一種應用于真空碳熱還原從含氧化鋁原料中提取金屬鋁的真空爐的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種應用于真空碳熱還原從含氧化鋁原料中提取金屬鋁的真空爐，屬于真空冶金設備技術領域。
【背景技術】
[0002]目前鋁的工業生產方法普遍采用電解法。同時許多冶金工作者在進行新的煉鋁方法的研究。ZL200510011067.6公開了一種從鋁礦石提取鋁的方法。利用三氯化鋁直接從含鋁礦石和碳的原料中以氣體一氯化鋁的形式提取鋁，一氯化鋁在較低溫度下歧化分解為三氯化鋁和金屬鋁，得到鋁產品。CN101660059A公開了一種真空碳熱還原從氧化鋁提取金屬鋁的方法。反應原理與ZL200510011067.6相似，只是用石墨作為碳源，工業氧化鋁作為原料。ZL200520099859.9公開了利用上述原理反應直接從鋁礦提取鋁的真空爐。爐子分為三個溫區:高溫區、冷凝區、升華區。鋁礦與焦炭、三氯化鋁的反應在高溫區發生；生成的一氯化鋁氣體在冷凝區歧化分解為金屬鋁和三氯化鋁，金屬氣體及低沸點冷凝物在冷凝區冷凝；三氯化鋁在升華區升華為氣體。該真空爐存在著一些不足:1、三氯化鋁氣體及氣體產物容易冷凝在金屬爐殼上腐蝕金屬爐殼并難以收集產物；2、三氯化鋁升華區無法控制溫度；3、隔熱材料只采用石墨，隔熱效果差，能耗較大。CN201463534U公開了一種真空反應爐，解決了 ZL200520099859.9的上述問題。但上述公開的兩臺裝置還存在以下問題:1、兩臺裝置僅可以作為50g以下的原理探索式實驗研究。2、兩臺裝置均用塔式坩禍進行冷凝，產品鋁與重新產生的三氯化鋁容易混雜在一起，由于實驗原料量較小，三氯化鋁難以回用。
【發明內容】
[0003]針對上述現有技術存在的問題及不足，本實用新型提供一種應用于真空碳熱還原從含氧化鋁原料中提取金屬鋁的真空爐。本實用新型的真空爐可進行公斤級以下實驗，該真空爐中能直接將產品鋁與重新產成的三氯化鋁分開收集，重新產成的三氯化鋁經收集后能再次循環利用，本實用新型通過以下技術方案實現。
[0004]一種應用于真空碳熱還原從含氧化鋁原料中提取金屬鋁的真空爐，該真空爐包括三氯化鋁升華罐1、主反應爐和三氯化鋁冷凝裝置，主反應爐包括發熱體2、水冷電極3、反應坩禍4、鋁收集坩禍5、坩禍蓋板7、隔熱套件9和主反應爐水冷爐殼10，三氯化鋁冷凝裝置包括三氯化鋁導管6和三氯化鋁收集罐8，所述三氯化鋁升華罐1與主反應爐底部相通，主反應爐由最外面的主反應爐水冷爐殼10、從外至內中間位置的隔熱套件9、內部的反應器組成，反應器底部與三氯化鋁升華罐1連通，反應器周圍設有發熱體2，發熱體2底部連接水冷電極3，水冷電極3穿過主反應爐底部與大氣相通，反應器中間位置為反應坩禍4，反應坩禍4頂部為鋁收集坩禍5，鋁收集坩禍5頂面為坩禍蓋板7，鋁收集坩禍5 —側通過三氯化鋁導管6與三氯化鋁收集罐8連通，三氯化鋁收集罐8中部設有冷卻擋板，另一側設有抽氣口與真空栗相連。
[0005]所述發熱體2、反應坩禍4、鋁收集坩禍5、三氯化鋁導管6、坩禍蓋板7由石墨制成，隔熱套件9由石墨與碳氈組成，三氯化鋁升華罐1、三氯化鋁收集罐8、主反應爐水冷爐殼10由不銹鋼制成。
[0006]所述該真空爐還設有測溫套件和溫度自控系統。
[0007]上述反應坩禍4下部設有活動擋板，用于承載主反應原料，活動擋板擋板開有細孔，作為三氯化鋁氣體通道。
[0008]該應用于真空碳熱還原從含氧化鋁原料中提取金屬鋁的真空爐:首先將碳與含氧化鋁原料混合壓塊后放置于反應坩禍4，部件按照圖1的方式裝配后，通過真空栗抽真空至設定好的真空度，往主反應爐水冷爐殼10中通冷卻水，然后加熱反應坩禍4至設定溫度，再加熱三氯化鋁升華罐1至三氯化鋁升華溫度，三氯化鋁氣體進入反應坩禍4參與反應，反應產生的一氯化鋁氣體進入鋁收集坩禍5，由于溫度下降發生歧化反應，鋁留在鋁收集坩禍5，重新生成的三氯化鋁氣體通過三氯化鋁導管6進入三氯化鋁收集罐8冷卻收集。
[0009]本實用新型的有益效果是:該真空爐擴大了實驗規模，進一步論證真空碳熱還原從含氧化鋁原料中提取金屬鋁未來工業化的可能性，可進一步摸索冷凝的規律性，可研究三氯化鋁的回收利用率。
【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型真空爐結構示意圖；
[0011]圖2是本實用新型坩禍主視示意圖；
[0012]圖3是本實用新型i甘禍俯視不意圖；
[0013]圖4是本實用新型收集坩禍主視示意圖。
