一种连续分离二元共晶合金的竖式真空螺旋结晶设备及方法技术

本发明专利技术涉及一种连续分离二元共晶合金的竖式真空螺旋结晶设备及方法，属于有色金属火法冶炼技术领域。该连续分离二元共晶合金的竖式真空螺旋结晶设备，包括竖式炉体、进料系统、加热系统、循环水冷却系统、转动系统、真空系统、出料系统及观测系统。本设备和方法处理对象对含有共晶相点任意成分的二元合金，设备操作方便、强度低，处理过程无“三废”产生，最大限度保障了金属的直收率，作业环境好，过程安全可控。可控。可控。

【技术实现步骤摘要】
一种连续分离二元共晶合金的竖式真空螺旋结晶设备及方法


[0001]本专利技术涉及一种连续分离二元共晶合金的竖式真空螺旋结晶设备及方法，属于有色金属火法冶炼


技术介绍

[0002]结晶分离法是利用杂质在固态主体金属和液态主体金属中溶解度的差异来实现杂质分离，属于金属
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金属系异相分离，具有节能、低温操作、可分离出高纯产品等优点。我国20世纪70年代根据结晶分离法专利技术的电热连续结晶机是锡冶炼过程中最重要的装备之一，主要作用是实现粗锡中铅的脱除。但传统的电热连续结晶机自动化程度低、耗水量高，工人作业环境差。几十年来，我国科技人员持续对其进行了改造工作。在公开号为CN 205662564 U的专利中公开了一种电热螺旋结晶机的设备，主要是提供一种各加热段温度配比合理、单机产能高、生产过程中耗水量低的电热螺旋结晶机。在公开号为CN 206069975 U的专利中公开了一种处理粗锡的电热式螺旋结晶机，目的是改进放焊锡过程中采用电热式加热降低柴油燃烧对环境的污染，提高工人作业环境舒适度。
[0003]上述的螺旋结晶机处理对象均为粗锡物料，处理对象单一。目前螺旋结晶机在有色金属火法冶炼领域的应用不多，在公开号为CN 111172394 A的专利中公开了一种真空连续结晶分离提纯回收铝锡合金的设备和方法，该设备是将整套螺旋结晶机置于真空系统中，结构相对复杂，真空度难以保证，且没有实现连续进出料。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术存在的问题及不足，本专利技术提供一种连续分离二元共晶合金的竖式真空螺旋结晶设备及方法。本设备和方法处理对象对含有共晶相点任意成分的二元合金，设备操作方便、强度低，处理过程无“三废”产生，最大限度保障了金属的直收率，作业环境好，过程安全可控。本专利技术通过以下技术方案实现。
[0005]一种连续分离二元共晶合金的竖式真空螺旋结晶设备，包括竖式炉体、进料系统、加热系统、循环水冷却系统、转动系统、真空系统、出料系统及观测系统；所述进料系统包括熔料锅2、进料管3和进料开关4，转动系统包括旋转叶片9、转轴10和电机14，真空系统包括真空泵15和系列阀门组成；出料系统包括出料管Ⅰ11、出料开关Ⅰ12、挡板17、出料管Ⅱ18、出料开关Ⅱ19、熔体锅13和晶体锅20；进料系统中熔料锅2工作温度为300~1000℃，熔料锅2内部设有浸没在原料1熔体的进料管3入口端，进料管3出口端通过进料开关4与竖式炉体顶部密封相通，竖式炉体顶部设有电机14，电机14与密封插入到竖式炉体内筒8的转轴10连接，转轴10上设有旋转叶片9，竖式炉体顶部设有将竖式炉体抽真空至真空度为1~100Pa的真空泵15，竖式炉体顶部与内筒8内侧相距1~2mm处设有倾斜角度为3
°
~7
°
的晶体熔化区（长为30~50cm，宽为15~100cm），晶体熔化区上设有错位分布布置的挡板17，内筒8外壁上设有加热系统和循环水冷却系统，晶体熔化区底部设有温度区域为350
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800℃的加热系统，晶体熔化区与出料区相通，出料区
底部设有出料管Ⅱ18和出料开关Ⅱ19，出料管Ⅱ18底部设有晶体锅20，出料区上设有加热系统，内筒8底部设有出料管Ⅰ11，出料管Ⅰ11通过出料开关Ⅰ12与底部的熔体锅13连通，竖式炉体顶部设有观测系统的观测口16。
[0006]所述竖式真空螺旋结晶设备处理量为100~500公斤/天。
[0007]所述加热系统包括发热体5和隔热层6，发热体5为电阻丝，隔热层6为氧化铝耐火砖。
[0008]所述循环水冷却系统包括循环水机和循环水管7。
[0009]所述内筒8从上至下通过每段的加热系统和循环水冷却系统依次形成可控温度梯度逐渐降低的加热区域，顶部为高温段，底部为低温段，高温段温度为200
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800℃，低温段温度为100
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650℃。
[0010]所述电机14转速为0~50转/分钟；内筒8直径为15~100cm，高为2~5m；旋转叶片9外边缘与内筒8间距为5~20mm。
[0011]所述真空泵15功率为直联式双级旋片真空泵，抽气速率为15~25 L/s。
[0012]一种连续分离二元共晶合金的竖式真空螺旋结晶方法，其具体步骤包括：真空条件下将二元共晶合金原料从熔料锅2利用虹吸持续注入内筒8中，内筒8存在温度梯度，在电机14的转动下，晶体不断析出被传动至内筒8顶部，流入到晶体熔化区，晶体经挡板处再次熔化，再经出料开关Ⅱ放出，同时定期打开出料开关Ⅰ将熔体放出。
[0013]所述二元共晶合金原料包括锡铅合金、锡铋合金、铅铋合金或锡铝合金。
[0014]本专利技术的有益效果是：本设备和方法处理对象对含有共晶相点任意成分的二元共晶合金，原料的普适性较高，设备操作方便、强度低，处理过程无“三废”产生，最大限度保障了金属的直收率，作业环境好，过程安全可控。
