CN206828107U

CN206828107U - 稀土氟化炉

Info

Publication number: CN206828107U
Application number: CN201720270687.XU
Authority: CN
Inventors: 王昊; 雷忠; 侯长春; 王东; 杨胜岭; 李佩璋
Original assignee: BAOTOU SANLONG RARE METAL MATERIAL Co Ltd
Current assignee: BAOTOU SANLONG RARE METAL MATERIAL Co Ltd
Priority date: 2017-03-20
Filing date: 2017-03-20
Publication date: 2018-01-02
Anticipated expiration: 2027-03-20

Abstract

本实用新型公开了一种稀土氟化炉，其包括炉体、石墨发热体和料皿，所述石墨发热体和所述料皿均位于所述炉体的内部，且所述石墨发热体与所述料皿之间无固体遮挡物。本实用新型的稀土氟化炉显著提高了加热效率，且价格低廉，使用寿命长，成本低。

Description

稀土氟化炉

技术领域

本实用新型涉及一种稀土氟化炉，尤其是一种将稀土氧化物转化为稀土氟化物的稀土氟化炉。

背景技术

无水氟化稀土是提取稀土金属的必备原料，其制备方法一般分为湿法转化和火法转化两种。火法转化通常是在高温下采用氟化氢(HF)气体对氧化稀土进行氟化处理。由于氟化氢气体在高温下有较强的腐蚀性，因而不能在氟化炉的封闭的炉内壁内部设置发热体进行直接加热，而是在氟化炉的炉内壁与保温层之间设置硅碳棒或电阻合金(如铁铬铝合金)作为发热体，对炉内的稀土材料进行间接加热。采用硅碳棒作为发热体，由于硅碳棒易断及存在电阻匹配的问题，一般六个月要全部更换，使用寿命短，成本高。采用电阻合金(如铁铬铝合金)作为发热体的氟化炉，存在电热效率低、使用成本高和不易维护检修的问题。此外，传统的氟化炉需使用380V三相电源供电加热，存在一定的安全隐患。

申请号为CN201320773628.6的中国专利申请公开了一种稀土氧化物氟化炉，包括炉外壁、炉胆、气体接入管和盛料盘，盛料盘均匀分布在炉胆内，所述炉胆放置于具有保温层的加热层内，所述炉胆顶部开口设有尾气收集罩，即尾气收集罩安放在炉胆上，用以收集反应排放尾气，氟化氢气体接入管从炉胆底部接入，在气体接入管的炉内一端设有分流管所述分流管沿着炉胆内壁两侧向上延伸至炉胆中部，所述分流管上均布有喷气口。该氟化炉的加热层位于炉胆的外部，只能进行间接加热，加热效率较低。

因此，目前迫切需要一种热效率高且使用寿命长的稀土氟化炉。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种稀土氟化炉，该氟化炉热效率高且使用寿命长。

本实用新型的目的是通过如下技术方案实现的。

本实用新型提供一种稀土氟化炉，其包括炉体、石墨发热体和料皿，所述石墨发热体和所述料皿均位于所述炉体的内部，且所述石墨发热体与所述料皿之间无固体遮挡物。本实用新型的石墨发热体与料皿之间不存在固体遮挡物，石墨发热体对料皿中进行直接加热，从而提高了热能利用率。换言之，石墨发热体与料皿之间气体连通，在氟化炉工作时，二者均暴露在炉内壁内的氟化氢气氛中。

根据本实用新型的稀土氟化炉，优选地，所述炉体可以包括从外到内依次排布的炉外壁、保温层和炉内壁，所述石墨发热体和所述料皿均位于所述炉内壁围成的空腔内。本实用新型的炉体形状并没有特别限制，可以为长方体形或圆筒型等。在本实用新型中，炉外壁、保温层和炉内壁之间可以之间直接接触或者相互不接触。作为优选，炉外壁、保温层和炉内壁之间可以之间直接接触。

根据本实用新型的稀土氟化炉，优选地，所述炉体的炉外壁的材质可以是钢，优选为不锈钢。本实用新型中，所述炉体的保温层与所述炉外壁可以直接接触或不直接接触。所述的保温层与所述炉内壁可以直接接触或不直接接触。根据本实用新型的一个实施方式，所述炉体的炉外壁、保温层和炉内壁依次直接接触。

根据本实用新型的稀土氟化炉，优选地，所述稀土氟化炉还可以包括发热体电极和导电装置；所述发热体电极位于所述炉内壁围成的空腔内，且与所述石墨发热体连接；所述导电装置的一端位于所述炉内壁围成的空腔内，并与所述发热体电极连接；所述导电装置的另一端位于所述炉外壁的外部，用于连接电源；所述发热体电极与所述炉内壁之间设有绝缘层。本实用新型的导电装置的实例包括但不限于铜排。

