CN113897493A - 一种金属原料去渣提纯装置及提纯方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金属原料去渣提纯装置及提纯方法，该装置包括：密闭容器；上料设备，其包括位于密闭容器前端的放料箱，放料箱用于放置固态金属原料；加热设备，其位于密闭容器内，用于对进入密闭容器中的放料箱加热；提纯设备，其位于密闭容器的后端，并包括沉淀池和对沉淀池温度调节的温控子设备；温控子设备用于调节沉淀池内的温度在目标金属的熔点和沸点之间，以使得沸点低于目标金属的液体蒸发，凝固点高于目标金属的液体凝固沉淀；输送设备，用于收集放料箱中融化后的液态金属原料，并将液态金属原料输送至提纯设备的沉淀池内。本发明可以在保证提纯效果的前提下，简化金属原料提纯的过程，降低提纯工艺的成本。

Description

一种金属原料去渣提纯装置及提纯方法

技术领域

本发明属于原料提纯领域，尤其涉及一种金属原料去渣提纯装置及提纯方法。

背景技术

在制造金属粉末时，需要自动添加金属原料，而添加的金属原料对于纯度的要求极高，否则容易在制备金属粉末时污染反应釜，影响金属粉末的生产效率。目前使用的金属原料提纯方法大多是用化学试剂进行提纯，或者使用前道过滤等方法进行提纯。但是上述方法均存在一些弊端；例如，使用化学试剂进行提纯的过程较为复杂，并且会无可避免地存在浪费的问题，使得提纯的成本显著提高；在使用前道过滤的方式对金属原料进行提纯时，其提纯的效果较差，提纯的金属原料不能够满足对后续金属粉末生产的需求。

CN108160305A公开了一种混合金属粉末分离方法及所用气氛炉，通过设置上下炉室、分离皿、泄漏口及装载小车等设置，实现了混合金属粉末的分离提纯。但是，该气氛炉的结构稍显复杂，且未考虑装载过程中金属粉末氧化等问题，进而导致最终的金属粉末提纯的纯度不够。

因此，如何在保证提纯效果的前提下，简化金属原料提纯的过程，降低提纯工艺的成本成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种金属原料去渣提纯装置及提纯方法，可以在保证提纯效果的前提下，简化金属原料提纯的过程，降低提纯工艺的成本。

第一方面，本发明提出一种金属原料去渣提纯装置，包括：

密闭容器；

上料设备，其包括位于所述密闭容器前端的放料箱，所述放料箱穿过所述密闭容器侧壁以进出所述密闭容器，所述放料箱用于在所述密闭容器外部放置固态金属原料后推送入所述密闭容器的内部；

加热设备，其位于所述密闭容器内，用于对进入所述密闭容器中的所述放料箱加热，以使得所述放料箱内的固态金属原料融化为液态；

提纯设备，其位于所述密闭容器的后端，并包括容纳液态金属原料的沉淀池和对所述沉淀池温度调节的温控子设备；

所述温控子设备用于调节所述沉淀池内的温度在目标金属的熔点和沸点之间，以使得沸点低于目标金属的液体蒸发，凝固点高于目标金属的液体凝固沉淀；

输送设备，所述输送设备一端设于所述放料箱下部，另一端设于所述提纯设备的上部，用于收集所述放料箱中融化后的所述液态金属原料，并将所述液态金属原料输送至所述提纯设备的所述沉淀池内。

其中，所述温控子设备包括布置于所述沉淀池外部的加热件、位于所述沉淀池内的温度传感器、以及分别与所述加热件和温度传感器连接的温度控制器，所述温度控制器用于根据所述温度传感器检测的温度结果，以控制所述加热件对所述沉淀池的加热温度。

其中，所述加热设备包括位于所述输送设备底部的加热管，以对所述放料箱和输送设备加热。

其中，所述装置还包括压力控制设备，所述压力控制设备包括用于检测所述密闭容器内部压力的压力传感器和配气调节机构，所述配气调节机构用于根据所述压力传感器的检测结果判断是否向所述密闭容器内充气。

其中，所述装置还包括与所述沉淀池连通的出液管和控制所述出液管通断的出液阀，当所述出液阀打开时，所述配气调节机构向所述密闭容器内充气，以增加所述密闭容器内的压力。

其中，所述输送设备包括朝向所述提纯设备倾斜并且倾斜角度可调的输送板。

其中，所述装置还包括与所述加热设备连接的温度调节器，所述温度调节器调节所述加热设备对所述放料箱加热的温度，以使得所述放料箱内的温度高于目标金属的熔融温度，并小于目标金属的氧化物的熔融温度。

