CN213977954U - 一种制备超高纯镉的设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种制备超高纯镉的设备，包括：区熔料管，中空结构且两端设有密封结构；石英舟，置于所述区熔料管中，用于放置镉原料；加热组件，包括若干个电感线圈和移动装置，所述电感线圈套设于所述区熔料管外，所述移动装置连接支撑所述区熔料管，并带动所述电感线圈沿着所述区熔料管的轴向往复移动。这种制备超高纯镉的设备对区熔料管内的镉原料加热时升温更快且便于精细化控制，有利于提高成品率。

Description

一种制备超高纯镉的设备

技术领域

本实用新型涉及镉制备设备技术领域，尤其涉及一种制备超高纯镉的设备。

背景技术

镉是一种银白色有光泽的金属，具有较高抗拉强度，可用于电镀和制造塑料稳定剂和杀虫剂等，具有广泛的应用。其中纯度达到99.99999％(7N)的超高纯镉制备的碲锌镉(CZT)核辐射探测器及碲镉汞(MCT)红外探测器衬底材料在国防、安防、定位、制导的红外探测等领域有着广泛应用。镉中的杂质直接影响CZT和MCT晶体材料的使用性能，进而影响这两种探测器的探测范围及探测精度，因此研究制备一种纯度超高、质量性能稳定的超高纯镉产品具有重大意义。

现有技术中有一类制造超高纯镉的制备方法为区域熔炼法，在公开号为CN103184347B的中国发明专利公开了一种高纯镉的制备设备，包括区熔料管和内部的石英舟，镉原料放置在石英舟上，区熔料管外部套设区熔加热管，其加热方式为区熔加热管升温后先加热区熔料管，区熔料管上的热量再传导至内部的镉原料上以达到加热镉原料的效果。这种用电发热的区熔加热管基本上都采用电阻丝的结构，但是一方面外部电阻丝上的热量通过热传递和热辐射传递到区熔管中的镉原料的过程中会散失掉很多热量，传热效率低下且造成周围环境温度过高；另一方面电阻丝的温度难以精确控制，在对精度要求非常严格的超高纯镉的制备当中难以满足要求，合格率难以提升。

此外，由于实际上石英舟中的原料需要经过反复多次来回加热才可以达到目标纯度，此类一个设备仅由单套石英舟和石英舟生产的方式生产周期长，效率也较为低下。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种制备超高纯镉的设备，其对区熔料管内的镉原料加热时升温更快且便于精细化控制，有利于提高成品率。

本实用新型的目的采用如下技术方案实现：

一种制备超高纯镉的设备，包括：

区熔料管，中空结构且两端设有密封结构；

石英舟，置于所述区熔料管中，用于放置镉原料；

加热组件，包括若干个电感线圈和移动装置，所述电感线圈套设于所述区熔料管外，所述移动装置连接支撑所述区熔料管，并带动所述电感线圈沿着所述区熔料管的轴向往复移动。

进一步地，所述区熔料管设有两根以上，所述石英舟和电感线圈与所述区熔料管匹配设置。

进一步地，所有所述区熔料管相互平行，套设于所述区熔料管外的所有电感线圈相互连接并共用所述移动装置。

进一步地，所有所述区熔料管为上下平行设置；所述电感线圈成组设置，每组电感线圈由套设于不同区熔料管上的一个电感线圈组成，同组的电感线圈上下相连，最底端的电感线圈支撑连接于所述移动装置上。

进一步地，至少设有两组所述电感线圈；每组所述电感线圈连接独立的电源。

进一步地，每根区熔料管外套设2至3个电感线圈。

进一步地，还包括用于外接流通冷却液的冷却管道，所述冷却管道包括第一管道，所述第一管道位于所述电感线圈内部且沿电感线圈的长度方向设置。

进一步地，所述冷却管道还包括第二管道，所述第二管道布设于所述密封结构上。

进一步地，每根区熔料管的密封装置上均开设有气体入口和气体出口，还设有入口汇流管和出口汇流管，所述入口汇流管与所有所述气体入口连通，所述出口汇流管与所有所述气体出口连通。

进一步地，所述入口汇流管上还连接有气体流量计，所述出口汇流管的出口方向末端还连接有尾气净化装置。

现有技术中采用电阻丝方式加热的设备存在着一些缺陷，本方案对此作出了改进。区熔料管中空且两端密封的结构为石英舟中镉原料的加热提供了良好的环境，在加热方面，本方案采用了电磁感应原理的加热组件，利用了需要被加热的镉原料属于金属的特性，套设在区熔料管外的电感线圈本身不发热，而是产生交变磁场，使得在区熔料管中石英舟上的镉自行发热。

