用于不混溶液体的处理的设备和工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种用于对具有不同密度的两种不混溶的熔融液体进行连续处理的设备。该设备包括：布置在大致竖直的壳体（１）内的至少一条末端开口的螺旋反应通道（３）；用于将具有较高密度的液体连续供应到所述至少一条反应通道（３）的上开口端的装置和用于将具有较低密度的液体连续供应到所述至少一条螺旋反应通道（３）的下开口端的装置；用于在所述螺旋反应通道的下开口端处连续去除所述具有较高密度的液体的装置，和用于从所述螺旋反应通道（３）的上开口端去除所述具有较低密度的液体的装置。本发明专利技术还涉及一种利用本发明专利技术的设备对具有不同密度的两种不混溶的熔融液体进行连续处理的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于具有不同密度的两种不混溶的熔融液体的处理的设备和方法，尤其涉及用于如下处理的设备和方法利用氧化物熔体(渣)或具有其他离子熔体(熔盐) 对熔融金属的处理，和利用熔盐对氧化物熔体的处理，并且反之亦然。
技术介绍
通过利用液体渣或利用熔盐对熔融金属的处理和通过利用熔盐对熔融渣的处理来对金属进行精炼是传统工艺的示例，其中处理具有不同密度的两种不混溶的熔融液体。传统地，通过向包含在铸桶等中的液体金属添加熔融渣或造渣添加剂来进行对液体金属的渣处理。液体渣和熔融金属混合，从而使液体金属中的杂质转移至渣。在沉淀之后，从液体金属去除渣。利用渣处理的一个重要特征是渣与金属必须具有不同的密度，以便允许渣相和金属相的分离。利用熔盐对液体金属的处理是以与渣处理对应的方式进行的。同样，对于利用熔盐对液体金属的处理而言，一定存在金属与盐的密度中的差异，以允许熔融金属相与熔盐相的分离。在有些情形下，用熔盐处理液体渣，以便为了稍后用在金属的渣精炼中来产生清洁的渣。在EP-B 699625中，公开了一种通过渣处理从熔融硅去除杂质(尤其是从熔融硅去除硼)的方法。根据EP-B 699625的工艺是向熔融硅中连续或大致连续地添加渣，并且一旦关于要被去除的杂质元素而在熔融渣与熔融硅之间达到均衡，则连续或大致连续地钝化渣或从硅熔体中去除渣。然而，因为难于确定何时关于要被去除的杂质而在熔融渣与熔融硅之间达到均衡，所以EP-B 699625的工艺在实践中难以实现。此外，渣的钝化和渣的完全去除在实践中也难于实现。在EP-B 1441983中，公开了一种设备，所述设备用于对熔融硅的连续渣处理，以便从硅中去除一种或多种杂质元素。这些设备包括用于熔融硅和液体渣的容器，该容器具有连接至容器底部中的渣出口的、用于渣的向上延伸的溢流导管。开口的导管布置成围绕溢流导管，并在该导管与所述溢流导管之间具有环状空间。该导管向上延伸至高于溢流导管的顶部的高度，并向下延伸至容器的底部，该导管在所述容器的底部具有开口。用于渣处理的硅的可关闭的开口布置在容器的侧壁中。在操作中，将一熔池的熔融硅装填到容器中，并且向硅熔池的顶部连续地供应渣，渣下沉通过硅熔池，通过所述导管在所述容器的底部处的开口，并通过溢流导管离开所述容器。当已添加足够的渣时，允许所述渣与硅静止，以允许硅与渣的分离，随后通过容器的侧壁中的可关闭的开口去除一部分硅。尽管根据EP-B 1441983的设备允许连续的渣添加，但实际上渣添加是分批过程， 即必须每隔一段时间添加熔融硅并使熔融硅流出，并且在使经渣处理的硅流出之前和流出期间必须停止渣的添加。另外，所述设备的相当复杂的设计使得难于将设备中的温度保持在相同的水平上，从而导致硅或渣在设备中凝固的危险。因此，存在对如下真正连续的设备和方法的需求所述设备和方法用于具有不同密度的两种不混溶的熔融液体的处理。
技术实现思路
因此，本专利技术涉及一种用于对具有不同密度的两种不混溶的熔融液体进行连续处理的设备，其中该设备包括布置在大致竖直的壳体内的至少一条末端开口的螺旋反应通道；用于将具有较高密度的液体连续供应到所述至少一条反应通道的上开口端的装置；和用于将具有较低密度的液体连续供应到所述至少一条螺旋反应通道的下开口端的装置；用于在所述螺旋反应通道的下开口端处连续去除所述具有较高密度的液体的装置，和用于从所述螺旋反应通道的上开口端去除所述具有较低密度的液体的装置。