[发明专利]碳热还原冶炼活泼的高蒸气压金属的装置及其使用方法

说明书

一种碳热还原冶炼活泼的高蒸气压金属的装置及其使用方法，属于化工、冶金的设备领域。该碳热还原冶炼活泼的高蒸气压金属的装置，包括金属蒸气制备系统，金属蒸气制备系统产生的金属蒸气和CO、COsubgt;2/subgt;的混合气体通过多功能连接管道与气相吸收分离系统连接。气相吸收分离系统中包含CO和COsubgt;2/subgt;气体吸收剂，可将金属蒸气制备系统中产生的CO和COsubgt;2/subgt;气体吸收，剩余的金属蒸气通过多功能连接管道进入固态或液态金属冷凝系统。该装置在金属蒸气冷凝回收之前，增加气体吸收分离系统，能够将CO、COsubgt;2/subgt;与金属蒸气高效分离，避免冷凝过程金属蒸气被氧化而降低纯度，进而提高金属的收率，且能够避免粉末状金属产生，降低了爆炸风险和操作难度。

技术领域

本发明属于化工、冶金的设备领域，具体涉及一种碳热还原冶炼活泼的高蒸气压金属的装置。

背景技术

碳热还原法是指在惰性气体的保护下或真空条件下，以碳材料作为还原剂，高温还原金属材料的方法，该方法作为制备金属的方法之一，因为制备工艺成熟、原料廉价易得、操作简单、可实现大批量连续生产，在工业推广中十分有利。目前已有一些金属采用碳热还原法实现了工业生产。然而，对于活泼的高蒸气压金属，在采用碳热还原法冶炼时，会同时产生CO、CO₂和金属蒸气的混合气体。在冷凝过程中，CO和CO₂会将金属重新氧化，从而降低了活泼的高蒸气压金属的收率。

现有的设备均是用于制造金属蒸气，不包含CO、CO₂和金属蒸气的分离系统，产生的金属纯度低，收率低。专利201410363490.1、201521048702.3、201910711119.2、201310162668.1、200810222955.6报道了一些制备金属蒸气的设备，但这些设备仅包含金属蒸气的制备装置，均不包含CO、CO₂和金属蒸气的分离系统。如果没有分离系统，金属蒸气直接冷凝，CO、CO₂会金属蒸气氧化，产生的氧化物与金属一起冷凝，严重降低金属的纯度，同时也将导致冷凝的金属结晶成疏松的粉末，这些粉末在取出过程中极易氧化燃烧、甚至发生爆炸。这也是目前碳热还原法无法用于工业化制备活泼的高蒸气压金属的主要原因。

发明内容

针对上述不足之处，为避免CO、CO₂与金属蒸气在冷凝过程中反应，本发明提供了一种碳热还原冶炼活泼的高蒸气压金属的装置及其使用方法，该装置在金属蒸气冷凝回收之前，增加气体吸收分离系统，能够将CO、CO₂与金属蒸气高效分离，避免冷凝过程金属蒸气被氧化而降低纯度，进而提高金属的收率，且能够避免粉末状金属产生，降低了爆炸风险，以及降低了操作难度。

本发明的一种碳热还原冶炼活泼的高蒸气压金属的装置，包括金属蒸气制备系统、气相吸收分离系统、固态或液态金属冷凝系统和多功能连接管道；

其中，气相吸收分离系统包括第一气相吸收分离系统和第二气相吸收分离系统；在气相吸收分离系统中设置有CO和CO₂气体吸收剂；

多功能连接管道包括第一支路多功能连接管道、第二支路多功能连接管道、第三支路多功能连接管道和第四支路多功能连接管道；

金属蒸气制备系统通过第一支路多功能连接管道和第一气相吸收分离系统连接，金属蒸气制备系统还通过第二支路多功能连接管道和第二气相吸收分离系统连接，第一气相吸收分离系统通过第三支路多功能连接管道和固态或液态金属冷凝系统连接；第二气相吸收分离系统通过第四支路多功能连接管道和固态或液态金属冷凝系统连接。

进一步的，固态或液态金属冷凝系统还可以分为第一固态或液态金属冷凝系统和第二固态或金属液态冷凝系统；

第一气相吸收分离系统通过第三支路多功能连接管道和第一固态或液态金属冷凝系统连接，第二气相吸收分离系统通过第四支路多功能连接管道和第二固态或液态金属冷凝系统连接。