其中，所述上料设备还包括与所述密闭容器连通的上料容器、由所述上料容器向所述加热设备延伸的上料轨道、用于驱动所述放料箱沿所述上料轨道移动的驱动设备。

其中，所述放料箱为网箱。

第二方面，本发明还提供一种使用上述装置的提纯方法，包括以下步骤：

将固态金属原料放置于位于密闭容器外的放料箱内；

将放料箱推送入密闭容器内；

控制加热设备对放料箱加热，以使得放料箱内的金属原料融化并通过输送设备输送至沉淀池；

控制温控子设备调节沉淀池的温度在目标金属的熔点和沸点之间，以使得沸点低于目标金属的液体蒸发，以及凝固点高于目标金属的液体凝固沉淀，得到提纯后的液态目标金属。

本发明通过提纯设备改变不同的温度，可以使得杂质进行蒸发或固化，从而可以进行快速分离，达到较好的提纯效果。另外由于本发明不用添加额外的化学试剂，从而降低了金属原料提纯过程中的成本；并且本发明也未采用过滤的方式，从而降低了金属原料提纯过程的复杂度，达到简化提纯过程的效果。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：

图1是根据本发明实施例的一种金属原料去渣提纯装置的示意图；

图2是根据本发明实施例的金属原料去渣提纯装置的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的提纯方法的流程框图。

附图说明：

1-密闭容器，2-上料设备，21-放料箱，3-加热设备，31-加热管，4-提纯设备，41-沉淀池，42-加热件，43-温度传感器，5-输送设备，51-输送板，6-压力控制设备，61-压力传感器，62-配气管，63-配气阀，64-压力控制器，7-出液管，71-出液阀，81-上料容器，82-上料轨道，83-驱动设备，84-密封机构。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者装置中还存在另外的相同要素。

下面结合附图详细说明本发明的可选实施例。

参见图1和图2所示，本发明实施例提供一种金属原料去渣提纯装置，包括：

密闭容器1；

上料设备2，其包括位于密闭容器1前端的放料箱21，放料箱21穿过密闭容器1侧壁以进出密闭容器，放料箱21用于在密闭容器1外部放置固态金属原料后推送入密闭容器1的内部；

加热设备3，其位于密闭容器1内，用于对进入密闭容器1中的放料箱21加热，以使得放料箱21内的固态金属原料融化为液态；

提纯设备4，其位于密闭容器1的后端，并包括容纳液态金属原料的沉淀池41和对沉淀池41温度调节的温控子设备；

温控子设备用于调节沉淀池41内的温度在目标金属的熔点和沸点之间，以使得沸点低于目标金属的液体蒸发，凝固点高于目标金属的液体凝固沉淀；

输送设备5，输送设备5一端设于放料箱21下部，另一端设于提纯设备4的上部，用于收集放料箱21中融化后的液态金属原料，并将液态金属原料输送至提纯设备4的沉淀池41内。

本发明通过提纯设备改变不同的温度，可以使得杂质进行蒸发或固化，从而可以进行快速分离，达到较好的提纯效果。另外由于本发明不用添加额外的化学试剂，从而降低了金属原料提纯过程中的成本；并且本发明也未采用过滤的方式，从而降低了金属原料提纯过程的复杂度，达到简化提纯过程的效果。

本实施例通过位于密闭容器1前端的放料箱21、位于密闭容器1的后端的提纯设备4和输送设备5形成有机的整体，固态金属原料先融化后再进行提纯，输送设备将融化之后的液态金属传送到提纯设备中。将加料设备与提纯设备分置于密闭容器的两端可以避免两设备在加热过程中产生干扰，影响加热温度的监测和控制。

