CN108700377B - 一种立式振动真空炉 - Google Patents

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Abstract

一种立式振动真空炉，包括炉本体、炉盖机构、立式激振装置、加热装置、结晶器和抽真空机组；炉本体固定在立式激振装置之上，炉盖机构固定在炉本体的上端，结晶器位于炉盖机构的上面，将结晶器固定使其不随炉本体的振动而振动；结晶器可拆卸的与抽真空机组相连通，加热装置用于对炉本体内的物料加热；所述炉本体由内到外依次包括内衬坩埚（11）、缓冲隔热垫（12）和炉壳（13），内衬坩埚（11）在顶部设有开口，所述炉盖机构包括随动盖板（21）、对接板（22）、导升筒（23）和柔性套（24）；结晶器在底口部位可拆卸的密封连接在对接板（22）上，结晶器通过导升筒（23）与炉本体连通。该立式振动真空炉采用振动的方式来对物料进行翻滚焙烧，便于提高焙烧的传热传质效果、减少料层覆盖对挥发过程的不利影响；又对炉本体与结晶器进行分体设计，便于挥发物的转移和凝结。

Description

一种立式振动真空炉
技术领域
本发明涉及一种立式振动真空炉，属于火法冶金技术领域。
背景技术
含砷金矿石中的硫铁矿（以黄铁矿FeS2为主）和硫砷铁矿（以毒砂FeAsS为主）等硫化矿物是主要的载金矿物，将矿石磨细后，再将这些载金硫化矿物与其它脉石矿物分离，金和砷就被富集成含砷金精矿，之后需要对含砷金精矿进行预处理脱砷，才能有效地提取黄金。此外，砷精矿也从选别其它矿种时附带选出，为避免其排入尾矿库污染环境，大多采用囤积贮存或防护掩埋的方法来处理，砷资源未被利用。
目前，预处理脱砷的方法是将含砷金精矿进行两段氧化焙烧，采用两台炉温为700℃左右的沸腾炉，其第一段为缺氧焙烧使矿物中的砷以As2O3挥发，第二段为富氧焙烧使矿物中的砷以As2O5挥发，以第二段焙烧中参与反应的砷量减少来降低烧渣中砷酸盐的生成量。两段氧化焙烧虽是一种更为成熟的工业方法，但需要对巨毒且难于捕集的As2O3 、难挥发的As2O5、砷酸盐和砷化物以及含砷且低浓度的SO 2进行治理，其治理很困难且耗费亦很高。即便对砷精矿只用来提砷，若采用氧化焙烧法，也会因为要生产中间产物氧化砷而受到环保要求的严格限制。
如果预处理脱砷采用真空焙烧的方法，焙烧温度650～800℃，其挥发物则不会被空气稀释，所以气态物总体积更小，其挥发物主要为单质硫和As2S3以及少量的单质砷和As4S 4，这些挥发成分均比As2O3更易冷凝、更易捕集、且更低毒性；烧渣中的反应生成物为硫化亚铁，即使局部位置焙烧温度波动也不会生成砷酸盐和砷化物；经滤尘所排出的气体不需要专门净化；若要将挥发物中的砷分离提纯成副产品，亦可从现有的技术中找到无害化处理的方法。
前苏联所做的真空焙烧脱砷研究，其小型试验是在静态下进行的，可以达到理想的脱砷效果，也就是说，已有试验验证了真空脱砷的热力学原理；而扩大试验则要将真空炉放置在振动流化床的水平床面上进行，将精矿层铺成l0mm厚，在真空度6.65kpa，焙烧温度700～750℃，焙烧时间10～15min，在振动流化床上砷的挥发率比在固定床高出2～7％；对另一组物料进一步研究了料层厚度对脱砷效果的影响，结果表明料层厚度由5mm增至30mm时影响较小，再增至50mm时，即使延长焙烧时间，砷挥发率依然明显下降；这是因为振动流化床所提供的振动可使平铺的薄层物料活动起来，却难以使稍厚的料层反应和挥发充分，由此说明如果传热传质效果差，物料的上层覆盖下层，就会对挥发过程产生不利影响。至于半工业试验则未见有成效的报道。
卧式旋转真空炉是一种用炉体转动来使物料活动的设备，这在申请号为CN03244639.X“一种真空熔炼设备”的背景技术中已有图示，虽然炉内物料得以充分翻滚，但由于卧式旋转真空炉是将焙烧室和结晶室设计在同一炉壳里，不仅剥离凝结物很麻烦，而且转动还会导致大量灰尘灌进结晶室。申请号为CN03244639.X “一种真空熔炼设备”将焙烧装置和结晶装置由支承物固定，这样既方便了对结晶装置的凝结物进行剥离，也避免了焙烧装置的灰尘灌进结晶室，但其真空热离解和升华是在静态下进行的。申请号为CN201310061043.6“一种处理含砷金矿的矩形立式真空炉”，设有导料斜板来铺开物料进行焙烧，但从上面导料斜板落入下面导料斜板的翻滚次数有限，真空热离解和升华仍以静态为主。
技术问题
本发明要解决的技术问题是：现有真空焙烧设备难以满足工业生产的处理量要求，能实现对物料的翻滚焙烧的真空焙烧设备，不能克服料层覆盖对挥发过程的不利影响；能实现将挥发物与焙烧残渣的分离，又难以实现对物料的翻滚焙烧。
技术解决方案
本发明的目的在于提供一种立式振动真空炉，在使用该真空炉进行焙烧的过程中，施以振动从而既对物料起翻滚作用又减少由此造成扬尘，并引导焙烧产出的挥发物上升转移到分体设计的结晶器内，并在结晶器内以固态凝结。
本发明通过下列技术方案来实现：一种立式振动真空炉，包括炉本体、炉盖机构、立式激振装置、加热装置、结晶器和抽真空机组。
