CN101994006B - 还原装置及应用于还原装置的料斗 - Google Patents

Abstract

一种还原装置，其具有一腔体，其中，该还原装置进一步包括一滑动装设于所述腔体内的一料斗。本发明还涉及一种应用于该还原装置的料斗。本发明所采用的料斗可便于装载还原物料。

Description

还原装置及应用于还原装置的料斗

技术领域

本发明涉及一种还原装置及应用于还原装置的料斗，尤其涉及一种便于装卸料的还原装置及应用于该还原装置的料斗。

背景技术

现有工业生产中，为提炼某种材料，常通过在一还原装置中进行还原反应来实现，如目前工业上常采用的皮江法提炼金属。

采用皮江法提炼金属的方法具体包括：一，将含有给定金属元素的矿料和还原剂粉末混合压制成原料球，之后将该原料球置入真空还原罐中；二，在高温真空状态下，使原料球发生金属还原反应生成金属蒸汽；三，金属蒸汽在设置于还原罐口的结晶筒内凝结为固态金属。现有的还原罐均为圆筒状结构，原料球装入到还原罐中进行加热升温时，热量的传导通过还原罐罐壁向原料球传递。由于原料球具有较低的热传导率，显然，与还原罐内壁接触的原料球温度提升快，而与之相隔的原料球则要通过与其相邻的热传导率低的原料球进行热量传递，因此，温度提升缓慢，要达到反应温度所需要的时间较长。现有的还原罐中，从加料到还原反应基本完成，所需要的时间一般在8～12个小时之间，可见，利用现有的还原罐对原料球进行加热，存在达到还原反应的温度所需时间长，单位时间的生产效率低等缺陷。此外，现有还原罐不易经常移动，从而导致原料球的装入和还原反应结束后废渣的排出较为困难。

于2006年7月17日申请，于2008年1月23日公开的一件公开号为CN101109044A的中国公开专利申请揭示一种具有导热体的金属还原罐，该导热体与金属还原罐的内壁相连接，该导热体具有较高的导热性能，可有效提升与还原罐内壁不相接触的原料球的温度提升速度，从而进一步加快还原反应的速度。然而，该具有导热体的还原罐仍无法解决原料球的装入和还原反应结束后废渣排出较为困难的问题。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种可提升原料的导热速度，且易于原料装入及反应结束后废渣排出的还原装置及应用于该还原装置的料斗。

一种还原装置，其具有一腔体，其中，该还原装置进一步包括一滑动装设于所述腔体内的一料斗。

一种用于还原装置的料斗，其中，该料斗具有一挡板及一与该挡板相连且自该挡板周缘延伸设置的侧板，所述挡板与侧板共同围成一容置空间，多个导热元件设置于该容置空间内。

相较于现有技术，本发明提供的还原装置具有以下优点：本发明的还原装置所采用的料斗可用于装载还原物料，在反应过程中无需将该料斗取出，从而使装卸料更加方便，且人工劳动强度较小，耗时较短；由于本发明的还原装置具有多个导热元件，因此可加快原料的导热速度，进而加快原料的反应速度；由于本发明的还原物料与所述还原装置的腔体通过所述料斗间隔设置，因此不易在腔体形成结渣，延长了该还原装置的使用寿命。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的还原装置结构示意图。

图2为本发明第一实施例提供的还原装置中的料斗结构示意图。

图3为本发明第二实施例提供的还原装置中的料斗结构示意图。

图4为本发明第三实施例提供的还原装置中的料斗结构示意图。

图5为本发明第四实施例提供的还原装置中的料斗结构示意图。

图6为本发明第五实施例提供的还原装置中的料斗结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图详细说明本发明实施例所提供的还原装置及应用于该还原装置的料斗。

请参阅图1及图2，本发明第一实施例提供一种还原装置10，该还原装置10包括一还原罐12及装设于所述还原罐12内的一料斗14。

所述还原罐12具有一上方开口的腔体127，该腔体127呈中空的圆柱状。该还原罐12包括一设置于腔体127内且靠近所述开口的防火装置122、一设置于防火装置122上的收集器123、一围设于还原罐12外部且对应于收集器123位置处的冷却装置124及一盖置于所述腔体127开口的盖板126。

