CN108534549A - 一种提高产品纯度的等离子金属冶炼还原装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种提高产品纯度的等离子金属冶炼还原装置，包括熔炼通道、熔炼炉和防护室，所述熔炼通道出口端承接设置熔炼炉，所述熔炼通道出口端与熔炼炉均设置在防护室内；所述熔炼通道包括内腔管、隔离管、外防护管和射流给料管，所述外防护管内设置隔离管，所述隔离管内设置内腔管，所述内腔管内设置射流给料管，所述射流给料管的出口端设置等离子发生线圈、且等离子发生线圈设置在内腔管和隔离管之间。本发明通过高频电源提供给无电极等离子发生器，得到纯的等离子体，在保护气体存在下进行对金属氧化物或非金属熔炼，在熔炼过程中由中频加热电源和接受器（保温线圈）进行保温，再度熔渣分离，能够浇铸出纯度很高的金属或非金属的型材。

Description

一种提高产品纯度的等离子金属冶炼还原装置

技术领域

本发明属于冶金设备技术领域，涉及一种结构简单、用方便的提高产品纯度的等离子金属冶炼还原装置。

背景技术

以往的金属还原方法是以冶炼窑炉，现代是电弧炉来进行，大型的钢铁冶炼质量要求不高的完全没有问题，但在单一金属纯度要求高时就无能为力了，窑炉方法就不用提，就现代电弧炉也有不足之处，因为它们都是利用电极产生电弧，电极材料损耗时会跟熔化的金属结合在一起形成合金，很难得到纯的单一金属，对于难熔金属(如钨、钼、钽、铌、钛、锆等)都是难以胜任的。现在工业上普遍使用的等离子切割机、等离子敷焊机、等离子堆焊机、等离子金属喷涂机、等离子锅炉点火器、等离子垃圾焚烧系统等设备均以不同的电极放电形式来实现能量转移，具有高效清洁的特点，因此，结合等离子传递能量的特点，设计一种提高产品纯度的等离子金属冶炼还原装置具有重要实用意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、使用方便的提高产品纯度的等离子金属冶炼还原装置。

本发明的目的是这样实现的，包括熔炼通道、熔炼炉和防护室，所述熔炼通道出口端承接设置熔炼炉，所述熔炼通道出口端与熔炼炉均设置在防护室内；所述熔炼通道包括内腔管、隔离管、外防护管和射流给料管，所述外防护管内设置隔离管，所述隔离管内设置内腔管，所述内腔管内设置射流给料管，所述射流给料管的出口端设置等离子发生线圈、且等离子发生线圈设置在内腔管和隔离管之间。

本发明装置利用无电极等离子体实现以往的窑炉、电极式电弧炉难以胜任难熔金属和高熔点材料的炼制，由于不存在无电极损耗，不会污染参加炼制的物料而得到纯的金属或非金属材料。本发明通过高频电源提供给无电极等离子发生器，得到纯的等离子体，在保护气体存在下进行对金属氧化物或非金属熔炼，在熔炼过程中由中频加热电源和接受器（保温线圈）进行保温，再度熔渣分离，能够浇铸出纯度很高的金属或非金属的型材。

附图说明

图1为本发明结构图；

图中：1-高频电源，2-电感线圈，3-内腔管，4-隔离管，5-外防护管，6-冷却进口，7-辅助气体入口，8-射流给料管，9-冷却出口，10-等离子发生线圈，11-扩散咀，12-等离子体，13-熔炼炉，14-保温线圈，15-电源，16-防护室，17-炉渣排放口，18-浇筑口，19-缓冲通道，20-烟尘出口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不得以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明包括熔炼通道、熔炼炉13和防护室16，所述熔炼通道出口端承接设置熔炼炉13，所述熔炼通道出口端与熔炼炉13均设置在防护室16内；

所述熔炼通道包括内腔管3、隔离管4、外防护管5和射流给料管8，所述外防护管5内设置隔离管4，所述隔离管4内设置内腔管3，所述内腔管3内设置射流给料管8，所述射流给料管8的出口端设置等离子发生线圈10、且等离子发生线圈10设置在内腔管3和隔离管4之间。外防护管5对发生器整体起保护作用。射流给料管8内的粉状物料输送的气体根据物料材质来选定不同的惰性气体。

所述熔炼通道出口端设置为扩散咀11，所述扩散咀11下方承接设置熔炼炉13。扩散咀11是让等离子体迅速扩散，让物料保持在短距离内完成熔化，不能让其喷射。

所述内腔管3管与隔离管4之间形成封闭空间，且在隔离管4上设置冷却进口6和冷却出口9，所述冷却进口6和冷却出口9分别设置在隔离管4的两端。冷却气体均采用惰性气体（如氮气等）。

所述内腔管3与射流给料管8之间形成辅助气体空间，辅助气体空间侧壁上设置辅助气体入口7。所述射流给料管8的进料口与辅助气体入口7是分开的，辅助气体以氩气为主的惰性气体，该辅助气体是产生等离子体的气体。

