一種反應(yīng)爐爐體的熔鹽換熱控溫裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種反應(yīng)爐爐體的熔鹽換熱控溫裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]碘化提純原理是在真空密閉容器中，碘蒸汽在較低溫度下與被提純金屬發(fā)生反應(yīng)，生成揮發(fā)性碘化物，這些碘化物在較高溫度的母絲上離解成金屬和碘蒸汽，金屬沉積在熾熱母絲上，使母絲長大，而碘蒸汽返回原料區(qū)繼續(xù)與原料金屬反應(yīng)，過程反復(fù)進行。實現(xiàn)過程的關(guān)鍵是在反應(yīng)設(shè)備中控制兩個不同的溫度條件，即絲溫和料溫(即爐溫)。其中，絲溫是由直接在母絲上施加電壓而獲得的，通過調(diào)節(jié)電極電壓來控制。料溫是被提純金屬與碘作用生成碘化物的溫度。在合適的溫度下，生成易揮發(fā)的金屬四碘化物，而當(dāng)溫度升高后易于生成較不易揮發(fā)的低價碘化物(MeI3，MeI2)，而使金屬沉積速度下降。
[0003]因此，為保證碘化提純反應(yīng)的高效進行，必須將料溫控制在一定的范圍內(nèi)，使原料與碘生成易揮發(fā)的四碘化物。然而，隨著爐體內(nèi)部碘化反應(yīng)的進行，母絲功率逐漸變大，產(chǎn)生的熱量無法及時有效的排出，造成料溫(爐體溫度)不斷升高，且各處溫度不一，嚴(yán)重影響碘化提純效率。為解決這樣的問題，現(xiàn)在采用的技術(shù)手段一是電阻絲加熱和風(fēng)冷控溫相結(jié)合的方法來維持爐內(nèi)料溫的恒定。其中風(fēng)冷控溫通常采用底部吹風(fēng)的方法，在吹風(fēng)過程中，由于各處風(fēng)壓不同，很難達到使反應(yīng)爐爐體各處溫度均勻降低的效果，且控溫精度較差；二是由熔鹽加熱爐，換熱器和熔鹽槽等組成的熔鹽換熱控溫方法，優(yōu)點是控溫精度較高，缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，熔鹽極易堵塞管道，且不能靈活適用于碘化過程的間歇生產(chǎn)和連續(xù)生產(chǎn)，降低了生產(chǎn)效率。有鑒于此，本發(fā)明研究開發(fā)了一種反應(yīng)爐爐體的熔鹽換熱控溫裝置及方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有反應(yīng)爐溫度控溫過程中存在的控溫精度較低、控溫裝置復(fù)雜、需連續(xù)生產(chǎn)等問題，提供一種反應(yīng)爐爐體的熔鹽換熱控溫裝置及方法。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種反應(yīng)爐爐體的熔鹽換熱控溫裝置，該裝置包括反應(yīng)器和可容納反應(yīng)器的鹽浴爐，所述的鹽浴爐的側(cè)壁上設(shè)置冷卻水套和加熱電阻絲，所述的鹽浴爐內(nèi)設(shè)置監(jiān)測熔鹽溫度的熱電偶、均勻熔鹽溫度的攪拌器及在攪拌過程中引導(dǎo)熔鹽流向的導(dǎo)流管。
[0007]所述的熔鹽是由質(zhì)量比為1:1的NaN03和KN03所組成的混合熔鹽。
[0008]所述的冷卻水套設(shè)置于鹽浴爐側(cè)壁的上段，所述的熱電阻絲設(shè)置于鹽浴爐側(cè)壁的下段，分別用于冷卻和加熱鹽浴爐中的熔鹽。
[0009]所述的攪拌器深入鹽浴爐中，上端通過皮帶和皮帶輪與電動機相連，以獲得電動機提供的動力。所述攪拌器的作用在于產(chǎn)生渦流，使得鹽浴爐中熔鹽溫度趨于均勻。所述導(dǎo)流管的作用在于在攪拌過程中引導(dǎo)鹽浴爐上部溫度較低的熔鹽運行至鹽浴爐下部，將熔鹽爐下部溫度較高的熔鹽擠壓至熔鹽爐上部，形成循環(huán)，保證熔鹽爐上下部溫度趨于一致。
[0010]所述的鹽浴爐的外部(外周)還設(shè)有起支撐保護作用的外殼，外殼上可設(shè)置支架，用于安裝電動機、皮帶和皮帶輪。
[0011]一種反應(yīng)爐爐體的熔鹽換熱控溫方法，包括以下步驟:
[0012]1.將熔鹽加入到鹽浴爐中，開啟熱電阻絲電源，加熱使鹽浴爐中的熔鹽熔化；
[0013]i1.將反應(yīng)器吊入熔鹽中，同時開啟攪拌器，在攪拌器的作用下使反應(yīng)器的溫度均勻升高至所需溫度；
[0014]Ii1.在反應(yīng)進行過程中，當(dāng)反應(yīng)器的溫度過高時，關(guān)閉熱電阻絲電源，打開冷卻系統(tǒng)，控制冷卻水套中冷卻水流量，在攪拌器的渦流作用下，熔鹽溫度均勻降低，促使反應(yīng)器溫度均勻降低，從而使反應(yīng)器溫度始終維持在理想溫度范圍；
[0015]iv.反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)器吊出，待冷卻至室溫后出爐。關(guān)閉電源，熔鹽自然冷卻至室溫。