[0015]相较于传统的结晶机槽体倾斜横向放置，本设备采用竖式可进一步利用重力加快熔体的逆流，更有利于提高晶体的纯度。同时，本设备增加了真空系统，一方面避免了金属氧化的问题，提高了金属的直收率；另一方面，真空系统下减少了热量散失，提高了能源效率。
附图说明
[0016]图1是本专利技术设备结构示意图；图2是本专利技术挡板分布示意图。
[0017]图中：1
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原料；2
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熔料锅；3
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进料管；4
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进料开关；5
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发热体；6
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隔热层；7
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循环水管；8
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桶式内衬；9
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旋转叶片；10
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转轴；11
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出料管Ⅰ；12
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出料开关Ⅰ；13
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熔体锅；14
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电机；15
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真空泵；16
‑
观测口；17
‑
挡板；18
‑
出料管Ⅱ；19
‑
出料开关Ⅱ；20
‑
晶体锅。
具体实施方式
[0018]下面结合附图和具体实施方式，对本专利技术作进一步说明。
[0019]实施例1如图1和2所示，该连续分离二元共晶合金的竖式真空螺旋结晶设备，包括竖式炉体、进料系统、加热系统、循环水冷却系统、转动系统、真空系统、出料系统及观测系统；
所述进料系统包括熔料锅2、进料管3和进料开关4，转动系统包括旋转叶片9、转轴10和电机14，真空系统包括真空泵15和系列阀门组成；出料系统包括出料管Ⅰ11、出料开关Ⅰ12、挡板17、出料管Ⅱ18、出料开关Ⅱ19、熔体锅13和晶体锅20；进料系统中熔料锅2工作温度为300~1000℃，熔料锅2内部设有浸没在原料1熔体的进料管3入口端，进料管3出口端通过进料开关4与竖式炉体顶部密封相通，竖式炉体顶部设有电机14，电机14与密封插入到竖式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连续分离二元共晶合金的竖式真空螺旋结晶设备，其特征在于：包括竖式炉体、进料系统、加热系统、循环水冷却系统、转动系统、真空系统、出料系统及观测系统；所述进料系统包括熔料锅（2）、进料管（3）和进料开关（4），转动系统包括旋转叶片（9）、转轴（10）和电机（14），真空系统包括真空泵（15）和系列阀门组成；出料系统包括出料管Ⅰ（11）、出料开关Ⅰ（12）、挡板（17）、出料管Ⅱ（18）、出料开关Ⅱ（19）、熔体锅（13）和晶体锅（20）；进料系统中熔料锅（2）工作温度为300~1000℃，熔料锅（2）内部设有浸没在原料（1）熔体的进料管（3）入口端，进料管（3）出口端通过进料开关（4）与竖式炉体顶部密封相通，竖式炉体顶部设有电机（14），电机（14）与密封插入到竖式炉体内筒（8）的转轴（10）连接，转轴（10）上设有旋转叶片（9），竖式炉体顶部设有将竖式炉体抽真空至真空度为1~100Pa的真空泵（15），竖式炉体顶部与内筒（8）内侧相距1~2mm处设有倾斜角度为3
°
~7
°
的晶体熔化区，晶体熔化区长为30~50cm，宽为15~100cm，晶体熔化区上设有错位分布布置的挡板（17），内筒（8）外壁上设有加热系统和循环水冷却系统，晶体熔化区底部设有温度区域为350
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800℃的加热系统，晶体熔化区与出料区相通，出料区底部设有出料管Ⅱ（18）和出料开关Ⅱ（19），出料管Ⅱ（18）底部设有晶体锅（20），出料区上设有加热系统，内筒（8）底部设有出料管Ⅰ（11），出料管Ⅰ（11）通过出料开关Ⅰ（12）与底部的熔体锅（13）连通，竖式炉体顶部设有观测系统的观测口（16）。2.根据权利要求1所述的连续分离二元共晶合金的竖式真空螺旋结晶设备，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：李一夫，张环，杨连峰，周生安，杨斌，陈秀敏，刘大春，徐宝强，田阳，蒋文龙，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
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