专利名称：处理含砷金矿或砷精矿的大型真空炉及其连续作业方法
技术领域：
本发明涉及有色冶炼中的真空冶金技术领域，特别是处理含砷金矿或砷精 矿的大型真空炉及其连续作业方法。二、 背景技术目前，我国对难处理的含砷金矿的预处理工序多是采用沸腾焙烧，而且焙 烧工艺在不断加强收尘和自动化作业的措施，生产规模在不断扩大，近年还有建立日处理500吨含砷金矿原矿沸腾焙烧工厂的建设。但是以三氧化二砷形式 脱砷的焙烧难免会存在三氧化二砷的污染，以收尘的手段治理三氧化二砷的污 染，难度较大，而且低浓度的二氧化硫也较难治理。国内生产金属砷的方法主要采用还原三氧化二砷的办法，首先生产三氧化 二砷，然后再生产金属砷。由于生产三氧化二砷受到环保要求的严格限制，所 以生产金属砷的原料来源困难，生产成本提高。同时，使用三氧化二砷作原料 生产金属砷也有环境污染，所以规模化的工业生产也就受到了限制。毒砂和斜方砷铁矿，在隔绝空气的条件下加热至500'C便开始热离解产生 砷的升华，这是含砷金矿脱砷和砷精矿生产金属砷基本理论根据。前苏联对含 砷金矿进行真空焙烧脱砷的半工业试验报道，在750'C下，只需15 20min就 可达到理想的脱砷要求，也有将此成果应用于工业生产的报道，但并未普遍推 广，主要原因是没有大型化的工业生产设备。三、 发明内容本发明的目的是提供一种处理能力大，设备利用率高，自动化程度高、设 备使用寿命长的处理含砷金矿或砷精矿的大型真空炉及其连续作业方法。本发明采用以下技术方案达到上述目的 一种处理含砷金矿或砷精矿的大 型真空炉及其连续作业方法，包括竖式炉身，水平的炉顶，锥形的炉底，在炉顶的水冷夹套中焊接有密封管，电热管采用定制的石英套管套住定制 的不锈钢电热管，组成带石英套管的电热管，带石英套管的电热管通过焊接在 炉顶的水冷夹套的密封管插入炉内，在炉顶设下料管及其流量调控装置，炉底 排渣口之上设有水冷导渣锥，炉身安装有料位控制观察窗。其中，所述的电热管采用定制的石英套管套住定制的不锈钢电热管，组成带石英套管的电热管；带石英套管的电热管通过焊接在炉顶水冷夹套的上夹板 和下夹板之间的密封管插入炉内，石英套管挂在密封管内的台阶上通过O形橡 胶密封圈相互挤紧密封；石英套管的管口翻边上安置有O形橡胶密封圈和自由 压环，使密封管的内壁和定制的不锈钢电热管的外壁以及石英套管的管口翻边 相互接触；定制的不锈钢电热管的管口用橡胶塞密封，电热丝穿过胶塞与电源 连接；定制的不锈钢电热管通过焊接在其管口边缘的搁置棒挂在密封管的管口 上。所述流量调控装置由拉杆A701、定位销A702、连接密封座A703、拉杆密 封座A704、垂直下料管A705、流量控制管A707、连接板A706、盲板A708、 定位卡板A709、条形出料口 A710组成。垂直下料管A705的终端口用大于终端 口 口径的盲板A708封死，在垂直下料管A705底部的侧面四个方向开有垂直的 条形出料口 A710，管内还有一个可以上下拉动和全方位旋转的流量控制管 A707，由拉杆A701上下拉动或左右旋转，由定位销A702和定位卡板A709固 定流量控制管A707的出口高度来调控加料速度，拉杆A701与垂直下料管A705 的连接由密封座A704密封，拉杆作上下拉动和左右旋转时，由密封座A703动 态密封。所述水冷导渣锥All由锥形水箱AllOl、锥形水箱隔板A1102、矩形通水立 柱A1103、环形水箱隔板A1104、环形水箱A1105、进水接管A1106、出水接管 A1107组成，冷却水从进水接管A1106进入环形水箱A1105，碰到隔板A1104的 阻隔，冷却水则经过矩形通水立柱A1103的左半部分水管进入锥形水箱A1101 的左半部分，翻过锥形水箱A1101的隔板A1102进入锥形水箱A1101的右半部 分，经过通水立柱A1103的右半部分矩形水管进入环形水箱A1105右半部分， 然后从出水接管A1107排出。