CN113883892A - 一种多功能电磁真空熔炼系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种多功能电磁真空熔炼系统，包括电磁感应器，真空炉壳，等构件，电磁感应器套装于真空炉壳的外圆柱面上，真空炉壳与石墨坩埚之间装有高温绝热筒，电磁感应器发出的磁力线穿透真空炉壳和高温绝热筒，直接加热石墨坩埚内的矿料，从而达到熔炼各种矿物原料，而且熔炼温度在600‑2500摄氏度范围内任意调整；所述的非金属复合材料优先选择高纯度铝酸钙为主的复合陶瓷。本发明用真空热分解法打开黄金包裹体使黄金回收率提高20%‑30%，这是黄金生产中的重大技术突破；凡是需要脱砷脱脱硫的其他矿物都可用上述真空热分解法来处理。

Description

一种多功能电磁真空熔炼系统

技术领域

本发明涉及电磁真空冶炼炉技术领域，尤其是涉及一种多功能电磁真空熔炼系统。

背景技术

当今国内外所有中频电磁真空熔炼炉的真空炉壳都用钢铁材料制成的，而它的电磁感应器是放在钢铁真空炉壳的正中，而被加热的坩埚及物料是放在电磁感应器的正中。这种炉型结构的严重缺点是：感应器是在真空环境下工作，无法克服真空放电的危险性。这就使电流、电压、电频率、真空度的调控受到严格限制，否则必然发生“真空放电”，这是电磁的真空物理特性。因此这种炉型结构无法适应规模化生产。

常规的中频电磁真空炉由于其真空炉壳的材料是钢铁材料，电磁感应器必须放置在钢铁真空炉壳的正中央，而且电磁感应器与钢铁真空炉壳的直径之差必须≥800mm，否则钢铁真空炉壳由于受电磁感应，必产生高温，若烧坏真空密封件，将造成重大安全事故，更危险的是这种炉型结构，因电磁感应器是处在真空环境中工作，无法避免真空放电的危险性。这种炉型结构目前解决真空放电的办法是，严格限制电流、电压、电频率、电功率这四个参数只能在一个小范围内调控，否则就可能发生真空放电。这就是电磁学的真空物理特性。一旦发生真空放电，就会造成重大的设备安全事故和人生安全事故。除此之外，这种常规的炉型结构还存在如下缺点：

1、前面谈到，钢铁真空炉壳与电磁感应器的直径之差必须≥800毫米，因此钢铁真空炉壳必须做得很大，这就使设备造价很高。

2、因为钢铁真空炉壳的电磁感应热损耗是不可避免的，因此这种炉型结构，使电的无功能耗量大。

3、炉内电器结构复杂，存在电器安全问题及电器维修困难问题。

4、不能连续化自动化生产，操作者劳动强度大。

5、因电流、电压、电功率等参数的调控受限，无法适应大规模生产的需要。

本发明人之前有多个中国专利，其中四个专利与本发明的研发过程或技术领域相关，四个专利的名称及专利号如下:

“一种真空炉壳”，其专利号：ZL201520335286.9；

“有色金属电磁外感应真空蒸馏分离炉”，专利号：ZL200520022513.9；

“真空热还原及真空热分解提取镁及钼专用炉”，专利号：ZL200820081041.8；

在含砷金精矿中提取黄金的方法及其系统”专利号：03109562.3。

上述专利中“一种真空炉壳”是本发明过程的重要技术基础，其余三个专利已作出试生产炉型，在本发明的研发过程中做出了大量的试验与研究，从中取得了多种多样矿物的重要实验数据。这些数据都是本发明的理论基础和技术基础。

特别是上述专利用了多种非金属材料，做成多种“非金属真空炉壳”，利用这些不同材料的真空炉壳做熔炼金属的对比试验，得出了不同的试验结果，找到了最优秀的真空炉壳材料。下面简单介绍几种非金属真空炉壳的对比试验：

