一种稀土合金冶炼烟气处理装置的制作方法

本发明涉及一种稀土合金冶炼烟气处理装置，属于稀土材料加工技术领域。

背景技术：

稀土永磁材料钕铁硼是一种重要的磁性材料，其具有优异的磁性能而被称为“磁王”，广泛地运用在在现代工业和电子技术中。在钕铁硼生产制造中，先冶炼制成钕铁硼稀土合金碎片，再将钕铁硼稀土合金碎片加工制成粉体，最后将钕铁硼稀土合金粉体聚集成型，然后进行烧结，最后再切割成所需尺寸即完成。

目前，在钕铁硼稀土合金碎片的制作过程中，通常先将各原材料冶炼成液态合金液，再经过精炼、冷却降温形成大片的合金片，然后通过两个相互配合的破碎辊对合金片进行破碎即得到碎块状的钕铁硼稀土合金碎片。由于在冶炼原材料的过程中，为避免各组分金属材料被氧化，通常采用向冶炼炉内部持续冲入氩气的方式来保护被冶炼的金属材料被氧化。由于持续充入氩气，冶炼炉在冶炼过程中以及冶炼结束后排出的尾气中含有大量的氩气，通常氩气含量超过50％，虽然氩气可直接排向大气中；氩气本身无毒，但在高浓度时有窒息作用；当空气中氩气浓度高于33％时，即氧气浓度比平时减少2/3以下时，就有窒息的危险；当氩气浓度超过50％时，出现严重症状，浓度达75％以上时，能在数分钟内死亡；因此，为确保安全，在尾气排放处通常要加装氩气传感报警装置。由于冶炼的尾气中虽然氩气含量高，但是由于还含有大量的烟尘，无法直接回收利用。

技术实现要素：

本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种稀土合金冶炼烟气处理装置，具体技术方案如下：

一种稀土合金冶炼烟气处理装置，包括洗气装置、第一集气装置、第二集气装置、储气装置，所述洗气装置包括洗气箱、进气管、设置在洗气箱外部的进气阀，所述进气管的下端设置在洗气箱的内部，所述进气管的上端设置在洗气箱的外部，所述进气阀的输出端与进气管的上端连通；所述第一集气装置包括水槽、瓶口朝下的透明瓶体、固设在水槽内部的排气管、真空泵、第一气阀，所述洗气箱的箱顶设置有第一排气孔，所述真空泵的抽气端与第一排气孔连通，所述真空泵的排气端与第一气阀的输入端连通，所述透明瓶体的瓶口设置在水槽的内部，所述排气管的上端设置在透明瓶体的内部，排气管的下端设置在透明瓶体的外部，所述排气管的外侧壁与透明瓶体的瓶口内壁之间设置有间隙，所述第一气阀的输出端与排气管的下端连通；所述第二集气装置包括气袋、第一气体增压泵、第二气阀、固设在气袋袋口处的第一单向阀、第三气阀，所述透明瓶体的瓶底设置有第二排气孔，所述第一气体增压泵的吸入端与第二排气孔连通，所述第一气体增压泵的输出端与第二气阀的输入端连通，所述第二气阀的输出端与第一单向阀的进气口连通，所述第一单向阀的出气口与气袋的内腔连通，所述第三气阀的输入端与气袋的内腔连通；所述储气装置包括储气瓶、第二气体增压泵、第二单向阀，所述第二气体增压泵的吸入端与第三气阀的输出端连通，所述第二气体增压泵的输出端与第二单向阀的进气口连通，所述第二单向阀的出气口与储气瓶的内腔连通。

作为上述技术方案的改进，所述洗气箱的箱顶设置有进水孔，所述洗气箱的外部设置有与进水孔相连通的进水阀。

作为上述技术方案的改进，所述洗气箱的箱底设置有排污孔，所述洗气箱的外部设置有与排污孔相连通的排污阀。

作为上述技术方案的改进，所述气袋的外部设置有用来测量气袋内部气压的第一气压表。

作为上述技术方案的改进，所述储气瓶的外部设置有用来测量储气瓶内部气压的第二气压表。

本发明所述稀土合金冶炼烟气处理装置利用洗气装置来除去稀土合金冶炼尾气中含有的粉尘得到混合气体，避免污染环境；混合气体利用第一集气装置、第二集气装置和储气装置的共同作用，最终在储气瓶中储存，从而避免尾气排放区氩气浓度高带来的安全风险。储气瓶中储存的混合气体中氩气含量高，可回收利用，实施效果好。