所述还原罐12的腔体127由一圆形的底壁128及与底壁128相连且向远离该底壁128的方向延伸设置的侧壁121共同围成，可以理解地，本发明的还原罐12的腔体127可以为其他形状例如立方体或圆台状等，不限于圆柱形。所述还原罐12的底壁128和侧壁121的材料为具有较好导热性且耐高温的材料，如耐热钢、碳化硅或氮化硅等，本实施例中，该还原罐腔体127的材料为耐热钢。

所述防火装置122设置于所述腔体127内，并与所述还原罐侧壁121接触设置，且该防火装置122与所述料斗14间隔一定距离设置，该防火装置122用于防止在还原反应过程或结束后物料在高温环境下与空气发生反应而引起燃烧的现象，该防火装置122可以为现有的防火板等装置，可以理解，该防火装置122为本发明的可选装置。在本实施例中，该防火装置122呈板状设置。

所述收集器123呈中空圆柱状，其设置于所述腔体127内且与所述防火装置122远离所述料斗14的表面相抵靠，该收集器123用于收集经过还原反应所形成的蒸汽。

所述冷却装置124呈圆环套筒状，其设置于与该收集器123相邻的部分还原罐侧壁121外，该冷却装置124用于冷却所述收集器123，使该收集器123收集的蒸汽凝固，从而形成最终被还原的产物。该冷却装置124可以为散热鳍片，水冷散热装置或其他用以散热的装置。

所述盖板126呈板状结构设置，其盖置于所述还原罐12的腔体127的开口上，用于将所述料斗14、收集器123及防火装置122共同封装于所述还原罐12内。

此外，该还原罐12还进一步包括一抽真空管125，该抽真空管125设置于与所述开口相邻的还原罐侧壁121处，用于对整个还原罐12进行抽真空处理。

所述料斗14滑动设置于所述还原罐12的腔体127内且置于所述防火装置122的下方。该料斗14的形状不限，优选地，该料斗14的形状与该腔体127的形状相似且该料斗14与该腔体127相互配合。

请参考图2，所述料斗14具有一容置空间143，其包括一设置于该容置空间143内的导热结构146。所述容置空间143由一挡板142及一与该挡板142相连且自该挡板142周缘延伸设置的侧板144共同围成。具体地，所述挡板142与所述还原罐12的底壁128相对且可相互抵靠。所述侧板144与所述还原罐12的侧壁121相互配合。本实施例中，所述导热结构146设置于所述侧板144且从该侧板144向所述容置空间143内延伸。

所述料斗14的形状及大小依据所述还原罐12的腔体127的形状及大小设定。该还原罐12可容置一个或多个料斗14，当其可容置多个料斗14时，该多个料斗14的总长度应略小于所述还原罐12的腔体127的有效长度，即去除所述防火装置122、收集器123、冷却装置124及盖板126所占腔体127的体积后剩余腔体127部分的长度。本实施例中，所述还原罐12容置一个料斗14。

本实施例中，该料斗14的挡板142为一圆缺形的平板结构，所述侧板144从所述挡板142的圆弧形边缘向垂直于该挡板142的方向延伸，从而形成所述容置空间143。所述料斗14的材料具有较好的导热性，其熔点高于在该还原装置10中进行还原反应的反应物所需达到的温度，且其具有较好的强度及刚度。具体地，所述料斗14的材料可选用耐热钢、碳化硅或氮化硅等，其材料可以与所述还原罐12的腔体127的材料相同或不同，本实施例中，所述料斗14与所述还原罐12的材料相同，即所述料斗14的材料选用耐热钢。

所述料斗14中的挡板142和侧板144的厚度可以任意设定，为节省成本，在满足一定刚度和强度的前提下，即当进行还原反应的物料被装入该料斗14后，该料斗14不致被压变形或者破裂，该挡板142和侧板144的厚度可尽量小。本实施例中，该挡板142和侧板144的厚度为2毫米～10毫米。

所述挡板142的圆弧所对的圆心角的范围不限，优选为270度～300度。该圆心角的大小会影响装料的多少，当该圆心角较大时，所述挡板142和侧板144共同构成的容置空间143较大，从而可以装更多物料。所述挡板142及侧板144共同形成一开口，在装料的过程中，物料可从该开口装入该容置空间143中。