1.用玻璃钢做真空炉壳，当炉壳温度到200℃时，就开始变形和分层，出现严重漏气无法保证真空要求。

2.用镁质胶凝材料做真空炉壳时，虽然强度高、不变形，但存在微量漏气，无法保证真空要求。

3.用景德镇的上铀陶瓷做真空炉壳，虽然具有耐高温、高强度、不开裂、高气密性，能满足炉壳的性能要求，但只能烧制出中小型炉壳，大型或特大型的真空炉壳存在烧制困难，因体积大，温度难以保证均匀，变形大，还有微量导电杂质存在。

4.用石英玻璃材料做真空炉壳，它的气密性好、不变形、不开裂、强度高，是真空炉壳的好材料，但液态玻璃的浇注成型较困难，对模具的技术要求很高，成品率低只能达到50%，不够理想。

5.用聚四氟乙烯做真空炉壳材料，熔炼温度受限制，只能用于熔炼温度≤900℃的金属熔炼。

发明内容

经过上述多次试验得出一种最优秀的真空炉壳复合材料，它是占重量比例为18%的高纯度铝酸钙为主，再按重量比例加配粒径为1～4mm的刚玉砂70%；再按重量比例加配100-500目的刚玉粉12%；最后加8%的水搅拌成泥状，进行常温浇灌成型后，再进行不低于1300℃的高温烧制，烧制后的炉壳表面用耐高温真空密封胶涂刷全部表面，使炉壳确保高真空要求，其真空残压要求0.1Pa-1Pa。经日处理量为100吨的大型真空炉试验结果，此真空炉壳已达到了最高技术要求：不导磁、不导电、耐高温、高强度、不开裂、不变形，具有高气密性，高真空下不漏气，真空残压已达到0.5Pa-1Pa。对中小型炉而言，它的真空残压已达到0.5 Pa-1Pa。这种真空炉壳是本发明“一种多功能电磁真空熔炼系统”的技术基础，能熔炼各种不同类型的金属，熔炼温度可在2500℃范围内根据需要任意调控。这是真空冶金行业的重大技术突破。

针对常规“中频电磁真空熔炼炉”难以解决的“真空放电”问题，本发明提供了一种“多功能电磁真空熔炼系统”，它能彻底解决真空放电的难题。因此可适应大规模冶炼生产的需要。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种多功能电磁真空熔炼系统，包括电磁感应器，真空炉壳，中频电源接头，真空连续进料组件，高温绝热炉顶，真空炉盖，高温绝热筒，石墨坩埚，炉底绝热垫圈，真空连续排渣组件，高熔点高沸点金属真空收集组件，气态金属真空冷凝铸锭组件，微尘收集器，真空机组，硫磺结晶沉降室，金属砷螺旋结晶室，CO收集室，真空气相沉积室，真空间断加料斗，真空连续进料斗，高真空阀门，进排气阀门，加料斗密封盖，供电设备，真空恒流量水冷储料斗，排渣斗，排气管，真空铸锭室，真空铸锭室外壳，聚排气室，真空熔炼室，高真空蝶阀，电动机，摆线减速机，三角带传动装置，排渣口密封盖。所述的电磁感应器套装于真空炉壳的外圆柱面上，真空炉壳与石墨坩埚之间装有高温绝热筒，电磁感应器发出的磁力线穿透真空炉壳和高温绝热筒，直接加热石墨坩埚内的矿料，从而达到熔炼各种矿物原料，而且熔炼温度在600-2500摄氏度范围内任意调整；所述的真空炉壳是用非金属复合材料制成的；所述的非金属复合材料优先选择高纯度铝酸钙为主的复合陶瓷或聚四氟乙烯及石英玻璃等。

优选的是，所述真空熔炼室通过排气管分别连通至气态金属真空冷凝铸锭组件、微尘收集器、真空机组、硫磺结晶沉降室、金属砷螺旋结晶室、CO收集室和真空气相沉积室构成的各个气态物收集装置。真空连续进料组件由真空间断加料斗、真空连续进料斗和高真空阀门组成，在高真空阀门的控制下，真空间断加料斗可间断加料，但不会影响真空连续进料斗的真空连续自动进料，也不会影响熔炼系统的真空度。