附图说明

图1为本发明所述稀土合金冶炼烟气处理装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，所述稀土合金冶炼烟气处理装置，包括洗气装置、第一集气装置、第二集气装置、储气装置，所述洗气装置包括洗气箱11、进气管12、设置在洗气箱11外部的进气阀13，所述进气管12的下端设置在洗气箱11的内部，所述进气管12的上端设置在洗气箱11的外部，所述进气阀13的输出端与进气管12的上端连通；所述第一集气装置包括水槽21、瓶口朝下的透明瓶体22、固设在水槽21内部的排气管23、真空泵24、第一气阀25，所述洗气箱11的箱顶设置有第一排气孔，所述真空泵24的抽气端与第一排气孔连通，所述真空泵24的排气端与第一气阀25的输入端连通，所述透明瓶体22的瓶口设置在水槽21的内部，所述排气管23的上端设置在透明瓶体22的内部，所述排气管23的下端穿过透明瓶体22的瓶口且排气管23的下端设置在透明瓶体22的外部，所述排气管23的外侧壁与透明瓶体22的瓶口内壁之间设置有间隙，所述第一气阀25的输出端与排气管23的下端连通；所述第二集气装置包括气袋31、第一气体增压泵32、第二气阀33、固设在气袋31袋口处的第一单向阀34、第三气阀36，所述透明瓶体22的瓶底设置有第二排气孔，所述第一气体增压泵32的吸入端与第二排气孔连通，所述第一气体增压泵32的输出端与第二气阀33的输入端连通，所述第二气阀33的输出端与第一单向阀34的进气口连通，所述第一单向阀34的出气口与气袋31的内腔连通，所述第三气阀36的输入端与气袋31的内腔连通；所述储气装置包括储气瓶51、第二气体增压泵52、第二单向阀53，所述第二气体增压泵52的吸入端与第三气阀36的输出端连通，所述第二气体增压泵52的输出端与第二单向阀53的进气口连通，所述第二单向阀53的出气口与储气瓶51的内腔连通。

所述稀土合金冶炼烟气处理装置的具体作业过程如下：

1)、所述进气阀13的输入端与冶炼炉的尾气管连通。先向洗气箱11的内部注入清洗水使得洗气箱11内部的水面将进气管12的下端给淹没，同时洗气箱11内部的水面与洗气箱11箱顶的内壁之间设置有间隔，也就是说，洗气箱11内部的水面与洗气箱11箱顶的内壁之间构成气室。进一步地，为方便向洗气箱11的内部灌水；所述洗气箱11的箱顶设置有进水孔，所述洗气箱11的外部设置有与进水孔相连通的进水阀14。可将进水阀14的输入端与水源连通，然后打开进水阀14，可向洗气箱11的内部灌水。向水槽21的内部注入清水使得水面淹没透明瓶体22的瓶口。

2)、先打开第三气阀36和第二气体增压泵52，所述第二气阀33为关闭状，此时第二气体增压泵52能够将气袋31内部的气体加压输送到储气瓶51的内部，随着气袋31内部的气体越来越少，最终气袋31变成干瘪状态，然后关闭第三气阀36和第二气体增压泵52；其中，气体在通过第二单向阀53时，只能沿其进气口流动，而无法从其出气口处回流，防止压缩气体逆向流动。

3)、通过开启第一气体增压泵32并打开第二气阀33，第一气体增压泵32能够将透明瓶体22内部的一部分气体泵入到干瘪的气袋31内部；随着透明瓶体22内部气体的减少，透明瓶体22内部的气压降低并小于大气压，这会导致透明瓶体22内部的水面会上升；此时，水槽21内部的水面仍然将透明瓶体22的瓶口给淹没；其中，所述透明瓶体22内部水面的高度大于排气管23上端的高度。气体在通过第一单向阀34时，只能沿其进气口流动，而无法从其出气口处回流，防止压缩气体逆向流动。

