器和一组环形冷却器沿区熔池的轴向长度)，因而有利于保证提纯效果。6、由于安装区熔池时，使其轴线与水平线有一夹角θ，因而在液态黄磷由压磷槽压入区熔池内腔的过程中，可减少位于区熔池内腔上部的密封水量，而且在排放熔化的低砷黄磷时，可加快排放速度并使低砷黄磷完全排出。7、杂质含量高的黄磷和低砷黄磷采用分步熔化排出实现分离，可省去现有技术中的回收系统，有利于减少投资。8、结构简单，便于加工制作。-->附图说明图1是本技术所述工业黄磷区熔提纯设备的一种结构示意图，环形加热器为加热介质循环管组，环形冷却器为冷却介质循环管组；图2是本技术所述工业黄磷区熔提纯设备的另一种结构示意图，环形加热器为加热介质循环管组，环形冷却器为冷却介质循环管组，环形加热器和环形冷却器上套装有组合套；图3是本技术所述工业黄磷区熔提纯设备的又一种结构示意图，环形加热器为电感应加热线圈，环形冷却器为冷却介质循环管组，环形加热器和环形冷却器上套装有组合套；图4是图1的B-B剖面图；图5是图1的A向视图；图6是加热介质循环管组与冷却介质循环管组的安装、排列立体示意图；图7是区熔池端面设置的取样口及取样时注射器的安装示意图；图8是使用本技术所述工业黄磷区熔提纯设备进行提纯时，黄磷中杂质的状态图。图中，1-进磷管、2-流量调节阀、3-加热介质入口本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工业黄磷区熔提纯设备，包括区熔池（６）、环形加热器、驱动装置，其特征在于还包括环形冷却器，　　　　所述区熔池（６）为两端封闭的柱状筒体，安装在支座（８）上，　　　　所述环形加热器至少为一组，环形冷却器的数量与环形加热器的数量相同，环形加热器和环形冷却器环绕区熔池（６）安装，且沿区熔池的轴向相隔一定间距相间排列，　　　　驱动装置通过连接构件（１３）与环形加热器和环形冷却器连接。

【技术特征摘要】
1、一种工业黄磷区熔提纯设备，包括区熔池(6)、环形加热器、驱动装置，其特征在于还包括环形冷却器，所述区熔池(6)为两端封闭的柱状筒体，安装在支座(8)上，所述环形加热器至少为一组，环形冷却器的数量与环形加热器的数量相同，环形加热器和环形冷却器环绕区熔池(6)安装，且沿区熔池的轴向相隔一定间距相间排列，驱动装置通过连接构件(13)与环形加热器和环形冷却器连接。2、根据权利要求1所述的工业黄磷区熔提纯设备，其特征在于还包括组合套(20)，所述组合套套装在环形加热器和环形冷却器上，与环形加热器和环形冷却器形成一体化结构，驱动装置通过连接构件(13)与组合套(20)连接。3、根据权利要求1或2所述的工业黄磷区熔提纯设备，其特征在于一组环形加热器沿区熔池(6)的轴向长度为区熔池总长度的0.04～0.06，一组环形冷却器沿区熔池(6)的轴向长度是一组环形加热器沿区熔池(6)的轴向长度的1～3倍，环形加热器与环形冷却器之间的间距d为2mm～5mm。4、根据权利要求3所述的工业黄磷区熔提纯设备，其特征在于驱动装置驱动环形冷却器和环形加热器沿区熔池(6)轴向往复移动时，区熔速度0.2mm/min～3mm/min，返回速度至少为100m...

【专利技术属性】
技术研发人员：李军，任永胜，钟本和，郑东升，姚卿，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：实用新型
国别省市：90[中国|成都]