优选的是，所述真空连续排渣排料组件是由真空恒流量水冷储料斗，排渣斗和高真空阀门组成，在高真空阀门的控制下，排渣斗在排料时，不会影响真空恒流量水冷储料斗的连续自动储存熔炼后的渣料，也不会影响熔炼系统的真空度。

优选的是，所述真空炉壳由特种玻璃或特种陶瓷制成。

金属氧化物用碳还原熔炼时，还原出气态金属和一氧化碳，所述气态金属用真空冷凝铸锭组件收集气态金属，而一氧化碳用CO收集室收集。

优选的是，所述金属砷螺旋结晶室收集分解出的金属砷，硫磺结晶沉降室收集分解出的硫磺。

所述从真空熔炼室经排气管排出的高温气态金属，用真空气相沉积室收集，得到高纯度的金属粉末，而粉末的粒度用冷却速度来调整，冷却速度越快，粉末的粒度就越细，按需要来调控冷却速度。

优选的是，所述熔炼出来的高熔点、高沸点单质金属只可能以液态和固态的形式从真空熔炼室下端排渣斗的排渣口排出，通过真空熔炼室下部的高熔点高沸点金属真空收集组件收集，所述的高熔点金属是指熔点高于1900℃的金属，所述的高沸点金属，是指沸点高于2800℃以上的金属。

本发明提出多功能电磁真空熔炼系统进行熔炼的工艺，本发明用真空热分解法打开黄金包裹体使黄金回收率提高20%-30%，这是黄金生产中的重大技术突破；凡是需要脱砷脱脱硫的其他矿物都可用上述真空热分解法来处理；本发明打开黄金包裹体只需650℃的炉温，此温度还远达不到矿物的熔点，因此黄金不会因矿物融化，形成二次包裹体造成损失；也不会因高温下形成气态砷金化合物挥发而造成损失。

优选的是，（1）用所述的多功能电磁真空熔炼系统使金属或合金中的残留气体及杂质深度脱除；

（2）用所述的多功能电磁真空熔炼系统能大大加快反应速率，如金属锂在真空条件下蒸发速率是同温度常压下的200倍，因此使设备的占地面积、设施造价、能耗、成本都大幅度降低；

（3）化学性能活泼、易氧化的金属，如金属锂、钠、铷、铯等金属，在常压下是无法炼出单质纯金属，本发明的真空设备能轻松的炼出此类最活泼的金属。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1.熔壳材料：把常规的中频电磁真空熔炼炉的钢铁真空炉壳改为非金属真空炉壳。

2.炉型结构：常规的中频电磁真空炉是把电磁感应放在钢铁真空炉的正中央，即电磁感应器在真空环境下工作。而本发明则完全相反，把电磁感应器紧套装在非金属真空炉壳的外圆柱面上，暴露于大气之中，使电磁感应器彻底脱离真空环境，因此整个熔炼系统内部没有一个电器元件，从源头上消灭了真空放电的条件。使人身安全和设备安全彻底得到保障（见附图1）。

3.真空炉壳材料要求：不导磁、不导电、耐高温、高强度、高气密性（即真空下不漏气）。电磁感应器发出的磁力线能轻松穿透非金属真空炉，使磁力线直接透入需要加热的石墨坩埚和钳锅内的物料。完美的达到熔炼各种金属的目的。

4.安全生产：由于非金属真空炉壳不导磁、不导电、加之有高温绝热筒7在绝热，因此炉内的熔炼温度虽然很高，但真空密封件不会被烧坏，安全生产有保障，见附图1。

5.适应大规模生产：由于本发明从源头上消灭了真空放电的条件，因此熔炼系统电流，电压，电功率，电频率等参数的调控不受任何限制，因此能适应大规模生产的需要。经10多年的研究和实践，得出结果: a.真空度可达到1pa-5pa。b.炉内的熔炼温度可根据实际需要在2500℃范围内任意调控。c.目前单台炉的日处理量已达到150吨。根据需要还可设计更大规模的炉型。