炉本体固定在立式激振装置之上，炉盖机构固定在炉本体的上端，结晶器在炉盖机构的上面，将结晶器固定使其不随炉本体的振动而振动；结晶器可拆卸的与抽真空机组相连通，加热装置用于对炉本体内的物料加热。
所述炉本体由内到外依次包括内衬坩埚11、缓冲隔热垫12和炉壳13，内衬坩埚11在顶部边缘具有开口，中央部位向上凸起，底部呈环形槽结构；炉壳13套装在内衬坩埚11之外，内衬坩埚11与炉壳13之间设有缓冲隔热垫12，这样可以避免硬碰硬造成磨损和产生噪音，并减少内衬坩埚11向外散热。
所述炉盖机构包括随动盖板21、对接板22、导升筒23和柔性套24，随动盖板21和对接板22在中部设有开口，随动盖板21的外端密封连接在炉壳13的顶部，对接板22位于随动盖板21之上，导升筒23置于随动盖板21和对接板22的中部开口处，导升筒23的上部与对接板22的内圈之间留有间隙，导升筒23固定在随动盖板21上；随动盖板21与对接板22之间用柔性套24密封，结晶器在底口部位可拆卸的密封连接在对接板22上，结晶器通过导升筒23与炉本体连通。
所述立式激振装置包括支座31、连接架32、弹簧和振动电机34，连接架32位于支座31之上，支座31和连接架32之间沿周向均匀布置有若干根弹簧，所述振动电机34位于炉本体中央的正下方，并沿竖向固定安装在连接架32的中央，炉本体固定在连接架32之上。
导升筒23与对接板22内圈之间的间隙距离比炉本体的水平向摇摆幅度大2～6mm。
所述导升筒23为上小下大的锥筒形，其下端延伸至内衬坩埚11的边壁。
导升筒23和随动盖板21之间通过格栅条25连接，格栅条25的数量为3~8根；当导升筒23向下延伸后，已可以阻挡炉膛内的挥发物与随动盖板21的直接接触；由此一来，就可以采用格栅条25来固定导升筒23，以减少导升筒23往随动盖板21上的传热。
在随动盖板21、对接板22、导升筒23、内衬坩埚11和柔性套24所围成的区间内填充绝热材料。
为了减少结晶器的凝结物掉落到隔热区，所述炉盖机构还包括柔性挡环26，柔性挡环26盖在导升筒23和对接板22之上。
为了增加对柔性套24的保护，以避免其受热老化，所述炉盖机构还包括水冷软管27，水冷软管27盘旋紧贴于柔性套24的外侧。
优选的，本发明所述弹簧为空气弹簧33，其数量为3～16根。
本发明所述立式振动真空炉除了以振动电机34来进行激振之外，还可以用激振机构来进行激振，即将振动电机34替换为激振机构，所述激振机构包括电动机35、弹性联轴器36、激振轴37、上偏心块38、下偏心块39、滑套40和轴承41，电动机35固定安装在支座31上，电动机35的输出轴直接或通过传动机构与弹性联轴器36连接，弹性联轴器36连接于激振轴37的底端，激振轴37位于炉本体中央的正下方，激振轴37的上下分别设有上偏心块38和下偏心块39，上偏心块38和下偏心块39之间设有滑套40，滑套40通过轴承41套装在激振轴37上，滑套40固定安装在连接架32的中央。
优选的，本发明所述传动机构为皮带轮传动机构42，皮带轮传动机构42可以给立式振动真空炉设置更优的振动频率。
优选的，本发明所述加热装置有如下两种加热方式可供选择，根据需要选择其中一种：
加热方式①为电阻加热，电阻加热装置包括2～8对沿随动盖板21周向均匀布置的电热管51，电热管51从随动盖板21进入，其发热端伸入到炉膛的中部。
优选的，本发明所述内衬坩埚11（用于盛放物料）的底槽内壁呈圆弧状，这样可以避免物料滞留于边角不动。
加热方式②为感应加热，感应加热装置包括感应坩埚52、中频感应器53和中频电源；感应坩埚52置于内衬坩埚11的环形槽之内；中频感应器53套装在炉壳13之外，中频感应器53与中频电源连接。中频电源的功率为可调整，外置的中频感应器53产生交变的磁场，内置的感应坩埚11产生涡电流并发热。
本发明所述感应坩埚52应由耐炉内高温、抗腐蚀、导电、导热的材料制成；优选地，所述感应坩埚52的材料为石墨。
当加热方式为感应加热时，优选的，本发明所述感应坩埚52（用于盛放物料）的底槽内壁呈圆弧状，这样可以避免物料滞留于边角不动。
当采用感应加热方式时，为了便于磁力线穿透，所述内衬坩埚11、缓冲隔热垫12和炉壳13均应由不导电、不导磁的材料制成；所述炉壳13的材料还应耐炉外高温、抗热震、不漏气；优选地，炉壳13的材料为增韧陶瓷、微晶玻璃或聚四氟乙烯。
就以上这两种加热方式来看，电阻加热方式构造简单，而感应加热方式构造复杂一些、但更为节能，其中感应坩埚52以石墨为材料制成，呈环形槽结构；由于石墨的电导率高，因而容易实现基于电磁感应的坩埚加热；虽然电磁场会被外环石墨所屏蔽，在外环石墨产生涡电流，无法使内环石墨亦产生涡电流，但石墨的热导率高，当外环石墨被感应电流加热后，仍可由外向内传递热量，使底槽和内环的石墨跟随升温，由此加大了物料的受热面积。
优选的，本发明提供了一种将结晶器保持静止的方式，即将对接板22通过外连杆61固定在外部设施上，外连杆61的数量为2～4根，由于结晶器固定于对接板22上，这样就间接固定了结晶器。
