CN209783283U - 一种人工合成云母生产用循环窑炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种人工合成云母生产用循环窑炉，包括金属材质的筒状炉体和设置在筒状炉体内的加热元件，筒状炉体上设置有若干条透气缝隙。该人工合成云母生产用循环窑炉中设置有透气缝隙，云母混合原料在加热熔融的过程中释放出的气态杂质可直接通过透气缝隙排出，与现有技术中夹套式或者内外层炉体所得云母相比，由于炉体上段的气态杂质可通过炉顶部逸散，筒状炉体上段所得云母质量相近，而筒状炉体下段所得云母的质量得到明显提高。

Description

一种人工合成云母生产用循环窑炉

技术领域

本实用新型涉及人工合成云母设备及方法技术领域，具体涉及一种人工合成云母生产用循环窑炉。

背景技术

人工合成云母的方法按照合成工艺分为坩埚下降晶种法和内热法。其中内热法是以天然矿产和部分化工品为原料，依次经过精确计量、均匀配料、电炉熔炼、冷却结晶制得合成云母。现有技术中常用的内热法合成云母用窑炉为耐火砖堆砌而成，耐火砖窑炉的主要缺陷在于以下三点：第一、耐火砖材质中的杂质容易渗入熔体中，人工合成云母原料的损耗高，产品收率低；第二，合成云母熔体与耐火砖附着紧密，需要利用冲击钻等工具人工剥离，上述的玻璃方法也导致了60%以下的窑炉耐火砖回用率；第三，耐火砖废料的环保处理成本高。

改进的技术方案如CN203904004U、CN203908300U中所述的窑炉，其中CN203904004U中的炉体为夹套式，CN203908300U中的炉体包括内层炉体和外层炉体，内层炉体和外层炉体之间填充有保温材料，上述两方案的炉体作用集中于保温，而熔体过快的冷却速度也不利于形成高质量的晶体。上述两种炉体的缺陷还在于：合成云母混合原料加热熔融过程中产生的气态杂质无法及时逸散，以及高温下炉体金属材质中的杂质元素会缓慢渗入溶体中，都会直接影响合成云母产品的品质。另外，基于金属材质的炉体，如何实现缓冷结晶，也是合成云母技术领域的技术人员亟待解决的问题之一。

实用新型内容

本实用新型的目的之一在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种人工合成云母生产用循环窑炉，由于采用透气缝隙和惰性阻隔层等措施原料利用率以及合成云母产品的品质得到提高。

实现上述技术效果，本实用新型的技术方案为：一种人工合成云母生产用循环窑炉，包括金属材质的筒状炉体和设置在所述筒状炉体内的加热元件，其特征在于，所述筒状炉体上设置有若干条透气缝隙。

优选的技术方案为，还包括分体式的内筒体，内筒体的外径小于上炉体的内径。

优选的技术方案为，还包括若干个热电偶，所述热电偶与所述筒状炉体外的温度显示器连接，所述筒状炉体上还设置有若干个测温通孔，热电偶的测温保护管穿设在所述测温通孔中。

优选的技术方案为，所述筒状炉体的内表面设置有惰性阻隔层，惰性阻隔层的材质为熔点大于1750℃的金属单质或者金属合金。

优选的技术方案为，所述筒状炉体包括上炉体和下炉体，上炉体的底面压设在下炉体的顶面上，下炉体的顶面内径大于底面内径。

优选的技术方案为，还包括炉底板，所述筒状炉体设置在所述炉底板的上方。

优选的技术方案为，上炉体为一体式直筒状；下炉体由弧面单元围合而成，所述弧面单元之间可拆卸式固定连接。

本实用新型中人工合成云母的生产方法包括填料、加热、缓冷结晶工序，其中填料工序为：将内筒体放入筒状炉体中，加热元件位于内筒体中，向内筒体和筒状炉体之间的间隔中填充粉碎的云母坯料，向内筒体中填充合成云母用混合原料，移除内筒体。