6.不需要烟囱：因为本发明不但不需要鼓风机鼓风，而且要把整个熔炼系统抽成高真空。在高真空下没有废气排放，也没有废水排放，只排放无毒废渣，无毒废渣可作建筑材料再利用，环保过关。它将会取代所有“烟囱的浓烟划破了蓝天，遮盖了蓝天”的大烟囱炉型。

7、本发明的操作过程完全是机械化、自动化、电器化、仪器仪表化，劳动强度低。

8、本发明多功能电磁真空熔炼系统所述的多功能指的是多用途。它有如下多种用途：

（1）用于多种金属氧化物真空热还原提取相应的高纯度金属。

（2）用于多种合金的真空分离提纯，分离成为高纯度单质金属。

（3）含砷微细粒硫化物包裹金矿，用真空热分解法，分解出单质砷和单质硫（硫磺）；使之破坏包裹金矿的分子结构和晶格结构，从而达到打开黄金包裹体的目的。使黄金的浸出率≥98%，使黄金的回收率≥97%，同时分解出的无毒单质金属砷和单质硫（硫磺）是有价值的副产品。同时彻底解决了黄金生产过程的严重砒霜和二氧化硫对环境的污染，这是环境生产中的重大技术突破。

（4）大多数有色金属矿中都含砷和硫。常规的落后的冶炼过程中，砷都全部变成了剧毒的砒霜，硫都全部变成了剧毒的二氧化硫，会造成严重的环境污染。用本发明的真空热分解脱砷脱硫，不仅从源头就消灭了砷和硫对环境的污染，而且脱砷脱硫后，使后续的工艺流大大宿短。砷和硫都成为经济效益显著的副产品。

（5）用于铂族元素、稀土元素及多种稀贵金属元素的提取。特别在高熔点、高沸点金属元素的提取方面，经济效益更加突出。例如：二硫化钼矿用真空热分解，可直接得到单质金属钼和硫磺：

MOS₂

MO+2S

（6）用于高活性金属的真空熔炼和真空铸锭及真空包装。

（7）用于真空烧结。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的真空熔炼室结构剖示图。

图2为本发明的多种气态金属收集装置示意图。

图3为本发明的金属砷及硫磺收集装置示意图。

图4为本发明的真空气相沉积室收集粉末装置示意图。

图中标号如下：

1-电磁感应器，2-真空炉壳，3-中频电源接头，4-真空连续进料组件，5-高温绝热炉顶，6-真空炉盖，7-高温绝热筒，8-石墨坩埚，9-炉底绝热垫圈，10-真空连续排渣组件，11-高熔点高沸点金属真空收集组件，12-气态金属真空冷凝铸锭组件，13-微尘收集器，14-真空机组，15-硫磺结晶沉降室，16-金属砷螺旋结晶室，17-CO收集室，18-真空气相沉积室，19-真空间断加料斗，20-真空连续进料斗，21-高真空阀门，22-加料斗阀门，23-加料斗密封盖，24-供电设备，25-真空恒流量水冷储料斗，26-排渣斗，27-排渣口密封盖，28-真空铸锭室，29-真空铸锭室外壳，30-聚排气室，31-真空熔炼室，32-高真空蝶阀，33-电动机，34-摆线减速机，35-三角带传动装置，36-排渣口密封盖。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-4所示的一种多功能电磁真空熔炼系统，包括电磁感应器，真空炉壳，中频电源接头，真空连续进料组件，高温绝热炉顶，真空炉盖，高温绝热筒，石墨坩埚，炉底绝热垫圈，真空连续排渣组件，高熔点高沸点金属真空收集组件，气态金属真空冷凝铸锭组件，微尘收集器，真空机组，硫磺结晶沉降室，金属砷螺旋结晶室，CO收集室，真空气相沉积室，真空间断加料斗，真空连续进料斗，高真空阀门，进排气阀门，加料斗密封盖，供电设备，真空恒流量水冷储料斗，排渣斗，排气管，真空铸锭室，真空铸锭室外壳，聚排气室，真空熔炼室，高真空蝶阀，电动机，摆线减速机，三角带传动装置，排渣口密封盖，所述的电磁感应器套装于真空炉壳的外圆柱面上，真空炉壳与石墨坩埚之间装有高温绝热筒，电磁感应器发出的磁力线穿透真空炉壳和高温绝热筒，直接加热石墨坩埚内的矿料，从而达到熔炼各种矿物原料。