根据本实用新型的稀土氟化炉，优选地，所述的稀土氟化炉还可以包括炉门，且所述炉门设置在所述炉体上。例如，炉门位于所述炉体的侧壁上。在本实用新型中，所述炉门可以设有保温层。本实用新型的稀土氟化炉还可以包括气体入口和气体出口，分别用于向炉体内通入氟化氢气体和从炉体内导出废气。根据本实用新型的一个实施方式，气体入口与氟化氢储罐连接，所述的气体出口与废气处理装置连接。

根据本实用新型的一个实施方式，所述的稀土氟化炉还包括气体入口和气体出口，所述气体入口设置在所述炉体的侧壁或所述炉门上，且所述气体出口设置在所述炉体的侧壁或所述炉门上。根据本实用新型的另一个实施方式，所述气体入口设置在所述炉门上，且所述气体出口设置在与所述炉门相对的侧壁上。

根据本实用新型的稀土氟化炉，优选地，所述石墨发热体设置为环绕所述料皿。这样可以增大料皿受热面，提高热能利用率。在本实用新型中，优选地，所述料皿包括叠加的多个料皿单元。这些料皿单元相互叠加在一起，从而可以同时处理多层原料，以提高工作效率和热能利用率。

在本实用新型中，所述炉体的侧壁和顶壁附近均设置有石墨发热体单元，料皿被石墨发热体单元环绕。根据本实用新型的稀土氟化炉，优选地，所述石墨发热体包括多条相互平行的石墨发热体单元。这样可以增大加热面。本实用新型中，石墨发热体单元的具体形状并没有特别限制，只要有利于加热料皿即可。作为优选，所述的石墨发热体单元为下部开口的框体结构。

根据本实用新型的稀土氟化炉，优选地，所述石墨发热体单元包括第一侧臂、第二侧臂和横臂；第一侧臂的尾端和第二侧臂的尾端均与所述发热体电极连接；所述横臂的一端与第一侧臂的顶端连接，所述横臂的另一端和第二侧臂的顶端连接，从而围成加热空腔；所述料皿设置在所述加热空腔内。所述横臂的一端与第一侧臂的顶端之间可以采用埋头金属螺栓(例如埋头钢螺栓)连接，并以防腐材料填充和覆盖；所述横臂的另一端和第二侧臂的顶端可以采用埋头金属螺栓(例如埋头钢螺栓)连接，并以防腐材料填充和覆盖。这样可以防止金属腐蚀和对稀土原料、产品的污染。防腐材料的实例包括石墨粉与碳胶泥的混合物。

本实用新型的石墨发热体通过发热体电极并经导电装置与外部的电源连接，从而实现加热。发热体电极和导电装置在炉体内的位置和数量均没有特别限制，只要能够实现石墨发热体通电加热即可。本实用新型的发热体电极优选为石墨电极，其可以直接暴露在氟化氢气氛中，而无需进行额外保护。本实用新型的导电装置优选为导电铜排。所述导电铜排位于炉体内部的部分由耐高温绝缘材料封闭，避免导电铜排暴露在氟化氢气氛中，从而防止导电铜排的腐蚀和对稀土原料、产品的污染。本实用新型中，发热体电极与炉内壁之间设有绝缘层。所述绝缘层可以由耐高温绝缘材料制成。根据本实用新型的一个实施方式，所述的绝缘层的耐高温绝缘材料为耐火砖。所述的导电装置可以与位于炉体外部的电源连接。优选地，所述电源能够提供0～17V的直流电压、0～5000A的直流电流。本实用新型的电源的实例包括但不限于IGBT整流电源。

本实用新型的稀土氟化炉，采用石墨发热体对料皿直接加热的方式，显著提高了加热效率。本实用新型的石墨发热体和料皿直接位于炉体的炉内壁围成的空腔内，不必设置单独的仅用于容纳料皿的炉内胆，因而结构简单，利于安装。现有氟化炉的发热体则位于炉内胆和保温层之间，即发热体与料皿之间间隔着炉内胆，因而安装较为复杂。本实用新型的石墨发热体成本低廉，克服了现有的硅碳棒发热体或铁铬铝合金发热体存在的使用寿命短、成本高的问题。