[0016]本發(fā)明的控溫裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、控溫精度高、操作簡單、易于維護的特點，提高了生產(chǎn)效率，解決了關(guān)鍵技術(shù)性問題。
[0017]本發(fā)明實現(xiàn)了間歇生產(chǎn)與連續(xù)生產(chǎn)的靈活轉(zhuǎn)化，既可用于連續(xù)生產(chǎn)，又可用于間歇生產(chǎn)，提高了生產(chǎn)效率。同時，本裝置及方法能夠有效的保證反應(yīng)器溫度均勻穩(wěn)定，始終維持在理想溫度范圍之內(nèi)，且控溫精度高，極大的提高了反應(yīng)效率。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明的反應(yīng)爐爐體的熔鹽換熱控溫裝置示意圖。
[0019]主要附圖標(biāo)記:
[0020]I反應(yīng)器 2熱電偶
[0021]3冷卻水套4熱電阻絲
[0022]5鹽浴爐 6外殼
[0023]7熔鹽8導(dǎo)流管
[0024]9攪拌器 10電動機
[0025]11支架 12皮帶
[0026]13皮帶輪14反應(yīng)器蓋子
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進一步描述:
[0028]如圖1所示，本發(fā)明的反應(yīng)爐爐體的熔鹽換熱控溫裝置包括反應(yīng)器I和可容納反應(yīng)器I的鹽浴爐5，鹽浴爐5的側(cè)壁上設(shè)置冷卻水套3和加熱電阻絲4，鹽浴爐5內(nèi)部設(shè)置有監(jiān)測熔鹽7溫度的熱電偶2、均勻熔鹽溫度的攪拌器9及在攪拌過程中引導(dǎo)熔鹽流向的導(dǎo)流管8。冷卻水套3、熱電阻絲4分別設(shè)置于鹽浴爐5側(cè)壁的上段和下段，分布于鹽浴爐5上段的冷卻水套3和下段的熱電阻絲4，用于冷卻和加熱鹽浴爐5中的熔鹽7。
[0029]該裝置還包括為攪拌器9提供和傳遞動力的電動機10，支架11，皮帶12和皮帶輪13。攪拌器9深入鹽浴爐5中，上端通過皮帶12和皮帶輪13與電動機10相連，以獲得電動機10提供的動力。攪拌器9的作用在于產(chǎn)生渦流，使得鹽浴爐5中熔鹽溫度趨于均勻。
[0030]鹽浴爐5的外部周邊還設(shè)有起支撐保護作用的外殼6，外殼6上可設(shè)置支架11，用于安裝電動機10、皮帶12和皮帶輪13。反應(yīng)器I還設(shè)有反應(yīng)器蓋子14。
[0031]熔鹽7是由質(zhì)量比為1:1的NaN03和KN03所組成的混合鹽。
[0032]下面以碘化法制備金屬鋯為例，來具體說明本發(fā)明反應(yīng)爐爐體的熔鹽換熱控溫方法。具體操作過程如下:
[0033]1.將質(zhì)量比為1:1的NaN03和KN03所組成的固體狀混合熔鹽7加入到鹽浴爐5中，開啟加熱電阻絲4電源，控制電流使加熱爐溫度在I小時內(nèi)升溫至400°C，保溫直至熔鹽爐中所加入的固體狀熔鹽7全部熔化；
[0034]i1.關(guān)閉加熱電阻絲4電源，同時將反應(yīng)器I吊入已熔化的熔鹽7中，接通電動機10電源，攪拌器9開始工作。在攪拌器9和導(dǎo)流管8的作用下，反應(yīng)器I的溫度均勻升高，當(dāng)反應(yīng)器溫度上升至250°C左右時，反應(yīng)器中母絲的電流升高，碘化反應(yīng)開始；
[0035]ii1.在碘化反應(yīng)進行過程中，由于反應(yīng)器I中母絲不斷長大，致使反應(yīng)器溫度不斷升高，當(dāng)反應(yīng)器I的溫度超過350°C時，打開冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，控制冷卻水套3中冷卻水流量，使水壓保持在0.1MPa左右。在冷卻水的作用下，熔鹽爐上部熔鹽溫度快速降低，在攪拌器9及導(dǎo)流管8的作用下，熔鹽爐中熔鹽溫度均勻降低，促使反應(yīng)器I溫度均勻降低，使反應(yīng)器I溫度始終維持在碘化所需溫度250?300°C之間；
[0036]iv.當(dāng)反應(yīng)器中母絲長大至所需尺寸后，切斷碘化電源，關(guān)閉冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，將反應(yīng)器I吊出。同時，將已準(zhǔn)備好的另一反應(yīng)器吊入熔鹽7中，繼續(xù)碘化，重復(fù)以上步驟即可。與現(xiàn)有裝置比，極大的簡化了操作步驟。
