一種硒真空熔煉設備專用出料裝置的製作方法

2023-12-08 08:52:06

本發明涉及一種硒熔煉設備中使用的專用出料裝置，尤其是一種硒真空熔煉設備專用出料裝置，屬設備製造領域。

背景技術：

硒是一種重要的半導體材料，熔點為221℃，沸點為685℃。硒在地殼中的豐度僅為0.05～0.09mg/kg，自然界中尚未發現有經濟價值的單獨硒礦床，硒通常伴生在銅、鉛、鎳等金屬硫化礦中。硒的主要來源是重金屬硫化礦冶煉時產生的副產品，而銅電解陽極泥和銅硫化礦的冶煉煙塵產硒量約佔硒總產量的90％，其餘的來自於鉛、鈷、鎳精煉產出的焙砂以及硫酸生產的酸泥和生產製漿的洗滌泥中回收。

國內外從銅電解陽極泥中提取硒的方法主要分為全溼法脫硒工藝，火法工藝工藝，以及火法-溼法相結合的工藝。在火法脫硒工藝中使用熔煉設備提純硒，由於硒導熱性差、熔化後成瀝青狀、粘稠度高，造成放料困難，通常採取從熔煉設備上方出料。硒熔煉設備一般是在有壓條件下操作。如果採取從熔料裝置上方出料的方式，由於高溫下硒易氧化，出料時會產生大量硒蒸氣，作業環境差，人工出料勞動強度大，不利於實現連續生產。

技術實現要素：

有鑑於此，本專利申請針對上述熔化後粘度高，導熱性差，不易放料的硒物料提供一種硒真空熔煉設備專用出料裝置，以解決該類物料放料困難問題。

為了達到上述目的，本發明採用以下技術方案：一種硒真空熔煉設備專用出料裝置包括出料管(1)、定位架(2)、出料堵板(3)、冷卻裝置(4)和手柄(5)，其中出料管(1)的一端與硒真空熔煉設備的出料口直接相接，定位架(2)通過套接在出料管(1)另一端管壁外側，出料堵板(3)通過定位架(2)連接後阻塞住出料管(1)的另一端出口處；出料堵板(3)板邊沿部呈錐狀，邊沿呈錐狀的出料堵板(3)的一圈錐形斜面邊(31)，錐形斜面邊(31)與出料管(1)出口處內壁之間有一事實上縫隙距離s，出料堵板(3)一面接有手柄(5)，手柄(5)通過定位架(2)的連接，實現出料堵板(3)的打開或者關閉；靠近手柄(5)的出料堵板(3)外側面設有冷卻裝置(4)，冷卻裝置(4)用以對出料堵板(3)外側表面進行冷卻工作。

出料堵板(3)與出料管(1)同軸，且出料堵板(3)能覆蓋住出料管(1)內壁邊緣，所述縫隙距離s在1mm～4mm範圍。

出料管(1)外壁包裹一層加熱元件，加熱元件外再包裹保溫材料。

錐形斜面(31)存在一個夾角β，冷卻裝置及出料堵板採用導熱性強的材料製成。

優選地，冷卻裝置(4)及出料堵板(3)都採用銅金屬材料製成。

冷卻裝置(4)的內部呈中空結構，中空結構上部開有出水口、下部開有進水口，冷卻裝置(4)可通入冷卻劑進行冷卻。

冷卻裝置(4)採用循環水為冷卻劑。

手柄(5)可通過絲杆、螺杆或者氣動驅動方式，實現手柄對出料堵板的開、關操作。

本發明工作原理：硒能形成無定形和結晶形固體。無定形硒也叫「液態」硒，可分為粉狀硒、玻璃體狀硒和膠狀硒，無定形硒沒有固定的熔點。無定形硒在40℃～50℃就開始軟化，在100℃可以流動，在220℃變成液態。液態硒熔化後，可長時間保持可塑狀態。熔融硒溶液如果採用快速冷卻能形成無定形玻璃態硒；如果硒溶液採用緩慢冷卻方式，或快速冷卻成玻璃態硒後再處於100～200℃之間，就會形成具有一定熔點的灰硒，灰硒是脆性的。

本發明利用硒熔體在快速冷卻條件下，硒熔體會形成(變成)無定形的玻璃態硒，而無定形的玻璃態硒物料呈瀝青狀、粘稠度高的特點，這種玻璃態硒的軟化溫度低，既能用於真空密封用，又利於放料。本發明通過在接近出料堵板(3)外側面設置冷卻裝置(4)，當熔融的硒溶液流動到出料堵板間隙s處時，被冷卻裝置(4)快速冷卻形成無定形的玻璃態硒，在出料堵板(3)與出料管(1)之間間隙處會充滿無定形玻璃態硒，無定形玻璃態硒自然讓出料堵板(3)與出料管(1)之間間隙呈密閉狀態。