本发明实施例在向放料箱21内添加金属原料时可以根据实际需求选择不同的方式或结构。在一个应用场景中，本发明实施例可以直接在靠近放料箱21处的密闭容器1侧壁上设置可供开闭的密封门，通过开启密封门完成对金属原料的添加。在另一个应用场景中，本发明实施例的所述上料设备2还可以包括与所述密闭容器1连通的上料容器81、由所述上料容器向所述加热设备3延伸的上料轨道82、用于驱动所述放料箱21沿所述上料轨道移动的驱动设备83。在实际应用场景中，通过驱动设备83驱动放料箱21，使其位于加热设备3位置处时，通过加热设备3完成金属原料的融化操作。通过驱动设备83驱动放料箱21，使其位于上料容器81内时，完成金属原料的添加。通过设置的上料容器81，可以使得添加金属原料的位置远离加热设备3，从而避免加热设备3的高温影响操作人员或进行自动添加金属原料的上料装置。另外，本发明的所述上料设备2还可以包括位于上料容器81和密闭容器1之间的密封机构84，该密封机构84用于在放料箱21位于密闭容器1内时分隔所述上料容器81和密闭容器1，以使得密闭容器1为密封状态。其中密封机构84可以根据实际应用场景进行相应选择，本发明提供一个可选的结构，该密封机构84包括滑槽、滑动设于滑槽内的密封板和与所述密封板固定的驱动电机，通过驱动电机驱动密封板使得上料容器和密闭容器1连通、或分隔上料容器81和密闭容器1。

本发明实施例为了进一步提高金属原料的提纯效果，可以对其进行融化时的条件进行不同选择。在一个应用场景中，所述的装置还包括与所述加热设备3连接的温度调节器，所述温度调节器调节所述加热设备3对所述放料箱21加热的温度，以使得所述放料箱21内的温度高于目标金属的熔融温度，并小于目标金属氧化物的熔融温度。从而可以使得融化的金属进入输送设备5，其氧化物由于未融化而呈现固态的形式遗留在放料箱21内。另外，本发明实施例为了便于融化的金属进入输送设备5，以及未融化的金属氧化物收纳于放料箱21内，可以将所述放料箱21设置为网箱，通过放料箱21的网状结构，可以将未融化的金属氧化物进行拦截。

本发明实施例的所述加热设备3可以包括位于所述输送设备5底部的加热管31，以对所述放料箱21和输送设备5加热。另外，为了降低加热设备3所消耗的成本，可以降低加热管31的加热功率，并在加热管31靠近放料箱21的位置额外设置第二加热管。由于加热管31设于输送设备5底部，距离放料箱21具有一定距离，通过加热管31和第二加热管对放料箱21进行加热，在保证金属原料可以融化的同时，可以仅通过加热管31达到保持输送设备5上的金属原料为液态的效果，从而避免单独采用加热管31对放料箱21加热时，加热管31远离放料箱21的位置仍具有较高的温度而造成整体成本的增加。

本发明设置输送设备5的原因在于，金属原料放置在放料箱21内，加热熔融为金属液体并与表面的氧化物分离时，需要的加热温度较高，而提纯设备4通过温控子设备调控沉淀池41的温度时，沉淀池41的温度变化是在一个比较稳定的范围内，则需要使得放料箱21与沉淀池41之间保持一定距离，从而避免放料箱21加热时的高温对沉淀池41的温度产生影响，降低沉淀池41的提纯效果。

本发明实施例在将融化的金属原料送入沉淀池41时，为了降低金属原料对沉淀池的扰动，可以选择相应的结构以达到上述效果。在实际应用场景中，所述输送设备5可以包括朝向所述提纯设备4倾斜并且倾斜角度可调的输送板51。本实施例倾斜角度可调的输送板51可以根据实际场景选择不同的结构。在一个应用场景中，密闭容器1内设有支撑输送设备5的支架，支架上转动连接有液压缸，液压缸与输送板51的底部转动连接，并且输送板51的一端通过转轴与支架转动连接。在调节输送板51的角度时，通过液压缸的顶起或回落以完成输送板51绕转轴的转动，从而达到对输送板51的角度调节。在另一个应用场景中，密闭容器1内设有支撑输送设备5的支架，支架上固定有伺服电机，伺服电机的输出端固定有第一齿轮，输送板51的一端通过转轴与支架转动连接，并且该转轴一端固定有与第一齿轮啮合的第二齿轮。在调节输送板51的角度时，通过伺服电机转动带动第一齿轮，从而带动第二齿轮，以及与第二齿轮固定的转轴和输送板51转动，由于伺服电机具有较好的位置精度，可以使得输送板51在预定的位置(预定的角度)完成对液态金属原料的输送。优选地，输送板51的倾斜角度为8～24°。本实施例输送板51的倾斜角度小于8°时，容易出现液态金属原料在输送板51上堆积的情况，输送板51的倾斜角度大于24°时，容易使得液态金属原料在输送板51上滑落的速度较快，导致对沉淀池41的扰动较大而影响沉淀池41的沉淀效果，并且还容易造成沉淀池41内液体飞溅的情况。即本申请通过倾斜的输送板51可以直接完成金属原料的输送，从而使得金属原料进入沉淀池41时的速度较缓，不会出现直接滴入液态金属原料或液态金属原料滑入速度较快时，液态金属原料对沉淀池41的扰动较大而影响沉淀池41内沉淀效果的情况，并且也不会造成沉淀池41内液体出现飞溅的情况。

