本实用新型涉及化工设备领域，尤其涉及一种反应装置。
背景技术：
金属还原反应是指采用活泼金属作为还原剂来获取所需要的单质产物的一种化学反应，镁热反应和铝热反应均属于金属还原反应。目前金属还原反应在工业上具有广泛的应用，采用金属还原反应可以制备多种单质材料如铁、铜、硅、钛等。
为了使冶炼金属更充分以及避免金属氧化，大多数的金属还原反应都需要在高温、密闭以及保护气体状态下进行，对于部分的金属还原反应还需要后续的酸洗处理。金属在高温下会转化为液态或气态，而液态或气态均具有很高的反应活性并且易挥发。因此，对发生金属还原反应的装置要求非常高，发生反应的装置的性能往往决定着金属还原反应的产率。现有技术中，为了提高金属还原反应的效果，通常采用的措施是在原料中投入过量比值的金属原料，但采用此种方式会造成原料的浪费和生产成本的提高。此外，通常将金属还原反应与酸洗处理的过程分开，在此过程中需要用到多个专门设备，不利于提高金属的冶炼效率。
技术实现要素：
本实用新型的一个目的在于：提供一种反应装置，其能有效地避免还原剂金属的损失，提高还原产率。
本实用新型的另一个目的在于：提供一种反应装置，其将还原装置和酸洗装置合二为一，简化了操作步骤，提高生产效率。
为达到此目的，本实用新型采用以下技术方案：
提供一种反应装置，包括：
反应釜，所述反应釜包括具有一开口的釜主体以及可选择性密封所述开口的密封盖，所述釜主体与所述密封盖通过螺纹结构固定连接，通过密封圈实现密封；
气体置换系统，所述气体置换系统包括气体进出管和气体控制阀，所述气体进出管连通所述釜主体的内部和外部，所述气体控制阀选择性封闭或打开所述气体进出管；
冷热槽，所述冷热槽具有可选择性容纳所述釜主体的安装空间，所述冷热槽的内部设置有温度控制组件。
作为所述的反应装置的一种优选的技术方案，所述密封盖包括连接部以及凸出于所述连接部的密封部，所述连接部用于连接所述冷热槽与所述釜主体，所述密封部的周部设置有外螺纹，所述釜主体的所述开口处与所述外螺纹相配合的位置设置有内螺纹，所述釜主体与所述密封盖于所述开口处通过所述外螺纹与所述内螺纹固定连接。
作为所述的反应装置的一种优选的技术方案，所述连接部上与所述釜主体的侧壁相对应的位置开设有密封槽，所述密封圈设置在所述密封槽中并凸出于所述连接部朝向所述釜主体的表面，所述连接部与所述冷热槽之间设置有耐热密封垫。
作为所述的反应装置的一种优选的技术方案，所述气体进出管为半圆形无缝竖管，其沿垂直于所述密封盖的表面的方向设置在所述密封盖上，所述气体进出管远离所述密封盖的端部设置有堵板用于封闭所述气体进出管，所述堵板与所述密封盖之间的所述气体进出管上设置有气体控制阀。
作为所述的反应装置的一种优选的技术方案，所述温度控制组件包括发热管，所述发热管设置于所述冷热槽的腔体中，在将所述釜主体安装到所述冷热槽后，所述冷热槽与所述釜主体之间形成换热腔，所述发热管设置在所述换热腔中。
作为所述的反应装置的一种优选的技术方案，所述密封盖上与所述换热腔连通的位置设置有压力表，所述压力表与所述换热腔之间设置有压力表阀门，所述压力表阀门与所述换热腔之间设置有安全阀。
作为所述的反应装置的一种优选的技术方案，所述密封盖上设置有温度计，所述温度计与所述换热腔连通，所述温度计与所述换热腔之间设置有温度计阀门。
作为所述的反应装置的一种优选的技术方案，还包括用于向所述换热腔中注入导热液体的导热液入口以及将所述导热液体从所述换热腔中排出的导热液出口，所述导热液入口设置在所述冷热槽的侧壁上并位于靠近底部的位置，所述导热液出口设置在所述冷热槽的侧壁上并位于靠近顶部的位置。