对于试验研究、半工业试验或工业试验来说，可以采用拆卸结晶器的方式来实现进出料；但对于工业生产来说，考虑到频繁地拆卸结晶器极为麻烦，而对于结晶器内的凝结物，可以待到其累积到一定程度后，才拆卸结晶器刮取，因此有必要设计更易操作的进出料方式；为此除了以拆卸结晶器作为进出料方式①之外，还设计有如下两种进出料方式供选择，根据需要选择其中一种或两种：
进出料方式②为进出料管从随动盖板21穿进，所述的立式振动真空炉还包括2～4根沿随动盖板21周向均布的Ⅰ型进出料管71和Ⅰ型密封塞72，Ⅰ型进出料管71从随动盖板21进入，贯穿盖板机构；Ⅰ型进出料管71用Ⅰ型密封塞72塞紧后，Ⅰ型密封塞72将Ⅰ型进出料管71的底端塞满。
进出料方式③为进出料管从结晶器的顶面穿进，所述的立式振动真空炉还包括Ⅱ型进出料管73和Ⅱ型密封塞74，Ⅱ型进出料管73从结晶器的的顶面穿进，其底端抵达导升筒21内部；Ⅱ型进出料管73用Ⅱ型密封塞74塞紧后，Ⅱ型密封塞74将Ⅱ型进出料管73的底端塞满。
所述的立式振动真空炉还包括温度测控装置，温度测控装置包括第一热电偶75、第二热电偶76、测温仪表和电子调节器，第一热电偶75从随动盖板21进入，其测温端伸入到炉膛的中部；第二热电偶76从结晶器壳体穿入，其测温端伸入到结晶器的腔体内；第一热电偶75和第二热电偶76的冷端用补偿导线与测温仪表连接，测温仪表和电子调节器与加热装置的供电电源相接。
当选择进出料方式②时，所述第一热电偶75从所述Ⅰ型密封塞中穿孔进入。
所述抽真空机组包括Ⅰ号管81、进气管82、阀门83、收尘装置84、Ⅱ号管85、真空测量仪表86和抽真空装置87；结晶器通过Ⅰ号管81与收尘装置84相连接，Ⅰ号管81上设有进气管82和阀门83，收尘装置84通过Ⅱ号管85与抽真空装置87相连接，Ⅱ号管85上装设有真空测量仪表86。
本发明属于一种真空冶金设备，借用了振动作用来翻滚粉状物料，以下就本发明的机械振动学原理作出说明：
当振动电机或电动机旋转时，偏心块产生激振力带动炉本体做复杂的三维振动，由此将径向离心激振力和垂向激振力传递给炉本体内的物料，由于盛放物料的部件为环形槽结构，这样就消除了中央惰性区，其径向离心激振力使得物料在水平面上沿圆周迁移换位，其垂向激振力使得物料上下迁移换位，由于炉本体的外侧振幅要高于内侧振幅，且振动是由下往上传递的，因此底部外侧的物料向上部内侧翻滚，而上部内侧的物料向底部外侧翻滚，由此形成循环翻滚运动；这样一来，物料的运动是按上述的周向运动和翻滚运动叠加而成的；此外，振动还引起炉本体小幅度的前后左右摇摆，对此应设法抑制。
若要将本发明的设备用来处理含砷和／或锑的金精矿，以下就真空焙烧的冶金学原理作出说明：
当金矿石中的金以硫化矿为负载矿物时，往往用浮选方法来富集硫化矿从而实现金的富集，通常黄铁矿（FeS2）为主要的载金矿物，若矿石中还有砷黄铁矿（FeAsS）和／或辉锑矿（Sb2S3）时，因难以将含砷和／或锑的矿物与黄铁矿分离，因此浮选富集成含砷和／或锑的金精矿，这些含砷和／或锑的矿物会阻碍后续作业金的浸出，因此需要增加预处理作业。
若以真空焙烧作为预处理脱砷脱锑的方法，当升温至650～800℃时，焙烧过程中炉本体内的物料始终呈粉状，硫化矿物的化学反应以及相态变化如下：
FeS2 (固态) = FeS(固态) + S(气态)
FeAsS(固态) = FeS (固态)+ As(气态)
Sb2S3(固态) = Sb2S3(气态)
由化学反应式和相态变化式可知，出炉残渣的主要成份为硫化亚铁（FeS），细粒金嵌布于硫化亚铁之中，此出炉残渣即为脱砷脱锑的金精矿。
当分解产物气态As与气态S相遇，接着发生如下的化学反应：
2As(气态) + 3S(气态) = As2S3(气态)
4As(气态) + 4S (气态) = As4S 4(气态)
通常来说，在浮选精矿中，黄铁矿所占的比例比砷黄铁矿和辉锑矿高得多，因此单质砷和As4S 4均为少量挥发物，对于含砷的金精矿，挥发物主要为单质S和As2S3；对于含砷含锑的金精矿，Sb2S3亦为主要挥发成份；当降温至200℃以下时，挥发物单质硫、单质砷、As2S3、As4S 4和 Sb2S3均由气态凝结为固态而附着于结晶板上。
如果在物料中配入铁粉，则对于含砷和／或锑的金精矿来说，铁粉与气态S发生如下的化学反应：
Fe (固态) + S(气态) = FeS(固态)
由此看来，铁粉参与反应可以减少单质硫的挥发量，更多用量的铁粉还可以减少As2S3、As4S 4的挥发量，使砷转而以单质砷的形态挥发；这样一来，就可以减少刮取凝结物的次数，也就是说，由此可以减少拆卸结晶器的次数。
有益效果
由于现有的氧化焙烧脱砷技术会污染环境，而现有的真空焙烧脱砷设备又未能产业化，与现有的技术相比，本发明有如下的优点：