[0014]圖中:1-三氯化鋁升華罐，2-發熱體，3-水冷電極，4-反應坩禍，5-鋁收集坩禍，6-三氯化鋁導管，7-坩禍蓋板，8-三氯化鋁收集罐，9-隔熱套件，10-主反應爐水冷爐殼。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和【具體實施方式】，對本實用新型作進一步說明。
[0016]實施例1
[0017]該應用于真空碳熱還原從含氧化鋁原料中提取金屬鋁的真空爐，該真空爐包括三氯化鋁升華罐1、主反應爐和三氯化鋁冷凝裝置，主反應爐包括發熱體2、水冷電極3、反應坩禍4、鋁收集坩禍5、坩禍蓋板7、隔熱套件9和主反應爐水冷爐殼10，三氯化鋁冷凝裝置包括三氯化鋁導管6和三氯化鋁收集罐8，所述三氯化鋁升華罐1與主反應爐底部相通，主反應爐由最外面的主反應爐水冷爐殼10、從外至內中間位置的隔熱套件9、內部的反應器組成，反應器底部與三氯化鋁升華罐1連通，反應器周圍設有發熱體2，發熱體2底部連接水冷電極3，水冷電極3穿過主反應爐底部與大氣相通，反應器中間位置為反應坩禍4，反應坩禍4頂部為鋁收集坩禍5，鋁收集坩禍5頂面為坩禍蓋板7，鋁收集坩禍5 —側通過三氯化鋁導管6與三氯化鋁收集罐8連通，三氯化鋁收集罐8中部設有冷卻擋板，另一側設有抽氣口與真空栗相連。
[0018]其中發熱體2、反應坩禍4、鋁收集坩禍5、三氯化鋁導管6、坩禍蓋板7由石墨制成，隔熱套件9由石墨與碳氈組成，三氯化鋁升華罐1、三氯化鋁收集罐8、主反應爐水冷爐殼10由不銹鋼制成；該真空爐還設有測溫套件和溫度自控系統；反應坩禍4下部設有活動擋板，用于承載主反應原料，活動擋板擋板開有細孔，作為三氯化鋁氣體通道。
[0019]以上結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作了詳細說明，但是本實用新型并不限于上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本實用新型宗旨的前提下作出各種變化。
【主權項】
1.一種應用于真空碳熱還原從含氧化鋁原料中提取金屬鋁的真空爐，其特征在于:該真空爐包括三氯化鋁升華罐(1)、主反應爐和三氯化鋁冷凝裝置，主反應爐包括發熱體(2)、水冷電極(3)、反應坩禍(4)、鋁收集坩禍(5)、坩禍蓋板(7)、隔熱套件(9)和主反應爐水冷爐殼(10)，三氯化鋁冷凝裝置包括三氯化鋁導管(6)和三氯化鋁收集罐(8)，所述三氯化鋁升華罐(1)與主反應爐底部相通，主反應爐由最外面的主反應爐水冷爐殼(10)、從外至內中間位置的隔熱套件(9)、內部的反應器組成，反應器底部與三氯化鋁升華罐(1)連通，反應器周圍設有發熱體(2)，發熱體(2)底部連接水冷電極(3)，水冷電極(3)穿過主反應爐底部與大氣相通，反應器中間位置為反應坩禍(4)，反應坩禍(4)頂部為鋁收集坩禍(5)，鋁收集坩禍(5)頂面為坩禍蓋板(7)，鋁收集坩禍(5) —側通過三氯化鋁導管(6)與三氯化鋁收集罐(8)連通，三氯化鋁收集罐(8)中部設有冷卻擋板，另一側設有抽氣口與真空栗相連。2.根據權利要求1所述的應用于真空碳熱還原從含氧化鋁原料中提取金屬鋁的真空爐，其特征在于:所述發熱體(2)、反應坩禍(4)、鋁收集坩禍(5)、三氯化鋁導管(6)、坩禍蓋板(7)由石墨制成，隔熱套件(9)由石墨與碳氈組成，三氯化鋁升華罐(1)、三氯化鋁收集罐(8)、主反應爐水冷爐殼(10)由不銹鋼制成。3.根據權利要求1所述的應用于真空碳熱還原從含氧化鋁原料中提取金屬鋁的真空爐，其特征在于:所述該真空爐還設有測溫套件和溫度自控系統。
【專利摘要】本實用新型涉及一種應用于真空碳熱還原從含氧化鋁原料中提取金屬鋁的真空爐，屬于真空冶金設備技術領域。該爐包括三氯化鋁升華罐、主反應爐和三氯化鋁冷凝裝置，所述三氯化鋁升華罐與主反應爐底部相通，主反應爐由最外面的主反應爐水冷爐殼、從外至內中間位置的隔熱套件、內部的反應器組成，反應器底部與三氯化鋁升華罐連通，反應器周圍設有發熱體，發熱體底部連接水冷電極，水冷電極穿過主反應爐底部與大氣相通，反應器中間位置為反應坩堝，反應坩堝頂部為鋁收集坩堝，鋁收集坩堝頂面為坩堝蓋板，鋁收集坩堝一側通過三氯化鋁導管與三氯化鋁收集罐連通，三氯化鋁收集罐中部設有冷卻擋板，另一側設有抽氣口與真空泵相連。該真空爐擴大了實驗規模。
【IPC分類】C22B5/10, C22B21/02
【公開號】CN204959014
【申請號】CN201520480725
【發明人】楊駿, 戴永年, 楊斌, 蔣文龍, 李一夫, 徐寶強, 劉永成, 劉紅湘, 田陽
【申請人】昆明理工大學
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年7月7日