其中，所述真空壳体可以由特种玻璃或特种陶瓷制成。如前面所述，通过本人四个专利的反复试验，找到一种最优秀的真空炉壳材料。

具体实施过程简介：

（1）真空连续进料组件4的组成和操作

真空连续进料系统4由真空间断加料斗19和真空连续进料斗20及高真空阀门21三大部件组成。加料时关闭进排气阀门22，然后打开加料斗密封盖23加料。加满料后，盖好加料斗密封盖23，并打开进排气阀门22抽真空。当真空连续进料斗20的料用完后，打开高真空阀门21，使间断加料斗19的料迅速排入真空连续进料斗20中。如此反复操作，即达到连续化进料目的。在高真空阀门21的控制下，真空间断加料斗19在加料时不会影响进料斗20的连续化进料，也不会破坏熔炼系统的真空度，因真空机组14在不停的工作。

（2）熔炼室内熔炼温度的操控:

通过调控与电磁感应器1的中频电源接头3相连的供电设备24中的仪器仪表，来调控其中的电流，电压，电功率，电频率来达到调控真空熔炼室内熔炼温度的目的。调控好所需的温度后，就可连续化规模化生产。矿物的种类不同，所需的熔炼温度也各不一样。必须根据所熔炼的矿料的物理性质和化学性质来调控熔炼温度。

（3）真空连续排料组件10的组成及操作

真空连续排渣排料系统10，由真空连续储料斗25和真空间断排料斗26及高真空阀门21三大部件组成。操作程序见图2。

打开进排气阀门22，将真空恒流量水冷储料斗25的料，自动排到真空排料斗26内。关闭高真空阀门21，同时再关闭进排气阀门22。打开排渣口密封盖27，把排渣斗26的料全部排完。排完料后，盖好排渣口密封盖27，打开排渣斗26的阀门抽真空。如此反复操作，达到排料排渣的目的。

某些高熔点高沸点的物料，如五氧化二钒还原熔炼，整个熔炼过程， 没有气态金属和液态金属产生，只产生固态金属。又如三氧化二铝的还原熔炼，只可能产生液态铝。收集方法和操作过程与上述相同。

（4）高温气态物收集系统：

在熔炼过程中，熔炼室内将产出多种气态物：如高活性气态金属、低活性气态金属，气态砷、气态硫、微量粉尘、水蒸气、一氧化碳（CO）等。这些气态物都要从熔炼室的聚排气室30顶部排气管27排出。见图1。熔炼不同物料产生不同的气态物，而不同的气态物，必须用不同的气态收集装置收集。现用示意图举例说明如下：

活性气态金属的收集装置见附图2：高活性气态金属从熔炼室排气管排出，进入真空冷凝器冷凝为液态后，立即排入真空铸锭室28铸锭。

低活性气态金属的收集装置如附图2：由于低活性气态金属冷凝为液态后见空气不会氧化，所以可以去掉真空铸锭室外壳29，直接在大气中铸锭。

经过CO收集室17冷却后的CO，经真空机组排气口与CO收集室17相连接进行收集，收集来的CO作二次能源再利用。见附图2。

微量超细粉尘，用微尘收集器13收集，见附图3。

金属砷用螺旋冷凝结晶器16收集，如附图3。

水蒸气与金属粉末，用真空气相沉积室18收集，见附图4。

上述是本发明“多功能电磁真空熔炼系统”的具体实施过程及操作过程简介。

下面简单介绍本发明“多功能电磁真空熔炼系统”最突出的九项技术特征：

1、本发明“一种多功能电磁真空熔炼系统”的特点之一是其真空炉壳是用非金属复合材料制成的“非金属真空炉壳”。

2、权利要求1所述的“非金属真空炉壳”的材料必须满足如下五项技术要求：不导磁、不导电、耐高温、高强度、高气密性（即高真空下不漏气）。如高纯度铝酸钙为主的复合陶瓷等，前面已详细介绍。