这种加热方式避开了传统的电阻发热再传热的方式，直接从镉原料的内部开始发热，升温速度大大加快；而且由于磁场的覆盖范围较大，只要镉原料在磁场范围内就可以保持持续地自行发热，再加上电感线圈是可以往复移动的，使得加热过程更加均匀稳定；此外，通过控制交变磁场的强度，即可控制镉原料内部涡流的强度从而控温，无需经过传统电阻丝控温中，需要先控制电阻丝温度再慢慢影响镉原料的步骤，控温可以更加直接快速地作用到目标镉原料上，便于精确控温。因此，通过本方案可以达到快速加热和精确控温的效果，使得符合要求的超高纯镉的成品率更高。

附图说明

图1为本实用新型的一种制备超高纯镉的设备的结构示意图；

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上，或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

图1示出了本实用新型的一种制备超高纯镉的设备，包括区熔料管1、石英舟2和加热组件3，所述区熔料管1为中空结构且两端设有密封结构11；所述石英舟2置于所述区熔料管1中，用于放置镉原料；所述加热组件3包括若干个电感线圈31和移动装置32，所述电感线圈31套设于所述区熔料管1外，所述移动装置32连接支撑所述区熔料管1，并带动所述电感线圈31沿着所述区熔料管1的轴向往复移动。

本实施例中的区熔料管1中空且两端密封的结构为石英舟2中镉原料的加热提供了良好的环境，在加热方面，本方案采用了电磁感应原理的加热组件3，利用了需要被加热的镉原料属于金属的特性，套设在区熔料管1外的电感线圈31本身不发热，而是产生交变磁场，使得在区熔料管1中石英舟2上的镉自行发热。

这种加热方式避开了传统的电阻发热再传热的方式，直接从镉原料的内部开始发热，升温速度大大加快；而且由于磁场的覆盖范围较大，只要镉原料在磁场范围内就可以保持持续地自行发热，再加上电感线圈31是可以往复移动的，使得加热过程更加均匀稳定；此外，通过控制交变磁场的强度，即可控制镉原料内部涡流的强度从而控温，无需经过传统电阻丝控温中，需要先控制电阻丝温度再慢慢影响镉原料的步骤，控温可以更加直接快速地作用到目标镉原料上，便于精确控温。因此，通过本方案可以达到快速加热和精确控温的效果，使得符合要求的超高纯镉的成品率更高。

作为区熔料管1的优选数量，所述区熔料管1设有两根以上，所述石英舟2和电感线圈31与所述区熔料管1匹配设置，相较于现有技术中单根区熔料管1的方案，本方案可以在两根以上的区熔料管1中进行提纯操作，大大提高了单位时间内的产品产出，提高了产品的生产效率。

在区熔料管1和电感线圈31的结构和位置设置上，所有所述区熔料管1相互平行，套设于所述区熔料管1外的所有电感线圈31相互连接并共用所述移动装置32。相互平行的两根区熔料管1之间的距离相等，既可以避免同时加热时由于另一根区熔料管1的影响使得区熔料管1中的不同区域温度不一致，又方便套设在不同区熔料管1外面的电感线圈31可以以同一套移动装置32带动。

具体地，所有所述区熔料管1为上下平行设置，便于使用者在使用时同时观察多根区熔料管1中的情形；所述电感线圈31成组设置，每组电感线圈31由套设于不同区熔料管1上的一个电感线圈31组成，同组的电感线圈31上下相连，电感线圈31上下相连相较于左右相连可以避免连接线紧贴区熔料管1的外表面，使得区熔料管1上的高温影响电感线圈31；最底端的电感线圈31支撑连接于所述移动装置32上，便于与设置在区熔料管1下方的移动装置32相连，本实施例中还设有安装台4，安装台4上设有移动滑轨5，所述移动装置32连接在所述移动滑轨5上并沿其滑动；安装台4上立设两根支撑柱6，所述区熔料管1的两端均固定在所述支撑柱6上。

在上述结构基础上，至少设有两组所述电感线圈31，每组所述电感线圈31连接独立的电源33。使得每组电感线圈31的开合与功率都可以单独控制，便于实现不同区域不同温度的加热或根据需要仅打开其中一组或几组电感线圈31，可以达到的控制方式更加多样化。

