[发明专利]一种有色金属真空电磁悬浮蒸馏精炼方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种有色金属冶金技术，属真空蒸馏和精炼及提纯冶金技术。 

背景技术

锆、钛等有色金属精炼需要达到高的纯净度，以利制备高性能锆合金、钛合金；现有的精炼方法不能充分满足需要，且成本高、效率不高。依据在一定温度下各元素的蒸气压差异和元素的挥发及冷凝转变速度与温度、真空度关系，采用真空蒸馏可将粗金属、合金或化合物中元素进行蒸馏或还原蒸馏分离、提纯，并可获得纳米、微米级的粉粒。但是，产物可能受到坩埚材料污染。利用电磁悬浮熔炼可使金属被感应加热并处于悬浮状态进行熔炼，避免了熔融金属被坩埚材料接触污染，有利于物料吸附之气体的放出，提高冶金质量及效率。但是，产品的纯净度有限。真空蒸馏冶金可获得很高纯净度的金属。尚未出现电磁悬浮真空蒸馏精炼技术。 

目前，国内外所具有的有色金属真空蒸馏和还原方法及设备有：利用电阻加热或感应加热等的各种蒸馏炉或还原炉；被蒸馏物料为液体或固体，物料均是非悬浮状态的；没有被蒸馏物料在蒸馏过程中处于电磁悬浮状态的。^[1、2、3]在冶炼过程中物料处于悬浮状态的有：冷坩埚真空感应熔炼^[3]；最新发展的电磁悬浮真空熔炼技术，其物料是非悬浮的^[4]；有一种电磁外感应真空蒸馏炉^[5]，其物料也是非悬浮的。目前，在真空冶金技术方面现没有真空电磁悬浮蒸馏的方法及设备^[6]。如果研究将有色金属真空蒸馏和还原技术与电磁悬浮熔炼技术科学地结合起来，创新发展一种电磁悬浮真空蒸馏和还原冶炼理论及方法是有重要意义的。 

参考文献： 

[1]戴永年，杨斌.有色金属材料的真空冶金[M].冶金.北京：冶金工业出版社，2000. 

[2]戴永年，杨斌.有色金属真空冶金[M].冶金.北京：冶金工业出版社，2009. 

[3]李安国，饶先发，穆春发.真空冶金现状及应用前景[J].世界有色金属，2009(7)：32-34. 

[4]王永清，等.电磁悬浮熔炼技术的发展及其在金属中气体分析领域的应用[J].冶金分析，2008，28(11)：16-23 

[5]罗文洲.ZL200520022513.9，实用新型专利公告说明书.中华人民共和国知识产权局，2006年6月30日. 

[6]李安国饶先发廖春发.真空冶金现状及应用前景[J].世界有色金属，2009(7)：32-34 

发明内容

本发明目的： 

提供一种有色金属真空电磁悬浮蒸馏精炼方法及设备，以通过使物料处于电磁悬浮状态进行真空蒸馏或还原蒸馏过程，显著增大物料的表面积，从而显著提高元素的挥发速度，并使物料不与坩埚接触受污染，提高有色金属真空蒸馏及还原蒸馏冶炼产物的纯净度，提高冶炼的效率、降低冶炼成本。 

本发明的技术解决方案： 

一种有色金属真空电磁悬浮蒸馏精炼方法，利用电磁感应悬浮线圈产生的磁悬浮力及搅拌作用，对一定真空度和温度的真空蒸馏炉中的有色金属物料，进行感应加热并使其在处于电磁悬浮状态及电磁搅拌运动中，进行元素蒸馏过程，元素或化合物蒸发的气体再于冷凝器中进行冷凝，达到对有色金属物料进行精炼目的，其特殊之处是：利用电磁感应悬浮线圈产生的电磁悬浮力及搅拌作用，对有色金属物料进行处于电磁悬浮状态的加热及搅拌作用并使其进行元素蒸馏过程。 

根据上述技术解决方案，所述之物料可是能导电的粗金属或合金或化合物与金属还原剂的混合物；物料可呈固态或液态。 

根据上述技术解决方案，所述之蒸馏可是直接蒸馏或还原蒸馏。 

一种有色金属真空电磁悬浮蒸馏装置，由真空炉体，抽真空装置，可控高频电源，电磁感应线圈，稳定线圈，坩埚，冷凝器，真空计，测温仪表，真空进料装置，真空出料装置等组成，电磁感应线圈与坩埚同轴线或近似同轴线，坩埚位于真空炉体内，其特征是：所述之电磁感应线圈是电磁感应悬浮线圈；电磁感应悬浮线圈位于真空炉体的外面或里面并位于所述之冷凝器的下方；所述之冷凝器位于所述之真空炉体的上部；所述之真空进料装置的下料管口之轴线于所述之电磁感应悬浮线圈的轴线重合或基本重合。 

根据上述技术解决方案，所述之电磁感应悬浮线圈可位于真空炉体的内部或外部。 

根据上述技术解决方案，所述之电磁感应悬浮线圈可由多匝串联的圆柱形或倒圆锥形的悬浮线圈和位于其上方、电流方向与其相反、与其串联的稳定线圈组成。