所述料位调控观察窗A8由接管A801、压盖A802、外橡胶垫圈A803、外石 英玻璃视窗A804、 0形橡胶密封圈A805、螺栓A806、密封座A807、内橡胶垫 圈A808、观察套筒A809、定位管A810、内石英玻璃视窗A811组成。密封座A807焊接在炉壳上，外石英玻璃视窗A804由压盖A802通过螺栓A806、外橡胶垫圈 A803以及O形橡胶密封圈A805压紧和密封；伸入炉内的观察套筒A809挂在密 封座A807上，也勾住内石英玻璃视窗A811 ，内石英玻璃视窗A811由定位管A810 固定位置，并且通过内橡胶垫圈A808压紧；观察套筒A809的长度等于内衬耐 火隔热层的厚度。所述大型化真空炉的炉体截面形状除了圆形之外，还可以是糖葫芦串状的 长截面的特大型炉；糖葫芦串状的长截面的特大型炉采用多出口的水平螺旋机 A-Ol向炉内加料，采用多个排渣口的螺旋排渣机排入总排渣螺旋机A-02汇总出渣。本发明还配有进料系统、排渣系统、产品收集系统。其中，进料系统包括原矿料仓、运输皮带、湿矿中间料仓、螺旋加料机、 湿式收尘装置、烘干机、干矿中间料仓、上下密封进料桶、缓冲料桶，缓冲料 桶与真空炉的炉顶的下料总管连接。其中精矿输送采用自动控制装置，密封进 料系统采用料位光电控制器。排渣系统包括螺旋排渣机、残渣桶，以及设在矿尘沉降室下面的矿尘桶。产品收集系统包括主产品冷凝转鼓、副产品冷凝转鼓、结晶水的蒸汽冷 凝罐。其中主产品冷凝转鼓连接有螺旋输送机，上下主产品料桶，主产品自动 包装机，主产品推送小车；副产品冷凝转鼓连接有上下附产品料桶，副产品自 动包装机；结晶水的蒸汽冷凝罐连接有自动排水罐。采用本发明所述设备和方法可获得主产品金属砷和副产品雄黄两种产品， 从第一冷凝转鼓出来的金属砷产品，进入水冷螺旋推送机冷却和推送至上主产 品料桶，通过自动控制密封进入下主产品料桶，再进入主产品自动包装机包装。 副产品雄黄由于冷凝温度低，由转鼓室直接进入上副产品料桶，然后通过自动 控制密封进入下副产品料桶，再进入副产品自动包装机包装。回收了主产品和副产品以后，还有在烘干时未能脱去的结晶水所产生的水 蒸汽，进入水汽冷凝罐冷凝收集，冷凝水进入自动排水罐定时自动排放。水蒸 汽虽然被冷凝，但是处于真空状态的水有一定的挥发，所以尾气在进入真空泵 之前，设计了一个真空缓冲尾气干燥罐，所用干燥剂定期更换处理后返回使用。本发明与现有技术相比具有如下特点暨优点1、本工艺是绿色环保工艺。采用本发明所述设备和方法处理含砷金矿或砷 精矿，整个生产过程几乎没有废气排放，厂房内没有粉尘，产品自动包装，无 粉尘飞扬，各个环节均没有污染物产生。2、 处理能力大，设备利用率高，自动化程度高，操作人员少。本发明一台 炉子就可以达到多台间断作业的小真空炉的处理能力；由于工艺是自动控制的 连续作业，所以设备利用率高。3、 基建投资省，运行成本低。经设计计算，基建投资只有相同生产能力的 单炉间断作业的约四分之一。4、 密封性能可靠。所有连接法兰和动密封装置的密封点都远离高温或者采 用了水冷保护。5、 炉子的使用寿命长。由于炉内和通过高温炉气的管道，都内衬了隔热防 腐层，保证所有金属壁的温度在100 40(TC以下，所有的金属容器壁都不会受 到金属砷气体的腐蚀。石英保护套管如果不是人为或者不可抗力的震动和摇摆 的话，长期使用不会损坏，。各处的橡胶密封圈均采用耐温25(TC的氟橡胶或硅 橡胶密封圈并且有水冷保护，耐用多年没有问题。6、 料层厚度可以调节控制，物料无须制团入炉。电热管插入炉内的深度， 就是热区有效容积的范围，热区容积负荷达到300 1000kw/m3。