CN204097548U - 一种金属钐大型蒸馏炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种金属钐大型蒸馏炉，属于稀土金属冶炼设备。特点是炉体下部设有升降机，升降机底部设有轨道，出料小车安装于轨道上，坩埚托盘置于真空炉底封头内，底封头又置于小车上，坩埚托盘随底封头搭在升降机的托架上，坩埚托盘上放置坩埚。本实用新型底部出炉、入炉的设计方式改变了传统上从蒸馏炉上部人工或吊装坩埚的装炉、出炉方式，不仅易于操作，还避免了对发热体和坩埚所造成的损害。采用了大型中频感应加热方式，实现了Sm＞200kg/炉次规模的生产，设备操作便利有效，实现了规模、效率、质量、成本的最优化。

Description

一种金属钐大型蒸馏炉

技术领域

本实用新型涉及一种金属钐大型蒸馏炉，特别是适用于单炉蒸馏稀土金属＞１５０ｋｇ的大型蒸馏装置，属于稀土金属冶炼设备。

背景技术

传统生产金属钐用蒸馏炉，单炉规模为7-10kg/炉次，不能满足市场需求规模。近期出现了单炉规模为50～100kgSm/炉次的生产装置，其特征如下：

1、装炉方式：传统蒸馏炉均采用从上部出炉、入炉，但此种方式不但操作不便，要求精度高，还容易因吊装坩埚晃动对发热体造成损坏；随着坩埚装入原料的增加，坩埚所承受的负载越来越大，吊装操作极易对坩埚造成损害，而坩埚材料均为价格昂贵的稀有金属Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ。

2、加热方式：现在的蒸馏炉大多采用碳管电阻加热，这种加热方式在真空条件下只能依靠辐射加热方式对坩埚、物料加热，升温速度慢，加热所需时间长。随单炉产能的扩大，加热区沿径向加大是必然，碳管炉的加热效率将更低，不能适应较大规模生产。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种坩埚能够从炉体下部出炉、入炉，延长坩埚使用寿命，降低生产成本、生产效率高、产品质量好、易于操作，且能同时实现Sm＞200kg/炉次规模的生产金属钐（含铕、镱、铥）的金属钐大型蒸馏炉。

技术解决方案  

本实用新型包括真空炉体，真空炉体顶部设有金属收集器，底部设有升降机，升降机下部设有托架，底部设有轨道和沿轨道移动的出料小车，出料小车上的托杆推动搭接在托架上的炉体底封头上下移动，坩埚托盘置于炉体底封头上，坩埚托盘上放置坩埚。 

进一步：炉体内设有感应圈，感应圈内放置有石墨发热筒，感应圈和石墨发热筒之间设有镁砂耐火层。

所述石墨发热筒由三组石墨套叠加而成，其厚度在电阻加热石墨发热体厚度的基础上增加１０—２０ｍｍ。

坩埚包括一个带底盘的钼套筒，和至少两节相互嵌套在一起的钼套筒，置于最上节的钼套筒上盖有钼导流帽。

本实用新型优点：

1，本实用新型由于蒸馏炉底部铺设了轨道，出料小车可在轨道上滑动，将位于托架上的炉体底封头、坩埚托盘和坩埚从蒸馏炉底部送出或送入，当小车位于炉底时，升降机启动可让坩埚和坩埚托盘在蒸馏炉内垂直升降。通过解决炉体底封头定位、真空密封，坩埚的整体位移，改变了传统的从蒸馏炉上部吊装坩埚的装出炉方式，实现炉体下部装炉、出炉的目的。不仅易于操作，还避免了对发热体和坩埚所造成的损害。

2，本实用新型采用中频感应加热替代了碳管电阻加热，中频感应加热的感生电流在加热石墨发热筒的同时，部分感生电流会穿透石墨发热筒加热钼坩埚体和炉料中的金属镧有利于镧热反应的进行。所以采用中频感应加热方式，特别适应大容量生产方式。炉体内设有经过特殊绝缘处理的感应圈，防止高温金属蒸汽逸出产生辉光放电。以中频感应电流加热石墨筒为主要热源，加热钼坩埚、金属镧为辅助热源，均匀加速反应进程。

3，石墨发热筒的厚度比电阻加热的石墨发热体的厚度增加１０－２０ｍｍ，将会延长石墨发热筒的使用寿命，彻底改变真空碳管电阻炉的选材精、加工难、易损坏、成本高的问题。

4，感应圈和石墨筒之间设有镁砂耐火层，阻止发热体热量散失有利于节能，同时保护感应圈绝缘层的绝缘性。

5，在国内首次实现了Sm＞200kg/炉次规模的生产。

附图说明

图1为本实用新型坩埚入炉前结构示意图；

图2为本实用新型坩埚入炉后结构示意图；

图3为本实用新型的小车和轨道侧面结构示意图；

图4为真空碳管炉结构示意图。

具体实施方式

本实用新型真空炉体的上封头上设有金属收集器10，上封头与真空炉体密封连接，真空炉体下方设有升降机6，升降机6下部设有托架，底部设有轨道1和沿轨道移动的出料小车2；出料小车上的托杆推动搭接在托架上的炉体底封头3上下移动，坩埚托盘4置于炉体底封头3上，坩埚托盘上放置坩埚5，炉体底封头3与真空炉体通过密封圈连接。