作为所述的反应装置的一种优选的技术方案，还包括搅拌装置，所述搅拌装置包括搅拌轴以及搅拌桨，所述搅拌轴相对于所述釜主体可转动设置并且延伸至所述釜主体的内部，所述搅拌桨固定设置在延伸至所述釜主体内部的所述搅拌轴上。
作为所述的反应装置的一种优选的技术方案，还包括进料装置，所述进料装置包括物料进口和物料阀门，所述物料进口连通所述釜主体的内部和外部，所述物料阀门选择性封闭或打开所述物料进口。
本实用新型的有益效果为：所述的反应装置既能作为还原反应的装置又可以作为酸洗处理的装置，将还原反应的装置和酸洗处理的装置合二为一，简化了操作的步骤。利用气体置换系统对釜主体的内部气体进行置，使釜主体的内部的含氧量低于目标设定值后，将反应釜放入热处理炉中进行热处理。在热处理的整个过程中，釜主体内的金属原料融化或升华后难以逸出，有效地避免了还原剂金属的损失，保证釜主体内的反应原料的配比不失衡，降低金属原料的使用量，降低生产成本，提高反应的效率。利用温度控制组件能够控制冷热槽内部的温度，进而控制釜主体内部的温度，确保在酸洗处理过程中处于恒温的状态，使酸洗处理顺利进行。
附图说明
下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
图1为实施例所述反应装置的剖视示意图。
图2为实施例所述密封盖的剖视示意图。
图中：
1、釜主体；2、冷热槽；3、导热液体；4、密封盖；5、搅拌桨；6、物料进口；7、搅拌轴；8、高温密封圈；9、气体进出管；10、压力表；11、压力表阀门；12、导热液出口阀；13、安全阀；14、物料阀门；15、温度计；16、温度计阀门；17、发热管；18、气体控制阀；19、第一螺栓孔；20、外螺纹；21、导热液入口阀；22、搅拌轴安装孔；23、密封部；24、延伸部；25、密封槽；26、连接部。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
如图1～2所示，于本实施例中，本实用新型的一种反应装置,包括反应釜、气体置换系统以及冷热槽2，其中，反应釜包括具有一开口的釜主体1以及可选择性密封开口的密封盖4，釜主体1与密封盖4通过螺纹结构固定连接，通过密封圈实现密封；气体置换系统包括气体进出管9和气体控制阀18，气体进出管9连通釜主体1的内部和外部，气体控制阀18选择性封闭或打开气体进出管9；冷热槽2具有可选择性容纳釜主体1的安装空间，冷热槽2的内部设置有温度控制组件。
将还原反应的原料混合后加入到釜主体1的内部，利用密封盖4对釜主体1的开口进行密封，通过气体置换系统对釜主体1的内部气体进行置换使釜主体1内部的含氧量低于目标设定值后，将反应釜放入热处理炉中进行热处理。在热处理的整个过程中，釜主体1的金属原料融化或升华后难以逸出，有效地避免了还原剂金属的损失，保证釜主体1内部的原料的配比不失衡，降低金属原料的使用量，降低生产成本，提高反应的效率。釜主体1内部的原料反应完全后，可以将反应釜从热处理炉中取出并组装在冷热槽2内进行酸洗处理。所述的反应装置既能作为还原反应的装置又可以作为酸洗处理的装置，将还原反应的装置和酸洗处理的装置合二为一，简化了操作的步骤。其中，设置在冷热槽2内部的温度控制组件能够控制冷热槽2内部的温度，进而对釜主体1的内部的温度进行控制，确保在酸洗处理过程中处于恒温的状态。同时，气体进出管9能对釜主体1的内部充气，置换釜主体1内部的气体，通过气体控制阀18控制气体进出管9的封闭或打开，达到气体置换过程可控的目的，方便操作。