石英管的体积 占热区容积4 16%。热区内并不装满物料，留有一定的空间，物料从下料管 出来就接触高温，在飞落的过程中开始挥发，由于挥发时间短，料层厚度可以 降低，所以粉料不用制团而直接入炉。7、 工艺设备容易制造。普通一、二类压力容器加工厂都可以制造，所需材 料国内都可以解决，自动控制元件既可市购，也可以自己设计制造。本发明所采用的电热管及其防腐、密封措施和安装方法，水冷螺旋机排渣， 冷凝转鼓收集产品的方法，也适用于制造间断作业真空炉。五
图1是本发明所述的真空炉结构示意图。 图2是真空炉电热管布置俯视图。 图2-1是真空炉电热管布置的A部放大图。 图3是糖葫芦串形长截面特大型真空炉。 图3-1是糖葫芦串形长截面特大型真空炉的A-A剖面俯视图。 图4是炉顶垂直下料管流量调控装置图。 图4-1是炉顶垂直下料管流量调控装置的A向视图。 图5是炉内料位控制观察窗。 图6是电热管的结构及密封原理。 图6-l是电热管配置的A-A剖面俯视图。图7是水冷导渣锥正视图。图8是水冷导渣锥俯视图。图9是精矿料仓出口自动控制装置图。图10是料位光电控制器。图ll全自动连续作业真空冶炼生产线设备连接示意图。六具体实施方式
下面以实施例对本发明的技术方案作进一步详细描述对照图1和图2，本发明所述的真空炉由下料总管A1、下料四分器A2、下 料支管A3、带法兰的人孔A4、隔水管A5、炉顶水冷夹套A6、带有流量调控装 置的入炉垂直下料管A7、炉内料位调控观察窗A8、电热管A9、炉体AIO、水 冷导渣锥All、排气管A12、矿尘沉降室A13、隔热内衬A14、保温层A15、炉 顶水套隔水板A16构成。其中，炉顶下料总管A1与下料四分器A2连接，由下料四分器A2将物料均 匀的分配给下料支管A3，经下料支管A3流入带有流量调控装置的入炉垂直下 料管A7。带有流量调控装置的入炉垂直下料管A7经过炉顶水冷夹套A6时，有 隔水管A5保护入炉垂直下料管A7不受水冷。在炉顶还设有带法兰的人孔A4。 料位调控观察窗A8安装在炉体的上部和中部，电热管A9通过炉顶水冷夹套A6 垂直插入炉体AIO内。炉壳内表面以及炉顶水冷夹套的下夹板靠炉膛一侧的表 面衬有隔热内衬A14,炉壳的外表面包裹保温层A15。水冷导渣锥A11安装在 排渣口的上端。对照图3,本发明所述的大型化真空炉，其炉体截面形状除了圆形之外， 还可以是糖葫芦串状的长截面的特大型炉。当采用糖葫芦串状的长截面的特大 型炉时，可以采用多出口的水平螺旋机A-01向炉内加料。采用多个排渣口的螺 旋排渣机排入总排渣螺旋机A-02汇总出渣。对照图4，本发明所述的炉顶垂直下料管流量调控装置，由拉杆A701、定 位销A702、连接密封座A703、拉杆密封座A704、垂直下料管A705、流量控制 管A707、连接板A706、盲板A708、定位卡板A709、条形出料口A710组成。其中，垂直下料管A705的终端口用大于终端口口径的盲板A708封死，在 垂直下料管A705底部的侧面四个方向开有垂直的条形出料口 A710，条形出料 口的宽度是物料粒度的5 10倍，四个条形出料口的高度，必须满足物料最大 流量所需截面积的2倍。管外壁及盲板外表面粘接硅酸铝纤维毡隔热防腐，管 内还有一个可以上下拉动和全方位旋转的流量控制管A707，由拉杆A701上下拉动或左右旋转，由定位销A702和定位卡板A709固定流量控制管A707的出 口高度来调控加料速度。拉杆A701与垂直下料管A705的连接由密封座A704 密封，拉杆作上下拉动和左右旋转时，由密封座A703动态密封。有了盲板A708， 才可以使整个下料管内始终充满物料，保证物料是连续均匀的向下流动。