Вакуумный аппарат

 

Изобретение относится к области рафинирования цветных металлов, в частности к аппарату для разделения галлия и мышьяка при очистке вторичного сырья. При этом в аппарате нагреватель выполнен цилиндрическим в виде стакана с нижним токовводом, в полости которого размещены на подставке колонка испарительных тарелей, разделенная конфузорной тарелью на две секции, а сверху испарительные тарели накрыты водоохлаждаемым конденсатором. Технический результат: предлагаемый аппарат позволяет перерабатывать твердые кусковые материалы с высокой селективностью разделения галлия и мышьяка, мышьяк выделяется в компактном металлическом безопасном виде на легкосъемном конденсаторе. 1 ил.

Изобретение относится к цветной металлургии и, в частности, к аппаратам рафинирования цветных металлов.

Известны аппараты для вакуумного рафинирования олова от летучих примесей.

Недостатком их является невозможность перерабатывать твердые материалы, а предназначены они для переработки жидких металлов.

Известен и принят за прототип /Авт. св. SU 490851, 1976 г., М. кл. C 22 B 9/04/ вакуумный аппарат, содержащий вакуумную камеру с вакуумпроводом, внутри которой установлена колонна испарительных тарелей, нагреватель, экраны, конденсатор.

Недостатком аппарата является распределение летучего компонента по всему объему и конденсация его на всех экранах и корпусе. Распределение мышьяка по всем поверхностям ухудшает условия труда.

Цель изобретения - повышение селективности разделения галлия и мышьяка и улучшение условий труда путем концентрирования летучего мышьяка на конденсаторе.

Поставленная цель достигается тем, что нагреватель выполнен цилиндрическим в виде стакана с нижним токоподводом, в полости которого на подставке размещена колонна испарительных тарелей, разделенная конфузорной тарелью на две секции, а конденсатор выполнен водоохлаждаемым и накрывают сверху испарительные тарели.

На чертеже изображен общий вид аппарата.

Аппарат содержит вакуумную камеру 1 с вакуумпроводом 2, разрезной цилиндрический в виде стакана графитовый нагреватель 3 с токоподводом 4, коаксиально которому на подину 5, помещенную на подставку 6, установлена колонна тарелей 7 с отверстиями перетока 8. Снаружи колонны тарелей 7 концентрично установлены цилиндрические экраны 9. Колонна тарелей 7 разделена на две зоны с помощью конфузорной тарели 10. Колонна тарелей 7 накрыта водоохлаждаемым конденсатором 11. Нижняя тарель соединена каналом 12 перетока с герметичным контейнером 13.

Вакуумный аппарат работает следующим образом.

Твердые куски арсенида галлия загружают в тарели 7 и помещают во внутрь камеры 1, соединенной с вакуумпроводом 2. Материал в тарелях 7 прогревается до 1100-1250^oC с помощью разрезного цилиндрического в виде стакана графитового нагревателя 3, помещенного по оси колонны тарелей 7. Арсенид галлия разлагается и мышьяк испаряется с испарительных тарелей 7, диффундирует к холодным поверхностям и конденсируется на водоохлаждаемый конденсатор 11. На верхней секции тарелей разлагается основная масса арсенида галлия и из тарелей 7 диффундирует концентрированный поток паров мышьяка к водоохлаждаемому конденсатору 11. В нижнюю секцию тарелей 7 перетекает галлий с содержанием 2-0,5% мышьяка, и из этих тарелей мышьяк испаряется малым потоком. Мышьяк диффундирует через конфузорную тарель 10 к конденсатору 11. Конфузорная тарель 10 предотвращает диффузию мышьяка с верхней секции тарелей на нижнюю. Галлий с содержанием менее 0-2% мышьяка перетекает сверху вниз по тарелям 7 колонны и выводится через канал 12 в герметичный контейнер 13. Размещение колонны тарелей в полости нагревателя 3 цилиндрической формы в виде стакана обеспечивает стабилизацию температуры 1250 град исходного материала на тарелях, предотвращая улетучивание паров мышьяка на теплоизолирующие экраны селективного направления их вверх по оси тарелей. Разделение колонны тарелей 7 на две секции с помощью конфузорной тарели 10 обеспечивает селективность разделения галлия и мышьяка, так как галлий стекает на нижнюю секцию и на тарелях нижней секции продолжает очищаться от мышьяка, несмотря на более высокое содержание паров в верхней зоне тарелей. Из исходного материала с 67% мышьяка получится галлий с содержанием 0,2% мышьяка и металлический мышьяк с содержанием галлия 0,1%. Так как верхняя тарель колонны прикрыта водоохлаждаемым конденсатором 11, это обеспечивает селективный поток мышьяка на конденсатор, предотвращая конденсирование его на экраны 9 и корпус 1. По сравнению с конструкцией по прототипу предлагаемый аппарат позволяет перерабатывать твердые кусковые материалы с высокой селективностью разделения галлия и мышьяка. Мышьяк выделяется в компактном металлическом виде в легкосъемном конденсаторе.

Формула изобретения

Вакуумный аппарат для очистки вторичного галлиевого сырья, включающий цилиндрическую вакуумную камеру с установленной внутри нее колонной испарительных тарелей, экраны, нагреватель и конденсатор, отличающийся тем, что нагреватель выполнен цилиндрическим в виде стакана с нижним токоподводом, в полости которого на подставке размещена колонна испарительных тарелей, разделенная конфузорной тарелью на две секции, а конденсатор выполнен водоохлаждаемым и накрывает сверху испарительные тарели.

РИСУНКИ

Рисунок 1