一種在電場作用下的動態(tài)高溫氣氛反應方法及其裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氣氛化學處理方法及其裝置，尤其涉及一種在電場疊加條件下高溫動態(tài)反應式氣氛方法及其裝置。
【背景技術】
[0002]各種礦物(金屬、稀有金屬、稀土金屬、非金屬)顆粒狀物料(包括粉料)如石英砂(粉)、石墨、各種金屬和合金、稀土等，在深加工過程中都需要諸如反應合成、化學提純等加工處理。
[0003]以高純石英砂的生產(chǎn)為例，高純度石英砂是目前生產(chǎn)高品質石英玻璃的唯一原料，石英玻璃以其獨特的高溫熱穩(wěn)定性、優(yōu)異的光學性能及超強的機械和化學性能，而廣泛應用于電光源、光纖通訊、電子工業(yè)、太陽能、激光及航空航天等高新技術領域。但是對其純度的要求越來越高，一般要達到99.999%以上。石英砂在高純度提純或生成新化合物的過程中往往需要在高溫環(huán)境下與一些氣體進行反應來去除雜質或進行新材料的合成。在提純過程中一些金屬元素尤其是堿金屬元素鉀、鈉、鋰等只能通過高溫化學處理才能提純。處理溫度從幾百度到1200度；所采用的氣體往往具有較高的危險性，如氯氣、氯化氫、氟化氫、氫氣等。高溫和高危氣體的應用使相應的高溫爐設備要求極高，該類設備的設計制造難度很大。目前一般采用物料與氣體進行靜態(tài)反應，由于物料大多是顆粒物料，導熱性比較差，爐管中部和靠近爐管管壁的溫度難以達到均勻一致，處理效果差、時間長、效率低、能耗大。為解決這一問題，目前有部分工藝采用流態(tài)化技術，即通過其他將物料吹起來形成懸浮狀態(tài)，使之與其他有更加充分的接觸，但是這種方法需要氣體有一定的壓力，在高溫下極難實現(xiàn)密封，同時需要大量的氣體，對氣體和能源的消耗巨大，即使可以實現(xiàn)，其流態(tài)化的穩(wěn)定性仍難控制，容易出現(xiàn)不均勻不穩(wěn)定現(xiàn)象，很難實現(xiàn)超高純度物料的高效率化學提純。
[0004]隨著技術的發(fā)展僅僅采用高溫和特種氣體的處理已經(jīng)不能滿足對物料性能的更高要求，技術的創(chuàng)新勢在必行?，F(xiàn)在化學反應及化學提純的前沿研究中已開始研究將電磁等物理技術與之結合，形成更高效率和高端的綜合處理技術。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明是一種在電場作用下的動態(tài)高溫氣氛反應方法。本發(fā)明的發(fā)明目的是使物料反應合成、化學提純的處理需要的氣量少，提高其穩(wěn)定性，實現(xiàn)超高純度物料的高效率化學提純。
[0006]本發(fā)明還提供上述方法使用的裝置。
[0007]本發(fā)明的技術方案是:
[0008]—種在電場作用下的動態(tài)高溫氣氛反應方法，其特征在于:將物料和氣體置于容器中；容器運動；物料在自身重力作用下在容器中流動，與氣體混合，并與氣體發(fā)生化學反應。
[0009]將上述物料置于電場中，物料中的帶電離子在電場力的作用下加速運動與擴散，從而加速化學反應的反應速度。
[0010]上述電場可采用直流或交變或脈沖形式的電場。
[0011]一種在電場作用下的動態(tài)高溫氣氛反應方法所使用的裝置，其特征在于:具有作為容器的爐體單元，具有動力源通過驅動機構連接爐體單元；爐體單元內設有作為放置物料的容器的爐管，爐管連接有進氣管和排氣管，爐體單元內還設有陰極和陽極的電極，爐管位于電極產(chǎn)生的電場中。
