冶金的分隔式还原方法及其设备技术

本发明专利技术有关一种冶金的分隔式还原方法及其设备，主要利用一还原炉结合一可分段的冷却装置，以形成一分隔式还原的冶金设备；通过该设备，得以令整个冶金还原过程的冶炼及冷却过程，分隔在不同空间内同时进行，以大幅改善传统式冶金还原炉的作业，均需将其冶炼与冷却过程完全拘限在还原炉内进行，导致耗损太冗长的等待时间及大量的能源，致使产能无法有效提高的缺失者。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种冶金的分隔式还原方法及其设备，特别涉及一种可将冶金过程的冶炼与冷却过程，予以分隔在不同空间同时进行的方法及其设备，由此可明显减少还原炉冶炼及冷却过程，必需在同一空间内进行升降温操作，所耗失的等待时程及能量，进而大幅缩短整体作业时间，以提高产能，且有效节省所需能源的消耗。
技术介绍
一直以来，工业的发展均仰赖特定材料的充分供应及运用，尤其金属材料的冶炼技术，一直影响着人类社会的进步程度；而目前人类社会发展最兴盛的电子工业，所赖以为进的最重要材料即为硅(Si);硅制元件的销售量大约为全世界半导体元件的95%。但在自然界，硅材料均非以单纯元素型态存在，而是以硅土(silica，不纯的SiO2)和硅酸盐(silicate)的型态存在。因此，如何有效而经济地由该等自然型态的原料中，提炼出可以被运用于上揭硅制品的材料的技术，正直接影响着目前科技的发展。 在上述的材料中的冶金级娃(Metallurgical-Grade Si, MG-Si)是太阳能电池的材料，主要可以分为单晶硅、多晶硅和非晶硅三大类。制造多晶硅或单晶硅的原始提炼材料以高纯度(> 97% )石英砂为主，其亦是一种二氧化硅(SiO2)的结晶体。自此硅砂中将硅还原出来，以为制造高纯度多晶硅的第一步。一般的生产过程系将硅砂、焦碳(Coke)、煤(Coal)及木屑(wood)等原料混合置于一石墨电弧的加热还原炉中，于1500°C 2000°C高温加热，将氧化硅还原成硅。主要化学反应如下Si02+C — Si+CO2Si02+2C — Si+2C0然而，在现有的还原技术中，还原炉在上述硅土或硅砂等还原材料置入后，需由接近环境温度的炉温，渐渐加温至1500°C 2000°C的高温，才能对该等待还原材料进行熔融还原，待完成该还原作业之后，该还原炉尚需逐渐降温至约250°C左右(即较接近环境温度)才得以将其内的还原生成物取出，以避免温度的急变化，对设备、生成物品质或作业环境产生不良影响；待该生成物自还原炉取出后，接着才能再将下一批待还原材料置入还原炉中，而后还原炉再重新由上揭接近环境的温度，逐渐升温至1500°C 2000°C进行熔融还原。在上述作业过程中，必需如此反复对还原炉施行升温及降温作业的原因，主要是还原炉若在处于1500°C 2000°C高温状态开启，将因炉体与环境温差过大，不仅存在有产生爆裂的危险，且大量高温流质进入作业环境，将会对操作环境及现场人员造成热污染及伤害，更甚者，该冶炼还原完成的高温硅材料生成物突遇此急剧降温，极可能造成结构上的破坏，亦必然受到环境中杂质的污染，而无法作为进一步的运用。依据实际估算，利用上述现有的冶金还原方法，进行单一个循环(入料一加温一还原一降温一出炉)的硅还原，需要耗费大约32小时的冗长时间。另外，不断地将还原炉由约250°C升温至1500°C 2000°C进行冶炼后，再逐渐降温至约250°C，以利取出还原后生成物，将会造成热能量的大量散失与浪费；紧接着，再如上重新将还原炉由250°C升温至1500°C 2000°C的还原温度时，更会再次耗费大量的电能。因此，此种现有的冶金还原方法，不仅耗费极冗长作业时程，更在整个作业过程中，不断对环境造成伤害，且浪费大量的能源，实为不经济，且不符合环保概念的工业技术。有鉴于此，在现阶段如何能提供一种创新的冶金还原方法及设备，以达到大幅缩短整体工作时间，以及提升效率与产量，并可减少作业过程对能源的损耗率，确为本业界目前亟待改善的重大课题。
技术实现思路
