金属蒸气冷凝结晶物的收集装置

168 编辑：中冶有色技术网来源：昆明理工大学

2024-12-24 14:46:18

权利要求

1.一种金属蒸气冷凝结晶物的收集装置，其特征在于：包括：

冷凝主框体，其内形成有密封腔体，且所述冷凝主框体两端分别开设有与所述密封腔体连通的进气口和出气口;

冷凝挡板，多个所述冷凝挡板依次交错固定设置于所述冷凝主框体内，所述冷凝挡板一端与临近的所述冷凝主框体内侧壁之间形成气流通道，相邻两个所述气流通道分别位于所述冷凝主框体的两侧;

刮刀升降机构，其设于所述冷凝主框体顶部，所述刮刀升降机构通过穿设于所述冷凝主框体顶部的升降杆连接有刀头，所述刀头位于相邻两个所述冷凝挡板之间，且与相邻两个冷凝挡板的侧面具有间隙;

收集仓，位于所述冷凝主框体底部，且与所述冷凝主框体之间设有能够开合的气流导板，所述收集仓底部出料口处设有卸料阀。

2.根据权利要求1所述的金属蒸气冷凝结晶物的收集装置，其特征在于：所述冷凝主框体的两侧壁上交错布置有多个方形槽，所述冷凝挡板一端固定密封设置于所述方形槽上，另一端与临近的冷凝主框体内侧壁之间形成所述气流通道。

3.根据权利要求2所述的金属蒸气冷凝结晶物的收集装置，其特征在于：所述冷凝挡板一端固定连接有密封法兰，所述密封法兰固定密封设置于所述方形槽处;所述密封法兰与方形槽处采用橡胶或金属密封圈密封。

4.根据权利要求3所述的金属蒸气冷凝结晶物的收集装置，其特征在于：所述密封法兰处开设有延伸至所述冷凝挡板内部的加热体插入孔，所述加热体插入孔内插设有加热体。

5.根据权利要求2所述的金属蒸气冷凝结晶物的收集装置，其特征在于：所述冷凝挡板远离所述方形槽的一端开设有限位孔槽，所述冷凝主框体靠近限位孔槽一侧的侧壁上开设有与对应的限位孔槽同轴布置的限位孔，所述限位孔内穿设有限位螺栓，所述限位螺栓末端固定螺纹连接于对应的所述限位孔槽内。

6.根据权利要求5所述的金属蒸气冷凝结晶物的收集装置，其特征在于：所述限位螺栓位于限位孔槽和限位孔之间的部分套设有防护套。

7.根据权利要求1所述的金属蒸气冷凝结晶物的收集装置，其特征在于：所述冷凝主框体底部设有两个所述气流导板，所述气流导板一端与所述冷凝主框体侧壁或收集仓侧壁铰接，另一端底部连接有驱动气缸，所述驱动气缸能够带动所述气流导板绕铰接点摆动;两个所述气流导板位于水平位置时，能够将所述冷凝主框体和所述收集仓之间封闭。

8.根据权利要求1所述的金属蒸气冷凝结晶物的收集装置，其特征在于：所述冷凝主框体底部设有一个所述气流导板，所述气流导板一端与所述冷凝主框体侧壁或收集仓侧壁采用传动轴转动连接，所述传动轴一端连接有驱动电机，所述驱动电机能够带动所述气流导板向下转动;所述气流导板位于水平位置时，能够将所述冷凝主框体和所述收集仓之间封闭。

9.根据权利要求1所述的金属蒸气冷凝结晶物的收集装置，其特征在于：所述刀头采用硬质合金或钢材制成，所述刀头的形状为自上至下横截面逐渐增大的梯形，且所述刀头的底部中间位置处开有凹槽。

10.根据权利要求4所述的金属蒸气冷凝结晶物的收集装置，其特征在于：所述加热体采用发热棒或电阻丝，所述加热体外围采用保温棉固定和隔热。

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及火法冶金装备制造技术领域，特别是涉及一种金属蒸气冷凝结晶物的收集装置。