本发明实施例的所述温控子设备可以包括布置于所述沉淀池41外部的加热件42、位于所述沉淀池41内的温度传感器43、以及分别与所述加热件42和温度传感器43连接的温度控制器，所述温度控制器用于根据所述温度传感器检测的温度结果，以控制所述加热件42对所述沉淀池41的加热温度。在实际应用场景中，本发明实施例的温度控制器根据需要提纯得到的目标金属选择控制沉淀池41内的温度。具体地，对于沉淀池41内收集的金属原料，首先，温度控制器控制沉淀池41内的温度升高至略低于目标金属的蒸发温度；然后，温度控制器控制沉淀池41内的温度降低至略高于目标金属的凝固温度。更进一步地，本实施例的温度控制器控制沉淀池41内的温度升高至低于目标金属5～10℃的蒸发温度，温度控制器控制沉淀池41内的温度降低至高于目标金属5～10℃的凝固温度。

本发明实施例所述装置可以包括压力控制设备6，所述压力控制设备6包括用于检测所述密闭容器1内部压力的压力传感器61和配气调节机构，配气调节机构用于根据压力传感器61的检测结果判断是否向密闭容器1内充气。所述配气调节机构包括与所述密闭容器1连通的配气管62、固定于所述配气管62上的配气阀63、以及分别与所述压力传感器61和配气阀63连接的压力控制器64，所述压力控制器64用于根据所述压力传感器61的检测结果控制所述配气阀63的开闭，以调节所述密闭容器1内的压力。通过压力控制设备6调节密闭容器1内的压力可以使得沉淀池41内液体的沸点和凝固点降低，从而便于完成对目标金属的提纯。

本发明实施例为了在对金属原料提纯完成后实现对提纯的目标金属的输送，可以根据需求选择不同的结构。在一个应用场景中，所述装置还包括与所述沉淀池41连通的出液管7和控制所述出液管7通断的出液阀71，当出液阀71打开时，配气调节机构向密闭容器1内充气，以增加密闭容器1内的压力。在进行提纯后的目标金属输送时，通过出液阀71连通出液管7，并且通过打开配气阀63，以使得密闭容器1内的压强增大，从而使得沉淀池41内液态的目标金属通过出液管7进行输送至相应位置。进一步地，本实施例在通过改变压强进行输送提纯后的液态目标金属时，可以通过增加不同的压强(通入气体的量)对输送的液态目标金属进行换算计量，从而便于控制单次进行输送液态目标金属的量。本实施例为了实现液态目标金属的输送量可控，可以根据不同需求采用不同方式。在一个应用场景中，当出液阀71打开时，压力控制器64可以根据待液态目标金属的量以控制配气阀63的开启预定时间，使得出液管7进行输送液态目标金属，并且在达到预定时关闭出液阀71和配气阀63，从而保证输送出的液态目标金属等于预定的待输送液态目标金属的量，可以做到对输送液态目标金属的精确计量。在另一个应用场景中，可以先通过压力控制器64根据待液态目标金属的量以控制配气阀63的开启一定时间，以使得在达到密闭容器1内达到预定压力。当达到预定压力时，关闭配气阀63并打开出液阀71，由于压力的作用使得液态目标金属通过出液管7流出密闭容器1，并在液态目标金属停止流出(密闭容器1内压力不足以驱动并输送液态目标金属)时，关闭出液阀71。

在另一个应用场景中，所述装置还包括与所述沉淀池41连通的出液管7和布置于所述出液管7上的液压泵。在进行提纯后的目标金属输送时，通过液压泵将目标金属的输送至相应位置，以保证后续生产工艺的进行。