所述挡板142或侧板144可进一步设有多个开孔145，该多个开孔145均匀分布于所述挡板142或侧板144上，该开孔145的大小依据进行还原反应的物料的粒径大小设定，即该开孔145的直径要小于物料的粒径大小，从而避免物料从料斗14中漏出，同时，该开孔145的形状不限。该侧板144或挡板142上的开孔率为30％～70％，即每平方米的侧板144或挡板142上的开孔145所占面积为0.3平方米～0.7平方米。本实施例中，该开孔145为圆形开孔，其直径为15mm～25mm，该侧板144上的开孔率为50％，即每平方米的侧板144上开孔145所占面积为0.5平方米。该开孔145的设置可进一步节省材料、降低成本并减小整个料斗14的重量，同时，该还原反应过程中产生的蒸汽可从该开孔145通过，从而加快蒸汽的扩散速度。

所述导热结构146包括多个均匀分布于所述侧板144并朝所述容置空间143延伸的导热元件1460，所述导热元件1460可以为任意形状，如平板状导热元件、柱状导热元件。所述平板状导热元件的截面积可以为任意形状，如矩形、三角形或五边形等，所述柱状导热元件的截面积可以为任意形状，如圆形、三角形或五边形等。所述导热元件1460可与所述侧板144一体成形，也可通过焊接等方式设置于所述侧板144的内壁上。所述导热结构146的总体积占还原罐12的腔体127体积的0.5％～20％，优选为1％～10％。本实施例中，所述导热元件1460呈柱状设置，其圆形截面的直径为10mm～35mm，该每个导热元件1460沿其设置于侧板144的位置的法线方向延伸，并均匀分布于该侧板144上。具体地，由于该侧板144从所述挡板142的圆弧形边缘向垂直于该挡板142的方向延伸，因此该侧板144所形成的表面为一圆柱面的部分表面，该导热元件1460可垂直该侧板144所在圆柱面上的一螺线均匀分布于该侧板144的表面。可以理解，所述导热元件1460也可设置于所述料斗14的挡板142上，即该导热元件1460可设置于所述料斗14的任意内壁上。

当物料在所述还原装置10中进行还原反应时，还原罐12的热量可通过该还原罐12的侧壁121和底壁128迅速传递至与该侧壁121和底壁128直接接触的物料，而该还原装置10中没有与侧壁121和底壁128直接接触的物料则可通过所述具有较好导热性能的导热结构146迅速加热，因此该导热结构146的设置可增加整个还原装置10的导热面积，降低导热体与还原物料的导热距离，从而使所述物料更快更均匀地被加热到反应温度。

进一步地，所述料斗14可进一步包括一端板147，所述端板147设置于所述侧板144远离所述挡板142一端的边缘，其分别与所述收集器123和所述挡板142相对且间隔设置。其可以为任意形状，本实施例中，该端板147与所述挡板142的形状相同，即为圆缺形，且与该挡板142平行。该端板147的厚度不限，本实施例中，其厚度为3～6mm。该端板147的设置可固定物料，从而避免物料撒漏在料斗14的外侧。此外，该端板147可进一步包括多个开孔(图未示)，该开孔的直径应小于物料的直径，以避免物料从该开孔漏出。该单位面积的端板147中，开孔面积所占比例为30％～70％。由于该端板147与所述收集器123相对设置，因此，该开孔的存在可以使在反应过程中产生的蒸汽迅速从该开孔通过，从而加快整个还原反应的速度。进一步地，该料斗14还可包括一设置于所述端板147表面的拉环148，该拉环148可与该端板147一体成形，也可通过焊接等方式焊接于所述端板147面向所述收集器123的表面。通过该拉环148可以将所述料斗14从所述还原罐12中拉出。该拉环148可以为任意形状，其形状的设计仅需满足便于将所述还原罐12拉出即可。

在组装及使用过程中，将待反应的物料装入所述料斗14并推入所述还原罐12的腔体127中；依次将所述防火装置122、收集器123置入腔体127中再将冷却装置124安装于腔体127外壁与收集器123对应的位置处；用所述盖板126将所述还原罐12封住；通过所述抽真空管125将所述还原装置10抽真空；采用一加热装置对该还原装置10进行加热以达到进行还原反应所需温度；待反应结束之后，打开还原罐12的盖板126，并依次将收集器123、防火装置122及料斗14从还原罐12中取出。