4)、当透明瓶体22内部水面的高度高于水槽21内部水面高度0.3～0.8m时，依次打开真空泵24、第一气阀25、第一气体增压泵32、第二气阀33，在真空泵24的作用，洗气箱11内部的气压小于冶炼炉尾气管内部的气压，此时再打开进气阀13，冶炼炉尾气管内部的尾气会通过进气管12源源不断的被输送到洗气箱11的内部；尾气在进气管12的溢出时，尾气中的粉尘会在洗气箱11内部清洗水中沉降从而完成尾气的洗涤，而氩气、空气的混合气体则溢出在气室中汇聚，并在真空泵24的作用下源源不断的输送到透明瓶体22的内部。由于真空泵24排气端排出的气压为1.1～1.2个大气压，此时透明瓶体22内部的气压小于大气压，因此，与真空泵24排气端相连通的排气管23排出的气体会向上溢出到透明瓶体22的内部并汇聚，而在第一气体增压泵32的驱动下，透明瓶体22内部增加的气体会不断的被输送到气袋31的内部；其中，需要控制第二气阀33的开度，使得透明瓶体22内部水面的高度始终高于水槽21内部水面高度。最后打开第三气阀36、第二气体增压泵52，在第二气体增压泵52的作用下，气袋31内部增加的气体会被第二气体增压泵52加压输送到储气瓶51的内部进行储存。

当储气瓶51的内部储存有足够的气体时，所述洗气装置、第一集气装置、第二集气装置和储气装置均停止作业，最后储气瓶51内部收集的气体中，氩气的质量比含量为31％～37％。其中，在洗气装置中，由于尾气中的粉尘在洗气箱11的内部沉降从而形成污水，需要定期清理掉洗气箱11内部的污水；进一步地，所述洗气箱11的箱底设置有排污孔，所述洗气箱11的外部设置有与排污孔相连通的排污阀15。先将进水阀14的输入端与水源断开，此时打开排污阀15，将洗气箱11内部的污水排掉；然后再将进水阀14的输入端与水源接通，打开进水阀14，利用清洗水不断的冲洗洗气箱11的内部直至冲洗作业完成。

进一步地，为方便掌握气袋31内部的气压；所述气袋31的外部设置有用来测量气袋31内部气压的第一气压表35。

进一步地，为方便掌握储气瓶51内部的气压；所述储气瓶51的外部设置有用来测量储气瓶51内部气压的第二气压表55。

在上述实施例中，稀土合金冶炼的尾气先通过洗气装置的洗涤除去其中含有的粉尘得到混合气体，混合气体利用第一集气装置来收集，第一集气装置收集的混合气体经过第二集气装置的二次收集、缓冲，最后在储气装置中加压并储存。经过所述稀土合金冶炼烟气处理装置最终得到的混合气体中，氩气的质量分数为31％～37％。

目前在工业上制取氩气的方法就是把空气蒸馏，用冷凝器可以先把氧气液化，移除液氧之后，继续冷却就可以液化氩气，最后分离得到氩气。空气中稀有气体(氦、氖、氩、氪、氙、氡)的质量分数约为1.288％，氩气作为稀有气体的一种，其质量分数不超过1.288％。而本发明最终得到储气瓶51中混合气体中氩气的质量分数为31％～37％，混合气体的成分为氩气和空气的混合气体，因此，储气瓶51中的混合气体具有回收价值。氩气的回收利用，有助于降低生产成本。

在常压下，氩气在水中的溶解度为：0.0519ml/g(0℃)，0.0329ml/g(20℃)，0.0247ml/g(40℃)。氩气微溶于水，因此，在第一集气装置中，氩气溶于水的量非常少，待饱和后就不会再溶解，因此，该部分损失的氩气不影响氩气的回收。溶于水的氩气即使再挥发，由于其量小，不会造成氧气浓度快速下降，不会产生危险。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。