本发明专利技术提供了一种碱金属杂质前处理装置，其包括：蒸馏单元，用于对包含杂质的碱金属进行蒸馏，以便分离出其中的杂质；操作箱，用于容纳蒸馏单元，并为蒸馏单元提供合适的操作环境；冷却单元，用于为蒸馏单元提供冷源，以使碱金属由气态转变为液态或固态；以及抽真空单元，与蒸馏单元的内腔流体连通，以便为操作箱提供所需的气氛环境。本发明专利技术通过蒸馏单元为碱金属的蒸发提供热源，通过冷却单元为气态碱金属的冷凝提供冷源，并且通过操作箱为碱金属的整个蒸馏过程以及后续处理过程提供安全可靠的外部环境，大大减小了碱金属蒸馏过程中受到污染的风险，提高了杂质分析的精准度。
【技术实现步骤摘要】
碱金属杂质前处理装置
本专利技术涉及一种碱金属杂质分析过程中用于分离碱金属基体的装置，更具体地，涉及一种用于在碱金属杂质分析之前的前处理装置。
技术介绍
碱金属钠、钾、锂以及钠钾合金等作为重要的化工原料，在冶金、制药、塑料、石油化工以及核工业等领域均有广泛的应用。由于这些材料具有高传热系数、高沸点、低中子吸收截面等特性而被广泛用作快中子反应堆的冷却剂。上述碱金属以及合金中的杂质的存在将会影响其性能，特别是碱金属或合金中的氧、碳、钙等杂质的存在会影响材料的传热性能，同时也会对采用上述材料的有关设备的机械性能、服役寿命和可靠性等方面产生不利影响。实际应用中，为准确掌握碱金属中的杂质含量，需要对碱金属进行含量分析。由于碱金属化学性质极其活泼，以及大量的碱金属基体会严重干扰杂质的测定，因此很多碱金属中杂质含量的分析方法采用真空蒸馏法，以去除碱金属基体作为样品的前处理。目前，利用现有碱金属真空蒸馏装置对样品进行蒸馏时，碱金属会冷凝在冷却设备上，蒸馏完成后需要对冷凝设备上的碱金属进行处理，通常所采取的方法是将大部分碱金属从冷凝设备上刮离，再用清水对冷凝设备进行冲洗。但是这种方法操作繁琐，而且存在安全隐患，特别是在对放射性碱金属进行蒸馏时，会产生放射性废液，并且难以对常温下为液态的碱金属(如钠钾合金)进行蒸馏。此外，蒸馏操作在空气中进行，存在较大的安全隐患和污染风险。因此，现有技术中需要提供一种能够在安全的环境下实现包含杂质的碱金属中的杂质与碱金属分离的设备。
技术实现思路
为了解决上述技术问题中的至少一个方面，本专利技术的实施例提供了一种碱金属杂质前处理装置，该碱金属杂质前处理装置包括：蒸馏单元，所述蒸馏单元用于对包含杂质的碱金属进行蒸馏，以便分离碱金属基体并收集其中的杂质；操作箱，所述操作箱用于容纳所述蒸馏单元，并为所述蒸馏单元提供合适的操作环境；冷却单元，所述冷却单元用于为所述蒸馏单元提供冷源，以使所述碱金属由气态转变为液态或固态；以及抽真空单元，所述抽真空单元与所述蒸馏单元的内腔流体连通，以便为所述蒸馏单元提供所需的气氛环境。本专利技术通过蒸馏单元为碱金属的蒸发提供热源，通过冷却单元为气态碱金属的冷凝提供冷源，通过抽真空单元为碱金属的蒸发提供低真空环境，还通过操作箱为碱金属的整个蒸馏过程以及后续处理过程提供安全可靠的外部环境，大大减小了碱金属蒸馏过程中受到污染的风险，提高了碱金属杂质分析的精准度。根据本专利技术的碱金属杂质前处理装置的一个优选的实施例，所述蒸馏单元包括蒸馏釜、设置在所述蒸馏釜的上部的坩埚以及设置在所述蒸馏釜的下部的冷却组件，所述冷却组件与所述冷却单元流体连通地连接。在根据本专利技术的碱金属杂质前处理装置的另一个优选的实施例中，在流体连通地连接所述冷却组件和所述冷却单元的管路上设置有第一阀门和第二阀门，所述第一阀门位于所述操作箱的内部，所述第二阀门位于所述操作箱的外部。