参见图3所示，本发明实施例提供一种使用上述装置的提纯方法，包括以下步骤：

将固态金属原料放置于位于密闭容器1外的放料箱21内；

将放料箱21推送入密闭容器1内；

控制加热设备3对放料箱21加热，以使得放料箱21内的金属原料融化并通过输送设备5输送至沉淀池41；

控制温控子设备调节沉淀池41的温度在目标金属的熔点和沸点之间，以使得沸点低于目标金属的液体蒸发，以及凝固点高于目标金属的液体凝固沉淀，得到提纯后的液态目标金属。

其中，本发明在将金属原料放置于放料箱21后，可以先通过压力控制设备6向密闭容器1内充氩气，排空空气，并调整密闭容器1内的压力至特定值，然后再控制加热设备3对放料箱21加热。

以上介绍了本发明的较佳实施方式，旨在使得本发明的精神更加清楚和便于理解，并不是为了限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的修改、替换、改进，均应包含在本发明所附的权利要求概括的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种金属原料去渣提纯装置，其特征在于，包括：

密闭容器(1)，与所述密闭容器(1)前端连接的上料设备(2)，设置于所述密闭容器(1)内用于加热所述上料设备(2)的加热设备(3)、用于输送原料的输送设备和所述密闭容器(1)后端的提纯设备(4)；

所述上料设备(2)包括用于放置固态金属原料的放料箱(21)，所述放料箱(21)与所述密闭容器(1)活动连接，通过所述密闭容器(1)侧壁进出所述密闭容器；所述加热设备(3)用于将所述放料箱(21)内的固态金属原料融化为液态；所述输送设备(5)一端设于所述放料箱(21)下部，另一端设于所述提纯设备(4)的上部，用于将收集到的所述放料箱(21)中融化后的所述液态金属输送至所述提纯设备(4)；

所述提纯设备(4)包括容纳所述液态金属的沉淀池(41)和对所述沉淀池(41)温度调节的温控子设备；

所述温控子设备用于调节所述沉淀池(41)内的温度在目标金属的熔点和沸点之间，以使得沸点低于目标金属的液体蒸发，凝固点高于目标金属的液体凝固沉淀。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述温控子设备包括布置于所述沉淀池(41)外部的加热件(42)、位于所述沉淀池(41)内的温度传感器(43)、以及分别与所述加热件(42)和温度传感器(43)连接的温度控制器，所述温度控制器用于根据所述温度传感器检测的温度结果，以控制所述加热件(42)对所述沉淀池(41)的加热温度。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述加热设备(3)包括位于所述输送设备(5)底部的加热管(31)，以对所述放料箱(21)和输送设备(5)加热。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括压力控制设备(6)，所述压力控制设备(6)包括用于检测所述密闭容器(1)内部压力的压力传感器(61)和配气调节机构，所述配气调节机构用于根据所述压力传感器(61)的检测结果判断是否向所述密闭容器(1)内充气。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置还包括与所述沉淀池(41)连通的出液管(7)和控制所述出液管(7)通断的出液阀(71)，当所述出液阀(71)打开时，所述配气调节机构向所述密闭容器(1)内充气，以增加所述密闭容器(1)内的压力。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述输送设备(5)包括朝向所述提纯设备(4)倾斜并且倾斜角度可调的输送板(51)。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括与所述加热设备(3)连接的温度调节器，所述温度调节器调节所述加热设备(3)对所述放料箱(21)加热的温度，以使得所述放料箱(21)内的温度高于目标金属的熔融温度，并小于目标金属的氧化物的熔融温度。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述上料设备(2)还包括与所述密闭容器(1)连通的上料容器、由所述上料容器向所述加热设备(3)延伸的上料轨道、用于驱动所述放料箱(21)沿所述上料轨道移动的驱动设备。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述放料箱(21)为网箱。

10.一种使用如权利要求1-9任一项所述装置的提纯方法，其特征在于，包括以下步骤：

将固态金属原料放置于位于密闭容器(1)外的放料箱(21)内；

将放料箱(21)推送入密闭容器(1)内；

控制加热设备(3)对放料箱(21)加热，以使得放料箱(21)内的金属原料融化并通过输送设备(5)输送至沉淀池(41)；

控制温控子设备调节沉淀池(41)的温度在目标金属的熔点和沸点之间，以使得沸点低于目标金属的液体蒸发，以及凝固点高于目标金属的液体凝固沉淀，得到提纯后的液态目标金属。

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