（1）本发明采用立式激振装置将振动传递给连接于其上的炉本体，又将入炉物料限装在内衬坩埚11或感应坩埚52内进行翻滚焙烧，这样就无需从炉外向炉内施加机械动作，所以无需进行动密封，由此就避免了高温环境下动密封件使用寿命短的缺陷；而将导升筒23的空筒形部位与坩埚位置错开，坩埚内翻滚起来的粉尘大部分被导升筒23的锥筒形部位挡住，这就避免了粉尘直冲结晶器；既减少了物料扬尘，又强化了热离解和升华过程的传热传质效果，由于物料的持续翻滚运动减少了料层覆盖对挥发过程的不利影响，因此便于设计出大规格的工业设备。
（2）本发明将炉本体和结晶器进行分体设计，便于挥发物的转移和凝结；以柔性套来进行密封连接、并实现炉盖机构的下动上静，这种静密封方式既可以适应振动引起的炉本体位置的小幅度变化，又可以再加外连杆61来使结晶器始终保持静止，由此减轻了振动负荷、避免了凝结物脱落掉进炉膛内。
（3）本发明在炉盖机构的外圈用柔性套24来对导升筒23进行最后一道密封，并在导升筒23与柔性套24之间填充绝热材料进行预先阻挡，使得柔性套24不直接接触到炉内高温挥发物，便于为柔性套24选出经久耐用的材料。
（4）本发明以振动来使坩埚内的物料沿周向迁移换位，便于进料后均匀铺开和出料时从局部吸出，这样就不需要从坩埚的槽底开孔放料，避免了冷热交替使用过程中容易在开孔处产生裂纹的缺陷，有利于提高坩埚的使用寿命。
（5）将本发明的设备用来对含砷和／或锑的金精矿预处理真空焙烧脱砷脱锑，将砷以硫化物和单质砷、将硫以硫化物和单质硫、将锑以硫化物形态从炉本体的物料中挥发分离出来，并在结晶器中形成凝结物；其真空焙烧的产物硫化砷和单质砷比氧化焙烧的产物氧化砷更易捕集、且更低毒性，由此彻底解决了砷的污染和安全问题；真空焙烧的产物单质硫为固体，与氧化焙烧出来的气体二氧化硫相比，可避免了硫酸生产和运输的麻烦；真空焙烧的产物硫化锑比氧化焙烧的产物氧化锑更易挥发，锑的脱除率更高；由此一来，金精矿经脱砷脱锑预处理后，将阻碍浸金的有害杂质彻底消除，且由于部分硫以气态逸出，使得矿粒内部出现孔隙，后续作业就可以设法大幅度提高金的浸出率；若将凝结物进一步处理，还可以将砷和／或锑以及单质硫分离出来，产出可增值的副产品。
附图说明
图1 为实施例1所述的立式振动真空炉的纵剖结构示意图；
图2为图1中所示立式振动真空炉的A-A横剖结构示意图；
图3为与本发明配套的抽真空机组的装置联系图；
图4为实施例2所述的立式振动真空炉的纵剖结构示意图；
图5为实施例3所述的立式振动真空炉的纵剖结构示意图。
11-内衬坩埚，12-缓冲隔热垫，13-炉壳，21-随动盖板，22-对接板，23-导升筒，24-柔性套，25-格栅条，26-柔性挡环，27-水冷软管，28-密封圈，31-支座，32-连接架，33-空气弹簧，34-振动电机，35-电动机，36-弹性联轴器，37-激振轴，38-上偏心块，39-下偏心块，40-滑套，41-轴承，42-皮带轮传动机构，51-电热管，52-感应坩埚，53-中频感应器，61-外连杆，62-结晶器外壳，63-多孔结晶板，64-串装管，71-Ⅰ型进出料管，72-Ⅰ型密封塞，73-Ⅱ型进出料管，74-Ⅱ型密封塞，75-第一热电偶、76-第二热电偶，81-Ⅰ号管，82-进气管，83-阀门，84-收尘装置，85-Ⅱ号管，86-真空测量仪表，87-抽真空装置。
本发明的最佳实施方式
下面通过实施例并结合附图进一步阐明本发明的内容，但这些实施例以及使用场合是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
实施例一
第1例立式振动真空炉包括炉本体、炉盖机构、立式激振装置、加热装置、结晶器和抽真空机组；如图1、图2所示。
炉本体固定在立式激振装置之上，炉盖机构固定在炉本体的上端，结晶器在炉盖机构的上面，将结晶器固定使其不随炉本体的振动而振动；结晶器可拆卸的与抽真空机组相连通，加热装置用于对炉本体内的物料加热。
所述炉本体由内到外依次包括内衬坩埚11、缓冲隔热垫12和炉壳13，内衬坩埚11在顶部边缘具有开口，中央部位向上凸起，底部呈环形槽结构；底槽的内壁呈圆弧状，内衬坩埚11的材料为特种陶瓷；炉壳13套装在内衬坩埚11之外，内衬坩埚11与炉壳13之间设有缓冲隔热垫12。
在本实施例中，缓冲隔热垫12为耐火纤维毡，耐火纤维毡由密实、抗高温粉化、保温隔热的纤维材料制成；优选地，缓冲隔热垫12为硅酸铝耐火纤维毡。
所述炉盖机构包括随动盖板21、对接板22、导升筒23和柔性套24，随动盖板21和对接板22在中部设有开口，随动盖板21的外端密封连接在炉壳13的顶部，对接板22位于随动盖板21之上，导升筒23的上部中间为空筒形，下部为上小下大的锥筒形，其下端延伸至内衬坩埚11的边壁，导升筒23的内壁涂覆有耐高温陶瓷涂料，导升筒23置于随动盖板21和对接板22的中部开口处，并用5根格栅条25将导升筒23固定连接于随动盖板21上，导升筒23的上部与对接板22的内圈之间留有间隙，间隙距离比炉本体的水平向摇摆幅度大2～6mm，导升筒23固定在随动盖板21上；随动盖板21与对接板22之间用柔性套24密封，结晶器在底口部位可拆卸的密封连接在对接板22上，结晶器通过导升筒23与炉本体连通。