如果 需要料层薄一些，通过加料速度和排渣速度的调整，可以使炉内料线下降，让 物料从下料管出口飞落下来，在飞落的过程中就开始挥发；由于挥发时间短， 料层厚度可以降低，所以粉料不用制团而直接入炉。下料管及其流量控制管在炉内的部分可以采用耐热钢管或陶瓷管、石英管 等耐热耐腐蚀的材料制造。炉外部分的物料密封输送管可以是任何金属材料。对照图5，本发明所述的炉内料位调控观察窗A8由接管A801、压盖A802、 外橡胶垫圈A803、外石英玻璃视窗A804、 O形橡胶密封圈A805、螺栓A806、 密封座A807、内橡胶垫圈A808、观察套筒A809、定位管A810、内石英玻璃视 窗A811组成。其中，密封座A807焊接在炉壳上，外石英玻璃视窗A804由压盖A802通过 螺栓A806、外橡胶垫圈A803以及O形橡胶密封圈A805压紧和密封。压盖A802 的接管A801用于安放光源或感光仪，取出光源或感光仪就纯粹用于人工观察炉 内状况，其长度等于外保温层的厚度，材料为不锈钢管或普通钢管。伸入炉内 的观察套筒A809挂在密封座A807上，也勾住内石英玻璃视窗A811，内石英玻 璃视窗A811由定位管A810固定位置，并且通过内橡胶垫圈A808压紧。观察套 筒A809的长度等于内衬耐火隔热层的厚度，使内石英玻璃视窗A811处于炉膛 的高温下，可保证其表面不会凝结金属砷，也不会让金属砷气体进入管内，所 以内石英玻璃视窗A811和外石英玻璃视窗A804 —样，总是明亮的。观察套筒 A809和定位管A810可以采用耐温耐腐蚀的致密陶瓷制作。由于它们都处在内 衬的耐火隔热层内，炉膛温度也不很高，所以也可以采用耐热不锈钢管加工制 造。为了装入和取出方便，在观察套筒A809和定位管A810的管口边沿对称地 开有直径5 8mm，距离管口边缘5 8mm的勾挂小孔。对照图6，本发明所述的电热管的结构及密封原理。所述电热管A9由胶塞 A901，搁置棒A902,自由压环A903， O形橡胶密封圈A904、 A905、 A906、 A907， 炉顶水冷夹套的上夹板A908,真空密封管A909，聚丙烯塑料管A910，炉顶水 冷夹套的下夹板A911，石墨石棉绳A912，电热丝A913，不锈钢电热管A914， 石英套管A915组成。电热管的制造和安装方法。采用定制的石英管套住定制的不锈钢电热管，组成带石英套管的电热管。带石英套管的电热管防腐和耐热是由于石英管的优 良性能用在本发明中用来保护不锈钢电热管不受金属砷气体的腐蚀。以及定制 的电热管用耐热不锈钢管制造，充填耐高温的粉末材料，充实压紧固定电阻丝， 使电阻丝在受热软化的情况下也不产生位移；电热管垂直吊挂，不易变形弯曲； 电阻丝设计在允许表面负荷下连续使用的安全温度是900°C，而本发明的工艺温度小于900°C。所以本发明所采用的电热管在防腐和耐热方面是可靠的。电热管A9的安装与密封。在炉顶水冷夹套的上夹板A908和下夹板A911之 间焊接有密封管A909。安装前，在制成有吊挂翻边而且有提供拉起与放下之用 的勾挂小孔的石英套管A915上，从管底向管口翻边套进O形密封圈A906、A907, 和聚丙烯塑料管A910，再往下缠绕石墨石棉绳A912。然后将处理好的石英套管 A915插入密封管A909内，直至密封管A909内的台阶顶住密封圈A906而插不 下去为止，这样就可以将石英套管A915稳稳地挂在密封管A909上，并且相互 挤紧密封，也保持了石英套管A915与隔水的密封管A909互不接触。缠绕的石 墨石棉绳A912，隔断了热炉气的辐射，保护了橡胶密封圈不容易老化。安装好石英套管A915后，放入O形橡胶密封圈A905、 A904,再放入自由 压环A903轻轻压住密封圈，最后插入定制的不锈钢电热管A914。