CN106017083B - 太阳能冶金用石墨坩埚及太阳能冶金装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能冶金用石墨坩埚及使用该坩埚的太阳能冶金装置，包括坩埚本体和坩埚底座，所述坩埚底座为中空结构，其内腔内设有导电熔融盐，所述坩埚底座上还设有凹槽，所述坩埚本体外侧壁还附有电阻加热丝和保温层。本发明提供一种太阳能冶金用石墨坩埚以及使用该石墨坩埚的太阳能冶金装置，通过采用带有凹槽的中空结构的底座，配合部缠绕有加入电加热丝的坩埚本体形成的石墨坩埚，可以有效的提高石墨坩埚在阴雨天较多或光照不足时热能的补给，达到了提高冶炼效果和质量的目的。

Description

太阳能冶金用石墨坩埚及太阳能冶金装置
技术领域
本发明涉及太阳能冶金领域，更具体地说，本发明涉及一种太阳能冶金用石墨坩埚及太阳能冶金装置。
背景技术
太阳能作为一种清洁的可再生能源得到越来越多的应用，塔式太阳能冶金是利用太阳能定日镜系统反射的太阳光线对接收塔上的冶金容器进行加热，从而达到冶炼金属的目的，这种方法太阳能的利用率高，比起传统的利用太阳能发电后在利用电能冶金，可以大幅度简化设备和工艺流程，且占地面积小。
石墨坩埚具有良好的热导性和耐高温性，在高温使用过程中，热膨胀系数小，对急热、急冷具有一定的抗应变性能。对酸、碱溶液的抗腐蚀性较强，具有良好的化学稳定性。在冶金、铸造、机械、化工工业部门，被广泛用于合金工具钢的冶炼和有色金属及合金的熔炼，并有着较好的技术经济效果。
目前的坩埚为实心结构，在太阳能冶金技术中，作为冶金容器使用时，由于太阳源的间歇性、可见性以及不能全时照射，对冶金材料的质量产生严重的影响。尤其是对光照不足和阴雨天较多的地区，冶金效率会严重下降，严重时还会导致整个冶练过程的中止或报废，对人力资源、原料资源以及能源都是一种巨大的浪费。
发明内容
针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种太阳能冶金用石墨坩埚，通过采用带有凹槽的中空结构的底座，配合部缠绕有加入电阻加热丝的坩埚本体形成的石墨坩埚，可以有效的提高石墨坩埚在阴雨天较多或光照不足时热能的补给，达到了提高冶炼效果和质量的目的。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，本发明通过以下技术方案实现：一种太阳能冶金装置用石墨坩埚，包括坩埚本体和坩埚底座，所述坩埚底座为中空结构，其内腔内设有导电熔融盐，所述坩埚底座上还设有凹槽。
优选的是，所述凹槽内侧贴有经钢化处理的1.1～1.6mm厚的超薄超白玻璃制成的镜面为微弧平面的凹面镜。
优选的是，所述凹槽设在所述坩埚底座的侧面或底端。
优选的是，还包括电阻加热丝和保温层，所述电阻加热丝沿轴向等距呈螺旋状围绕在所述坩埚本体的外侧壁上，所述保温层包覆在所述坩埚本体外侧，且所述电阻加热丝被定为在所述保温层和所述坩埚本体之间，所述电阻加热丝与所述坩埚本体之间还设有绝缘结构。
优选的是，所述保温层为玻璃纤维棉。
优选的是，所述绝缘结构为聚醚醚酮涂层。
优选的是，还包括热电偶传感器，所述热电偶传感器固定在坩埚底座上。
本发明的另一个目的是提供一种太阳能冶金装置，包括塔架，所述塔架的四周分布有多个反射镜片，所述太阳能冶金装置还包括如权利要求1～7任一项所述的石墨坩埚，所述石墨坩埚位于所述塔架顶端，所述石墨底座的凹槽并位于各反射镜片形成的聚光点位置。
优选的是，还包括加热装置和旋转装置，所述加热装置对所述石墨坩埚进行加热，所述旋转装置使得石墨底座的凹槽始终位于所述反射镜片形成的聚光点位置。
本发明至少包括以下有益效果：
1)本发明在坩埚底座上设有的凹槽内侧贴上经钢化处理的1.1～1.6mm厚的超薄超白玻璃制成的镜面为微弧平面的凹面镜，可以提高太阳光的利用率，进行加热间温度1500℃从而达到冶金技术；
2)本发明考虑到太阳源的间歇性，可见性，不能全时照射，所以在石墨坩埚底座采用中空结构，在其内腔内添加导电熔融盐来保持衡温，当温度快速升高时，熔融盐融化，导热对石墨坩埚做工，当阳光突然消失，熔融盐开始固化释放热量，以达到保持坩埚的温度，而达到冶金的效果；为了使整个坩埚的热能更均匀，在所述坩埚本体的外侧也缠绕了电阻加热丝，进而提高了冶金产品的质量；
3)本发明冶金装置中考虑到阴雨天较多的地区以及光照不足的地区，添加了加热装置，利用太阳能配有的朗肯发电系统(中低温发电)产生的电源，对石墨坩埚内的导电熔融盐以及电阻加热丝加热，从而对石墨坩埚加热，可以充分利用太阳能并提高石墨坩埚冶金的效率。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明所述的太阳能冶金用石墨坩埚结构示意图；
图2为本发明所述的太阳能冶金装置结构示意图；
图中1-坩埚本体，2-坩埚底座，3-导电熔融盐，4-凹面镜，5-保温层，6-电阻加热丝，7-热电偶传感器，8-反光镜片，9-塔架，10-加热装置，11-旋转装置，12-发电系统。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1所示，本发明提供一种太阳能冶金石墨坩埚，包括坩埚本体1和坩埚底座2，所述坩埚底座2为中空结构，其内腔内设有导电熔融盐3，所述坩埚底座2上还设有凹槽。
上述技术方案中，所述凹槽内侧贴有经钢化处理的1.1～1.6mm厚的超薄超白玻璃制成的镜面为微弧平面的凹面镜4，可以提高太阳光的利用率，进行加热间温度1500℃从而达到冶金技术。
上述技术方案中，所述凹槽设在所述坩埚底座1的侧面或底端，所述凹槽的位置始终位于太阳能反光镜片8形成的聚光点位置,优选的是，所述凹槽安装在所述坩埚底座2的底端，使得整个石墨坩埚更平稳。
上述技术方案中，还包括电阻加热丝6和保温层5，所述电阻加热丝6沿轴向等距呈螺旋状围绕在所述坩埚本体1的外侧壁上，所述保温层6包覆在所述坩埚本体1外侧，且所述电阻加热丝6被定为在所述保温层5和所述坩埚本体1之间，所述电阻加热丝6与所述坩埚本体1之间还设有绝缘结构，电阻加热丝6成螺旋状均匀分布，这样的结构使坩埚本体1的各个部位均匀受热。
需要说明的是，本案中可以采用若干个相互独立的电阻加热丝6，上述若干个相互独立的电阻加热丝6沿坩埚本体1的轴向均匀设置，采用多条电阻加热丝6的好处是，因采用单体电阻加热丝6时由于其长度比较长，一旦断裂，整个电阻加热丝6就报废，若采用多个相互独立的电阻加热丝6就解决了上述问题，一旦其中一根电阻加热丝6损坏，整个石墨坩埚也可以继续使用，提高了整个石墨坩埚的使用寿命。
上述技术方案中，所述保温层5为玻璃纤维棉。
上述技术方案中，所述绝缘结构(图中未示出)为聚醚醚酮涂层，该涂层可以起到绝缘作用。
上述技术方案中，还包括热电偶传感器7，热电偶传感器7固定在坩埚底座2上，用于检测坩埚底座2的温度，并将温度反馈给加热装置。
本发明还提供一种太阳能冶金装置，包括塔架9，所述塔架9的四周分布有多个反射镜片8，所述太阳能冶金装置还包括上述实施例中的石墨坩埚，该石墨坩埚位于塔架9顶端，坩埚底座2的凹槽位于各反射镜片8形成的聚光点位置。
上述技术方案中，还包括加热装置10和旋转装置11，所述加热装置对所述石墨坩埚进行加热，加热装置10的电源采用太阳能配有的朗肯发电系统12(中低温发电)产生的电源，旋转装置11使得坩埚底座2的凹槽始终位于所述多个反射镜片8形成的聚光点位置，因为具有旋转装置11，坩埚底座2的凹槽的位置并不固定，可以在坩埚底座2的侧面或者底面，可以根据加工工艺的难易程度进行选择，该太阳能冶金装置其他技术，可参照现有技术，本文不在展开。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (7)