背景技术

[0002]目前，在火法冶金领域，高温蒸气多为凝结性气体，在冷凝结晶过程中通过冷凝面两侧流体的对流换热和壁面间的导热，将蒸气的热量导出，由气相转变为液相。液相具有流动性，容易收集和控制，可实现连续生产作业。

[0003]而对于直接冷凝为金属结晶物的金属蒸气，冷凝过程中则由气相直接转变为固相，在冷凝面结晶、沉积，在一段时间后必须停止作业以清理冷凝结晶物，防止冷凝器中气流通道堵塞，生产效率受到影响。尤其当在真空条件下作业时，首先需保证冷凝结晶装置的气密性，而冷凝结晶过程作为整个生产系统的工序之一，需尽量减少拆卸以保证作业环境的稳定性和连续性。当前公开和在企业中应用的冷凝结晶器无法做到连续清除和收集冷凝结晶物，生产效率较低。

发明内容

[0004]本发明的目的是提供一种金属蒸气冷凝结晶物的收集装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够连续清除和收集冷凝结晶物，提高生产效率。

[0005]为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

[0006]本发明提供一种金属蒸气冷凝结晶物的收集装置，包括：

[0007]冷凝主框体，其内形成有密封腔体，且所述冷凝主框体两端分别开设有与所述密封腔体连通的进气口和出气口;

[0008]冷凝挡板，多个所述冷凝挡板依次交错固定设置于所述冷凝主框体内，所述冷凝挡板一端与临近的所述冷凝主框体内侧壁之间形成气流通道，相邻两个所述气流通道分别位于所述冷凝主框体的两侧;

[0009]刮刀升降机构，其设于所述冷凝主框体顶部，所述刮刀升降机构通过穿设于所述冷凝主框体顶部的升降杆连接有刀头，所述刀头位于相邻两个所述冷凝挡板之间，且与相邻两个冷凝挡板的侧面具有间隙，间隙尺寸为1～5mm，避免刀头损伤。所述刮刀升降机构根据冷凝结晶物性质可采用液压、电动或气动驱动;

[0010]收集仓，位于所述冷凝主框体底部，与所述冷凝主框体固定密封连接，收集仓内部与所述密封腔体连通，且收集仓与所述冷凝主框体之间设有能够开合的气流导板，冷凝主框体内部、冷凝挡板表面和气流导板表面与金属蒸气接触的地方需保持光滑、平整，制作材料选用表面经过处理的不锈钢、钛金属或合金板材;所述收集仓底部出料口处设有卸料阀。本发明可实现在真空和常压条件下金属蒸气冷凝、结晶物连续清除和收集等作业，具有一定温度的金属蒸气由进气口进入主框体内，经由冷凝挡板间隔行成的气流通道内流动，流动过程中通过加热体控制气氛温度使金属蒸气在冷凝器挡板表面冷凝结晶，刮刀下降将表面结晶体刮落，落入收集仓中收集，本发明结构简单，可靠性高，在生产中容易实现;本发明不仅可以用于金属蒸气的冷凝和收集，也可用于非金属、半金属等蒸气的冷凝和冷凝物收集。

[0011]优选的，所述冷凝主框体的两侧壁上交错布置有多个方形槽，所述冷凝挡板一端固定密封设置于所述方形槽上，另一端与临近的冷凝主框体内侧壁之间形成所述气流通道。

[0012]优选的，所述冷凝挡板一端固定连接有密封法兰，所述密封法兰固定密封设置于所述方形槽处。

[0013]优选的，所述密封法兰处开设有延伸至所述冷凝挡板内部的加热体插入孔，所述加热体插入孔内插设有加热体。

[0014]优选的，所述冷凝挡板远离所述方形槽的一端开设有限位孔槽，所述冷凝主框体靠近限位孔槽一侧的侧壁上开设有与对应的限位孔槽同轴布置的限位孔，所述限位孔内穿设有限位螺栓，所述限位螺栓末端固定螺纹连接于对应的所述限位孔槽内。

[0015]优选的，所述限位螺栓位于限位孔槽和限位孔之间的部分套设有防护套，能够防止限位螺栓与蒸气接触的部分发生腐蚀，同时，避免出现蒸气在该部分冷凝结晶现象，使限位螺栓失效。