根据本专利技术的碱金属杂质前处理装置的再一个优选的实施例，所述蒸馏釜包括蒸馏釜主体以及设置在蒸馏釜主体的上部的加热器。在根据本专利技术的碱金属杂质前处理装置的还一个优选的实施例中，所述蒸馏釜主体包括圆筒形本体以及设置在所述圆筒形本体的上端部的密封机构。根据本专利技术的碱金属杂质前处理装置的又一个优选的实施例，所述密封机构包括围绕所述圆筒形本体设置的第一法兰以及与所述第一法兰配合以密封所述圆筒形本体的端部的密封端盖。在根据本专利技术的碱金属杂质前处理装置的另一个优选的实施例中，所述加热器包括围绕所述蒸馏釜主体的上部设置的加热炉，所述加热炉分成两个半部以便将所述蒸馏釜主体夹设其中。根据本专利技术的碱金属杂质前处理装置的再一个优选的实施例，所述加热炉为悬挂型井式加热炉，在所述加热炉的侧壁中设置有测量所述加热炉的外壁温度的测温传感器。在根据本专利技术的碱金属杂质前处理装置的还一个优选的实施例中，所述蒸馏单元还包括设置在所述蒸馏釜的下端部的支撑容器。根据本专利技术的碱金属杂质前处理装置的又一个优选的实施例，在所述支撑容器的上端部的外周壁上设置有第二法兰，在所述蒸馏釜的下部的外周壁上设置有第三法兰，所述支撑容器通过密封地接合在一起的第二法兰和第三法兰支撑所述蒸馏釜。在根据本专利技术的碱金属杂质前处理装置的另一个优选的实施例中，在所述支撑容器内设置有收集部件，所述收集部件用于收集被所述冷却组件冷却的碱金属。根据本专利技术的碱金属杂质前处理装置的再一个优选的实施例，所述冷却组件包括围绕所述支撑容器可拆卸地设置的第一冷却夹套。在根据本专利技术的碱金属杂质前处理装置的还一个优选的实施例中，所述第一冷却夹套紧邻地设置在所述第二法兰的下面。根据本专利技术的碱金属杂质前处理装置的又一个优选的实施例，所述冷却组件还包括围绕所述蒸馏釜的下端部的外壁可拆卸地设置的第二冷却夹套。在根据本专利技术的碱金属杂质前处理装置的另一个优选的实施例中，所述第二冷却夹套紧邻地设置在所述第三法兰的上面。根据本专利技术的碱金属杂质前处理装置的再一个优选的实施例，所述蒸馏单元还包括设置在所述蒸馏釜中靠近所述坩埚的位置处的至少一个测温部件，用于测量所述坩埚的温度。在根据本专利技术的碱金属杂质前处理装置的还一个优选的实施例中，所述操作箱包括设置在所述操作箱的侧面并且与所述操作箱密封地连接的过渡箱体。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果中的至少一个：(1)根据本专利技术的碱金属杂质前处理装置通过将碱金属样品放置于蒸馏釜的上部，将冷却组件设置在蒸馏釜的下部，实现了碱金属在蒸馏釜上部蒸发并在蒸馏釜下部冷凝，在蒸馏完成后无需进行冷凝碱金属的清洗，解决了现有技术中碱金属蒸馏装置在每次蒸馏完毕后剩余碱金属处理繁杂的问题，能够实现碱金属的连续蒸馏，大大地提高了碱金属蒸馏的效率；(2)由于通过抽真空单元对蒸馏釜的内腔进行了抽真空处理，并且整个蒸馏操作置于惰性气体氛围中，因此大大减少了蒸馏操作中的外界污染，使得对碱金属杂质的分析简单化，而且能确保蒸馏操作的安全性；(3)根据本专利技术的碱金属杂质分析的前处理装置特别适用于放射性碱金属的蒸馏操作，能够大大地减少放射性废液的产生量；(4)根据本专利技术的碱金属杂质前处理装置不仅适用于碱金属的杂质分析，还能够进行高纯度碱金属的制备，根据本专利技术的碱金属杂质分析的前处理装置可作为碱金属，特别是常温液态碱金属的一体化预处理设备。