依靠焊接在 电热管A914上的搁置棒A902将其搁置在密封管A909上，不让电热管A914顶 住石英套管A915的管底。由于石英管的性质是随着温度的升高而强度增大，在 118(TC退火的强度达到最大值，而且在使用温度700 90(TC范围内不受除氟以 外的任何物质的腐蚀，所以采用石英管作耐热不锈钢电热管的保护套管，有可 靠的保护性能。虽然石英管的导热系数不高，但是它既可以直接作电热管，也 可以作温度计的保护套管，所以本发明采用石英管作定制的不锈钢电热管的保 护套管不会影响传热，而且炉子从通电升温开始就一直连续作业和直接接触被 加热物料的传导传热，传热效果好，热利甩率高。0形橡胶密封圈A905、 A904， 以及自由压环A903的作用是，当炉子升温时，石英保护套管A915和电热管A914 的夹缝间的气体会受热膨胀，为避免胀破石英管，膨胀的气体可以从O形橡胶 密封圈A905、 A904的缝隙中挤出来，当膨胀的气体收縮时，或者石英管万一破 裂时，利用自由压环A903的轻轻压力，和炉内真空的吸力，O形橡胶密封圈 A905、 A904可以起到自动密封的作用，可以保证空气不漏入炉内。在定制的不 锈钢电热管A914的出口，采用一个胶塞A901塞紧，电热丝A913密封穿过胶塞 A901的小孔伸出与电源连接。由于不锈钢电热管A914内被填充物充满并压紧， 管内基本无空气，也不会因气体受热膨胀而冲开胶塞A901，所以万一石英保护套管A915因故破裂，并且定制的不锈钢电热管A914也被腐蚀穿孔，但由于炉 内真空的吸力，此时胶塞A901会被吸得很紧，可以保持炉内的真空状态不变。所以本发明的真空炉设计除了不可抗力的原因之外，永远是安全的。对照图7和图8，本发明所述的水冷导渣锥All，由锥形水箱AllOl、锥形 水箱隔板A1102、矩形通水立柱A1103、环形水箱隔板A1104、环形水箱A1105、 进水接管A1106、出水接管A1107组成。冷却水从进水接管A1106进入环形水箱A1105,碰到隔板A1104的阻隔， 冷却水则经过矩形通水立柱A1103的左半部分水管进入锥形水箱A1101的左半 部分，翻过锥形水箱AllOl的隔板A1102进入锥形水箱A1101的右半部分，经 过通水立柱A1103的右半部分矩形水管进入环形水箱A1105右半部分，然后从 出水接管A1107排出。对照图9，本发明所述的精矿输送自动控制装置由带有光源的视窗BOl、带 有感光仪的视窗B02、放料阀门B03、阀门接管B04、流量调节套筒B05组成。在放料之前，精矿料仓的放料阀门B03是关闭的，在放料阀门B03上对称 地安装带有光源的视窗B01和带有感光仪的视窗B02。开始放料时，启动自控 系统打开放料阀门B03,将物料放入皮带运输机的皮带上。由于管内物料阻隔 了视窗B01的光线，阀门B03—直打开着，如果此出口的物料已经放完，则视 窗B02内的感光仪接受了视窗BOl的光线，发出指令，关闭放料阀门B03，打 开精矿料仓的第二个出口阀门放料。放料阀门B03的出料速度，除了决定于皮 带运输机的运转速度外，主要是由安装在阀门接管B04上的流量调节套筒B05 来调节。在阀门接管B04接近出口边沿一侧开一个小孔，在流量调节套筒B05 的壁上开一系列小孔，对准每一个小孔焊上一个螺母，再装上一个同规格的螺 栓。上下移动流量调节套筒B05,将螺栓拧进阀门接管B04接近出口边沿的小 孔，固定流量调节套筒B05的高度位置，即可调节物料的流速。对照图IO，本发明所述的料位光电控制器。它由管道或容器壁COl、两个 视窗的基座C02、固定套管C03、活动挡料管C04、外视窗玻璃C06、观察管 C07、电光源C08、橡胶垫圈C09、橡胶垫圈CIO、 O形橡胶密封圈Cll、压盖 C12、定位圈C13、螺栓C14、固定半环C15、感光仪C16、炉内视窗玻璃C17 组成。