間歇式高溫管式氣氛爐的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種間歇式高溫管式氣氛爐，包括加熱系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)、合成爐系統(tǒng)、水循環(huán)冷卻系統(tǒng)和設(shè)置在氣路系統(tǒng)上的蓋子，加熱系統(tǒng)用于加熱合成爐系統(tǒng)，氣路系統(tǒng)設(shè)置在合成爐系統(tǒng)的上方并與合成爐系統(tǒng)相連接，合成爐系統(tǒng)通過出水口和進(jìn)水口與水循環(huán)冷卻系統(tǒng)相連接。間歇式高溫管式氣氛爐還包括連接到氣路系統(tǒng)的出氣口的真空泵和連接到氣路系統(tǒng)的進(jìn)氣口的氣罐，氣罐容納有惰性氣體，氣路系統(tǒng)通過兩通閥分別與真空泵和氣罐連接，以通過兩通閥交替切換與真空泵和氣罐的通路相連，從而達(dá)到間歇式真空狀態(tài)并通過多次氣體置換將合成爐系統(tǒng)內(nèi)置換成惰氣氛圍。該間歇式高溫管式氣氛爐能夠達(dá)到較高的加熱效率，避免副反應(yīng)發(fā)生引進(jìn)雜質(zhì)污染產(chǎn)物。
【專利說明】間歇式高溫管式氣氛爐

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及冶金設(shè)備領(lǐng)域，更具體地，涉及一種間歇式高溫管式氣氛爐，該氣氛爐用于倍半硫化鈰低溫區(qū)合成前驅(qū)體及硫化過程以及類似稀土材料燒結(jié)合成的工藝過程。

【背景技術(shù)】
[0002]在倍半硫化鈰合成的研成過程中，硫化過程是一個(gè)需要在高溫且有腐蝕性氣體的氣氛中進(jìn)行的反應(yīng)，所以要求氣氛爐所使用的材質(zhì)需耐高溫(1400°C )，并且在硫化氫的氛圍且為高溫的情況下仍然穩(wěn)定，一般均選用剛玉管。為能達(dá)到生產(chǎn)要求，對爐管必須加長，一般采用不銹鋼管，采用軟石墨密封環(huán)，將剛玉管延長至所需要的尺寸。這個(gè)要求在實(shí)驗(yàn)室容易實(shí)現(xiàn)，但在大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)中難以實(shí)現(xiàn)。
[0003]中國專利文獻(xiàn)CN1248545A提出了一種新的紅色顏料三硫化二鈰制備方法，該方法的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在專利申請CN1422908A中進(jìn)行詳細(xì)說明，并就最新的專利合成方法在專利申請CN1422908A中做了敘述。而在專利申請CN1422908A中所使用的合成硫化爐為爐管旋轉(zhuǎn)型。另外，在專利申請CN101469939A中介紹了一種針對合成硫化鈰的硫化過程使用的多功能高溫反應(yīng)爐。
[0004]首先，在使用旋轉(zhuǎn)型爐管過程中，爐管要受到極大的扭力沖擊。其次，在高溫反應(yīng)過程中，物料中的碳酸鈉與材質(zhì)剛玉管三氧化二鋁發(fā)生反應(yīng)生成低強(qiáng)度的鋁酸鈉，這樣就會(huì)導(dǎo)致爐管強(qiáng)度下降，同時(shí)生成的鋁酸鈉粉末會(huì)污染生成的硫化鈰的產(chǎn)物。另外，氣體硫化氫、硫化碳在上述專利文獻(xiàn)中作為硫源，使用上述專利文獻(xiàn)中的硫化爐，會(huì)造成極大的浪費(fèi)和污染。
[0005]此外，上述專利申請中所公開的設(shè)備中均沒有合適的氣體緩沖裝置，很難控制反應(yīng)系統(tǒng)中的氣體壓力，也不能夠很好的耐壓。當(dāng)系統(tǒng)壓力增大或者減小，會(huì)出現(xiàn)反應(yīng)氣體外泄或者吸入空氣的事故，這樣就會(huì)導(dǎo)致外泄氣體污染空氣或者進(jìn)入的空氣使生成的硫化鈰再次被氧化，這都會(huì)大大降低反應(yīng)速率。