1.一种太阳能冶金用石墨坩埚，包括坩埚本体和坩埚底座，其特征在于，所述坩埚底座为中空结构，其内腔内设有导电熔融盐，所述坩埚底座上还设有凹槽；
其中，所述凹槽内侧贴有经钢化处理的1.1～1.6mm厚的超薄超白玻璃制成的镜面为微弧平面的凹面镜；
还包括电阻加热丝和保温层，所述电阻加热丝沿轴向等距呈螺旋状围绕在所述坩埚本体的外侧壁上，所述保温层包覆在所述坩埚本体外侧，且所述电阻加热丝被定为在所述保温层和所述坩埚本体之间，所述电阻加热丝与所述坩埚本体之间还设有绝缘结构。
2.如权利要求1所述的太阳能冶金用石墨坩埚，其特征在于，所述凹槽设在所述坩埚底座的侧面或底端。
3.如权利要求1所述的太阳能冶金用石墨坩埚，其特征在于，所述保温层为玻璃纤维棉。
4.如权利要求1所述的太阳能冶金用石墨坩埚，其特征在于，所述绝缘结构为聚醚醚酮涂层。
5.如权利要求1所述的太阳能冶金用石墨坩埚，其特征在于，还包括热电偶传感器，所述热电偶传感器固定在坩埚底座上。
6.一种太阳能冶金装置，包括塔架，所述塔架的四周分布有多个反射镜片，其特征在于，所述太阳能冶金装置还包括如权利要求1～5任一项所述的石墨坩埚，所述石墨坩埚位于所述塔架顶端，所述石墨底座的凹槽并位于各反射镜片形成的聚光点位置。
7.如权利要求6所述的太阳能冶金装置，其特征在于，还包括加热装置和旋转装置，所述加热装置对所述石墨坩埚进行加热，所述旋转装置使得石墨底座的凹槽始终位于所述反射镜片形成的聚光点位置。
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