一種應(yīng)用于真空碳熱還原從含氧化鋁原料中提取金屬鋁的真空爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于真空碳熱還原從含氧化鋁原料中提取金屬鋁的真空爐，屬于真空冶金設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前鋁的工業(yè)生產(chǎn)方法普遍采用電解法。同時許多冶金工作者在進(jìn)行新的煉鋁方法的研究。ZL200510011067.6公開了一種從鋁礦石提取鋁的方法。利用三氯化鋁直接從含鋁礦石和碳的原料中以氣體一氯化鋁的形式提取鋁，一氯化鋁在較低溫度下歧化分解為三氯化鋁和金屬鋁，得到鋁產(chǎn)品。CN101660059A公開了一種真空碳熱還原從氧化鋁提取金屬鋁的方法。反應(yīng)原理與ZL200510011067.6相似，只是用石墨作為碳源，工業(yè)氧化鋁作為原料。ZL200520099859.9公開了利用上述原理反應(yīng)直接從鋁礦提取鋁的真空爐。爐子分為三個溫區(qū):高溫區(qū)、冷凝區(qū)、升華區(qū)。鋁礦與焦炭、三氯化鋁的反應(yīng)在高溫區(qū)發(fā)生；生成的一氯化鋁氣體在冷凝區(qū)歧化分解為金屬鋁和三氯化鋁，金屬氣體及低沸點(diǎn)冷凝物在冷凝區(qū)冷凝；三氯化鋁在升華區(qū)升華為氣體。該真空爐存在著一些不足:1、三氯化鋁氣體及氣體產(chǎn)物容易冷凝在金屬爐殼上腐蝕金屬爐殼并難以收集產(chǎn)物；2、三氯化鋁升華區(qū)無法控制溫度；3、隔熱材料只采用石墨，隔熱效果差，能耗較大。CN201463534U公開了一種真空反應(yīng)爐，解決了 ZL200520099859.9的上述問題。但上述公開的兩臺裝置還存在以下問題:1、兩臺裝置僅可以作為50g以下的原理探索式實(shí)驗(yàn)研究。2、兩臺裝置均用塔式坩禍進(jìn)行冷凝，產(chǎn)品鋁與重新產(chǎn)生的三氯化鋁容易混雜在一起，由于實(shí)驗(yàn)原料量較小，三氯化鋁難以回用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題及不足，本實(shí)用新型提供一種應(yīng)用于真空碳熱還原從含氧化鋁原料中提取金屬鋁的真空爐。本實(shí)用新型的真空爐可進(jìn)行公斤級以下實(shí)驗(yàn)，該真空爐中能直接將產(chǎn)品鋁與重新產(chǎn)成的三氯化鋁分開收集，重新產(chǎn)成的三氯化鋁經(jīng)收集后能再次循環(huán)利用，本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0004]一種應(yīng)用于真空碳熱還原從含氧化鋁原料中提取金屬鋁的真空爐，該真空爐包括三氯化鋁升華罐1、主反應(yīng)爐和三氯化鋁冷凝裝置，主反應(yīng)爐包括發(fā)熱體2、水冷電極3、反應(yīng)坩禍4、鋁收集坩禍5、坩禍蓋板7、隔熱套件9和主反應(yīng)爐水冷爐殼10，三氯化鋁冷凝裝置包括三氯化鋁導(dǎo)管6和三氯化鋁收集罐8，所述三氯化鋁升華罐1與主反應(yīng)爐底部相通，主反應(yīng)爐由最外面的主反應(yīng)爐水冷爐殼10、從外至內(nèi)中間位置的隔熱套件9、內(nèi)部的反應(yīng)器組成，反應(yīng)器底部與三氯化鋁升華罐1連通，反應(yīng)器周圍設(shè)有發(fā)熱體2，發(fā)熱體2底部連接水冷電極3，水冷電極3穿過主反應(yīng)爐底部與大氣相通，反應(yīng)器中間位置為反應(yīng)坩禍4，反應(yīng)坩禍4頂部為鋁收集坩禍5，鋁收集坩禍5頂面為坩禍蓋板7，鋁收集坩禍5 —側(cè)通過三氯化鋁導(dǎo)管6與三氯化鋁收集罐8連通，三氯化鋁收集罐8中部設(shè)有冷卻擋板，另一側(cè)設(shè)有抽氣口與真空栗相連。
[0005]所述發(fā)熱體2、反應(yīng)坩禍4、鋁收集坩禍5、三氯化鋁導(dǎo)管6、坩禍蓋板7由石墨制成，隔熱套件9由石墨與碳?xì)纸M成，三氯化鋁升華罐1、三氯化鋁收集罐8、主反應(yīng)爐水冷爐殼10由不銹鋼制成。