管道光电测控器安装在管道或容器壁C01上，两个视窗的基座C02对称地 焊接在管道或容器壁C01上，在基座C02上焊接一个固定套管C03，在固定套 管C03内插进一条有半圆缺口的活动挡料管C04，带缺口的一端缺口向下搁置在固定半环C15上，另一端搁置在固定套管C03内。在活动挡料管C04内焊接 一条定位圈C13，用以固定炉内视窗玻璃C17。外视窗玻璃C06，通过橡胶垫 圈C09、 CIO， O形橡胶密封圈Cll，压盖C12和螺栓C14进行压紧和密封。 在压盖C12上焊接一节观察管C07，管内搁置电光源C08或感光仪C16。当物 料通过时，由于活动挡料管C04的存在，物料只能从挡料管C04的两旁落下， 不能阻挡光线，感光仪C16始终在光的照射下，不发出任何指令，当物料充满 下面的容器，也充满了挡料管C04的缺口时，感光仪失去了光感，则指令进料 开关关闭并延时，在延时期间执行其他命令，比如打开放料阀门，在延时期间 内完成放料等动作且关闭了放料阀门后自动打开进料阀门，如此循环，保持了 密封自动进料。这是安装在上密封料桶的进料阀门之下的光电测控器的动作， 至于安装在下密封料桶的出料阀门之上的光电测控装置的动作是相反的，不见 光线不动作，待物料排完检测到光照才发出指令动作。 实施例l本实施例试验设计了直径为3.2米的全自动连续作业真空炉，日处理含砷 金矿600吨。所述处理含砷金矿的全自动连续作业真空炉的工艺过程和操作条件如下 对照图11，本发明所述的一种处理含砷金矿或砷精矿的大型化真空炉及其 全自动连续作业方法的总装置图。按虚线的划分由真空炉炉体A区、精矿输送 自动控制装置B区、料位光电控制器C区、水冷螺旋排渣机D区、产品收集装 置E区、尾气处理系统F区六大部分组成，以真空炉炉体A区为中心，真空炉 炉体A区与加料系统的料位光电控制器C区和精矿输送自动控制装置B区连接； 又与排渣系统的水冷螺旋排渣机D区连接；并与产品收集装置E区和废气处理 系统F区连接，连接方式呈辐射状。原料从原矿料仓通过光电测控装置2，控制阀门自动打开，通过运输皮带3 输送到回转圆筒烘干机的进料中间料仓4。螺旋加料机5将原料送至电热回转 圆筒烘干机8烘干。烘干的物料从出料中间料仓9经过料位光电测控器10自动 进入真空冶炼系统的上密封料桶11和下密封料桶12、再进入缓冲料桶13，缓 冲料桶13的出口直接与真空炉连通。为了避免空气进入炉内，在上密封料桶 11向下密封料桶12进料之前，抽走上密封料桶11内的空气之后才打开阀门向 下密封料桶12进料。在下密封料桶12向缓冲料桶13进料之前，向已装满物料 的密封料桶12充氮，则密封料桶12内的压力大于缓冲料桶13，而缓冲料桶13 内的压力又略大于真空炉15内的残压或者处于平衡状态，所以真空炉内的砷蒸气不会冲向加料系统，也就是说，加料管道不会因砷蒸气凝结而堵塞。为充分利用炉内容积和充分利用热能，采用不锈钢炉壳，因为不锈钢的许用应力在250。C是1400kg/DmS和A3钢在20。C的许用应力相同(也是1400kg/Dm2)， 即使不锈钢炉壳的温度在25(TC，其强度也不会受到影响。在此温度下也不会 受到金属砷蒸气的腐蚀。所以可以采取减小内衬厚度而加大外保温层厚度，以 此达到增加炉子的有效容积，加大了炉子的处理能力，减少了热损失。 本发明所述真空炉可以大型化，主要采用了两项技术方案(1) 炉子的直径可以设计得相当大。由于采用水冷炉顶而设有上下两块夹 板，两夹板之间焊接有电热管A10的密封管A909支撑，两夹板之间的支撑距离 大于常规平炉顶的计算厚度，就可以把炉子的直径设计得相当大而炉顶不会塌 陷。