CN204550683U - 一种内热式真空还原氧化钙制备金属钙的实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种内热式真空还原氧化钙制备金属钙的实验装置，包括炉体，炉体的内壁上设有炉衬，炉体上安装有发热体，发热体的热端位于炉衬内，发热体的冷端穿出炉体的底部且端部连接有导电带，导电带的另一端连接有电极接线柱，炉体的顶部设有一端与其连通的加料管，加料管的另一端连接有第一密封法兰，加料管外设有一端与其连通的结晶筒，结晶筒的另一端连接有第二密封法兰，结晶筒内设有能够抽拉的结晶器，结晶筒外套设有冷却水套，结晶筒上设有抽真空管道。本实用新型采用电加热的方式，避免了燃料燃烧产生烟气污染；采用内热式的真空还原方式，传热效率高，缩短了还原周期，提高了生产效率；采用还原炉作为反应容器，降低了生产成本。
Description
技术领域
本实用新型属于真空冶金技术领域，具体是涉及一种内热式真空还原氧化钙制备金属钙的实验装置。
背景技术
金属钙是钢铁工业重要的脱硫剂，在稀有金属、冶金、化工、医药、电子、蓄电池等工业上也有广泛用途。近年来，金属钙的产量和需求量快速增长，金属钙的生产方法主要有电解法和热还原法两大类，由于电解法工艺设备复杂、生产成本高，所以我国目前全部采用铝热法还原生产金属钙。铝热法生产金属钙是在还原罐内，将原料在温度为1250℃～1280℃、真空度低于5Pa的条件下，经过14h～16h还原制备的。该方式的主要缺点是还原罐外部加热，罐内传热速率低，化学反应转化率低；且采用燃料燃烧对还原罐加热，易产生烟气污染；采用还原罐作为还原容器，成本高。据实际生产资料显示，在温度为1250℃下还原16h，氧化钙的还原率仅为50％，主要原因是受限于还原罐内外的传热效率，还原罐直径越大，罐内料球的传热阻力就越大，原料的总还原效率就越低。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种内热式真空还原氧化钙制备金属钙的实验装置，其结构简单、设计合理且使用操作方便，采用电加热的方式真空还原氧化钙，避免了燃料燃烧产生烟气污染现象；采用内热式的真空还原方式，传热效率高，缩短了还原周期，提高了生产效率；采用还原炉作为反应容器，大大降低了生产成本。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种内热式真空还原氧化钙制备金属钙的实验装置，其特征在于：包括炉体，所述炉体的内壁上设置有炉衬，所述炉体上安装有发热体，所述发热体的热端位于炉衬内，所述发热体的冷端穿出所述炉体的底部且端部连接有导电带，所述导电带的另一端连接有电极接线柱，所述炉体的顶部设置有一端与其连通的加料管，所述加料管的另一端连接有第一密封法兰，所述加料管外设置有一端与其连通的结晶筒，所述结晶筒的另一端连接有第二密封法兰，所述结晶筒内设置有能够抽拉的结晶器，所述结晶筒外套设有冷却水套，所述结晶筒上设置有与其连通的抽真空管道。
上述的一种内热式真空还原氧化钙制备金属钙的实验装置，其特征在于：所述炉体包括炉壳以及由外向内依次设置在炉壳内的保温棉层和保温砖层，所述炉衬设置在保温砖层上。
上述的一种内热式真空还原氧化钙制备金属钙的实验装置，其特征在于：所述发热体外套有石墨套管。
上述的一种内热式真空还原氧化钙制备金属钙的实验装置，其特征在于：所述炉体上设置有用于观察炉腔内物料反应情况的观察口。
上述的一种内热式真空还原氧化钙制备金属钙的实验装置，其特征在于：所述炉体上设置有用于测量炉腔内温度的热电偶，所述热电偶上套设有密封罩，所述密封罩固定在所述炉体的外壁上。
上述的一种内热式真空还原氧化钙制备金属钙的实验装置，其特征在于：所述炉体的底部连接有电极接线柱放置座，所述电极接线柱设置在电极接线柱放置座的侧壁上。