3、本发明“一种多功能电磁真空熔炼系统”的特点之一是“电磁感应器”紧套装在“非金属真空炉壳”的外圆柱面上，这种炉体结构使电磁感应器彻底脱离真空环境暴露于大气中，因此从源头上消灭了真空放电的条件。（见附图1） 。解决了真空放电问题，就能使熔炼系统的电流、电压、电功率、电频率、真空度这五个参数的调控不受任何限制，因此能适应大规模生产的需要。而当今国内外常规的中频电磁真空炉的真空炉壳是钢铁真空炉壳，电磁感应器是放在钢铁真空炉壳的正中央，电磁感应器是在真空环境下工作，无法避免真空放电，这就使电流、电压、电频率等参数的调控受到严格的限制，无法适应规模生产。

4、由附图1可知，电磁感应器发出的磁力线能顺利穿透非金属真空炉壳和高温绝热筒，直接加热石墨坩埚和坩埚内的矿料，从而达到熔炼各种矿物原料的目的，而且熔炼温度可在2500摄氏度范围内任意调整。

5、由附图知道，真空进料系统由真空加料斗、真空进料斗和高真空阀门组成。在高真空阀门的控制下，真空加料斗可间断加料，但不会影响真空进料斗的真空连续自动进料，也不会影响熔炼系统的真空度。

6、由附图1-2所示，真空连续排渣排料系统是由真空连续储料斗，真空间断排料斗和高真空阀门组成，在高真空阀门的控制下，真空间断排料斗在排料时，不会影响真空储料斗的连续自动储存熔炼后的渣料，也不会影响熔炼系统的真空度。

7.根据真空熔炼室熔炼的矿料种类不同，从熔炼室排气管排出的气态物的种类也相应不同；因此与排气管口相连接的气态物收集系统也相应不同，这说明本发明具有多功能、多用途的熔炼特性，举例说明如下:

①.金属氧化物用碳还原熔炼时，必然被还原出气态金属和一氧化碳。气态金属的收集就必须用气态金属真空冷凝铸锭组件12来收集。而一氧化碳用一氧化碳收集组件17来收集。收集后作宝贵的二次能源再利用。

②.含砷微细粒硫化物“包裹金矿”打开“黄金包裹体”，使黄金回收率达到98%以上。本发明打开“黄金包裹体”的方法是用真空热分解法，破坏矿物的分子结构和晶格结构。如毒砂矿中分解出砷后，就打开了毒砂矿的“黄金包裹体”。又如黄铁矿中分解出一个硫后，就打开了黄铁矿的“黄金包裹体”。以此类推，分解出的金属砷用金属砷螺旋结晶室16来收集，见附图1以及图2。分解出的硫磺，用硫磺结晶沉降室15来收集。本发明是在真空下“打开黄金包裹体”只需650℃的炉温，此温度还远达不到矿物的熔点，因此黄金不会因矿物融化，形成二次包裹体造成损失；也不会因高温下形成气态“砷金化合物”挥发而造成损失。因此用真空热分解法打开黄金包裹体与用常规的焙烧法打开黄金包裹体相比较，本发明用真空热分解法打开黄金包裹体的黄金回收率提高了20%-30%，这是黄金生产中的重大技术突破。凡是需要脱砷脱脱硫的其他矿物都可用上述真空热分解法来处理。

③.如果从真空熔炼室经排气管排出的高温气态金属，用真空气相沉积室来收集，就可得到高纯度的金属粉末，而粉末的粒度可用冷却速度来调整，冷却速度越快，粉末的粒度就越细。按需要来调控冷却速度。