附图说明

图1为实施例1的稀土氟化炉的正视示意图。

图2为实施例1的稀土氟化炉的侧视示意图。

附图标记说明如下：

11-炉外壁，12-保温层，13-炉内壁，2-石墨发热体单元，3-料皿单元，4-石墨电极，5-导电铜排，6-IGBT整流电源，7-炉门，8-气体入口，9-气体出口，10-绝缘层，21-第一侧臂，22-第二侧臂，23-横臂。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步的说明，但本实用新型的保护范围并不限于此。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例的稀土氟化炉包括炉体、多个石墨发热体单元2组成的石墨发热体、多个料皿单元3叠加而成的料皿、石墨电极4、导电铜排5、IGBT整流电源6、炉门7、气体入口8和气体出口9。炉体包括由外向内依次排布的炉外壁11、保温层12和炉内壁13。炉门7设置于炉体的侧壁上；气体入口8设置在炉门上，并连接氟化氢储罐(未示出)，气体出口9设置在与炉门相对的炉体侧壁上，并与废气处理装置(未示出)连接。石墨发热体、料皿和石墨电极4均位于炉内壁13围成的空腔内，且石墨发热体和料皿之间不存在固体遮挡物，从而实现石墨发热体对料皿内物料直接加热，具有较高的热能利用率。本实施例中，稀土氟化炉包括多条相互平行的石墨发热体单元2构成的石墨发热体。每条石墨发热体单元2包括第一侧臂21、第二侧臂22和横臂23；第一侧臂21的尾端和第二侧臂22的尾端均与石墨电极4连接；横臂23的一端与第一侧臂21的顶端连接，横臂23的另一端和第二侧臂22的顶端连接，从而围成加热空腔；料皿单元3叠加而成的料皿设置在该加热空腔内。石墨电极4通过导电铜排5与IGBT整流电源6连接。石墨电极4与炉内壁13的底部之间设有绝缘层10，其为耐火砖。

本实施例的稀土氟化炉的成本约为1300元/套；石墨发热体可连续使用400炉次以上。采用硅碳棒发热体的传统稀土氟化炉(硅碳棒发热体位于炉内壁与保温层之间，对炉内料皿中的物料进行间接加热)，成本约为2600元/套，硅碳棒发热体100炉次即需要更换。与采用硅碳棒发热体的稀土氟化炉相比，本实施例的稀土氟化炉能耗降低800～1000kW·h/炉次，发热体成本降低50％。

本实用新型并不限于上述实施方式，在不背离本实用新型的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本实用新型的范围。

Claims

1.一种稀土氟化炉，其特征在于，其包括炉体、石墨发热体和料皿，所述石墨发热体和所述料皿均位于所述炉体的内部，且所述石墨发热体与所述料皿之间无固体遮挡物。

2.根据权利要求1所述的稀土氟化炉，其特征在于，所述炉体包括从外到内依次排布的炉外壁、保温层和炉内壁，所述石墨发热体和所述料皿均位于所述炉内壁围成的空腔内。

3.根据权利要求2所述的稀土氟化炉，其特征在于，所述稀土氟化炉还包括发热体电极和导电装置；所述发热体电极位于所述炉内壁围成的空腔内，且与所述石墨发热体连接；所述导电装置的一端位于所述炉内壁围成的空腔内，并与所述发热体电极连接；所述导电装置的另一端位于所述炉外壁的外部，用于连接电源；所述发热体电极与所述炉内壁之间设有绝缘层。

4.根据权利要求3所述的稀土氟化炉，其特征在于，所述的稀土氟化炉还包括炉门，且所述炉门设置在所述炉体上。

5.根据权利要求4所述的稀土氟化炉，其特征在于，所述的稀土氟化炉还包括气体入口和气体出口，所述气体入口设置在所述炉体的侧壁或所述炉门上，且所述气体出口设置在所述炉体的侧壁或所述炉门上。

6.根据权利要求5所述的稀土氟化炉，其特征在于，所述气体入口设置在所述炉门上，且所述气体出口设置在与所述炉门相对的侧壁上。

7.根据权利要求3所述的稀土氟化炉，其特征在于，所述石墨发热体设置为环绕所述料皿。

8.根据权利要求7所述的稀土氟化炉，其特征在于，所述料皿包括叠加的多个料皿单元。

9.根据权利要求1所述的稀土氟化炉，其特征在于，所述石墨发热体包括多条相互平行的石墨发热体单元。

10.根据权利要求9所述的稀土氟化炉，其特征在于，所述石墨发热体单元包括第一侧臂、第二侧臂和横臂；第一侧臂的尾端和第二侧臂的尾端均与所述发热体电极连接；所述横臂的一端与第一侧臂的顶端连接，所述横臂的另一端和第二侧臂的顶端连接，从而围成加热空腔；所述料皿设置在所述加热空腔内。