[0016]优选的，所述冷凝主框体底部设有两个所述气流导板，所述气流导板一端与所述冷凝主框体侧壁或收集仓侧壁铰接，另一端底部连接有驱动气缸，所述驱动气缸能够带动所述气流导板绕铰接点摆动;两个所述气流导板位于水平位置时，能够将所述冷凝主框体和所述收集仓之间封闭。

[0017]优选的，所述冷凝主框体底部设有一个所述气流导板，所述气流导板一端与所述冷凝主框体侧壁或收集仓侧壁采用传动轴转动连接，即传动轴与气流导板一端固定连接，同时传动轴采用轴承转动安装于冷凝主框体侧壁或收集仓侧壁上，所述传动轴一端连接有驱动电机，所述驱动电机能够带动传动轴转动，进而带动与传动轴固定连接的所述气流导板向下转动，使得冷凝主框体内部与收集仓之间处于打开状态;驱动电机反向转动，带动气流导板向上转动，当所述气流导板位于水平位置时，能够将所述冷凝主框体和所述收集仓之间封闭。

[0018]优选的，所述刀头采用硬质合金或钢材制成，所述刀头的形状为自上至下横截面逐渐增大的梯形，且所述刀头的底部中间位置处开有凹槽，该凹槽为梯形凹槽，便于刮除冷凝挡板侧面上的结晶物。

[0019]优选的，所述加热体采用发热棒或电阻丝，所述加热体外围采用保温棉固定和隔热。

[0020]优选的，所述密封法兰与方形槽处采用橡胶或金属密封圈密封。

[0021]本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

[0022]本发明使用时，高温金属蒸气经进气口进入，气流导板呈闭合状态，气体分子沿冷凝挡板与冷凝主框体形成的气流通道运动并换热，在冷凝挡板表面冷凝结晶，待冷凝物晶体长大到一定厚度，运行刮刀升降机构，刮刀下降将冷凝挡板表面结晶物刮落，气流导板打开，刮落的冷凝结晶物进入收集仓，收集仓下部安装有卸料阀，可定期将收集仓内冷凝结晶物放出，实现了连续清除和收集冷凝结晶物的功能。

附图说明

[0023]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0024]图1为本发明金属蒸气冷凝结晶物的收集装置结构示意图;

[0025]图2为本发明金属蒸气冷凝结晶物的收集装置的纵向剖面示意图;

[0026]图3为本发明金属蒸气冷凝结晶物的收集装置的横向剖面示意图;

[0027]图4为冷凝主框体处的剖面示意图;

[0028]图5为冷凝主框体和收集仓处剖面示意图;

[0029]图6为刮刀结构示意图。

[0030]图中：1-冷凝主框体;2-刮刀升降机构;3-冷凝挡板;4-加热体;5-气流导板;6-收集仓;7-进气口;8-出气口;9-方形槽;10-限位孔;11-刮刀;12-密封法兰;13-限位孔槽;14-限位螺栓;15-加热体插入孔;16-防护套。

具体实施方式

[0031]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0032]本发明的目的是提供一种金属蒸气冷凝结晶物的收集装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够连续清除和收集冷凝结晶物，提高生产效率。