优选的技术方案为，加热工序中，调节热电偶在筒状炉体中的插入深度，获得热电偶测量端的温度值，得出合成云母熔体外缘与筒状炉体内壁的距离，确定加热元件的工艺参数。

本实用新型中另一人工合成云母的生产方法包括填料、加热、缓冷结晶工序，其中加热工序中，调节热电偶在筒状炉体中的插入深度，获得热电偶测量端的温度值，得出合成云母熔体外缘与筒状炉体内壁的距离，确定加热元件的工艺参数。

本实用新型的优点和有益效果在于：

该人工合成云母生产用循环窑炉中设置有透气缝隙，云母混合原料在加热熔融的过程中释放出的气态杂质可直接通过透气缝隙排出，与现有技术中夹套式或者内外层炉体所得云母产品相比，由于炉体上段的气态杂质可通过炉顶部逸散，筒状炉体上段所得云母质量相近，而筒状炉体下段所得云母的质量得到明显提高。

附图说明

图1是本实用新型人工合成云母生产用循环窑炉实施例1的结构示意图；

图2是图1中A的局部放大图；

图3是本实用新型人工合成云母生产用循环窑炉实施例2的结构示意图；

图4是实施例2加热状态下云母熔体、粉碎云母坯料以及上炉体的局部结构示意图；

图中：1、炉底板；2、筒状炉体；21、上炉体；22、下炉体；3、加热元件；4、透气缝隙；5、热电偶；6、温度显示器；7、测温通孔；8、内筒体；9、惰性阻隔层；a、凸边；b、螺栓；c、云母熔体；d、粉碎云母坯料。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

透气缝隙

透气缝隙的作用在于跟炉体外的大气相通，缝隙的尺寸过大不仅会导致粉碎的云母坯料漏出，还会降低炉体的机械强度。因此缝隙的尺寸可趋小控制，具体的，缝隙的尺寸根据炉体的大小综合确定，优选透气缝隙的尺寸如下：缝隙宽度2～4mm。优选的，为了保证炉体周向各部分散热效率均以，透气缝隙在筒状炉体的周向均匀分布。

透气缝隙的长度走向可为横向、竖向或倾斜方向，优选的透气缝隙的长度走向为横向。

筒状炉体的材质以及材料厚度

炉体中云母熔体的温度在1750℃以上，云母熔体与筒状炉体之间间隔一定厚度的粉碎云母坯料时，筒状炉体的材质熔点可低于1750℃，金属材质的选择范围较大，可为铁、钢以及熔点更高的金属或者金属合金。筒状炉体材料的厚度根据合成云母需要的散热效率具体选择，优选为4～20cm。

内筒体

内筒体与筒状炉体为分体状态，内筒体的作用在于与筒状炉体以及炉底板之间形成间隔辅助装料。以保证合成云母混合原料与筒状炉体之间间隔一定厚度的粉碎云母坯料，上述的粉碎云母坯料作为缓冷保温层使用。云母坯料是指元素组成与合成云母相同，但由于结晶过程中降温速度过快未形成结晶形态的部分原料。

内筒体的高度不限，内筒体高度小于筒状炉体或者上炉体高度时，装料过程中可间歇性的上提内筒体，满足粉碎云母坯料和云母混合原料分区填充的要求。

测温通孔

测温通孔的作用在于穿设热电偶的测温保护管，因此测温通孔的内径略大于测温保护管的外径。优选的，筒状炉体的中心轴与测温通孔的中心轴相交。

实际生产中，沿云母熔体、粉碎云母坯料至筒状炉体的方向，温度呈下降趋势。因此，通过人工手动或者机械驱动调节热电偶在筒状炉体中的插入深度，或者热电偶温度值，判断熔体的外缘与筒状炉体内壁之间的厚度，即判断作为缓冷保温层的粉碎云母坯料的厚度，当缓冷保温层的厚度达到预定数值时，停止加热，开始缓冷结晶。