具体的，釜主体1采用耐高温材料制成，例如石墨、陶瓷或耐高温的不锈钢制成，可使釜主体1能可承受接近900℃的高温。进一步的，釜主体1的厚度为10-20mm，保证釜主体1的结构强度。在本实施例中，釜主体1呈U形结构，长径比为1-2.5。当然在其他的实施例中釜主体1还可以是其他的形状结构，例如，圆筒状结构或棱柱状结构等。
密封盖4包括连接部26以及凸出于连接部26的密封部23，连接部26用于连接冷热槽2与釜主体1，密封部23的周部设置有外螺纹20，釜主体1的开口处与外螺纹20相配合的位置设置有内螺纹，釜主体1与密封盖4于开口处通过外螺纹20与内螺纹固定连接。通过连接部26能够将釜主体1和冷热槽2连接，通过密封部23将釜主体1的开口密封，使得釜主体1的内部处于密封的状态。釜主体1与密封盖4于开口处通过外螺纹20和内螺纹固定连接，方便对釜主体1与密封盖4的安装。具体的，内螺纹和外螺纹20之间的间距为1-10mm。
在本实施例中，连接部26上与釜主体1的侧壁相对应的位置开设有密封槽25，密封圈设置在密封槽25中并凸出于连接部26朝向釜主体1的表面，连接部26与冷热槽2之间设置有耐热密封垫。设置密封圈能够保证釜主体1的密封性，防止反应釜在使用的过程中釜主体1内部的气体或原料逸出。其中，密封圈采用石墨或云母制成，使密封圈在高温的环境中不易变形。通过在连接部26与冷热槽2之间设置有耐热密封垫，使冷热槽2与密封盖4之间处于密封的状态。
连接部26与冷热槽2的侧壁相对应的位置设有第一螺栓孔19，冷热槽2的侧壁设有与第一螺栓孔19相对应的第二螺栓孔，密封盖4和冷热槽2通过螺栓依次穿设于第一螺栓孔19和第二螺栓孔实现可拆卸连接，方便对所述反应釜和冷热槽2的拆装。具体的，冷热槽2在其侧壁上靠近密封盖4的一端设置延伸部24，延伸部24在冷热槽2的侧壁上由靠近冷热槽2的中心轴线向远离冷热槽2的中心轴线延伸，第二螺栓孔设置于延伸部24。
其中，气体进出管9为半圆形无缝竖管，其沿垂直于密封盖4的表面的方向设置在密封盖4上，气体进出管9远离密封盖4的端部设置有堵板用于封闭气体进出管9，堵板与密封盖4之间的气体进出管9上设置有气体控制阀18。利用气体控制阀18可通过气体进出管9将气体通进釜主体1内部或将主釜体1内部的气体进行排放，方便对釜主体1的内部的气体量的控制。其中，气体控制阀18的大小与气体进出管9的尺寸大小相适应。
具体的，温度控制组件包括发热管17，发热管17设置于冷热槽2的腔体中，在将釜主体1安装到冷热槽2后，冷热槽2与釜主体1之间形成换热腔，发热管17设置在换热腔中。通过发热管17能够使换热腔内的导热液体3的温度升高或降低，进而对釜主体1加热或降温。
为了提高所述反应装置的安全性，密封盖4上设置有压力表10，压力表10与换热腔连通，压力表10与换热腔之间设置有压力表阀门11，压力表阀门11与换热腔之间设置有安全阀13。通过压力表阀门11可控制压力表10，利用压力表10监测冷热槽2内的压强值，当冷热槽2内的压强值超过了安全值时，通过安全阀13对冷热槽2内的进行减压，防止冷热槽2的内部压强值过大而发生爆炸，确保反应装置使用的安全性。其中，在本实施例中换热腔内填充导热液体3，利用发热管17直接对换热腔内部的导热液体3进行加热，当压力表10监测到冷热槽2内部的液压值过大时，通过安全阀13排放导热液体3。在其他的实施例中，也可以在换热腔内填充空气或其他气体，利用发热管17直接对空气或其他气体加热，当换热腔内部的压强过大时，通过安全阀13排放换热腔内部的空气或其他气体，降低换热腔内部的压强。