[0033]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0034]本发明提供一种金属蒸气冷凝结晶物的收集装置，参考图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，包括冷凝主框体1，其内形成有密封腔体，且冷凝主框体1两端分别开设有与密封腔体连通的进气口7和出气口8，高温类金属蒸气由进气口7进入冷凝结晶腔体，出气口8与真空泵或过滤装置连接，可实现在真空或常压下作业;多个冷凝挡板3依次交错固定设置于冷凝主框体1内，冷凝挡板3一端与临近的冷凝主框体1内侧壁之间形成气流通道，相邻两个气流通道位于不同侧，从而高温类金属蒸汽经进气口7进入冷凝主框体1内部后，经最近的气流通道进入该气流通道临近的两个冷凝挡板3之间，然后经这两个冷凝挡板3之间流动至另一侧的下一个气流通道，依次蜿蜒曲折流动，直至自出气口8排出，过程中，大部分蒸汽在冷凝挡板3表面冷凝结晶，形成固体冷凝结晶物;多个刮刀升降机构2设于冷凝主框体1顶部，每个刮刀升降机构2均通过穿设于冷凝主框体1顶部的升降杆连接有刀头，刀头位于相邻两个冷凝挡板3之间，且与相邻两个冷凝挡板3的侧面具有间隙;当冷凝结晶物数量过多时，启动刮刀升降机构2，或定时启动刮刀升降机构2，驱动刀头向下移动，进而刮除冷凝挡板3侧壁上的冷凝结晶物，收集仓6位于冷凝主框体1底部，与冷凝主框体1固定密封连接，收集仓6内部与密封腔体连通，且收集仓6与冷凝主框体1之间设有能够开合的气流导板5，气流导板5平时水平闭合设置，起到引导蒸汽流动的效果，当刀头刮除结晶物时，气流导板5向下转动，呈打开状态，刮除的结晶物落入收集仓6内。

[0035]本实施例冷凝主框体1、冷凝挡板3、气流导板5和收集仓6材质为不锈钢，与高温蒸气可能接触的部分表面进行平滑处理并镀锌。

[0036]为了安装冷凝挡板3，所以本实施例在冷凝主框体1的两侧壁上交错布置有多个方形槽9，冷凝挡板3一端固定密封设置于方形槽9上，另一端与临近的冷凝主框体1内侧壁之间形成气流通道。为了实现密封效果，所以在方形槽9处采用橡胶圈或密封垫密封连接有条状的密封法兰12，密封法兰12与冷凝挡板3一端固定连接，在冷凝主框体1顶部穿设升降杆的位置处也设置密封圈，升降杆与密封圈滑动密封接触，使得升降杆升降过程中，此处始终保持密封。冷凝挡板3的长度小于主框体的宽度，相邻冷凝挡板3对向间隔排布，间隔距离和冷凝挡板3数量根据类金属蒸气性质和生产情况而定，密封法兰12处开设有延伸至冷凝挡板3内部的加热体插入孔15，加热体插入孔15内插设有加热体4，通过加热体4控制蒸气冷凝结晶气氛温度，加热体4可以根据需要采用发热棒或电阻丝，在加热体4外围采用保温棉固定和隔热，还可以在冷凝主框体1内安装测温装置，以实现冷凝结晶器的精确控温。

[0037]为了使得冷凝挡板3安装更为牢固，所以在冷凝挡板3远离方形槽9的一端开设有限位孔槽13，冷凝主框体1靠近限位孔槽13一侧的侧壁上开设有与对应的限位孔槽13同轴布置的限位孔10，限位孔10内穿设有限位螺栓14，限位螺栓14末端固定螺纹连接于对应的限位孔槽13内，以此实现对冷凝挡板3的固定;为了防止限位螺栓14与蒸气接触的部分发生腐蚀，同时，避免出现蒸气在该部分冷凝结晶现象，使限位螺栓14失效，所以限位螺栓14位于限位孔槽13和限位孔10之间的部分套设有防护套16。

[0038]本实施例中的冷凝主框体1底部设有两个气流导板5，气流导板5一端与冷凝主框体1侧壁或收集仓6侧壁采用铰链或转轴铰接，另一端底部连接有驱动气缸，驱动气缸能够带动气流导板5绕铰接点摆动;两个气流导板5位于水平位置时，两个气流导板5远离铰接点的一端接触连接，从而能够将冷凝主框体1和收集仓6之间封闭，避免蒸汽流入收集仓6内。气流导板5远离铰接点一端的底部铰接有倾斜布置的气缸或电机，能够驱动气流导板5绕转动轴或铰链转动实现闭合或打开，闭合时可减少冷凝结晶过程中金属蒸气的不规则运动，打开时能够使得刮除的结晶物落入收集仓6内。