[0006]所述該真空爐還設(shè)有測溫套件和溫度自控系統(tǒng)。
[0007]上述反應(yīng)坩禍4下部設(shè)有活動擋板，用于承載主反應(yīng)原料，活動擋板擋板開有細(xì)孔，作為三氯化鋁氣體通道。
[0008]該應(yīng)用于真空碳熱還原從含氧化鋁原料中提取金屬鋁的真空爐:首先將碳與含氧化鋁原料混合壓塊后放置于反應(yīng)坩禍4，部件按照圖1的方式裝配后，通過真空栗抽真空至設(shè)定好的真空度，往主反應(yīng)爐水冷爐殼10中通冷卻水，然后加熱反應(yīng)坩禍4至設(shè)定溫度，再加熱三氯化鋁升華罐1至三氯化鋁升華溫度，三氯化鋁氣體進(jìn)入反應(yīng)坩禍4參與反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的一氯化鋁氣體進(jìn)入鋁收集坩禍5，由于溫度下降發(fā)生歧化反應(yīng)，鋁留在鋁收集坩禍5，重新生成的三氯化鋁氣體通過三氯化鋁導(dǎo)管6進(jìn)入三氯化鋁收集罐8冷卻收集。
[0009]本實(shí)用新型的有益效果是:該真空爐擴(kuò)大了實(shí)驗(yàn)規(guī)模，進(jìn)一步論證真空碳熱還原從含氧化鋁原料中提取金屬鋁未來工業(yè)化的可能性，可進(jìn)一步摸索冷凝的規(guī)律性，可研究三氯化鋁的回收利用率。
【附圖說明】
[0010]圖1是本實(shí)用新型真空爐結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2是本實(shí)用新型坩禍主視示意圖；
[0012]圖3是本實(shí)用新型i甘禍俯視不意圖；
[0013]圖4是本實(shí)用新型收集坩禍主視示意圖。
[0014]圖中:1-三氯化鋁升華罐，2-發(fā)熱體，3-水冷電極，4-反應(yīng)坩禍，5-鋁收集坩禍，6-三氯化鋁導(dǎo)管，7-坩禍蓋板，8-三氯化鋁收集罐，9-隔熱套件，10-主反應(yīng)爐水冷爐殼。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0016]實(shí)施例1
[0017]該應(yīng)用于真空碳熱還原從含氧化鋁原料中提取金屬鋁的真空爐，該真空爐包括三氯化鋁升華罐1、主反應(yīng)爐和三氯化鋁冷凝裝置，主反應(yīng)爐包括發(fā)熱體2、水冷電極3、反應(yīng)坩禍4、鋁收集坩禍5、坩禍蓋板7、隔熱套件9和主反應(yīng)爐水冷爐殼10，三氯化鋁冷凝裝置包括三氯化鋁導(dǎo)管6和三氯化鋁收集罐8，所述三氯化鋁升華罐1與主反應(yīng)爐底部相通，主反應(yīng)爐由最外面的主反應(yīng)爐水冷爐殼10、從外至內(nèi)中間位置的隔熱套件9、內(nèi)部的反應(yīng)器組成，反應(yīng)器底部與三氯化鋁升華罐1連通，反應(yīng)器周圍設(shè)有發(fā)熱體2，發(fā)熱體2底部連接水冷電極3，水冷電極3穿過主反應(yīng)爐底部與大氣相通，反應(yīng)器中間位置為反應(yīng)坩禍4，反應(yīng)坩禍4頂部為鋁收集坩禍5，鋁收集坩禍5頂面為坩禍蓋板7，鋁收集坩禍5 —側(cè)通過三氯化鋁導(dǎo)管6與三氯化鋁收集罐8連通，三氯化鋁收集罐8中部設(shè)有冷卻擋板，另一側(cè)設(shè)有抽氣口與真空栗相連。
[0018]其中發(fā)熱體2、反應(yīng)坩禍4、鋁收集坩禍5、三氯化鋁導(dǎo)管6、坩禍蓋板7由石墨制成，隔熱套件9由石墨與碳?xì)纸M成，三氯化鋁升華罐1、三氯化鋁收集罐8、主反應(yīng)爐水冷爐殼10由不銹鋼制成；該真空爐還設(shè)有測溫套件和溫度自控系統(tǒng)；反應(yīng)坩禍4下部設(shè)有活動擋板，用于承載主反應(yīng)原料，活動擋板擋板開有細(xì)孔，作為三氯化鋁氣體通道。