惰性阻隔层

惰性阻隔层的作用在于阻断筒状炉体材质中的杂质向云母熔体中渗入。为保证炉体实现循环使用，优选的惰性阻隔层的材质为已知的熔点大于1750℃的金属单质或者金属合金，可选范围包括但不限于铂、铂铱合金、铂铑合金等，优选为铂。惰性阻隔层附着于筒状炉体内表面的处理工艺为已知的任意一种方式，例如电镀、真空镀膜等。

炉底板

筒状炉体可直接设置在生产空间的地面上，例如预埋钢板的车间地面上，优选的循环窑炉中包括炉底板，炉底板的作用在于形成炉体的底面，进一步的，炉底板的顶面也设置有与筒状炉体内表面一致的惰性阻隔层。

加热元件

加热元件根据云母熔体需要达到的温度进行选型，进一步的，加热元件通过炉底的导线与炉体外的电源连接。加热元件的数量优选为三个以上。

上炉体和下炉体、筒状炉体与底板之间的连接关系

本身炉体表面设置有缝隙，炉体自重较大，筒状炉体直接搁置于底板上，以及上炉体搁置在下炉体上，可在筒状炉体与底板以及上炉体与下炉体之间的透气缝隙，直接搁置的连接关系也更方便拆卸。

对于额定电压、额定功率且形状固定的加热元件，其工艺参数包括加热时间。

上炉体和下炉体的结构

由于粉碎云母坯料缓冷保温层的存在，炉体与云母熔体之间很容易分离，因此上炉体和/或下炉体均可为一体式，也可由弧面单元围合而成。进一步的，由于下炉体的顶面内径大于底面内径，即下炉体为倒锥台形或者侧壁为鼓面的近似倒锥台形，为了减少吊装作业，优选的，下炉体由弧面单元围合而成，进一步的，下炉体由两对称的弧面单元围合而成，弧面单元之间通过已知方式可拆卸式固定连接，例如弧面单元设置有凸边，凸边之间通过螺栓固定连接。

进一步的，炉体表面还可以设置透气保温层等缓冷结构；炉底板和/或筒状炉体的表面还设置有便于吊装的吊耳等结构；温度显示器为已知的能跟热电偶连接并显示热电偶实测值的显示器，可为与热电偶一体连接的数显组件，也可为电脑、PDA、手机显示屏等；人工合成云母的生产方法中，炉底板上也可预先铺设粉碎的云母坯料，而加热元件的加热部分位于上述的预先铺设的粉碎云母坯料上方。

实施例1

如图1-2所示，实施例1人工合成云母生产用循环窑炉，包括炉底板1、设置在炉底板1上的金属材质的筒状炉体2、设置在筒状炉体2内的加热元件3，筒状炉体2上设置有若干条透气缝隙4。

实施例1的还包括若干个热电偶5，热电偶5与筒状炉体2外的温度显示器6连接，筒状炉体2上还设置有若干个测温通孔7，热电偶5的测温保护管穿设在测温通孔7中。

实施例1中不包括内筒体，直接将合成云母原料装填在筒状炉体中，为了形成保温层，加热后云母熔体与筒状炉体以及炉底板之间间隔一定厚度未熔融的合成云母原料，加热工序中，调节热电偶5在筒状炉体2中的插入深度，在筒状炉体2外的温度显示器6获得热电偶测量端的温度值，得出合成云母熔体外缘与筒状炉体2内壁的距离，确定加热元件3的工艺参数例如终止加热的时间。