真空炉体内设有感应圈8，感应圈8内放置有石墨发热筒9，感应圈8和石墨发热筒9之间设有镁砂耐火层7。中频感应电流加热石墨发热筒9、坩埚及金属炉料提供蒸馏所需热能。

石墨发热筒9由三层石墨套叠加而成，其厚度在电阻加热石墨发热体厚度的基础上增加１０—２０ｍｍ。所以具有不易损坏的结构特点。

所述坩埚5可以是整体形成，或分体式嵌套式，分体式坩埚（5）包括一个带底盘的钼套筒，和至少两节相互嵌套在一起的钼套筒，置于最上节的钼套筒上盖有钼导流帽；所述钼套筒由钼板卷成圆形套筒，钼套筒接缝处铆接，接缝处涂有钼粉；每节钼套筒通过卡槽、卡圈笼屉式嵌套组合，嵌套处采用高熔点化合物粉填充密封。

本实用新型将原料氧化钐、镧屑均匀混合后用压机压型，压好的料块装入坩埚5，然后将坩埚放入位于出料小车2上的坩埚托盘4上，出料小车沿轨道1滑动到达蒸馏炉底，启动升降机6，将坩埚和托盘送入炉内，炉体底封头3密封炉底；将金属收集器10放入炉内，盖好炉盖。启动真空泵，真空度达到要求后，中频感应电源送电加热。温度达到900 ⁰C后进入除杂保温段，保温结束后，继续升温进入还原蒸馏段；蒸馏阶段结束后关闭电源，降温冷却后出炉。即底部装填反应物料入炉、出残渣，上部出蒸馏金属的方式及结构。

实施例1  传统单炉规模为7-10kg/炉次的蒸馏炉（参见图3）工艺操作（对比例）

设备：C-25真空碳管炉、测温：光学高温计

配料：氧化钐9kg；金属镧屑9kg；→混合→压型：∮70mm×30-40mm→人工将21kg坩埚装入真空碳管炉内→装入压型原料→加金属收集器→启炉。

 传统单炉规模为7-10kg/炉次的蒸馏炉，坩埚重量：21kg;加9kg氧化钐,9kg

单炉规模为50～100kgSm/炉次的蒸馏炉，产出金属钐88千克，金属回收率为85.1％,坩埚中间物料反应率为61.2％，金属钐收益率偏低：坩埚采用从上部吊装出炉、入炉，操作不便且要求精度高，15炉后坩埚底部出现裂缝，石墨发热体部分受损。

实施例2 本实用新型工艺操作：

设备：蒸馏专用真空中频感应炉  测温：钨-铼热电偶

配料：氧化钐300kg；金属镧屑294kg；→混合→压型：∮70mm×30-40mm→升降机将装入料块的坩锅送入炉内→加金属收集器→启炉。

本实用新型产出金属钐233千克，金属属回收率为90.1％,坩埚中间物料反应率为80.2％，提高了金属钐的收益率；坩埚采用从下部装炉、出炉的方式，操作方便，经多次试验均未对坩埚和发热体造成损坏。

Claims (4)

1.一种金属钐大型蒸馏炉，包括真空炉体，其特点在于：真空炉体顶部设有金属收集器（10），底部设有升降机（6），升降机（6）下部设有托架，底部设有轨道（1）和沿轨道移动的出料小车（2），出料小车（2）上的托杆推动搭接在托架上的炉体底封头（3）上下移动，坩埚托盘（4）置于炉体底封头（3）上，坩埚托盘上（4）放置坩埚（5）。

2.根据权利要求1所述的一种金属钐大型蒸馏炉，其特点在于：炉体内设有感应圈（8），感应圈（8）内放置有石墨发热筒（9），感应圈（8）和石墨发热筒（9）之间设有镁砂耐火层（7）。

3.根据权利要求2所述的一种金属钐大型蒸馏炉，其特点在于：石墨发热筒9由三组石墨套叠加而成，其厚度在电阻加热石墨发热体厚度的基础上增加１０—２０ｍｍ。

4.根据权利要求1所述的一种金属钐大型蒸馏炉，其特点在于：所述坩埚（5）包括一个带底盘的钼套筒，和至少两节相互嵌套在一起的钼套筒，置于最上节的钼套筒上盖有钼导流帽。