在随动盖板21、对接板22、导升筒23、内衬坩埚11和柔性套24所围成的区间内填充绝热材料。在本实施例中，该绝热材料为耐火纤维，耐火纤维由抗炉内高温粉化、可承受挤拉变形、保温隔热的纤维材料制成；优选地，耐火纤维的材料为硅酸铝。
所述炉盖机构还包括柔性挡环26，柔性挡环26盖在导升筒23和对接板22之上；在本实施例中，柔性挡环26由耐高温、抗炉内挥发物腐蚀的材料制成，考虑到柔性挡环26所放的位置离开炉本体、靠近结晶室，其所要经受的温度低于焙烧温度，优选地，其材料为可耐600℃高温的柔性石墨。
为了使炉壳13的法兰盘与随动盖板21之间更好地封闭，设计了如下所述的双重密封方法：在所述炉壳13的顶部设置有法兰盘，所述内衬坩埚11的顶部与炉壳13的法兰盘等高，所述炉盖机构还包括密封圈28，密封圈28的形状为内环与外环连成一体，其内环夹在内衬坩埚11的顶部与随动盖板20之间，其外环夹在炉壳13的法兰盘与随动盖板21之间以构成密封法兰连接。
在本实施例中，所述柔性套24、密封圈28、以及结晶器与对接板22之间的密封圈由耐炉外高温、可抗炉外空气氧化的材料制成，这样可以保证这三种部件经久耐用；优选地，其材料为可耐250℃高温的氟橡胶或硅橡胶。
所述炉盖机构还包括水冷软管27，水冷软管27盘旋紧贴于柔性套24的外侧。
所述立式激振装置包括支座31、连接架32、空气弹簧33和振动电机34，连接架32位于支座31之上，支座31和连接架32之间沿周向均匀布置有8根空气弹簧33，所述振动电机34位于炉本体中央的正下方，并沿竖向固定安装在连接架32的中央，炉本体固定在连接架32之上。
振动电机34的本身就有上偏心块38和下偏心块39，上下偏心块之间的夹角可调，为了给立式振动真空炉设置合理的振动频率，振动电机34附带有变频调速器，可以实现调转速。振动电机的转速取960rpm，则激振频率为16Hz，料层厚度150～250mm，当量振幅取8～12mm。
本实施例选择加热方式①，即电阻加热，所述加热装置包括2～8对沿随动盖板21周向均匀布置的电热管51，电热管51从随动盖板21进入，其发热端伸入到炉膛的中部，电热管51发热端的管体材料为特种陶瓷；由于采用了电阻加热方式，炉壳13的材料可以采用不锈钢。
结晶器固定在对接板22上，对接板22通过外连杆61固定在钢结构的操作平台或混凝土楼板的预埋螺栓上，外连杆61的数量为2～4根。
所述结晶器包括结晶器壳体62、若干块多孔结晶板63和串装管64；结晶器壳体62在底口部位设置有法兰盘，多孔结晶板63由串装管64套装在一起，并置于结晶器壳体62之内，结晶器壳体62的法兰盘与对接板22之间加密封圈以构成密封法兰连接。视工艺过程中各阶段的要求，在结晶器的外部放置可移动的冷却水套或保温隔热套。
本实施例选择进出料方式②，即进出料管从随动盖板21穿进，第一例立式振动真空炉还包括3根沿随动盖板21周向均布的Ⅰ型进出料管71和Ⅰ型密封塞72，Ⅰ型进出料管71的内壁涂覆有耐高温陶瓷涂料，Ⅰ型进出料管71从随动盖板21进入，贯穿盖板机构；Ⅰ型进出料管71用Ⅰ型密封塞72塞紧后，Ⅰ型密封塞72将Ⅰ型进出料管71的底端塞满。
本实施例所述立式振动真空炉还包括温度测控装置，温度测控装置包括第一热电偶75、第二热电偶76、测温仪表和电子调节器，所述第一热电偶75从所述Ⅰ型密封塞中穿孔进入，其测温端伸入到炉膛的中部；第二热电偶76从结晶器壳体穿入，其测温端伸入到结晶器的腔体内；第一热电偶75和第二热电偶76的冷端用补偿导线与测温仪表连接，测温仪表和电子调节器与加热装置的供电电源相接。
请参阅图3，所述抽真空机组包括Ⅰ号管81、进气管82、阀门83、收尘装置84、Ⅱ号管85、真空测量仪表86和抽真空装置87；结晶器通过Ⅰ号管81与收尘装置84相连接，Ⅰ号管81上设有进气管82和阀门83，收尘装置84通过Ⅱ号管85与抽真空装置87相连接，Ⅱ号管85上装设有真空测量仪表86。
本实施例所述立式振动真空炉用来对含砷锑的金精矿预处理真空焙烧脱砷脱锑，其操作步骤分为如下八项：
①物料准备：含砷锑的金精矿是由原矿石经磨矿分级、选矿富集以及脱水干燥而成的精矿，其最大粒度介于0.037～0.2mm之间，其残余含水率小于0.5%；
②进料及匀料操作：将外部给料装置的给料管套接在进出料管上，开启激振，使物料靠自重落入内衬坩埚11内，并靠振动均匀分布，然后关停激振，移开外部给料装置，将进出料管用密封塞塞紧；
③抽真空操作：打开阀门83，关闭进气管82，启动抽真空装置87抽真空，使残压小于0.5kpa，然后关闭抽真空装置87和阀门83；
④焙烧操作：开启激振，同时给加热装置供电使第一热电偶75升温至焙烧温度，并持续对物料进行翻滚焙烧以产出挥发物，焙烧温度在650～850℃之间优化，焙烧时间在15～60min之间优化；为了使炉本体内、导升筒和结晶室形成由高到低的温度分布，采用在结晶器的外部放置可移动保温隔热套或可移动冷却水套的方式，来控制第二热电偶76的温度处于200℃以下，使挥发物经过导升筒而不凝结，直到升至结晶室才凝结；