密封盖4上设置有温度计15，温度计15与换热腔连通，温度计15与换热腔之间设置有温度计阀门16。利用温度计15对冷热槽2的内部温度进行监控，以便及时控制冷热槽2的内部温度。
反应装置还包括用于向换热腔中注入导热液体3的导热液入体3口以及将导热液从换热腔中排出的导热液出口，导热液入口设置在冷热槽2的侧壁上并位于靠近底部的位置，导热液出口设置在冷热槽2的侧壁上并位于靠近顶部的位置。在具体的使用过程中，利用导热液入口向换热腔内通入导热液体3，发热管17将热量传导到导热液体3中，进而使导热液体3的热量均匀分布。当需要对换热腔的内部温度进行降温时，利用导热液入口和导热液出口对导热液进行循环传输，通过循环的导热液体3降低换热腔内部的温度。当需要对釜主体1内部进行升温时，在换热腔内注满导热液体3，使用发热管17对导热液体3进行加热，即可对釜主体1进行升温。为了方便控制导热液出口和导热液入口的打开或关闭，导热液出口设置有导热液出口阀12，导热液入口设置有导热液入口阀21。在本实施例中，设置一根发热管17绕设在换热腔中。为了加强对导热液体3的加热效果，在具体的实施例中可将发热管17的数量设置为多根，例如两根、三根、四根、五根、六根、七根或八根等，并将各个发热管17间隔绕设在釜主体1的周部。导热液体3能够使换热腔内各处的温度均匀，有利于酸洗处理的顺利进行。
在本实施例中，搅拌装置包括搅拌轴7以及搅拌桨5，搅拌轴7相对于釜主体1可转动设置并且延伸至釜主体1的内部，搅拌桨5固定设置在延伸至釜主体1内部的搅拌轴7上。通过搅拌装置将釜主体1内的原料均匀混合，使原料均匀，节省原料。为了延长搅拌装置的使用寿命，搅拌桨5采用耐高温和耐酸性的材料制成，例如石墨、陶瓷，或不锈钢等材料。在密封盖4开设有用于安装搅拌轴7的搅拌轴安装孔22。设置搅拌叶，一方面可将还原的反应的原料搅拌均匀，保证反应釜在热处理炉内进行充分的反应；另一方面，使酸洗处理的原料搅拌均匀，确保酸洗处理的顺利进行。在实际的使用过程中，可根据实际需要将搅拌桨5的数量设置为一个、两个、三个、四个或五个等。在本实施例中，将搅拌桨5的数量设置为四个，各个搅拌桨5间隔设置在搅拌轴7上。
为了保证搅拌轴7与密封盖4连接的气密性，在密封盖4与所述搅拌轴7连接的对应位置设置有高温密封圈8，所述高温密封圈8套设于所述搅拌轴7。
其中，反应装置还包括进料装置，进料装置包括物料进口6和物料阀门14，物料进口6连通釜主体1的内部和外部，物料阀门14选择性封闭或打开物料进口6。在使用的过程中，通过物料进口6可向釜主体1的内部增添反应的原料，不需要将密封盖4从釜主体1的开口处拆卸即可实现原料的增添，通过物料阀门14对物料进口6选择性封闭或打开，有利于保持釜主体1的密封性。为了提升在增添物料的便捷性，物料进口6设置有进料漏斗。
于本文的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于在描述上加以区分，不具有特殊含义。
需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理，在本实用新型所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。