本实施例中的区熔料管1长度为1.3m-2m，直径为90-100mm，无论上述电感线圈31如何分布，本实施例优选每根区熔料管1外套设2至3个电感线圈31，以保证每根区熔料管1都能够被快速加热。

由于采用了电磁感应加热的方式来加热，区熔料管1两端之间连接有密封结构11，在镉原料升温后，石英舟2和区熔料管1的温度也会升高；为了确保电感线圈31等结构在区熔料管1温度升高之后还能保持正常工作，特地设置了用于外接流通冷却液的冷却管道，所述冷却管道包括第一管道，所述第一管道位于所述电感线圈31内部且沿电感线圈31的长度方向设置。因为电感线圈31本身无需发热，而且经常含有不能耐受过高温度的材质，因此在其内设置冷却管道十分必要，避免高温熔毁电感线圈31。当然，也可以采用耐高温的电感线圈31而不设置此冷却管道。此外，与区熔料管1直接连接的密封结构11包括法兰和密封垫等结构，为了确保密封性，密封垫一般为软的橡胶等材质制成，因此也容易在高温下变形老化，因此本实施例优选所述冷却管道还包括第二管道，所述第二管道布设于所述密封结构11上，图1中示出有第二管道的冷却液进口7，第二管道中流过冷却液可以及时降低密封结构11的温度，避免高温对密封结构11的影响。

在排气方面，每根区熔料管1的密封装置上均开设有气体入口和气体出口，还设有入口汇流管和出口汇流管，所述入口汇流管与所有所述气体入口连通，需要进入的气体从入口汇流管进入，再分散到各个气体入口进入每根区熔料管1中；类似的，所述出口汇流管与所有所述气体出口连通，每根区熔料管1中的气体从每个气体出口出来，再经过出口汇流管的汇总流出。

所述入口汇流管上还连接有气体流量计8用于检测统计气体流量便于控制，所述出口汇流管的出口方向末端还连接有尾气净化装置9，避免尾气中含有的镉粉末等对环境和人体有害的粉末杂质排出。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种制备超高纯镉的设备，其特征在于，包括：

区熔料管，中空结构且两端设有密封结构；

石英舟，置于所述区熔料管中，用于放置镉原料；

加热组件，包括若干个电感线圈和移动装置，所述电感线圈套设于所述区熔料管外，所述移动装置连接支撑所述区熔料管，并带动所述电感线圈沿着所述区熔料管的轴向往复移动。

2.如权利要求1所述的制备超高纯镉的设备，其特征在于，所述区熔料管设有两根以上，所述石英舟和电感线圈与所述区熔料管匹配设置。

3.如权利要求2所述的制备超高纯镉的设备，其特征在于，所有所述区熔料管相互平行，套设于所述区熔料管外的所有电感线圈相互连接并共用所述移动装置。

4.如权利要求3所述的制备超高纯镉的设备，其特征在于，所有所述区熔料管为上下平行设置；所述电感线圈成组设置，每组电感线圈由套设于不同区熔料管上的一个电感线圈组成，同组的电感线圈上下相连，最底端的电感线圈支撑连接于所述移动装置上。

5.如权利要求4所述的制备超高纯镉的设备，其特征在于，至少设有两组所述电感线圈，每组所述电感线圈连接独立的电源。

6.如权利要求1所述的制备超高纯镉的设备，其特征在于，每根区熔料管外套设2至3个电感线圈。

7.如权利要求1至6任一项所述的制备超高纯镉的设备，其特征在于，还包括用于外接流通冷却液的冷却管道，所述冷却管道包括第一管道，所述第一管道位于所述电感线圈内部且沿电感线圈的长度方向设置。

8.如权利要求7所述的制备超高纯镉的设备，其特征在于，所述冷却管道还包括第二管道，所述第二管道布设于所述密封结构上。

9.如权利要求2所述的制备超高纯镉的设备，其特征在于，每根区熔料管的密封装置上均开设有气体入口和气体出口，还设有入口汇流管和出口汇流管，所述入口汇流管与所有所述气体入口连通，所述出口汇流管与所有所述气体出口连通。

10.如权利要求9所述的制备超高纯镉的设备，其特征在于，所述入口汇流管上还连接有气体流量计，所述出口汇流管的出口方向末端还连接有尾气净化装置。

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