⑤降温操作：当真空焙烧结束之后，关停激振，采用在结晶器的外部放置可移动冷却水套的方式来加快炉本体的降温，使第一热电偶75的温度降到350℃以下和第二热电偶76的温度降到120℃以下，避免后续步骤进入的氧气将凝结物和出炉料氧化；
⑥出料操作：先关闭阀门83、打开进气管82和从进出料管中拔出密封塞，将外部吸料机组的吸料管，伸入到炉本体内，启动外部吸料机组进行抽吸，并借助进气管82引入的气流，将出炉料吸出，并开启激振，使内衬坩埚11内的物料移位，当物料移到靠近吸料管的进口处亦被吸出；
⑦取出凝结物：当结晶器中的凝结物累积到需要剥离时，将结晶器拆卸下来，剥离并收集获得凝结物，再将结晶器装回原处；
⑧其它注意事项：定期清理收尘装置84捕集的灰尘，将灰尘用作入炉料返回再处理。
经如上的步骤处理之后，所述的挥发物主要成份为单质硫、三硫化二砷和三硫化二锑，所挥发的成份均以凝结物产出；所述的出炉料主要成份为含金硫化亚铁，即为脱砷脱锑的金精矿。
本发明的实施方式
实施例二
第2例立式振动真空炉包括炉本体、炉盖机构、立式激振装置、加热装置、结晶器和抽真空机组；如图4所示。
本实施例所述炉本体、炉盖机构、抽真空机组的构造及其它们之间连接关系与实施例一相同，这其中仅就炉本体中炉壳13的材料差别作出说明，相同之处均不再赘述；以下仅就立式激振装置、加热装置、进出料管、结晶器、温度测控装置的差异，作出说明。
所述立式激振装置包括支座31、连接架32、空气弹簧33和激振机构，连接架32位于支座31之上，支座31和连接架32之间沿周向均匀布置有8根空气弹簧33；所述激振机构位于炉本体中央的正下方，并沿竖向固定安装在连接架32的中央，激振机构包括电动机35、弹性联轴器36、激振轴37、上偏心块38、下偏心块39、滑套40和轴承41，电动机35固定安装在支座31上，电动机35的输出轴直接与弹性联轴器36连接，弹性联轴器36连接于激振轴37的底端，激振轴37位于炉本体中央的正下方，激振轴37的上下分别设有上偏心块38和下偏心块39，上偏心块38和下偏心块39之间设有滑套40，滑套40通过轴承41套装在激振轴37上，滑套40固定安装在连接架32的中央，上下偏心块之间的夹角可调。
电动机的转速取960rpm，则激振频率为16Hz，料层厚度200～300mm，当量振幅取12～20mm。
选择加热方式②，即感应加热，感应加热装置包括感应坩埚52、中频感应器53和中频电源；感应坩埚52由石墨制成，其底槽内壁呈圆弧状，感应坩埚52置于内衬坩埚11的环形槽之内；中频感应器53套装在炉壳13之外，炉壳13替换为由聚四氟乙烯制成，中频感应器53与中频电源连接，中频电源的功率为可调整；
本实施例立式振动真空炉只是用于工业试验，选择进出料方式①，即拆卸结晶器后，从导升筒23处进出料。有关结晶器的描述与实施例一相同，只是由于拆开结晶器后就可以刮取凝结物，这样一来，多孔结晶板63的块数可以适当减少。
结晶器通过外连杆61固定在钢结构的操作平台或混凝土楼板的预埋螺栓上，外连杆61的数量为2～4根。
本实施例立式振动真空炉还包括温度测控装置，温度测控装置包括第一热电偶75、第二热电偶76、测温仪表和电子调节器，第一热电偶75从随动盖板21进入，其测温端伸入到炉膛的中部；第二热电偶76从结晶器壳体穿入，其测温端伸入到结晶器的腔体内；第一热电偶75和第二热电偶76的冷端用补偿导线与测温仪表连接，测温仪表和电子调节器与加热装置的供电电源相接。
本实施例所述立式振动真空炉用来对含砷的金精矿预处理真空焙烧脱砷，其八项操作步骤中，与实施例1的不同之处在于：
①物料准备：待处理物料为含砷金精矿，对物料的粒度和残余含水率要求与实施例1相同；在工业试验期间，还可以在物料中加入不同比例的铁粉，以对比铁粉用量对脱砷效果的影响；
②进料操作：拆开结晶器，将物料均布于感应坩埚52内；
⑥出料操作：拆开结晶器，将物料从感应坩埚52内取出；
⑦取出凝结物：从结晶器中剥离并收集凝结物。
经如上的步骤处理之后，所述的挥发物主要成份为单质硫和三硫化二砷，其中单质硫的产出量随着加入铁粉的比例增加而减少，所挥发的成份均以凝结物产出；所述的出炉料主要成份为含金硫化亚铁，即为脱砷的金精矿。
本实施例立式振动真空炉虽然是用于工业试验，但只要更换其上的结晶器，即换成进出料管从其顶面穿进的结晶器，并参照实施例1改动操作步骤，就可以用于工业生产。
实施例三
第3例立式振动真空炉包括炉本体、炉盖机构、立式激振装置、加热装置、结晶器和抽真空机组；如图5所示。
本实施例所述炉本体、炉盖机构、抽真空机组的构造及其它们之间连接关系的描述与实施例一和实施例二相同，对加热装置、炉壳13材料的描述亦与实施例二相同，相同之处均不再赘述；以下仅就立式激振装置、进出料管、结晶器、温度测控装置的差异，作出说明。