实施例1的筒状炉体由两对称的弧面单元组合而成，筒状炉体的外轮廓为鼓形，弧面单元之间通过凸边a以及螺栓b连接。

为了实现炉底板的循环利用，优选的炉底板也为金属材质。

图1中的箭头表示热电偶的插入方向。

实施例2

如图3-4所示，实施例2基于实施例1，区别在于实施例2的人工合成云母生产用循环窑炉还包括分体式的内筒体8。

筒状炉体2的内表面设置有惰性阻隔层9，惰性阻隔层9的材质为铂。

筒状炉体2包括上炉体21和下炉体22，上炉体21的底面直接经过吊装压设在下炉体22的顶面上，下炉体22的顶面内径大于底面内径；上炉体21为一体式直筒状；下炉体22由弧面单元围合而成，弧面单元之间筒实施例1的凸边a、螺栓b可拆卸式连接结构；内筒体8的外径小于上炉体2的内径。

图3中双箭头表示内筒体装料时内筒体的运动方向，单向箭头表示热电偶的插入方向；图4局部结构示意图由左至右依次为云母熔体c、粉碎云母坯料d、惰性阻隔层9以及上炉体21。

实施例2云母生产方法包括以下步骤：

S1：组装炉底板1、上炉体21和下炉体22

S2：在炉底板上铺设一层粉碎的云母坯料；

S3：将内筒体8吊装到筒状炉体2的上炉体21或下炉体22中，加热元件位于内筒体中，向内筒体8和筒状炉体2之间的间隔中填充粉碎的云母坯料，向内筒体8中填充合成云母用混合原料，间歇向上提内筒体8，并继续按照上述的方法分区填充，直至筒状炉体2内的物料填充至预定高度；

S4：启动加热元件加热筒状炉体2内的物料；

S5：向炉外牵拉热电偶5或者向炉体内推入热电偶，调整热电偶的测量端与筒状炉体2的间隔，在筒状炉体外的温度显示器6获得热电偶测量端的温度值，得出合成云母熔体外缘与筒状炉体2内壁的距离，当合成云母熔体外缘与筒状炉体2内壁的距离达到预定的保温距离并且云母熔体c的温度达到预定温度时，终止加热并开始缓冷结晶。

基于相同尺寸的云母窑炉（窑炉壁厚13cm）以及相同的工艺参数（合成云母混合原料投料量14吨、加热元件型号、加热时间等），云母窑炉内壁不具有惰性阻隔层9，具有透气缝隙和不具有透气缝隙的云母窑炉原料利用率分别为90%和85%。

基于相同尺寸的云母窑炉以及相同的工艺参数（合成云母混合原料投料量、加热元件型号、加热时间、透气缝隙数量和排布等），具有惰性阻隔层9铂镀层（厚度8μm）的云母窑炉原料利用率为95%。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种人工合成云母生产用循环窑炉，包括金属材质的筒状炉体和设置在所述筒状炉体内的加热元件，其特征在于，所述筒状炉体上设置有若干条透气缝隙。

2.根据权利要求1所述的人工合成云母生产用循环窑炉，其特征在于，还包括分体式的内筒体，内筒体的外径小于上炉体的内径。

3.根据权利要求1所述的人工合成云母生产用循环窑炉，其特征在于，还包括若干个热电偶，所述热电偶与所述筒状炉体外的温度显示器连接，所述筒状炉体上还设置有若干个测温通孔，热电偶的测温保护管穿设在所述测温通孔中。

4.根据权利要求1所述的人工合成云母生产用循环窑炉，其特征在于，所述筒状炉体的内表面设置有惰性阻隔层，惰性阻隔层的材质为熔点大于1750℃的金属单质或者金属合金。

5.根据权利要求1所述的人工合成云母生产用循环窑炉，其特征在于，所述筒状炉体包括上炉体和下炉体，上炉体的底面压设在下炉体的顶面上，下炉体的顶面内径大于底面内径。

6.根据权利要求5所述的人工合成云母生产用循环窑炉，其特征在于，还包括炉底板，所述筒状炉体设置在所述炉底板的上方。

7.根据权利要求5所述的人工合成云母生产用循环窑炉，其特征在于，下炉体由弧面单元围合而成，所述弧面单元之间可拆卸式固定连接。