附图说明通过下文中参照附图对本专利技术所作的描述，本专利技术的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本专利技术有全面的理解。图1为根据本专利技术的碱金属杂质前处理装置的结构示意图。图2为根据本专利技术的碱金属杂质前处理装置的蒸馏单元的一个实施例的剖视图。图3为根据本专利技术的碱金属杂质前处理装置的蒸馏单元的另一个实施例的剖视图。需要说明的是，附图并不一定按比例来绘制，而是仅以不影响读者理解的示意性方式示出。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种碱金属杂质前处理装置，其特征在于，所述碱金属杂质前处理装置包括：/n蒸馏单元，所述蒸馏单元用于对包含杂质的碱金属进行蒸馏，以便分离碱金属基体并收集其中的杂质；/n操作箱，所述操作箱用于容纳所述蒸馏单元，并为所述蒸馏单元提供合适的操作环境；/n冷却单元，所述冷却单元用于为所述蒸馏单元提供冷源，以使所述碱金属由气态转变为液态或固态；以及/n抽真空单元，所述抽真空单元与所述蒸馏单元的内腔流体连通，以便为所述蒸馏单元提供所需的气氛环境。/n
【技术特征摘要】
1.一种碱金属杂质前处理装置，其特征在于，所述碱金属杂质前处理装置包括：
蒸馏单元，所述蒸馏单元用于对包含杂质的碱金属进行蒸馏，以便分离碱金属基体并收集其中的杂质；
操作箱，所述操作箱用于容纳所述蒸馏单元，并为所述蒸馏单元提供合适的操作环境；
冷却单元，所述冷却单元用于为所述蒸馏单元提供冷源，以使所述碱金属由气态转变为液态或固态；以及
抽真空单元，所述抽真空单元与所述蒸馏单元的内腔流体连通，以便为所述蒸馏单元提供所需的气氛环境。
2.根据权利要求1所述的碱金属杂质前处理装置，其特征在于，
所述蒸馏单元包括蒸馏釜、设置在所述蒸馏釜的上部的坩埚以及设置在所述蒸馏釜的下部的冷却组件，所述冷却组件与所述冷却单元流体连通地连接。
3.根据权利要求2所述的碱金属杂质前处理装置，其特征在于，
在流体连通地连接所述冷却组件和所述冷却单元的管路上设置有第一阀门和第二阀门，所述第一阀门位于所述操作箱的内部，所述第二阀门位于所述操作箱的外部。
4.根据权利要求2所述的碱金属杂质前处理装置，其特征在于，
所述蒸馏釜包括蒸馏釜主体以及设置在蒸馏釜主体的上部的加热器。
5.根据权利要求4所述的碱金属杂质前处理装置，其特征在于，
所述蒸馏釜主体包括圆筒形本体以及设置在所述圆筒形本体的上端部的密封机构。
6.根据权利要求5所述的碱金属杂质前处理装置，其特征在于，
所述密封机构包括围绕所述圆筒形本体设置的第一法兰以及与所述第一法兰配合以密封所述圆筒形本体的端部的密封端盖。
7.根据权利要求4所述的碱金属杂质前处理装置，其特征在于，
所述加热器包括围绕所述蒸馏釜主体的上部设置的加热炉，所述加热炉分成两个半部以便将所述蒸馏釜主体夹设其中。
8.根据权利要求7所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：米争峰，王密，谢淳，刘天才，申凤阳，冯策，杨帆，董静雅，俞晓琛，赵秀岩，贾云腾，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11
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