[0039]在另一个优选实施例中，还可以采用一个完整的气流导板5，该气流导板5一端通过传动轴与冷凝主框体1侧壁或收集仓6侧壁，传动轴一端传动连接驱动电机，另一端处于水平状态时，能够与冷凝主框体1或收集仓6远离传动轴一端的侧壁接触连接，从而实现对冷凝主框体1与收集仓6之间的封闭，当驱动电机运行，带动气流导板5向下转动时，能够打开冷凝主框体1与收集仓6之间的封闭状态，使得冷凝主框体1与收集仓6内部连通。

[0040]本实施例刮刀升降机构2采用液压驱动，液压缸通过支架固定于冷凝主框体1顶部，液压缸底部的液压伸缩杆固定连接升降杆，升降杆穿过冷凝主框体1顶部后连接一个刮刀11，能够带动刮刀11上下移动，刮刀11材质采用硬质合金制作，设置于本发明前半部分冷凝区域的刮刀11两个为一组，后半部分冷凝区域的刮刀11三个为一组，每组刮刀11可独立下降作业，实现对冷凝挡板3侧面上的冷凝结晶物的刮除。

[0041]实施例一

[0042]本实施例采用上述装置作业，工作时，在0.04MPa～0.08MPa的真空条件下作业，纯度≥90%的三氧化二砷物料经过前端处理持续形成500℃～600℃的砷蒸气，由进气口7进入冷凝主框体1内的冷凝区域，关闭气流导板5，砷蒸气沿冷凝挡板3和冷凝主框体1形成的通道运动，通过加热体4控制冷凝挡板3表面温度在270℃～450℃范围，砷蒸气在运动过程中大部分在冷凝挡板3表面冷凝结晶，随着冷凝作业时间的延长，冷凝挡板3表面结晶砷厚度不断增加，前端冷凝区域位置的刮刀11在开始冷凝结晶作业小时后下降，后排相邻的一组刮刀11距离前排组刮刀11作业20min后开始运行，使冷凝挡板3表面结晶砷在清理时的厚度保持在0.5cm～1cm范围，待全部刮刀11运转一次以后，迅速打开气流导板5，刮落的结晶砷进入收集仓6，关闭气流导板5，如此循环作业，待收集仓6内结晶砷累计到一定量后，开启卸料阀，将结晶砷产品取出，可实现砷蒸气的连续冷凝结晶。

[0043]实施例二

[0044]本实施例装置结构与实施例一相同，不同在于本实施例采用电动驱动刮刀升降机构2。在-100Pa～200Pa的微负压至微正压条件下作业，高温加热单质砷原料得到的高温砷蒸气(700℃～800℃)进入冷凝结晶装置，出气口8连接引风机，控制冷凝挡板3表面温度在150℃～400℃范围，在前端冷凝区域位置第一组刮刀11在开始冷凝结晶作业30min后开始工作，后排相邻的一组刮刀11距离前排组刮刀11作业20min后开始运行，将结晶砷刮落到收集仓6收集。整套装置运行顺畅，耐腐蚀性能好，易于维护。

[0045]实施例三

[0046]本实施例所采用装置的结构与实施例一相同，不同在于本实施例采用气缸驱动刮刀升降机构2，刮刀11材质采用316L不锈钢，加热体4采用镍铬电热丝，冷凝挡板3采用304不锈钢材料制作，蒸气冷凝接触表面镀钛。在100Pa～1000Pa的真空条件下作业，250℃～300℃的三氧化二砷蒸气由进气口7进入冷凝主框体1内，控制冷凝挡板3表面及气流通道内温度小于200℃，气流导板5保持开启状态，刮刀11两个为一组，前端冷凝区域位置的刮刀11在开始冷凝结晶作业两个小时后下降，后排相邻的一组刮刀11距离前排组刮刀11作业30min后开始运行，使冷凝挡板3表面三氧化二砷结晶沉积在清理时的厚度保持在1.5cm～2cm，待收集仓6内得到的三氧化二砷冷凝结晶物累计到一定量后，关闭气流导板5，开启卸料阀，将收集的三氧化二砷冷凝物取出，可实现三氧化二砷蒸气的连续冷凝结晶。

[0047]本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

说明书附图(6)