所述立式激振装置包括支座31、连接架32、空气弹簧33和激振机构，连接架32位于支座31之上，支座31和连接架32之间沿周向均匀布置有8根空气弹簧33；所述激振机构位于炉本体中央的正下方，并沿竖向固定安装在连接架32的中央，激振机构包括电动机35、皮带轮传动机构42、弹性联轴器36、激振轴37、上偏心块38、下偏心块39、滑套40和轴承41，电动机35固定安装在支座31上，电动机35的输出轴作为皮带轮传动机构42的动力输入轴，皮带轮传动机构42的动力输出轴与弹性联轴器36连接，弹性联轴器36连接于激振轴37的底端，激振轴37位于炉本体中央的正下方，激振轴37的上下分别设有上偏心块38和下偏心块39，上偏心块38和下偏心块39之间设有滑套40，滑套40通过轴承41套装在激振轴37上，滑套40固定安装在连接架32的中央，上下偏心块之间的夹角可调。
电动机的转速取1400rpm，主动皮带轮与从动皮带轮的直径之比为2:5，则激振轴的转速为560 rpm，激振频率为9.33Hz，料层厚度200～300mm，当量振幅取12～20mm。
选择进出料方式③，即进出料管从结晶器的顶面穿进，第三例立式振动真空炉还包括Ⅱ型进出料管73和Ⅱ型密封塞74，Ⅱ型进出料管73从结晶器的的顶面穿进，其底端抵达导升筒21内部；Ⅱ型进出料管73用Ⅱ型密封塞74塞紧后，Ⅱ型密封塞74将Ⅱ型进出料管73的底端塞满。
由于本实施例立式振动真空炉选择进出料方式③，有关结晶器的描述与实施例一相同，对多孔结晶板63的块数要求亦与实施例一相同。
本实施例所述立式振动真空炉用来对金精矿预处理真空焙烧脱去一部分硫，使含金黄铁矿成为含金硫化亚铁，其八项操作步骤中，与实施例1的不同之处在于：
①物料准备：待处理物料为浮选金精矿，对物料的粒度和残余含水率要求与实施例1相同；
②进料及匀料操作：操作方法与实施例1相同，不同在于使物料靠自重落入感应坩埚52内；
④焙烧操作、⑤降温操作：操作方法和温度要求与实施例1相同，只是没有装温度测控装置，可参照处理同类物料、装有温度测控装置的同型号设备所需的加温、焙烧和降温时间来操作。
⑥出料操作：操作方法与实施例1相同，不同在于使感应坩埚52内的物料移位。
经如上的步骤处理之后，所述的挥发物主要成份为单质硫、并以凝结物产出；所述的出炉料主要成份为含金硫化亚铁，即为脱半硫的金精矿；经过脱半硫真空焙烧后，矿粒内部出现孔隙，有利于后续作业提高金的浸出率。
以上实施方式对本发明进行了详细说明，本领域中的技术人员可根据上述说明，在不脱离本发明宗旨的前提下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，以及派生出多种使用场合。因而，实施方式中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明的保护范围由权利要求书及其等同物限定。
工业实用性
本发明所述的立式振动真空炉，其设备的结构构造是根据工业生产的处理量要求，其粉状物料需要堆得更厚的特点，用持续的翻滚焙烧及将挥发物转移凝结，来提高真空焙烧的分离效果，尤其是将本发明的设备用来处理含砷和／或锑的金精矿，可以使砷和／或锑以硫化物形态分离出来，这样后续作业就可以设法大幅度提高金的浸出率，而且也彻底解决了砷的污染和安全问题，所以各实施方式具有工业实用性。
然而，本发明不限于三个实施例所述的用来处理金精矿，本发明的设备适用于处理的物料为：入炉原料和出炉残渣为粉状物料，对原料真空焙烧时会产出挥发物，挥发物会被冷凝成固态。

Claims (22)

1.一种立式振动真空炉，其特征在于：包括炉本体、炉盖机构、立式激振装置、加热装置、结晶器和抽真空机组；
炉本体固定在立式激振装置之上，炉盖机构固定在炉本体的上端，结晶器位于炉盖机构的上面，将结晶器固定使其不随炉本体的振动而振动；结晶器可拆卸的与抽真空机组相连通，加热装置用于对炉本体内的物料加热；
所述炉本体由内到外依次包括内衬坩埚(11)、缓冲隔热垫(12)和炉壳(13)，内衬坩埚(11)在顶部设有开口，中央部位向上凸起，底部呈环形槽结构；炉壳(13)套装在内衬坩埚(11)之外，内衬坩埚(11)与炉壳(13)之间设有缓冲隔热垫(12)；
所述炉盖机构包括随动盖板(21)、对接板(22)、导升筒(23)和柔性套(24)，随动盖板(21)和对接板(22)在中部设有开口，随动盖板(21)的外端密封连接在炉壳(13)的顶部，对接板(22)位于随动盖板(21)之上，导升筒(23)置于随动盖板(21)和对接板(22)的中部开口处，导升筒(23)的上部与对接板(22)的内圈之间留有间隙，导升筒(23)固定在随动盖板(21)上；随动盖板(21)与对接板(22)之间用柔性套(24)密封，结晶器在底口部位可拆卸的密封连接在对接板(22)上，结晶器通过导升筒(23)与炉本体连通；
所述立式激振装置包括支座(31)、连接架(32)、弹簧和振动电机(34)，连接架(32)位于支座(31)之上，支座(31)和连接架(32)之间沿周向均匀布置有若干根弹簧，所述振动电机(34)位于炉本体中央的正下方，并沿竖向固定安装在连接架(32)的中央，炉本体固定在连接架(32)之上。
2.根据权利要求1所述的立式振动真空炉，其特征在于：导升筒(23)与对接板(22)内圈之间的间隙距离比炉本体的水平向摇摆幅度大2～6mm。