根据优选实施例，所述设备还包括竖直管，该竖直管居中布置在壳体中并且位于至少一条螺旋反应通道的开口芯内，其中所述管从低于壳体上端一定距离但高于至少一条竖直反应通道上端的地方延伸，并延伸至所述壳体的底部；和水平板，该水平板在所述管的顶部并布置成覆盖壳体的截面，以在所述壳体中位于所述水平板上方的地方形成腔室。用于将具有较高密度的液体供应到至少一条螺旋反应通道的上开口端的装置优选包括用于将所述液体供应到所述壳体中位于所述水平板上方的腔室的供应口和所述水平板中的至少一个开口。替代性地，用于将具有较高密度的液体供应到至少一条螺旋反应通道的上开口端的装置包括导管，该导管从布置在壳体外的具有较高密度的熔融液体的源延伸，并在至少一条螺旋反应通道的上开口端附近延伸到所述壳体中。用于供应具有较低密度的液体的装置优选地包括竖直给料管，该竖直给料管从所述壳体上方延伸、通过水平板中的开口并向下延伸到中心布置的管中、并且在所述管的下端附近从所述管中的开口穿出。替代性地，用于将具有较低密度的液体供应到至少一条螺旋反应通道的下开口端的装置包括导管，该导管从所述壳体的外侧延伸并延伸到至少一条螺旋反应通道的下开口端。用于从壳体的底部去除具有较高密度的液体的装置优选包括在所述壳体底部中的开口。根据另一实施例，用于从壳体底部去除具有较高密度的液体的装置包括导管，该导管从所述壳体底部向上延伸至正好低于所述螺旋反应通道上开口端的高度处，然后向下延伸通过壳体的底部。用于去除具有较低密度的液体的装置包括出口，该出口在低于水平板并且高于至少一条螺旋反应通道的上开口端的高度处布置在所述壳体的侧壁中。根据另一实施例，用于去除具有较低密度的液体的装置包括竖直且末端开口的导管，该竖直且末端开口的导管从低于水平板并且高于螺旋反应通道上开口端的高度处延伸，并向下延伸通过所述壳体的底部。螺旋反应通道可具有任何合适的截面，诸如圆形、椭圆形或方形等，但截面优选为矩形。螺旋反应通道的倾斜度优选为2°至20°，并且更优选为4°至10°。优选地，在壳体中布置有四条螺旋反应通道。为了延长两种液体之间的接触时间，根据本专利技术的两台设备可串联连接，其中一台设备布置成位于另一台设备的顶部上，或者布置成紧邻另一台设备。在该构造中，具有较高密度的液体从第一台设备中的至少一条螺旋反应通道的下开口端去除，并被供应至第二台设备中的至少一条螺旋反应通道的上开口端，而具有较低密度的液体从第一台设备中的至少一条螺旋反应通道的上开口端被去除，并被供应至第二台设备中的至少一条螺旋反应通道的下开口端。根据本专利技术的第二方面，本专利技术涉及一种用于对具有不同密度的两种不混溶液体进行连续处理的方法，其中向布置在竖直圆柱形壳体内的至少一条螺旋反应腔室的上端连续地供应具有较高密度的液体，向所述至少一条螺旋反应通道的下端连续地供应具有较低密度的液体，由此，具有较高密度的液体和具有较低密度的液体沿相反的方向流动通过所述至少一条螺旋反应通道，以便从至少一条螺旋反应通道的下开口端连续地去除具有较高密度的液体，和从所述至少一条螺旋反应通道的上开口端连续地去除具有较低密度的液体。根据本专利技术的方法的优选实施例，具有较低密度的液体为熔融硅，而具有较高密度的液体为硅酸钙渣。通过根据本专利技术的设备和方法，获得了对具有渣或者具有熔盐的熔融金属的真正的连续逆流处理和对具有熔盐的液体渣的处理。由于液体之间的密度差，所以具有较高密度的液体在至少一条螺旋反应通道中向下流动，而具有较低密度的液体在该至少一条螺旋反应通道中向上流动。对于特定的金属和渣或盐系统的流动速率、或者对于特定的渣和盐系统的流动速率取决于两种液体的粘度比、密度差、螺旋反应通道的界面张力和倾斜度。采用根据本专利技术的设备和方法，当两种液体在螺旋反应通道中沿相反的方向流动时，在所述两种液体之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．用于对具有不同密度的两种不混溶的熔融液体进行连续处理的设备，其特征在于，所述设备包括：布置在大致竖直的壳体内的至少一条末端开口的螺旋反应通道；用于将具有较高密度的液体连续供应到所述至少一条反应通道的上开口端的装置，和用于将具有较低密度的液体连续供应到所述至少一条螺旋反应通道的下开口端的装置；用于在所述螺旋反应通道的所述下开口端处连续去除所述具有较高密度的液体的装置，和用于从所述螺旋反应通道的所述上开口端去除所述具有较低密度的液体的装置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：K福瓦尔德，
申请(专利权)人：埃尔凯姆太阳能公司，
类型：发明
国别省市：NO