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]為了解決上述問題，本實(shí)用新型提供一種間歇式高溫管式氣氛爐，該氣氛爐包括加熱系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)、合成爐系統(tǒng)、水循環(huán)冷卻系統(tǒng)和設(shè)置在氣路系統(tǒng)上的蓋子，加熱系統(tǒng)用于加熱合成爐系統(tǒng)，氣路系統(tǒng)設(shè)置在合成爐系統(tǒng)的上方并與合成爐系統(tǒng)相連接，合成爐系統(tǒng)通過出水口和進(jìn)水口與水循環(huán)冷卻系統(tǒng)相連接，其中，間歇式高溫管式氣氛爐還包括連接到氣路系統(tǒng)的出氣口的真空泵和連接到氣路系統(tǒng)的進(jìn)氣口的氣罐，氣罐容納有惰性氣體，并且氣路系統(tǒng)通過兩通閥分別與真空泵和氣罐連接，以通過兩通閥交替切換與真空泵和氣罐的通路相連，從而達(dá)到間歇式真空狀態(tài)并通過多次氣體置換將合成爐系統(tǒng)內(nèi)置換成惰氣氛圍。
[0007]進(jìn)一步地，合成爐系統(tǒng)包括爐體外殼、設(shè)置在爐體外殼內(nèi)的氣氛加熱爐管和設(shè)置在氣氛加熱爐管內(nèi)的坩堝，氣路系統(tǒng)連接到氣氛加熱爐管。
[0008]優(yōu)選地，爐體外殼的內(nèi)側(cè)形成有爐襯，氣氛加熱爐管設(shè)置在爐襯內(nèi)，氣氛加熱爐管為不銹鋼管并通過不銹鋼擋板閥對爐口進(jìn)行封口，坩堝由石墨制成，并且坩堝的上部設(shè)有石墨隔熱屏。
[0009]可選地，爐襯可以由多晶莫來石纖維制成。
[0010]進(jìn)一步地，加熱系統(tǒng)包括連接在間歇式高溫管式氣氛爐的外部的控制儀表和設(shè)置在合成爐系統(tǒng)中的加熱元件。
[0011]可選地，加熱元件可以為硅碳棒。
[0012]間歇式高溫管式氣氛爐還可以包括氣體干燥裝置，所述氣體干燥裝置設(shè)置在氣罐與兩通閥之間。
[0013]可選地，惰性氣體可以為氬氣。
[0014]真空泵可以為2X-4旋片真空泵。
[0015]根據(jù)本實(shí)用新型的間歇式高溫管式氣氛爐能夠保證氣氛爐始終滿足反應(yīng)所需要的硫化氣體氛圍和壓力，達(dá)到較高的加熱效率，避免副反應(yīng)發(fā)生引進(jìn)雜質(zhì)污染產(chǎn)物，并且增長了反應(yīng)爐內(nèi)的等溫區(qū)，提高了燒結(jié)效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]本實(shí)用新型的上述及其它方面和特征將從以下結(jié)合附圖對實(shí)施例的說明清楚呈現(xiàn)，其中:
[0017]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的間歇式高溫管式氣氛爐的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018]下面參照附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型的說明性、非限制性實(shí)施例，對根據(jù)本實(shí)用新型的進(jìn)行進(jìn)一步說明。
[0019]圖1示意性地顯示根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的間歇式高溫管式氣氛爐的結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的間歇式高溫管式氣氛爐包括加熱系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)2、合成爐系統(tǒng)、水循環(huán)冷卻系統(tǒng)(未示出)和設(shè)置在氣路系統(tǒng)2上的蓋子I。加熱系統(tǒng)用于加熱合成爐系統(tǒng)。氣路系統(tǒng)2設(shè)置在合成爐系統(tǒng)的上方并與合成爐系統(tǒng)相連接。另外，合成爐系統(tǒng)通過出水口 10和進(jìn)水口 11與水循環(huán)冷卻系統(tǒng)相連接，以通過循環(huán)水冷卻合成爐系統(tǒng)。根據(jù)本實(shí)用新型，間歇式高溫管式氣氛爐還包括連接到氣路系統(tǒng)2的出氣口 20的真空泵3和連接到氣路系統(tǒng)2的進(jìn)氣口 21的氣罐4。氣罐4容納有惰性氣體，例如，惰性氣體可以采用氬氣。氣路系統(tǒng)2通過兩通閥(未示出)分別與真空泵3和氣罐4連接，以通過兩通閥交替切換與真空泵和氣罐的通路相連，從而達(dá)到間歇式真空狀態(tài)并通過多次氣體置換將合成爐系統(tǒng)內(nèi)置換成惰氣氛圍。