④.凡高熔点，高沸点金属的熔炼，排气管内不可能有气态金属排出。熔炼出来的单质金属只可能以液态和固态的形式从熔炼室下端的排渣口排出，用高熔点高沸点金属真空收集系统11来收集，见图1。这里所述的高熔点金属是指熔点高于1900℃的金属。这里所述的高沸点金属，是指沸点高于2800℃以上的金属。

8、本发明无论设备的生产规模有多大，一律不需要设立烟囱。因为真空熔炼是物理熔炼，大气不参与化学反应，也不需要添加任何化学添加剂，更不需鼓风机鼓风。因此真空熔炼无论生产规模有多大，一律不需要设立烟囱。那种“烟囱的浓烟，划破了蓝天”的熔炼设备应尽快淘汰。

9、本发明“一种多功能电磁真空熔炼系统”能解决如下熔炼难题：

（1）用真空蒸馏可使金属或合金中的残留气体及杂质深度脱除。

（2）真空熔炼能大大加快反应速率，如金属锂在真空条件下蒸发速率是同温度常压下的200倍，这是金属在真空条件下的物理特性。所有金属在真空下其物理性质都发生不同程度的变化。因此使设备的占地面积、设施造价、能耗、成本都大幅度降低。

（3）化学性能活泼、易氧化的金属，如金属锂、钠、铷、铯等金属，在常压下是无法炼出单质纯金属，本发明的真空设备能轻松的炼出此类最活泼的金属，纯度≥99.95%。

（4）熔炼的自始至终不排放废水、废气，不排放有毒废渣、环保过关。

本发明从源头上消灭了“真空放电”的条件。其办法是：（1）用非金属复合材料制成的“非金属真空炉壳”取代了当今国内外所有真空炉的“钢铁真空炉壳”。（2）常规的中频电磁真空熔炼炉是将电磁感应器放在“钢铁真空炉壳”的正中央，即电磁感应器是在“真空环境”下工作。而本发明与之完全相反，电磁感应器是紧套装在“非金属真空炉壳”的外圆柱面上，使电磁感应器彻底脱离“真空环境”，暴露于大气中，这就从根本上消灭了“真空放电”的条件。（3)本发明的“非金属真空炉壳”的材料必须满足如下五点要求:不导磁、不导电、耐高温、高强度、高气密性（即高真空下不漏气）。详见附图1。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多功能电磁真空熔炼系统，其特征在于：包括电磁感应器（1），真空炉壳（2），中频电源接头（3），真空连续进料组件（4），高温绝热炉顶（5），真空炉盖（6），高温绝热筒（7），石墨坩埚（8），炉底绝热垫圈（9），真空连续排渣组件（10），高熔点高沸点金属真空收集组件（11），气态金属真空冷凝铸锭组件（12），微尘收集器（13），真空机组（14），硫磺结晶沉降室（15），金属砷螺旋结晶室（16），CO收集室（17），真空气相沉积室（18），真空间断加料斗（19），真空连续进料斗（20），高真空阀门（21），进排气阀门（22），加料斗密封盖（23），供电设备（24），真空恒流量水冷储料斗（25），排渣斗（26），排气管（27），真空铸锭室（28），真空铸锭室外壳（29），聚排气室（30），真空熔炼室（31），高真空蝶阀（32），电动机（33），摆线减速机（34），三角带传动装置（35），排渣口密封盖（36）；所述的电磁感应器(1)套装于真空炉壳（2）的外圆柱面上，真空炉壳（2）与石墨坩埚（8）之间装有高温绝热筒（7），电磁感应器(1)发出的磁力线穿透真空炉壳（2）和高温绝热筒（7），直接加热石墨坩埚（8）内的矿料，从而达到熔炼各种矿物原料，而且熔炼温度在600-2500摄氏度范围内任意调整；所述的真空炉壳（2）是用非金属复合材料制成的；所述的非金属复合材料优先选择高纯度铝酸钙为主的复合陶瓷，其次是聚四氟乙烯及石英玻璃。