所述扩散咀11的喇叭口张角在45°~90°之间，所述扩散咀11内部设置为空心腔，空心腔连接外部设置有冷却进口6和冷却出口9。

所述等离子发生线圈10的电感线圈2设置在外防护管5上，所述电感线圈2连接高频电源1。等离子体的温度在不同的区域有不同的温度，1000k-20000k左右，在高频电源中可以适当调整。

所述熔炼炉13外侧设置保温线圈14，所述保温线圈14连接电源15。熔炼炉13把熔化的物料进行保温，让金属与炉渣分层便于进一步提纯和浇铸。保温线圈14为中频感应线圈，是对熔体接受器进行加热，保证熔体接受器所需的温度。电源15向中频感应线圈提供电源，并调节熔炼炉13的温度。

所述熔炼炉13上部设置炉渣排放口17、中部设置浇筑口18。因为有些物料并完全是纯的金属氧化物或纯的精矿，故会产生一些废渣，在浇铸前先把废渣排清后再进行浇铸。浇铸时启动旋转机构进行浇铸，旋转机构由无极变速直流电机带动连接接受器的变速箱，按所需的倾角由电机控制器把接受器进行旋转。

所述防护室16内设置缓冲通道19，所述缓冲通道上方设置烟尘出口20，烟尘出口20连接负压风机，负压风机连接静电集尘器，静电集尘器出口设置矿棉过虑器，矿棉过滤器出口设置水雾喷淋器，熔炼过程产生的烟尘净化后排出。

所述内腔管3和射流给料管8均设置为石英管，隔离管4为石英炬管，避免电感应给设备带来负面影响，影响工作顺利进行。

本发明工作原理及工作过程：

本装置由高频电源向等离子发生器的电感线圈提供能量，在等离子发生器的石英炬管尾端产生等离子体，由粉状物料射流给料器向等离子发生器送料，由等离子体对其进行熔化，熔体接受器把熔化的金属和熔渣进行保温分离后进行浇铸，烟尘由净化系统进行处理。

高频电源提供给无电极等离子发生器，得到纯的等离子体，在保护气体存在下进行对金属氧化物或非金属熔炼，在熔炼过程中由中频加热电源和接受器进行保温，再度熔渣分离，能够浇铸出纯度很高的金属或非金属的型材。

Claims (10)

1.一种提高产品纯度的等离子金属冶炼还原装置，其特征是：包括熔炼通道、熔炼炉（13）和防护室（16），所述熔炼通道出口端承接设置熔炼炉（13），所述熔炼通道出口端与熔炼炉（13）均设置在防护室（16）内；

所述熔炼通道包括内腔管（3）、隔离管（4）、外防护管（5）和射流给料管（8），所述外防护管（5）内设置隔离管（4），所述隔离管（4）内设置内腔管（3），所述内腔管（3）内设置射流给料管（8），所述射流给料管（8）的出口端设置等离子发生线圈（10）、且等离子发生线圈（10）设置在内腔管（3）和隔离管（4）之间。

2.根据权利要求1所述的提高产品纯度的等离子金属冶炼还原装置，其特征是：所述熔炼通道出口端设置为扩散咀（11），所述扩散咀（11）下方承接设置熔炼炉（13）。

3.根据权利要求1或2所述的提高产品纯度的等离子金属冶炼还原装置，其特征是：所述内腔管（3）与隔离管（4）之间形成封闭空间，且在隔离管（4）上设置冷却进口（6）和冷却出口（9），所述冷却进口（6）和冷却出口（9）分别设置在隔离管（4）的两端。

4.根据权利要求3所述的提高产品纯度的等离子金属冶炼还原装置，其特征是：所述内腔管（3）与射流给料管（8）之间形成辅助气体空间，辅助气体空间侧壁上设置辅助气体入口（7）。

5.根据权利要求2所述的提高产品纯度的等离子金属冶炼还原装置，其特征是：所述扩散咀（11）的喇叭口张角在45°~90°之间，所述扩散咀（11）内部设置为空心腔，空心腔连接外部设置有冷却进口（6）和冷却出口（9）。

6.根据权利要求1或2所述的提高产品纯度的等离子金属冶炼还原装置，其特征是：所述等离子发生线圈（10）的电感线圈（2）设置在外防护管（5）上，所述电感线圈（2）连接高频电源（1）。

7.根据权利要求1或2所述的提高产品纯度的等离子金属冶炼还原装置，其特征是：所述熔炼炉（13）外侧设置保温线圈（14），所述保温线圈（14）连接电源（15）。

8.根据权利要求1或2所述的提高产品纯度的等离子金属冶炼还原装置，其特征是：所述熔炼炉（13）上部设置炉渣排放口（17）、中部设置浇筑口（18）。

9.根据权利要求1或2所述的提高产品纯度的等离子金属冶炼还原装置，其特征是：所述防护室（16）内设置缓冲通道（19），所述缓冲通道上方设置烟尘出口（20），烟尘出口（20）连接负压风机，负压风机连接静电集尘器，静电集尘器出口设置矿棉过虑器，矿棉过滤器出口设置水雾喷淋器。

10.根据权利要求1或2所述的提高产品纯度的等离子金属冶炼还原装置，其特征是：所述内腔管（3）和射流给料管（8）均设置为石英管，隔离管（4）为石英炬管。