上述的一种内热式真空还原氧化钙制备金属钙的实验装置，其特征在于：所述炉体的底部安装有发热体固定座，所述发热体的冷端穿过发热体固定座且与发热体固定座连接。
上述的一种内热式真空还原氧化钙制备金属钙的实验装置，其特征在于：所述加料管的内壁上设置有第一保温棉层，所述结晶筒的内壁上设置有第二保温棉层，所述第二保温棉层位于加料管与结晶器之间。
上述的一种内热式真空还原氧化钙制备金属钙的实验装置，其特征在于：所述冷却水套套设在结晶筒外中部。
上述的一种内热式真空还原氧化钙制备金属钙的实验装置，其特征在于：所述炉衬为石墨炉衬，所述炉壳为钢板炉壳。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、本实用新型结构简单、设计合理且使用操作方便。
2、本实用新型采用电加热的方式真空还原氧化钙，避免了燃料燃烧产生的烟气和污染，是一种清洁生产装置。
3、本实用新型采用内热真空还原方式，相对于传统外加热的还原罐方式，传热效率大大提高，缩短了还原周期，且还原效率提高了近一倍。
4、本实用新型节省了还原罐，大大降低了金属钙的生产成本。
下面通过附图和实施例，对本实用新型做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
附图标记说明:
1—发热体； 2—保温砖层； 3—保温棉层；
4—抽真空管道； 5—结晶筒； 5-1—第二密封法兰；
6—炉衬； 7—结晶器； 8—炉壳；
9—电极接线柱； 10—加料管； 10-1—第一密封法兰；
11—发热体固定座； 12—冷却水套； 13—石墨套管；
14—观察口； 15—热电偶； 16—密封罩；
17—电极接线柱放置座； 18—导电带； 19—第一保温棉层；
20—第二保温棉层。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括炉体，所述炉体的内壁上设置有炉衬6，所述炉体上安装有发热体1，所述发热体1的热端位于炉衬6内，所述发热体1的冷端穿出所述炉体的底部且端部连接有导电带18，所述导电带18的另一端连接有电极接线柱9，所述炉体的顶部设置有一端与其连通的加料管10，所述加料管10的另一端连接有第一密封法兰10-1，所述加料管10外设置有一端与其连通的结晶筒5，所述结晶筒5的另一端连接有第二密封法兰5-1，所述结晶筒5内设置有能够抽拉的结晶器7，所述结晶筒5外套设有冷却水套12，所述结晶筒5上设置有与其连通的抽真空管道4。
如图1所示，所述炉体包括炉壳8以及由外向内依次设置在炉壳8内的保温棉层3和保温砖层2，所述炉衬6设置在保温砖层2上，该种结构的炉体能有效防止内部热量散失，保温效果好。
如图1所示，所述发热体1外套有石墨套管13，防止发热体1直接接触原料影响其使用寿命。
如图1所示，所述炉体上设置有用于观察炉腔内物料反应情况的观察口14，便于外部观察。
如图1所示，所述炉体上设置有用于测量炉腔内温度的热电偶15，可实时测量炉腔内温度；所述热电偶15上套设有密封罩16，所述密封罩16固定在所述炉体的外壁上，确保炉腔内为真空状态。
如图1所示，所述炉体的底部连接有电极接线柱放置座17，所述电极接线柱9设置在电极接线柱放置座17的侧壁上。
如图1所示，所述炉体的底部安装有发热体固定座11，所述发热体1的冷端穿过发热体固定座11且与发热体固定座11连接，便于安装发热体1。
如图1所示，所述加料管10的内壁上设置有第一保温棉层19，所述结晶筒5的内壁上设置有第二保温棉层20，所述第二保温棉层20位于加料管10与结晶器7之间，以确保炉腔内的还原温度。
如图1所示，所述冷却水套12套设在结晶筒5外中部，保持合适的冷却温度。