本专利技术人，有鉴于前述的问题与缺失，以其多年的经验累积，并发挥想象力与创造力，在不断试作与修改之后，终于设计完成了本专利技术的一种冶金的分隔还原方法及其设备，且确能有效解决上述传统金属冶炼还原技术的缺失。本专利技术的主要目的是提供一种冶金的分隔式还原方法及其设备，其凭借至少一还原炉及一可分段的冷却装置的结合及搭配，特别将待还原材料进行冶炼还原的作业，与还原后生成物的冷却作业，予以分隔在两不同空间中同时进行，藉以大幅缩短前揭还原炉升降温的等待时程，进而有效节约整体还原作业的时间，以提升效率及增加单位时间的产量，并可大幅度节省单一作业循环的能源耗费，达到节能又符合环保的目的。为达上述目的，本专利技术提供一种冶金的分隔式还原设备，至少包含一还原炉，其具有一内部空间及一由外向内的投料通道，以及一由内向外的出料通道，该内部空间用于容纳待还原材料，并且能够提供高温以对该待还原材料进行还原；一冷却装置，设置于该还原炉的一侧，并衔接该出料通道至其内部；该出料通道并设有一出料闸门以控制出料通道的开通或闭阻。所述冶金的分隔式还原设备，其中，该冷却装置至少具有一装填室，该装填室内被置入至少一承载装置以对应该出料通道，用以承接自该出料通道输入的还原后生成物；且该装填室对外至少具有一装载闸门，以容许该承载装置的进出。所述冶金的分隔式还原设备，其中，该装填室对外分别设有一第一装载闸门及一第二装载闸门。所述冶金的分隔式还原设备，其中，该冷却装置更设有一预热室，该预热室与装填室的一装载闸门连接并互相连通，使该承载装置能够进出于该预热室与装填室之间。所述冶金的分隔式还原设备，其中，该冷却装置更设有一冷却室，该冷却室与装填室的一装载闸门连接并互相连通，使该承载装置能够进出于该冷却室与装填室之间。所述冶金的分隔式还原设备，其中，装填室的第一装载闸门连通一预热室，且装填室的第二装载闸门连通一冷却室，以使该承载装置能够由该多个闸门进行出于该各室之间。所述冶金的分隔式还原设备，其中，另有一投料装置被设置于还原炉的上方，用以装置预备投入还原炉的待还原材料，该投料装置与还原炉之间设置该投料通道，使投料装置的内部空间与还原炉的内部空间得由此相连通，并且该投料通道中设有一投料闸门，用以控制该投料通道的开通与闭阻。所述冶金的分隔式还原设备，其中，还原炉中设有用来容装待还原材料的还原锅。所述冶金的分隔式还原设备，其中，还原炉中设有至少一加热装置，以对炉内进行加热。所述冶金的分隔式还原设备，其中，冷却装置内设有输送装置，用以输送至少一承载装置。所述冶金的分隔式还原设备，其中，还原炉设有内外壁面，且该内外壁面之间设有隔热装置。所述冶金的分隔式还原设备，其中，冷却装置中设有风扇或加速循环冷却装置。所述冶金的分隔式还原设备，其中，其特征在于，冷却装置设有内外壁，且该内外壁之间设有隔热装置。所述冶金的分隔式还原设备，其中，冷却装置设有内外壁，且该内外壁之间设有隔热装置。 本专利技术还提供一种冶金的分隔式还原方法，至少包括以下步骤(I)将一待还原材料投入一还原炉中进行还原；(2)将还原完成的生成物，由该还原炉中移置入一能够与还原炉形成分隔且对外封闭的冷却装置中；(3)将还原炉与冷却装置之间形成分隔；(4)再将另一批待还原材料投入该还原炉中进行还原；同时令上述移置入冷却装置中的还原生成物进行冷却；(5)将冷却完成的还原生成物移出冷却装置。所述冶金的分隔式还原方法，其中，步骤(I)，同时对还原炉中的待还原材料进行一搅拌作业。所述冶金的分隔式还原方法，其中，步骤(2)，该生成物先由还原炉移置入一装填室，而后待步骤(3)将还原炉与冷却装置之间完成分隔后；再依步骤(4)将该生成物由装填室移置入一冷却室本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冶金的分隔式还原设备，其特征在于，至少包含：一还原炉，其具有一内部空间及一由外向内的投料通道，以及一由内向外的出料通道，该内部空间用于容纳待还原材料，并且能够提供高温以对该待还原材料进行还原；一冷却装置，设置于该还原炉的一侧，并衔接该出料通道至其内部；该出料通道并设有一出料闸门以控制出料通道的开通或闭阻。

【技术特征摘要】