本实施例l的真空炉的直径为3.2米，炉顶计算厚度98ram，实际采用炉顶 水冷夹套的上夹板厚度12咖，下夹板厚度14mm，两夹板内之间的距离110mm, 其间焊接有# 50的密封管1162条。管与管之间的距离25 28mra。(2) 加热物料不受传热条件的限制。 一般真空炉不能大型化的另一原因是 受传热条件的限制，而本发明真空炉的电热管可以一圈一圈的密集布置，从炉 顶直接插入被加热物料中，电热管直接与物料接触，不受传热条件的限制，所 以电加热功率也可以设计得相当大，热的利用率也比一般电炉高。炉子直径大了，就要多点布料，这样分散加料就可以在炉内形成多个小山 堆，可以使挥发表面积大于平铺物料的挥发表面积。为留出尽量多的炉顶面积 布置电热管，所以排气口开在炉子侧面。为保证排气管倾斜向上这一段有足够 的截面积，又要尽量减小排气口所占炉体的垂直高度，所以将排气口设计成椭 圆形。倾斜向上以后，立即改为便于制造密封法兰的等截面积圆形垂直向上。 排气管垂直向上，可以使较大颗粒的矿尘，重新落回炉内，可减少飞扬的矿尘 量，再设置一个矿尘沉降室，以保证在转鼓冷凝室获得纯净的金属砷产品。在 上升烟道A12和沉降室A13内安装电热管保温，可以保证将砷蒸气一直护送到 转鼓冷凝室的转鼓表面才冷凝。炉身安装料位控制观察窗A8，可以观察炉内状况并调控炉内料层厚度。炉 底设计水冷导渣锥All，这样就可以避免炉内物料从正中短路排出，从而可以 保证炉内物料沿竖式炉体的整个横截面平稳下降，所以炉子的直径多大都没有 问题。水冷导渣锥All和水冷螺旋排渣机的冷却水，既冷却了炉渣，又保护了 设备，还产出了热水供全厂使用，更重要的是排出冷却了的渣，通过管道自流 输送到渣坝，保证了厂房的工作场所有良好的工作环境。本实施例的真空冶炼处理含砷金矿工艺条件是真空蒸馏温度为700 850 。C，时间15 60min，真空系统的残压13. 332pa 93324pa。 实施例2试验设计了直径为1. 2米的全自动连续作业真空炉，日处理砷精矿50吨。本实施例所用设备及处理砷精矿的工艺条件同实施例1。实施例3本实施例试验设计了直径为2. 1米的间断作业真空炉，用于处理砷精矿， 每炉装矿8 15吨。所用电热管的防腐措施、密封结构及安装方法，水冷螺旋 机，以及冷凝转鼓收集产品的方法均同实施例1，区别在于是间断作业，没有 自动控制系统。本实施例的真空冶炼工艺条件是真空蒸馏温度为700 850°C， 真空系统的残压13.332pa 93324pa，蒸馏时间以残渣含砷0. 5%以下即可停止 蒸馏。
权利要求
1、一种处理含砷金矿或砷精矿的大型真空炉及其连续作业方法，包括竖式炉身，水平的炉顶，锥形的炉底，其特征在于在炉顶的水冷夹套中焊接有密封管，电热管采用定制的石英套管套住定制的不锈钢电热管，组成带石英套管的电热管，带石英套管的电热管通过焊接在炉顶的水冷夹套的密封管插入炉内，在炉顶设下料管及其流量调控装置，炉底排渣口之上设有水冷导渣锥，炉身安装有料位控制观察窗。
2、 根据权利要求1所述的处理含砷金矿或砷精矿的大型真空炉及其连续作 业方法，其特征在于所述的电热管采用定制的石英套管套住定制的不锈钢电热 管，组成带石英套管的电热管；带石英套管的电热管通过焊接在炉顶水冷夹套 的上夹板和下夹板之间的密封管插入炉内，石英套管挂在密封管内的台阶上通 过O形橡胶密封圈相互挤紧密封；石英套管的管口翻边上安置有O形橡胶密封 圈和自由压环，使密封管的内壁和定制的不锈钢电热管的外壁以及石英套管的 管口翻边相互接触；定制的不锈钢电热管的管口用橡胶塞密封，电热丝穿过胶 塞与电源连接；定制的不锈钢电热管通过焊接在其管口边缘的搁置棒挂在密封 管的管口上。