本实施例中，所述炉衬6为石墨炉衬，耐高温性能好；所述炉壳8为钢板炉壳，强度高，便于加工，取材方便。
本实用新型的工作原理为：首先，将原料(氧化钙和还原剂)通过加料管10放入炉腔内，加料管10通过第一密封法兰10-1密封；然后，在抽真空管道4处连接抽真空设备，确保炉体内达到真空状态；再将电极接线柱9与电源连接，通电时发热体1发热对原料加热。当炉腔内温度达到1250℃时，保温一定时间，然后停止供电，炉腔内继续维持真空状态；冷却后当炉腔内温度低于500℃时，关闭抽真空设备；通过冷却水套12控制结晶筒5内温度为400℃～600℃，钙蒸气可以顺利结晶到结晶器7内，打开结晶筒5前需要先通入氩气，避免金属钙氧化，然后拉出结晶器7收集钙产品。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (10)
1.一种内热式真空还原氧化钙制备金属钙的实验装置，其特征在于：包括炉体，所述炉体的内壁上设置有炉衬(6)，所述炉体上安装有发热体(1)，所述发热体(1)的热端位于炉衬(6)内，所述发热体(1)的冷端穿出所述炉体的底部且端部连接有导电带(18)，所述导电带(18)的另一端连接有电极接线柱(9)，所述炉体的顶部设置有一端与其连通的加料管(10)，所述加料管(10)的另一端连接有第一密封法兰(10-1)，所述加料管(10)外设置有一端与其连通的结晶筒(5)，所述结晶筒(5)的另一端连接有第二密封法兰(5-1)，所述结晶筒(5)内设置有能够抽拉的结晶器(7)，所述结晶筒(5)外套设有冷却水套(12)，所述结晶筒(5)上设置有与其连通的抽真空管道(4)。
2.按照权利要求1所述的一种内热式真空还原氧化钙制备金属钙的实验装置，其特征在于：所述炉体包括炉壳(8)以及由外向内依次设置在炉壳(8)内的保温棉层(3)和保温砖层(2)，所述炉衬(6)设置在保温砖层(2)上。
3.按照权利要求1或2所述的一种内热式真空还原氧化钙制备金属钙的实验装置，其特征在于：所述发热体(1)外套有石墨套管(13)。
4.按照权利要求1或2所述的一种内热式真空还原氧化钙制备金属钙的实验装置，其特征在于：所述炉体上设置有用于观察炉腔内物料反应情况的观察口(14)。
5.按照权利要求1或2所述的一种内热式真空还原氧化钙制备金属钙的实验装置，其特征在于：所述炉体上设置有用于测量炉腔内温度的热电偶(15)，所述热电偶(15)上套设有密封罩(16)，所述密封罩(16)固定在所述炉体的外壁上。
6.按照权利要求1或2所述的一种内热式真空还原氧化钙制备金属钙的实验装置，其特征在于：所述炉体的底部连接有电极接线柱放置座(17)，所述电极接线柱(9)设置在电极接线柱放置座(17)的侧壁上。
7.按照权利要求1或2所述的一种内热式真空还原氧化钙制备金属钙的实验装置，其特征在于：所述炉体的底部安装有发热体固定座(11)，所述发热体(1)的冷端穿过发热体固定座(11)且与发热体固定座(11)连接。
8.按照权利要求1或2所述的一种内热式真空还原氧化钙制备金属钙的实验装置，其特征在于：所述加料管(10)的内壁上设置有第一保温棉层(19)，所述结晶筒(5)的内壁上设置有第二保温棉层(20)，所述第二保温棉层(20)位于加料管(10)与结晶器(7)之间。
9.按照权利要求1或2所述的一种内热式真空还原氧化钙制备金属钙的实验装置，其特征在于：所述冷却水套(12)套设在结晶筒(5)外中部。
10.按照权利要求2所述的一种内热式真空还原氧化钙制备金属钙的实验装置，其特征在于：所述炉衬(6)为石墨炉衬，所述炉壳(8)为钢板炉壳。
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