出料管(1)內的硒溶液與出料堵板(3)處冷卻的硒進行熱交換，形成一定厚度的無定形硒，由於無定形的玻璃態硒在40℃～50℃就開始軟化，利用此溫度下玻璃態硒自身可塑性進行「自密封」。當熔煉設備運行時，關閉出料堵板(3)，打開冷卻裝置(4)並保持運行直至設備停止作業，出料堵板(3)和出料管(1)接觸面均留有一定空隙s，當熔化後的硒熔體流入出料堵板(3)和出料管(1)之間空隙時，被快速冷卻形成無定型的玻璃態硒，玻璃態硒自然讓出料管和出料堵板密封連接，保證出料裝置出口不漏氣。

出料管(1)前端的硒熔體不斷將熱量傳遞給出料堵板(3)處玻璃態硒，而冷卻裝置(4)不斷將出料堵板(3)處的硒進行冷卻，通過不斷的傳熱和冷卻，保持出料管(1)和出料堵板(3)空隙處的硒熔體為玻璃態，從而保持整個出料裝置的密封性。

當熔煉設備需要出料時，打開出料堵板(3)，打開出料管(1)前段設置的加熱裝置進行加熱，通過物料間的熱量傳遞將出料管前端的玻璃態硒液逐漸熔化，設備中的硒熔液自然流出。

本發明具有的優點：利用熔煉設備處理物料的性質密封出料堵板，並進行出料，解決了高粘度硒物料放料困難的問題，使操作人員從人工出料的操作中解脫；本發明出料裝置結構簡單，易於操作及維護；製造成本低。

附圖說明

圖1為本發明出料裝置的結構示意圖。

圖2為圖1本發明出料裝置的局部剖示圖。

圖3是圖2中a部位的局部放大圖。

附圖標記為：1—出料管；2—定位架；3—出料堵板；31—錐形斜面邊；4—冷卻裝置；41—出水口；42—進水口；5—手柄；s—縫隙距離；β—錐形斜面邊夾角。

具體實施方式

以下結合實施例對本發明做進一步說明。

實施例1

本發明一種硒真空熔煉設備出料裝置包括出料管1、定位架2、出料堵板3、冷卻裝置4和手柄5。出料管1的一端與硒真空熔煉設備的出料口直接相接，定位架2通過套接在出料管1另一端管壁外側。出料堵板3通過定位架2連接後阻塞住出料管1的另一端出口處。出料堵板3板邊沿部呈錐狀，邊沿呈錐狀的出料堵板3的一圈錐形斜面邊31，錐形斜面邊31與出料管1出口處內壁之間有一事實上縫隙距離s。出料堵板3一面接有手柄5，手柄5通過定位架2的連接實現出料堵板3的打開或者關閉。靠近手柄5的出料堵板3外側面設有冷卻裝置4，冷卻裝置4用以對出料堵板3進行冷卻工作。

出料堵板3和出料管1同軸，且出料堵板3能覆蓋住出料管1內壁邊緣，錐形斜面邊31與出料管1出口處內壁之間存在4mm縫隙距離。錐形斜面31存在一個夾角β。

所述冷卻裝置4及出料堵板3採用銅金屬材料製成。

所述冷卻裝置4為中空結構，中空結構上部開有出水口41、下部開有進水口42，內部可通入循環水進行冷卻。

所述出料管1外包裹一層加熱元件，加熱元件外包裹保溫材料。

所述手柄5通過螺杆進行驅動，實現對出料堵板3的開、關操作。

當熔煉設備運行時，關閉出料堵板3，打開冷卻裝置4並保持運行直至設備停止作業。出料堵板中的錐形斜面邊31和出料管1出口處內壁之間存在4mm縫隙距離，當熔化後的硒熔體流入出料堵板3和出料管1之間縫隙距離s時，被冷卻裝置4快速冷卻形成無定型玻璃態硒，玻璃態硒使出料管1和出料堵板3密封連接，保證出料裝置不漏氣。

出料管1前端的硒熔體會不斷將熱量傳遞給出料堵板3處玻璃態硒，所以冷卻裝置4需不斷對出料堵板3處的硒物料進行水冷卻，通過不斷傳熱和冷卻，讓出料管1和出料堵板3之間空隙處溫度保持在40℃～50℃範圍，則讓硒熔體保持為玻璃態，從而保證整個出料裝置處於密封狀態。

當熔煉設備需要出料時，打開出料堵板3，打開出料管1前段設置的加熱裝置進行加熱，通過物料間的熱量傳遞將出料管1前端的玻璃態硒液逐漸熔化，設備中的硒熔液自然流出。

本發明出料裝置設定解決目前硒熔體因粘度大、易揮發、難導熱而引起的放料難問題。