2.根据权利要求1所述的多功能电磁真空熔炼系统，其特征在于：所述真空熔炼室（31）通过排气管（27）分别连通至气态金属真空冷凝铸锭组件（12）、微尘收集器（13）、真空机组（14）、硫磺结晶沉降室（15）、金属砷螺旋结晶室（16）、CO收集室（17）和真空气相沉积室（18）构成的各个气态物收集装置；真空连续进料组件（4）由真空间断加料斗（19）、真空连续进料斗（20）和高真空阀门（21）组成，在高真空阀门（21）的控制下，真空间断加料斗（19）可间断加料，但不会影响真空连续进料斗（20）的真空连续自动进料，也不会影响熔炼系统的真空度。

3.根据权利要求1所述的多功能电磁真空熔炼系统，其特征在于：所述真空连续排渣排料组件（10）是由真空恒流量水冷储料斗（25），排渣斗（26）和高真空阀门（21）组成；在高真空阀门的控制下，排渣斗在排料时，不会影响真空恒流量水冷储料斗的连续自动储存熔炼后的渣料，也不会影响熔炼系统的真空度。

4.根据权利要求1-3任一项所述的多功能电磁真空熔炼系统，其特征在于：所述真空炉壳（2）由特种玻璃或特种陶瓷制成；优先选用高纯度铝酸钙为主的复合陶瓷；若熔炼温度低于1000℃时，可选用石英玻璃及聚四氟乙烯。

5.根据权利要求2所述的多功能电磁真空熔炼系统，其特征在于：金属氧化物用碳还原熔炼时，还原出气态金属和一氧化碳，所述气态金属用真空冷凝铸锭组件（12）收集气态金属，而一氧化碳用CO收集室（17）收集。

6.根据权利要求2所述的多功能电磁真空熔炼系统，其特征在于：所述金属砷螺旋结晶室（16）是收集分解出的金属砷，硫磺结晶沉降室（15）是收集分解出的硫磺。

7.根据权利要求2所述的多功能电磁真空熔炼系统，其特征在于：所述从真空熔炼室（31）经排气管（27）排出的高温气态金属，用真空气相沉积室（18）收集，得到高纯度的金属粉末，而粉末的粒度用冷却速度来调整，冷却速度越快，粉末的粒度就越细，按需要来调控冷却速度。

8.根据权利要求2所述的多功能电磁真空熔炼系统，其特征在于：所述熔炼出来的高熔点、高沸点单质金属只可能以液态和固态的形式从真空熔炼室（31）下端排渣斗（26）的排渣口排出，通过真空熔炼室（31）下部的高熔点高沸点金属真空收集组件（11）收集，所述的高熔点金属是指熔点高于1900℃的金属，所述的高沸点金属，是指沸点高于2800℃以上的金属。

9.根据权利要求1所述多功能电磁真空熔炼系统进行熔炼的工艺，其特征在于：本发明用真空热分解法打开黄金包裹体使黄金回收率提高20%-30%，这是黄金生产中的重大技术突破；凡是需要脱砷脱脱硫的其他矿物都可用上述真空热分解法来处理；本发明打开黄金包裹体只需650℃的炉温，此温度还远达不到矿物的熔点，因此黄金不会因矿物融化，形成二次包裹体造成损失；也不会因高温下形成气态砷金化合物挥发而造成损失。

10.根据权利要求9所述多功能电磁真空熔炼系统进行熔炼的工艺，其特征在于：（1）用所述的多功能电磁真空熔炼系统使金属或合金中的残留气体及杂质深度脱除；

（2）用所述的多功能电磁真空熔炼系统能大大加快反应速率，如金属锂在真空条件下蒸发速率是同温度常压下的200倍，因此使设备的占地面积、设施造价、能耗、成本都大幅度降低；

（3）化学性能活泼、易氧化的金属，如金属锂、钠、铷、铯等金属，在常压下是无法炼出单质纯金属，本发明的真空设备能轻松的炼出此类最活泼的金属。

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