[0019]以上結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作了詳細(xì)說明，但是本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本實(shí)用新型宗旨的前提下作出各種變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種應(yīng)用于真空碳熱還原從含氧化鋁原料中提取金屬鋁的真空爐，其特征在于:該真空爐包括三氯化鋁升華罐(1)、主反應(yīng)爐和三氯化鋁冷凝裝置，主反應(yīng)爐包括發(fā)熱體(2)、水冷電極(3)、反應(yīng)坩禍(4)、鋁收集坩禍(5)、坩禍蓋板(7)、隔熱套件(9)和主反應(yīng)爐水冷爐殼(10)，三氯化鋁冷凝裝置包括三氯化鋁導(dǎo)管(6)和三氯化鋁收集罐(8)，所述三氯化鋁升華罐(1)與主反應(yīng)爐底部相通，主反應(yīng)爐由最外面的主反應(yīng)爐水冷爐殼(10)、從外至內(nèi)中間位置的隔熱套件(9)、內(nèi)部的反應(yīng)器組成，反應(yīng)器底部與三氯化鋁升華罐(1)連通，反應(yīng)器周圍設(shè)有發(fā)熱體(2)，發(fā)熱體(2)底部連接水冷電極(3)，水冷電極(3)穿過主反應(yīng)爐底部與大氣相通，反應(yīng)器中間位置為反應(yīng)坩禍(4)，反應(yīng)坩禍(4)頂部為鋁收集坩禍(5)，鋁收集坩禍(5)頂面為坩禍蓋板(7)，鋁收集坩禍(5) —側(cè)通過三氯化鋁導(dǎo)管(6)與三氯化鋁收集罐(8)連通，三氯化鋁收集罐(8)中部設(shè)有冷卻擋板，另一側(cè)設(shè)有抽氣口與真空栗相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于真空碳熱還原從含氧化鋁原料中提取金屬鋁的真空爐，其特征在于:所述發(fā)熱體(2)、反應(yīng)坩禍(4)、鋁收集坩禍(5)、三氯化鋁導(dǎo)管(6)、坩禍蓋板(7)由石墨制成，隔熱套件(9)由石墨與碳?xì)纸M成，三氯化鋁升華罐(1)、三氯化鋁收集罐(8)、主反應(yīng)爐水冷爐殼(10)由不銹鋼制成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于真空碳熱還原從含氧化鋁原料中提取金屬鋁的真空爐，其特征在于:所述該真空爐還設(shè)有測溫套件和溫度自控系統(tǒng)。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于真空碳熱還原從含氧化鋁原料中提取金屬鋁的真空爐，屬于真空冶金設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。該爐包括三氯化鋁升華罐、主反應(yīng)爐和三氯化鋁冷凝裝置，所述三氯化鋁升華罐與主反應(yīng)爐底部相通，主反應(yīng)爐由最外面的主反應(yīng)爐水冷爐殼、從外至內(nèi)中間位置的隔熱套件、內(nèi)部的反應(yīng)器組成，反應(yīng)器底部與三氯化鋁升華罐連通，反應(yīng)器周圍設(shè)有發(fā)熱體，發(fā)熱體底部連接水冷電極，水冷電極穿過主反應(yīng)爐底部與大氣相通，反應(yīng)器中間位置為反應(yīng)坩堝，反應(yīng)坩堝頂部為鋁收集坩堝，鋁收集坩堝頂面為坩堝蓋板，鋁收集坩堝一側(cè)通過三氯化鋁導(dǎo)管與三氯化鋁收集罐連通，三氯化鋁收集罐中部設(shè)有冷卻擋板，另一側(cè)設(shè)有抽氣口與真空泵相連。該真空爐擴(kuò)大了實(shí)驗(yàn)規(guī)模。
【IPC分類】C22B5/10, C22B21/02
【公開號】CN204959014
【申請?zhí)枴緾N201520480725
【發(fā)明人】楊駿, 戴永年, 楊斌, 蔣文龍, 李一夫, 徐寶強(qiáng), 劉永成, 劉紅湘, 田陽
【申請人】昆明理工大學(xué)
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年7月7日