上述装料过程为，在还原罐12外将所需物料装入所述料斗14中，并将该料斗14直接推入所述还原罐12中即可，该料斗14在物料进行还原反应的整个过程中无需取出。当反应结束之后，反应物的残渣依然容置于该料斗14中，因此，卸除残渣时，仅需将上述收集器123、防火装置及盖板126等依次取出，将料斗14拉出，并将残渣直接从料斗14倒出即可，从而避免了因还原罐12体积较大，装料过程需用一装载工具反复多次将物料向还原罐12中装入，或卸料过程用一卸载工具反复将残渣取出而导致劳动强度较大、耗费时间较长的缺点。可见，采用该料斗14使装卸料更方便，劳动强度较小，耗时较短。另外，向料斗14中装料，将料斗14推入还原罐12，反应后将料斗14拖出的过程可通过机械自动化实现，从而摆脱了人力装卸料的低效率劳动。此外，该料斗14也可避免物料与还原罐侧壁121直接接触，从而进一步避免了高温还原结束后，因还原罐侧壁121形成结渣而清洗困难的缺点，即本发明的物料不会直接与还原罐侧壁121的内壁接触，而是与料斗14接触，因此在反应过程中不易在还原罐侧壁121的内壁直接形成结渣，而若在料斗14上形成结渣，由于料斗14重量较轻，方便移动，因此其清洗结渣的过程也较为方便。

本发明还提供一第二实施例的还原装置，该还原装置包括与第一实施例具有相同结构的还原罐及装设于该还原罐中的料斗14a。还原罐具体结构参前描述及图1，这里不再赘述。请参阅图3，该料斗14a的结构除导热结构146a不同于第一实施例的导热结构146之外，其他结构均与第一实施例相同。其具体区别在于，本实施例的料斗14a的导热结构146a包括多个截面积为圆缺形的平板状导热元件1460a，该多个导热元件1460a的形状及面积与所述挡板142的形状及面积相同，且与该挡板142相互平行间隔设置。本实施例中，该多个导热元件1460a等间隔设置，从而将容置空间143分隔成多个大小相等的区间。可以理解，该多个导热元件1460a也可不等间隔设置。该导热元件1460a的厚度为2～15mm。该多个导热元件1460a可通过焊接等方式设置于所述侧板144，也可在所述侧板144上设置卡槽，将所述导热元件1460a嵌于该卡槽中，从而达到固定的目的。本实施例中，该多个导热元件1460a也可进一步支撑所述料斗14a，使该具有较薄厚度的料斗14a的强度有所提高，从而延长了该料斗14a的使用寿命。

本发明还提供一第三实施例的还原装置，该还原装置包括与第一实施例具有相同结构的还原罐及装设于该还原罐中的料斗14b，还原罐具体结构参前描述及图1这里不再赘述。请参阅图4，该料斗14b的挡板142b，侧板144b及端板147b的形状构造不同于第一实施例中的挡板142，侧板144及端板147，本实施例中导热结构146的形状同第一实施例相同。具体地，本实施例料斗14b的挡板142b为圆形的平板结构，所述侧板144b从所述挡板142b的圆弧形边缘向垂直于该挡板142b的方向延伸，从而形成一圆筒形的容置空间143b。且所述端板147b的形状与所述挡板142b的形状相同，即为圆形平板结构，该端板147b活动设置于所述侧板144b，如通过一卡钩与所述侧板144b相连接。当在装卸料的过程中，该端板147b可打开，以将所需物料装入或者卸出。本实施例中，所述料斗14b由于具有一圆筒形的容置空间143b而可以容置较多的反应物料。

此外，本实施例可进一步包括一与所述容置空间143b相连通的开口149，该开口149设置于所述侧板144b上，该开口149的面积大小和形状不限，本实施例中该开口149的面积为整个侧板144b面积的四分之一，该开口149可以方便装卸料，即所需物料既可以通过打开上述端板147装入或卸出，也可以直接从该开口149装入或卸出。

本发明还提供一第四实施例的还原装置，该还原装置包括与第一实施例具有相同结构的还原罐及装设于该还原罐中的料斗14c，还原罐具体结构参前描述及图1，这里不再赘述。请参阅图5，该料斗14c的结构除导热结构146c不同于第三实施例之外，其他结构均与第三实施例相同。其具体区别在于，本实施例的导热结构146c包括多个矩形平板状导热元件1460c，该导热元件1460c均匀且垂直分布于所述侧板144b上。该导热元件1460c所在的平面垂直于所述挡板142b所在的平面，且该导热元件1460c的长度方向从所述挡板142b延伸至所述端板147b，同时，该导热元件1460c的宽度方向从所述侧板144b向所述容置空间143b内延伸，该延伸方向即为其在所述侧板144b位置处的法线方向。

