專利名稱：冶金的分隔式還原方法及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種冶金的分隔式還原方法及其設(shè)備，特別涉及一種可將冶金過程的冶煉與冷卻過程，予以分隔在不同空間同時進行的方法及其設(shè)備，由此可明顯減少還原爐冶煉及冷卻過程，必需在同一空間內(nèi)進行升降溫操作，所耗失的等待時程及能量，進而大幅縮短整體作業(yè)時間，以提高產(chǎn)能，且有效節(jié)省所需能源的消耗。
背景技術(shù)：
一直以來，工業(yè)的發(fā)展均仰賴特定材料的充分供應(yīng)及運用，尤其金屬材料的冶煉技術(shù)，一直影響著人類社會的進步程度；而目前人類社會發(fā)展最興盛的電子工業(yè)，所賴以為進的最重要材料即為硅(Si);硅制元件的銷售量大約為全世界半導(dǎo)體元件的95%。但在自然界，硅材料均非以單純元素型態(tài)存在，而是以硅土(silica，不純的SiO2)和硅酸鹽(silicate)的型態(tài)存在。因此，如何有效而經(jīng)濟地由該等自然型態(tài)的原料中，提煉出可以被運用于上揭硅制品的材料的技術(shù)，正直接影響著目前科技的發(fā)展。 在上述的材料中的冶金級娃(Metallurgical-Grade Si, MG-Si)是太陽能電池的材料，主要可以分為單晶硅、多晶硅和非晶硅三大類。制造多晶硅或單晶硅的原始提煉材料以高純度(> 97% )石英砂為主，其亦是一種二氧化硅(SiO2)的結(jié)晶體。自此硅砂中將硅還原出來，以為制造高純度多晶硅的第一步。一般的生產(chǎn)過程系將硅砂、焦碳(Coke)、煤(Coal)及木屑(wood)等原料混合置于一石墨電弧的加熱還原爐中，于1500°C 2000°C高溫加熱，將氧化硅還原成硅。主要化學(xué)反應(yīng)如下Si02+C — Si+CO2Si02+2C — Si+2C0然而，在現(xiàn)有的還原技術(shù)中，還原爐在上述硅土或硅砂等還原材料置入后，需由接近環(huán)境溫度的爐溫，漸漸加溫至1500°C 2000°C的高溫，才能對該等待還原材料進行熔融還原，待完成該還原作業(yè)之后，該還原爐尚需逐漸降溫至約250°C左右(即較接近環(huán)境溫度)才得以將其內(nèi)的還原生成物取出，以避免溫度的急變化，對設(shè)備、生成物品質(zhì)或作業(yè)環(huán)境產(chǎn)生不良影響；待該生成物自還原爐取出后，接著才能再將下一批待還原材料置入還原爐中，而后還原爐再重新由上揭接近環(huán)境的溫度，逐漸升溫至1500°C 2000°C進行熔融還原。在上述作業(yè)過程中，必需如此反復(fù)對還原爐施行升溫及降溫作業(yè)的原因，主要是還原爐若在處于1500°C 2000°C高溫狀態(tài)開啟，將因爐體與環(huán)境溫差過大，不僅存在有產(chǎn)生爆裂的危險，且大量高溫流質(zhì)進入作業(yè)環(huán)境，將會對操作環(huán)境及現(xiàn)場人員造成熱污染及傷害，更甚者，該冶煉還原完成的高溫硅材料生成物突遇此急劇降溫，極可能造成結(jié)構(gòu)上的破壞，亦必然受到環(huán)境中雜質(zhì)的污染，而無法作為進一步的運用。依據(jù)實際估算，利用上述現(xiàn)有的冶金還原方法，進行單一個循環(huán)(入料一加溫一還原一降溫一出爐)的硅還原，需要耗費大約32小時的冗長時間。另外，不斷地將還原爐由約250°C升溫至1500°C 2000°C進行冶煉后，再逐漸降溫至約250°C，以利取出還原后生成物，將會造成熱能量的大量散失與浪費；緊接著，再如上重新將還原爐由250°C升溫至1500°C 2000°C的還原溫度時，更會再次耗費大量的電能。因此，此種現(xiàn)有的冶金還原方法，不僅耗費極冗長作業(yè)時程，更在整個作業(yè)過程中，不斷對環(huán)境造成傷害，且浪費大量的能源，實為不經(jīng)濟，且不符合環(huán)保概念的工業(yè)技術(shù)。有鑒于此，在現(xiàn)階段如何能提供一種創(chuàng)新的冶金還原方法及設(shè)備，以達到大幅縮短整體工作時間，以及提升效率與產(chǎn)量，并可減少作業(yè)過程對能源的損耗率，確為本業(yè)界目前亟待改善的重大課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人，有鑒于前述的問題與缺失，以其多年的經(jīng)驗累積，并發(fā)揮想象力與創(chuàng)造力，在不斷試作與修改之后，終于設(shè)計完成了本發(fā)明的一種冶金的分隔還原方法及其設(shè)備，且確能有效解決上述傳統(tǒng)金屬冶煉還原技術(shù)的缺失。本發(fā)明的主要目的是提供一種冶金的分隔式還原方法及其設(shè)備，其憑借至少一還原爐及一可分段的冷卻裝置的結(jié)合及搭配，特別將待還原材料進行冶煉還原的作業(yè)，與還原后生成物的冷卻作業(yè)，予以分隔在兩不同空間中同時進行，藉以大幅縮短前揭還原爐升降溫的等待時程，進而有效節(jié)約整體還原作業(yè)的時間，以提升效率及增加單位時間的產(chǎn)量，并可大幅度節(jié)省單一作業(yè)循環(huán)的能源耗費，達到節(jié)能又符合環(huán)保的目的。