[0020]以下，將通過示例性實(shí)施例來詳細(xì)說明本實(shí)用新型的間歇式高溫管式氣氛爐。
[0021]本實(shí)用新型的間歇式高溫管式氣氛爐用于合成倍半硫化鈰。參見圖1，合成爐系統(tǒng)包括爐體外殼5、設(shè)置在爐體外殼5內(nèi)的氣氛加熱爐管6和設(shè)置在氣氛加熱爐管6內(nèi)的坩堝
7。氣路系統(tǒng)2連接到氣氛加熱爐管6。
[0022]進(jìn)一步地，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，爐體外殼5的內(nèi)側(cè)形成有爐襯，氣氛加熱爐管6設(shè)置在爐襯內(nèi)。優(yōu)選地，爐襯由多晶莫來石纖維制成。氣氛加熱爐管6為不銹鋼管，并通過不銹鋼擋板閥對爐口進(jìn)行封口。坩堝7由石墨制成，并且坩堝的上部設(shè)有石墨隔熱屏。
[0023]與傳統(tǒng)的氣氛爐相似，爐體的出口使用不銹鋼法蘭來密封。也就是說，氣路系統(tǒng)2通過法蘭8連接到氣氛加熱爐管6，如圖1所示。爐體外殼內(nèi)部使用氧化鋁纖維保溫材料和氧化鋁輕質(zhì)磚，外部使用冷軋鋼板折彎并通過靜電噴塑成型。氣路系統(tǒng)2在出氣口處通過三通安裝有壓力表頭，通過安全閥調(diào)節(jié)爐體內(nèi)部氣體的壓力。氣路系統(tǒng)2的出氣口分別與儲(chǔ)氣塔和真空泵3相連，通過兩通截止閥調(diào)節(jié)與主氣路相連的儲(chǔ)氣塔進(jìn)行廢棄排放。此外，水循環(huán)冷卻系統(tǒng)設(shè)置在儲(chǔ)氣塔和合成爐系統(tǒng)的連通管道上，實(shí)時(shí)監(jiān)測循環(huán)水進(jìn)出水溫度，保證進(jìn)出水溫差控制在10°C以內(nèi)。根據(jù)本實(shí)用新型，氣路系統(tǒng)還通過兩通閥分別與真空泵3和容納有惰性氣體的氣罐4相連，從而通過多次氣體置換將合成爐系統(tǒng)內(nèi)置換成惰氣氛圍。例如，真空泵可以采用2X-4旋片真空泵。這與傳統(tǒng)的氣氛爐相比，能夠保證氣氛爐始終滿足反應(yīng)所需要的硫化氣體氛圍和壓力，達(dá)到較高的加熱效率，避免副反應(yīng)發(fā)生引進(jìn)雜質(zhì)污染產(chǎn)物。另外，優(yōu)選地，間歇式高溫管式氣氛爐還包括設(shè)置在氣罐與兩通閥之間的氣體干燥裝置，以對從氣罐中出來的惰性氣體進(jìn)行干燥。
[0024]此外，加熱系統(tǒng)進(jìn)一步包括連接在間歇式高溫管式氣氛爐的外部的控制儀表9和設(shè)置在合成爐系統(tǒng)中的加熱元件。例如，控制儀表可以采用FP93型控制儀，加熱元件為硅碳棒，例如U型硅碳棒。在加熱系統(tǒng)中，觸發(fā)器為智能型，執(zhí)行元件采用MCC模塊，使用單鉬銠熱電偶。
[0025]接下來，將說明根據(jù)本實(shí)用新型的間歇式高溫管式氣氛爐的操作過程。首先，將固體反應(yīng)物料放入坩堝7中并壓實(shí)，連接氣路系統(tǒng)2，并將蓋子I蓋于氣路系統(tǒng)2上。然后，將連接好的氣路系統(tǒng)2和坩堝7放入氣氛加熱爐管6中，并與法蘭8連接。氣路系統(tǒng)2通過兩通閥交替切換與真空泵3的通路和氣罐4的通路相連，從而采用氣體置換方式達(dá)到間歇式真空狀態(tài)。S卩，打開真空泵抽掉連接管路中的空氣，打開連接真空泵3和氣氛加熱爐管6的管路中的兩通閥與真空泵的通路，開始抽氣，然后調(diào)節(jié)兩通閥門打開連接氣氛加熱爐管6和氣罐4的通路以平衡惰氣壓力，重復(fù)三次，將合成爐系統(tǒng)置換成惰氣氛圍。例如，可以適當(dāng)?shù)赝ㄟ^三次氣體置換將合成爐系統(tǒng)置換成惰氣氛圍。然后，通過加熱系統(tǒng)加熱，使固體反應(yīng)物在1000°C下反應(yīng)2個(gè)小時(shí)，接著隨爐冷卻至室溫，取出反應(yīng)后產(chǎn)物。