3、 根据权利要求1所述处理含砷金矿或砷精矿的大型真空炉及其连续作业 方法，其特征在于所述流量调控装置由拉杆A701、定位销A702、连接密封座 A703、拉杆密封座A704、垂直下料管A705、流量控制管A707、连接板A706、 盲板A708、定位卡板A709、条形出料口A710组成，所述垂直下料管A705的 终端口用大于口径的盲板A708封死，在垂直下料管A705底部的侧面四个方向 开有垂直的条形出料口 A710,管内还有一个可以上下拉动和全方位旋转的流量 控制管A707，由拉杆A701上下拉动或左右旋转，由定位销A702和定位卡板 A709固定流量控制管A707的出口高度来调控加料速度，拉杆A701与垂直下 料管A705的连接由密封座A704密封，拉杆作上下拉动和左右旋转时，由密封 座A703动态密封。
4、 根据权利要求1所述处理含砷金矿或砷精矿的大型真空炉及其连续作业 方法，其特征在于水冷导渣锥All由锥形水箱AllOl、锥形水箱隔板A1102、矩 形通水立柱A1103、环形水箱隔板A1104、环形水箱A1105、进水接管A1106、 出水接管A1107组成，冷却水从进水接管A1106进入环形水箱A1105，碰到隔板A1104的阻隔，冷却水则经过矩形通水立柱A1103的左半部分水管进入锥形水箱A1101的左半 部分，翻过锥形水箱A1101的隔板A1102进入锥形水箱A1101的右半部分，经 过矩形通水立柱A1103的右半部分水管进入环形水箱A1105右半部分，然后从 出水接管A1107排出。
5、 根据权利要求1所述处理含砷金矿或砷精矿的大型真空炉及其连续作业 方法，其特征在于料位调控观察窗A8由接管A801、压盖A802、外橡胶垫圈A803、 外石英玻璃视窗A804、 0形橡胶密封圈A805、螺栓A806、密封座A807、内橡 胶垫圈A808、观察套筒A809、定位管A810、内石英玻璃视窗A811组成，密封 座A807焊接在炉壳上，外石英玻璃视窗A804由压盖A802通过螺栓A806、外 橡胶垫圈A803以及0形橡胶密封圈A805压紧和密封;伸入炉内的观察套筒A809 挂在密封座A807上，也勾住内石英玻璃视窗A811，内石英玻璃视窗A811由定 位管A810固定位置，并且通过内橡胶垫圈A808压紧；观察套筒A809的长度等 于内衬耐火隔热层的厚度。
6、 根据权利要求1所述处理含砷金矿或砷精矿的大型真空炉及其连续作业 方法，其特征在于大型化真空炉的炉体截面形状还可以是糖葫芦串状的长截面 的特大型炉；糖葫芦串状的长截面的特大型炉采用多出口的水平螺旋机A-Ol向 炉内加料，采用多个排渣口的螺旋排渣机排入总排渣螺旋机A-02汇总出渣。
7、 根据权利要求1所述处理含砷金矿或砷精矿的大型真空炉及其连续作业 方法，其特征在于真空冶炼处理含砷金矿工艺条件是真空蒸馏温度为700 850°C，时间15 60min，真空系统的残压13. 332pa 93324pa。
全文摘要
处理含砷金矿或砷精矿的大型真空炉及其连续作业方法。所述真空炉是由竖式炉身，水平的炉顶，锥形的炉底构成。炉顶设有下料管及其流量调控装置、电热管，炉侧设有倾斜转垂直向上的排气管。炉身安装有料位控制观察窗，炉底设有导渣锥。真空炉还设有进料系统、排渣系统、产品收集系统，三系统均在真空条件下操作。采用本发明可使真空炉大型化，保护电热元件不受损害，炉子不会漏气，炉壳不受腐蚀。可密封除气进料，保持下料管始终充满物料的连续进料。保证排渣不留死角。可分步收集产品并自动包装。整个生产过程及周围环境没有三废的污染。
文档编号C22B30/00GK101225478SQ20071030351
公开日2008年7月23日 申请日期2007年12月29日 优先权日2007年12月29日
发明者伍耀明, 莫秀龙 申请人:伍耀明;莫秀龙