3.根据权利要求1或2所述的立式振动真空炉，其特征在于：所述导升筒(23)为上小下大的锥筒形，其下端延伸至内衬坩埚(11)的边壁。
4.根据权利要求3所述的立式振动真空炉，其特征在于：导升筒(23)和随动盖板(21)之间通过格栅条(25)连接，格栅条(25)的数量为3～8根。
5.根据权利要求1、2或4所述的立式振动真空炉，其特征在于：在随动盖板(21)、对接板(22)、导升筒(23)、内衬坩埚(11)和柔性套(24)所围成的区间内填充绝热材料。
6.根据权利要求1所述的立式振动真空炉，其特征在于：所述炉盖机构还包括柔性挡环(26)，柔性挡环(26)盖在导升筒(23)和对接板(22)之上。
7.根据权利要求1、2、4或6所述的立式振动真空炉，其特征在于：所述炉盖机构还包括水冷软管(27)，水冷软管(27)盘旋紧贴于柔性套(24)的外侧。
8.根据权利要求1所述的立式振动真空炉，其特征在于：所述弹簧为空气弹簧(33)，其数量为3～16根。
9.根据权利要求1、2、4、6或8所述的立式振动真空炉，其特征在于：将振动电机(34)替换为激振机构，激振机构包括电动机(35)、弹性联轴器(36)、激振轴(37)、上偏心块(38)、下偏心块(39)、滑套(40)和轴承(41)，电动机(35)固定安装在支座(31)上，电动机(35)的输出轴直接或通过传动机构与弹性联轴器(36)连接，弹性联轴器(36)连接于激振轴(37)的底端，激振轴(37)位于炉本体中央的正下方，激振轴(37)的上下分别设有上偏心块(38)和下偏心块(39)，上偏心块(38)和下偏心块(39)之间设有滑套(40)，滑套(40)通过轴承(41)套装在激振轴(37)上，滑套(40)固定安装在连接架(32)的中央。
10.根据权利要求9所述的立式振动真空炉，其特征在于：所述传动机构为皮带轮传动机构(42)。
11.根据权利要求1所述的立式振动真空炉，其特征在于：所述加热装置为电阻加热装置，电阻加热装置包括2～8对沿随动盖板(21)周向均匀布置的电热管(51)，电热管(51)从随动盖板(21)进入，其发热端伸入到炉膛的中部。
12.根据权利要求11所述的立式振动真空炉，其特征在于：所述内衬坩埚(11)的底槽内壁呈圆弧状。
13.根据权利要求1所述的立式振动真空炉，其特征在于：所述加热装置为感应加热装置，感应加热装置包括感应坩埚(52)、中频感应器(53)和中频电源；感应坩埚(52)置于内衬坩埚(11)的环形槽之内；中频感应器(53)套装在炉壳(13)之外，中频感应器(53)与中频电源连接。
14.根据权利要求13所述的立式振动真空炉，其特征在于：所述感应坩埚(52)的材料为石墨。
15.根据权利要求13或14所述的立式振动真空炉，其特征在于：所述感应坩埚(52)的底槽内壁呈圆弧状。
16.根据权利要求15所述的立式振动真空炉，其特征在于：所述炉壳(13)的材料为增韧陶瓷、微晶玻璃或聚四氟乙烯。
17.根据权利要求1所述的立式振动真空炉，其特征在于：对接板(22)通过外连杆(61)固定在外部设施上，外连杆(61)的数量为2～4根。
18.根据权利要求1、2、4、6、8、12或13所述的立式振动真空炉，其特征在于：还包括2～4根沿随动盖板(21)周向均布的I型进出料管(71)和I型密封塞(72)，I型进出料管(71)从随动盖板(21)进入，贯穿盖板机构；I型进出料管(71)用I型密封塞(72)塞紧后，I型密封塞(72)将I型进出料管(71)的底端塞满。
19.根据权利要求1、2、4、6、8、12或13所述的立式振动真空炉，其特征在于：还包括II型进出料管(73)和II型密封塞(74)，II型进出料管(73)从结晶器的的顶面穿进，其底端抵达导升筒(21)内部；II型进出料管(73)用II型密封塞(74)塞紧后，II型密封塞(74)将II型进出料管(73)的底端塞满。
20.根据权利要求18所述的立式振动真空炉，其特征在于：还包括温度测控装置，温度测控装置包括第一热电偶(75)、第二热电偶(76)、测温仪表和电子调节器，第一热电偶(75)从随动盖板(21)进入，其测温端伸入到炉膛的中部；第二热电偶(76)从结晶器壳体穿入，其测温端伸入到结晶器的腔体内；第一热电偶(75)和第二热电偶(76)的冷端用补偿导线与测温仪表连接，测温仪表和电子调节器与加热装置的供电电源相接。
21.根据权利要求20所述的立式振动真空炉，其特征在于：所述第一热电偶(75)从所述I型密封塞中穿孔进入。
22.根据权利要求1所述的立式振动真空炉，其特征在于：所述抽真空机组包括I号管(81)、进气管(82)、阀门(83)、收尘装置(84)、II号管(85)、真空测量仪表(86)和抽真空装置(87)；结晶器通过I号管(81)与收尘装置(84)相连接，I号管(81)上设有进气管(82)和阀门(83)，收尘装置(84)通过II号管(85)与抽真空装置(87)相连接，II号管(85)上装设有真空测量仪表(86)。
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