[0037]本發(fā)明控溫裝置結(jié)構(gòu)簡單，控溫精度高，操作簡單，提高了碘化生產(chǎn)效率，解決了關(guān)鍵技術(shù)性問題。本發(fā)明提供的反應(yīng)爐爐體熔鹽換熱控溫裝置和方法，有效地實現(xiàn)反應(yīng)初期反應(yīng)爐爐體的加熱以及過程中反應(yīng)爐爐體理想溫度的維持。降低了生產(chǎn)成本、提高了反應(yīng)效率，本裝置和方法既可用于連續(xù)生產(chǎn)，又可用于間歇生產(chǎn)，提高了生產(chǎn)效率。
[0038]以上所述實施例，僅為進一步說明本發(fā)明的【具體實施方式】，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，依據(jù)本
【發(fā)明內(nèi)容】
及其精神實質(zhì)所做的替換或修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種反應(yīng)爐爐體的熔鹽換熱控溫裝置，其特征在于:該裝置包括反應(yīng)器和可容納反應(yīng)器的鹽浴爐，所述的鹽浴爐的側(cè)壁上設(shè)置冷卻水套和加熱電阻絲，所述的鹽浴爐內(nèi)設(shè)置監(jiān)測熔鹽溫度的熱電偶、均勻熔鹽溫度的攪拌器及在攪拌過程中引導(dǎo)熔鹽流向的導(dǎo)流管。
2.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)爐爐體的熔鹽換熱控溫裝置，其特征在于:所述的冷卻水套設(shè)置于鹽浴爐側(cè)壁的上段，所述的熱電阻絲設(shè)置于鹽浴爐側(cè)壁的下段。
3.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)爐爐體的熔鹽換熱控溫裝置，其特征在于:所述的攪拌器上端通過皮帶和皮帶輪與電動機相連。
4.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)爐爐體的熔鹽換熱控溫裝置，其特征在于:所述的鹽浴爐的外部還設(shè)有起支撐保護作用的外殼。
5.如權(quán)利要求4所述的反應(yīng)爐爐體的熔鹽換熱控溫裝置，其特征在于:所述的外殼上設(shè)置安裝電動機、皮帶和皮帶輪的支架。
6.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)爐爐體的熔鹽換熱控溫裝置，其特征在于:所述的反應(yīng)器還設(shè)有反應(yīng)器蓋子。
7.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)爐爐體的熔鹽換熱控溫裝置，其特征在于:所述的熔鹽是由質(zhì)量比為1:1的NaN03和KN03所組成的混合熔鹽。
8.一種反應(yīng)爐爐體的熔鹽換熱控溫方法，包括以下步驟: i.將固體狀的熔鹽直接投入到鹽浴爐中，開啟熱電阻絲電源，加熱使鹽浴爐中的熔鹽熔化； ?.將反應(yīng)器吊入熔鹽中，同時開啟攪拌器，在攪拌器的作用下使反應(yīng)器的溫度均勻升高至所需溫度； ii1.在反應(yīng)進行過程中，當(dāng)反應(yīng)器的溫度過高時，關(guān)閉熱電阻絲電源，打開冷卻系統(tǒng)，控制冷卻水套中冷卻水流量，在攪拌器的渦流作用下，熔鹽溫度均勻降低，促使反應(yīng)器溫度均勻降低，從而使反應(yīng)器溫度始終維持在理想溫度范圍； iv.反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)器吊出，待冷卻至室溫后出爐。關(guān)閉電源，熔鹽自然冷卻至室溫。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種反應(yīng)爐爐體的熔鹽換熱控溫裝置及方法。該裝置包括反應(yīng)器和可容納反應(yīng)器的鹽浴爐，鹽浴爐的側(cè)壁上設(shè)置冷卻水套和加熱電阻絲，鹽浴爐內(nèi)設(shè)置監(jiān)測熔鹽溫度的熱電偶、均勻熔鹽溫度的攪拌器及在攪拌過程中引導(dǎo)熔鹽流向的導(dǎo)流管。本發(fā)明提供的反應(yīng)爐爐體熔鹽換熱控溫裝置及方法，可以有效地實現(xiàn)反應(yīng)初期反應(yīng)爐爐體的加熱以及過程中反應(yīng)爐爐體理想溫度的維持，降低了生產(chǎn)成本、提高了反應(yīng)效率，既可用于連續(xù)生產(chǎn)，又可用于間歇生產(chǎn)，提高了生產(chǎn)效率。同時，該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、控溫精度高、易于維護的特點。
【IPC分類】C22B9-04
【公開號】CN104762487
【申請?zhí)枴緾N201410001271
【發(fā)明人】王力軍, 田麗森, 尹延西, 胡志方, 江洪林, 羅遠輝, 陳松
【申請人】北京有色金屬研究總院
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2014年1月2日