一种无碳制铁方法及装置与流程

技术特征：

1.一种无碳制铁方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将含铁物料由料仓装入反应器中，关闭反应器上所有连通管道上的控制阀门,通过真空泵将密闭的反应装置抽真空；

2)通过菲涅尔透镜将太阳光聚集成高能量的光束后，经过激光器发生激光并照射到反应器内的含铁物料上；

3)光伏电池板通过太阳光照射产生电压，并在反应器朝向激光器开口处形成电场，在激光照射作用下，照射区域的含铁物料分解出离子态铁蒸气和氧蒸汽，铁离子穿过挡渣板在电场作用下被吸附到与光伏电池板负极相连的槽型电极上，得电子后最终形成金属铁粉；氧离子流则在电场作用下被吸附到与光伏电池板正极相连的管状电极上，失电子后形成氧气；

4)打开连接反应器的导气控制阀门和排渣控制阀门，氧气通过导气控制阀门进入氧气净化器，净化后的氧气通过导气管进入氧气收集器；物料分解后的剩余渣料通过排渣控制阀门经排渣管进入渣仓。

2.根据权利要求1所述的一种无碳制铁方法，其特征在于，抽真空过程控制反应器内真空度为10～2000Pa。

3.根据权利要求1所述的一种无碳制铁方法，其特征在于，通过菲涅尔透镜聚集的太阳光束经激光器发生激光的光斑直径为2～20mm，功率为300W～4000W，光束为一束或多束。

4.用于实现权利要求1所述的一种无碳制铁方法的装置，其特征在于，包括反应装置、装料装置、排渣装置、氧气收集装置、太阳光-激光转化器和太阳能发电—金属铁收集装置，所述装料装置通过导料管与反应装置内的反应器连接，排渣装置通过排渣管与反应器底部相连，反应器开口一侧分别通过管状电极和槽型电极连接氧气收集装置和太阳光-激光转化器，且太阳光-激光转化器中的光伏电池板的正、负极分别连接槽型电极和管状电极；太阳能发电-金属铁收集装置正对反应器开口一侧，与反应器通过光路连接。

5.根据权利要求4所述的一种无碳制铁装置，其特征在于，所述反应装置由密闭外壳、反应器、压力表、真空泵、挡渣板、玻璃透镜和支撑架组成，反应器通过支撑架架设在密闭外壳内，朝向太阳能发电-金属铁收集装置一侧开口，密闭外壳通过压力表连接外部真空泵；挡渣板设置在距反应器开口边缘5～10mm处，玻璃透镜镶嵌在密闭外壳上，位于反应器开口一侧，其高度与太阳能发电-金属铁收集装置中激光器发出光束的高度相适应。

6.根据权利要求4所述的一种无碳制铁装置，其特征在于，所述装料装置位于反应装置上部，远离反应器开口一侧，由相连的料仓和导料管组成，导料管穿过密闭外壳与反应器连接，导料管上设装料控制阀门；所述排渣装置位于反应装置下部，靠近反应器开口一侧，由相连的排渣管和渣仓组成，排渣管穿过密闭外壳与反应器连接，排渣管上设排渣控制阀门。

7.根据权利要求4所述的一种无碳制铁装置，其特征在于，所述氧气收集装置由依次连接的管状电极、导气管和氧气收集器组成，管状电极位于反应器开口外侧上方，导气管上设导气控制阀门和氧气净化器；太阳光-激光转化器由槽型电极和光伏电池板组成，槽型电极位于反应器开口外侧下方，光伏电池板的正极连接槽型电极，负极连接管状电极，且回路中并联有电流表和电压表。

8.根据权利要求4所述的一种无碳制铁装置，其特征在于，所述光阳能发电-金属铁收集装置由激光器和菲涅尔透镜组成，激光器位于菲涅尔透镜和反应装置的玻璃透镜之间，三者通过光路连接；菲涅尔透镜具有追踪太阳光功能，通过安装在底座中的液压或电动驱动装置带动随太阳转动；激光器设有水冷装置。

9.根据权利要求4所述的一种无碳制铁装置，其特征在于，所述反应器开口一侧向下倾斜设置，与水平方向的夹角为1～10°。

10.根据权利要求5所述的一种无碳制铁装置，其特征在于，所述挡渣板上均布有多个通孔，通孔直径为0.1～5mm，挡渣板高度为反应器高度的0.5～1倍。