1.一种冶金的分隔式还原设备，其特征在于，至少包含 一还原炉，其具有一内部空间及一由外向内的投料通道，以及一由内向外的出料通道，该内部空间用于容纳待还原材料，并且能够提供高温以对该待还原材料进行还原； 一冷却装置，设置于该还原炉的一侧，并衔接该出料通道至其内部；该出料通道并设有一出料闸门以控制出料通道的开通或闭阻。2.根据权利要求I所述冶金的分隔式还原设备，其特征在于，该冷却装置至少具有一装填室，该装填室内被置入至少一承载装置以对应该出料通道，用以承接自该出料通道输入的还原后生成物；且该装填室对外至少具有一装载闸门，以容许该承载装置的进出。3.根据权利要求2所述的冶金的分隔还原设备，其特征在于，该装填室对外分别设有一第一装载闸门及一第二装载闸门。4.根据权利要求2或3所述冶金分隔式还原设备，其特征在于，该冷却装置更设有一预热室，该预热室与装填室的一装载闸门连接并互相连通，使该承载装置能够进出于该预热室与装填室之间。5.根据权利要求2或3所述冶金的分隔式还原设备，其特征在于，该冷却装置更设有一冷却室，该冷却室与装填室的一装载闸门连接并互相连通，使该承载装置能够进出于该冷却室与装填室之间。6.根据权利要求3所述冶金的分隔式还原设备，其特征在于，装填室的第一装载闸门连通一预热室，且装填室的第二装载闸门连通一冷却室，以使该承载装置能够由该多个闸门进行出于该各室之间。7.根据权利要求I或2或3所述冶金的分隔式还原设备，其特征在于，另有一投料装置被设置于还原炉的上方，用以装置预备投入还原炉的待还原材料，该投料装置与还原炉之间设置该投料通道，使投料装置的内部空间与还原炉的内部空间得由此相连通，并且该投料通道中设有一投料闸门，用以控制该投料通道的开通与闭阻。8.根据权利要求4所述冶金的分隔式还原设备，其特征在于，另有一投料装置被设置于还原炉的上方，用以装置预备投入还原炉的待还原材料，该投料装置与还原炉之间设置该投料通道，使投料装置的内部空间与还原炉的内部空间得由此相连通，并且该投料通道中设有一投料闸门，用以控制该投料通道的开通与闭阻。9.根据权利要求5所述冶金的分隔式还原设备，其特征在于，另有一投料装置被设置于还原炉的上方，用以装置预备投入还原炉的待还原材料，该投料装置与还原炉之间设置该投料通道，使投料装置的内部空间与还原炉的内部空间得由此相连通，并且该投料通道中设有一投料闸门，用以控制该投料通道的开通与闭阻。10.根据权利要求I或2或3所述冶金的分隔式还原设备，其特征在于，还原炉中设有用来容装待还原材料的还原锅。11.根据权利要求4所述冶金的分隔式还原设备，其特征在于，还原炉中设有用来容装待还原材料的还原锅。12.根据权利要求5所述的冶金的分隔还原设备，其特征在于，还原炉中设有用来容装得还原材料的还原锅。13.根据权利要求7所述冶金的分隔式还原设备，其特征在于，还原炉中设有用来容装待还原材料的还原锅。14.根据权利要求I或2或3所述冶金的分隔式还原设备，其特征在于，还原炉中设有至少一加热装置，以对炉内进行加热。15.根据权利要求I或2或3所述冶金的分隔式还原设备，其特征在于，冷却装置内设有输送装置，用以输送至少一承载装置。16.根据权利要求4所述冶金的分隔式还原设备，其特征在于，冷却装置内设有输送装置，用以输送至少一承载装置。17.根据权利要求5所述冶金的分隔式还原设备，其特征在于，冷却装置内设有输送装置，用以输送至少一承载装置。18.根据权利要求6所述冶金的分隔式还原设备，其特征在于，冷却装置内设有输送装置，用以输送至少一承载装置。19.根据权利要求7所述冶金的分隔式还原设备，其特征在于，冷却装置内设有输送装置，用以输送至少一承载装置。20.根据权利要求10所述冶金的分隔式还原设备，其特征在于，冷却装置内设有输送装置，用以输送至少一承载装置。21.根据权利要求I或2或3所述冶金的分隔式还原设备，其特征在于，还原炉设有内外壁面，且该内外壁面之间设有隔热装置。22.根据权利要求4所述冶金的分隔式还原设备，其特征在于，还原炉设有内外壁面，且该内外壁面之间设有隔热装置。23.根据权利要求5所述冶金的分隔式还原设备，其特征在于，还原炉设有内外壁面，且该内外壁面之间设有隔热装置。24.根据权利要求7所述冶金...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文垣，
申请(专利权)人：张文垣，
类型：发明
国别省市：