本发明还提供一第五实施例的还原装置，该还原装置包括一还原罐及一料斗14d。请参阅图6，本实施例的还原罐除腔体与第一实施例不同外，其他结构与第一实施例均相同，具体为，该还原罐具有一立方体形筒状结构的腔体。该还原罐的其他结构在此不再赘述。此外，本实施例的料斗14d的外形与本实施例的还原罐的腔体形状对应，即均为立方体形，导热结构146的形状与第一实施例相同，其他结构的具体区别在于，所述料斗14d的挡板142d为一矩形平板状结构，所述侧板144d从该挡板142d的其中三条直边边缘向垂直于该挡板142d的方向延伸。

此外，本发明还原装置的腔体、料斗及导热元件等的结构及形状不限于上述实施例中所描述的具体结构及形状，本领域技术人员在本发明精神范围之内作相应的变化均属本发明的保护范围。

本发明提供的还原装置具有以下优点：本发明的还原装置所采用的料斗可用于装载还原物料，其厚度较薄，重量较轻，便于移动，在反应过程中无需将该料斗取出，从而使装卸料更加方便，且人工劳动强度较小，耗时较短；由于本发明的还原物料与所述还原罐通过所述料斗间隔设置，因此不易在还原罐形成结渣，延长了该还原罐的使用寿命；所述料斗还包括一导热结构，该导热结构增加了整个还原装置的导热面积，可使处于中间位置的物料迅速被加热，从而加快反应速度，减少能耗；所述料斗具有多个开孔，该开孔可节省材料，降低整个料斗的重量，同时为反应过程中所产生的蒸汽提供多个扩散通道，从而加快了反应速度。

Claims (16)

1.一种还原装置，其具有一腔体，其特征在于，该还原装置进一步包括一滑动装设于所述腔体内的一料斗，所述料斗具有一挡板及一与该挡板相连且自该挡板周缘延伸设置的侧板，所述挡板与侧板共同围成一容置空间，多个导热元件设置于该容置空间内，所述料斗进一步开设有多个用于还原后的金属蒸汽扩散的开孔，所述开孔的直径小于料斗内所装物料的直径。

2.如权利要求1所述的还原装置，其特征在于，所述多个导热元件设置于所述料斗内壁。

3.如权利要求2所述的还原装置，其特征在于，所述导热元件垂直于所述料斗的内壁设置。

4.如权利要求2所述的还原装置，其特征在于，所述多个导热元件相互平行设置。

5.如权利要求2所述的还原装置，其特征在于，所述导热元件呈板状或柱状设置。

6.如权利要求2所述的还原装置，其特征在于，所述多个导热元件的总体积占所述还原装置腔体总体积的0.5%~20%。

7.如权利要求1所述的还原装置，其特征在于，所述料斗进一步包括一与挡板相对设置的端板，所述侧板与所述挡板及端板连接设置；一供物料进入的开口设置于所述侧板上。

8.如权利要求1所述的还原装置，其特征在于，所述料斗单位面积的开孔率为30~70%。

9.如权利要求1所述的还原装置，其特征在于：所述腔体内设置有一防火装置，所述防火装置与所述料斗间隔一定距离设置。

10.如权利要求9所述的还原装置，其特征在于：该还原装置进一步包括一收集器，该收集器设置于所述防火装置上，用以收集经过还原反应所形成的蒸汽。

11.如权利要求10所述的还原装置，其特征在于：所述腔体设有一供所述料斗进入的开口，一抽真空管设置于所述腔体靠近开口的位置处。

12.如权利要求11所述的还原装置，其特征在于：一用于封装所述腔体的盖板盖设于所述腔体的开口处。

13.一种用于还原装置的料斗，其特征在于，该料斗具有一挡板及一与该挡板相连且自该挡板周缘延伸设置的侧板，所述挡板与侧板共同围成一容置空间，

多个导热元件设置于该容置空间内，所述料斗进一步开设有多个用于还原后的金属蒸汽扩散的开孔，所述开孔的直径小于物料的直径。

14.如权利要求13所述的用于还原装置的料斗，其特征在于，所述导热元件垂直于所述料斗的内壁设置。

15.如权利要求13所述的用于还原装置的料斗，其特征在于，所述多个导热元件相互平行设置。

16.如权利要求13所述的用于还原装置的料斗，其特征在于，所述料斗进一步包括一与挡板相对设置的端板，所述侧板与所述挡板及端板连接设置；一供物料进入的开口设置于所述侧板上。

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