[0026]盡管對本實(shí)用新型的典型實(shí)施例進(jìn)行了說明，但是顯然本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，本實(shí)用新型不限于在此所述的實(shí)施例中所描述的材料、結(jié)構(gòu)和部件，而在不背離本實(shí)用新型的精神和原理的情況下可以進(jìn)行改變，其范圍在權(quán)利要求書以及其等同物中進(jìn)行了限定。
【權(quán)利要求】
1.一種間歇式高溫管式氣氛爐，包括加熱系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)、合成爐系統(tǒng)、水循環(huán)冷卻系統(tǒng)和設(shè)置在所述氣路系統(tǒng)上的蓋子，所述加熱系統(tǒng)用于加熱所述合成爐系統(tǒng)，所述氣路系統(tǒng)設(shè)置在所述合成爐系統(tǒng)的上方并與所述合成爐系統(tǒng)相連接，所述合成爐系統(tǒng)通過出水口和進(jìn)水口與所述水循環(huán)冷卻系統(tǒng)相連接，其特征在于: 所述間歇式高溫管式氣氛爐還包括連接到所述氣路系統(tǒng)的出氣口的真空泵和連接到所述氣路系統(tǒng)的進(jìn)氣口的氣罐，所述氣罐容納有惰性氣體；以及 所述氣路系統(tǒng)通過兩通閥分別與所述真空泵和所述氣罐連接，以通過兩通閥交替切換與所述真空泵和所述氣罐的通路相連，從而達(dá)到間歇式真空狀態(tài)并通過多次氣體置換將所述合成爐系統(tǒng)內(nèi)置換成惰氣氛圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的間歇式高溫管式氣氛爐，其特征在于，所述合成爐系統(tǒng)包括爐體外殼、設(shè)置在所述爐體外殼內(nèi)的氣氛加熱爐管和設(shè)置在所述氣氛加熱爐管內(nèi)的坩堝，所述氣路系統(tǒng)連接到所述氣氛加熱爐管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的間歇式高溫管式氣氛爐，其特征在于: 所述爐體外殼的內(nèi)側(cè)形成有爐襯，所述氣氛加熱爐管設(shè)置在所述爐襯內(nèi)； 所述氣氛加熱爐管為不銹鋼管并通過不銹鋼擋板閥對爐口進(jìn)行封口 ；以及 所述坩堝由石墨制成，并且所述坩堝的上部設(shè)有石墨隔熱屏。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的間歇式高溫管式氣氛爐，其特征在于，所述爐襯由多晶莫來石纖維制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的間歇式高溫管式氣氛爐，其特征在于，所述加熱系統(tǒng)包括連接在所述間歇式高溫管式氣氛爐的外部的控制儀表和設(shè)置在所述合成爐系統(tǒng)中的加熱元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的間歇式高溫管式氣氛爐，其特征在于，所述加熱元件為硅碳棒。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的間歇式高溫管式氣氛爐，其特征在于，所述間歇式高溫管式氣氛爐還包括氣體干燥裝置，所述氣體干燥裝置設(shè)置在所述氣罐與所述兩通閥之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的間歇式高溫管式氣氛爐，其特征在于，所述惰性氣體為氬氣。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的間歇式高溫管式氣氛爐，其特征在于，所述真空泵為2X-4旋片真空泵。
【文檔編號(hào)】F27B14/14GK203928715SQ201420319595
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年6月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月16日
【發(fā)明者】劉建鋼, 姜銀舉, 張 成, 劉明月, 邊瑞峰, 翟紀(jì)敏 申請人:包頭市宏博特科技有限責(zé)任公司