[0012]上述動力源為電機，電機的輸出軸連接減速器、減速器的輸出軸通過皮帶連接并驅動帶輪、帶輪連接并驅動爐體架使爐體架可以擺動，爐體架通過軸承架設在機架上、一個或一個以上的爐體單元固設在爐體架上。
[0013]上述爐體單元內設有兩個爐管，爐管之間以一根直徑小于爐管的緊縮段連接，每根爐管分別連接進氣管，緊縮段連接排氣管。也可以是每根爐管分別連接排氣管，緊縮段連接進氣管。
[0014]具有電極伸入爐管內，爐管外也設置有電極，位于爐管外和爐管內的電極極性相反。
[0015]爐體單元內設有加熱設備。
[0016]由于多個獨立的爐體單元可以以串聯(lián)或并聯(lián)或其他方式安裝在爐體架上，爐體單元可以根據(jù)產(chǎn)量要求通過加長爐體架后增加爐體單元數(shù)量，而不用加大爐體單元尺寸。因此不存在因擴大產(chǎn)量帶來的質量不穩(wěn)定。
[0017]本方法是特定氣體的氣氛中，顆粒物料(或粉體)在自身重力作用下形成流態(tài)化，而不需要使用大量的處理氣體來使物料形成流態(tài)化，同時在電場作用下實現(xiàn)化學反應加速。本方法中物料顆粒與氣體形成充分的對流接觸，具有完全相同的反應條件，只需要很少的氣體就能達到處理效果、物料溫度的一致性好、耗氣量低。爐管中的物料處于電極所產(chǎn)生的電場中，物料中的帶電離子在電場的作用下加速運動，從而加速物質的反應速度。本發(fā)明由于用氣量小，可以采用不混合載氣(如空氣)的純氣體，使反應的速度更快，處理效果更好。爐體單元可根據(jù)產(chǎn)量要求進行增加，也就是說產(chǎn)量的擴大只需增加單元數(shù)，因此，產(chǎn)品質量穩(wěn)定，不會因為擴大產(chǎn)能而影響產(chǎn)品品質。
[0018]本發(fā)明可用于各種礦物(金屬、稀有金屬、稀土金屬、非金屬)顆粒狀物料(包括粉料)如石英砂(粉)、石墨、各種金屬和合金、稀土等的高純度提純或生成新化合物。尤其需要在高溫環(huán)境下與一些有毒氣體進行反應來去除雜質或進行新材料的合成。溫度從幾百度到1000多度；所采用的氣體往往具有一定的危險性，如氯氣、氯化氫、氟化氫、氫氣等。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明結構示意圖；
[0020]圖2是圖1的A-A剖面示意圖。
[0021]具體實施方法
[0022]如圖1，圖2所示:
[0023]本方法的裝置由電機1、電機I的輸出軸連接的減速器2、減速器2的輸出軸通過皮帶3連接并驅動帶輪4、帶輪4連接并驅動爐體架6使爐體架6可以擺動,爐體架6通過軸承5架設在機架8上、爐體單元7固設在爐體架6上。爐體單元7安裝固定在爐體架6上，根據(jù)產(chǎn)量，爐體單元7可以串聯(lián)方式并排在爐體架6上安裝數(shù)個。上述電機1、減速器2、皮帶3、帶輪4形成傳動系統(tǒng)，爐體單元7和爐體架6在傳動系統(tǒng)的驅動下可實現(xiàn)前后傾擺，如圖2下方弧形的箭頭所示。
[0024]爐體單元7由:外殼16、外殼16內的保溫層18 ;保溫層18內的爐管19、爐管23，連接在爐管19、爐管23之間的緊縮段21 ;伸入爐管19、爐管23、緊縮段21內的陽極管25 ；設在爐管19、爐管23、緊縮段21外的陰極板26 ;設在爐管19、爐管23、緊縮段21外的電加熱絲2