為達上述目的，本發(fā)明提供一種冶金的分隔式還原設(shè)備，至少包含一還原爐，其具有一內(nèi)部空間及一由外向內(nèi)的投料通道，以及一由內(nèi)向外的出料通道，該內(nèi)部空間用于容納待還原材料，并且能夠提供高溫以對該待還原材料進行還原；一冷卻裝置，設(shè)置于該還原爐的一側(cè)，并銜接該出料通道至其內(nèi)部；該出料通道并設(shè)有一出料閘門以控制出料通道的開通或閉阻。所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其中，該冷卻裝置至少具有一裝填室，該裝填室內(nèi)被置入至少一承載裝置以對應(yīng)該出料通道，用以承接自該出料通道輸入的還原后生成物；且該裝填室對外至少具有一裝載閘門，以容許該承載裝置的進出。所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其中，該裝填室對外分別設(shè)有一第一裝載閘門及一
第二裝載閘門。所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其中，該冷卻裝置更設(shè)有一預(yù)熱室，該預(yù)熱室與裝填室的一裝載閘門連接并互相連通，使該承載裝置能夠進出于該預(yù)熱室與裝填室之間。所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其中，該冷卻裝置更設(shè)有一冷卻室，該冷卻室與裝填室的一裝載閘門連接并互相連通，使該承載裝置能夠進出于該冷卻室與裝填室之間。所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其中，裝填室的第一裝載閘門連通一預(yù)熱室，且裝填室的第二裝載閘門連通一冷卻室，以使該承載裝置能夠由該多個閘門進行出于該各室之間。所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其中，另有一投料裝置被設(shè)置于還原爐的上方，用以裝置預(yù)備投入還原爐的待還原材料，該投料裝置與還原爐之間設(shè)置該投料通道，使投料裝置的內(nèi)部空間與還原爐的內(nèi)部空間得由此相連通，并且該投料通道中設(shè)有一投料閘門，用以控制該投料通道的開通與閉阻。所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其中，還原爐中設(shè)有用來容裝待還原材料的還原鍋。所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其中，還原爐中設(shè)有至少一加熱裝置，以對爐內(nèi)進行加熱。所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其中，冷卻裝置內(nèi)設(shè)有輸送裝置，用以輸送至少一承載裝置。所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其中，還原爐設(shè)有內(nèi)外壁面，且該內(nèi)外壁面之間設(shè)有隔熱裝置。所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其中，冷卻裝置中設(shè)有風(fēng)扇或加速循環(huán)冷卻裝置。所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其中，其特征在于，冷卻裝置設(shè)有內(nèi)外壁，且該內(nèi)外壁之間設(shè)有隔熱裝置。所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其中，冷卻裝置設(shè)有內(nèi)外壁，且該內(nèi)外壁之間設(shè)有隔熱裝置。
本發(fā)明還提供一種冶金的分隔式還原方法，至少包括以下步驟(I)將一待還原材料投入一還原爐中進行還原；(2)將還原完成的生成物，由該還原爐中移置入一能夠與還原爐形成分隔且對外封閉的冷卻裝置中；(3)將還原爐與冷卻裝置之間形成分隔；(4)再將另一批待還原材料投入該還原爐中進行還原；同時令上述移置入冷卻裝置中的還原生成物進行冷卻；(5)將冷卻完成的還原生成物移出冷卻裝置。所述冶金的分隔式還原方法，其中，步驟(I)，同時對還原爐中的待還原材料進行一攪拌作業(yè)。所述冶金的分隔式還原方法，其中，步驟(2)，該生成物先由還原爐移置入一裝填室，而后待步驟(3)將還原爐與冷卻裝置之間完成分隔后；再依步驟(4)將該生成物由裝填室移置入一冷卻室中進行冷卻。所述冶金的分隔式還原方法，其中，步驟(2)，該冷卻裝置由一預(yù)熱室提供一承載裝置至一裝填室中，并封閉該裝填室與外界，而后再將該還原生成物移置入處于封閉狀態(tài)的裝填室中的承載裝置內(nèi)。所述冶金的分隔式還原方法，其中，步驟(4)，以一風(fēng)扇或循環(huán)冷卻裝置進行加速冷卻作業(yè)。所述冶金的分隔式還原方法，其中，步驟(4)，更在冷卻裝置中釋放惰性氣體，以穩(wěn)定生成物的冷卻狀態(tài)。所述冶金的分隔式還原方法，其中，步驟(I)至步驟(4)中的至少一步驟，處于無塵或真空的狀態(tài)下進行。所述冶金的分隔式還原方法，其中，還原生成物移置處于無塵或真空的狀態(tài)下進行。所述冶金的分隔式還原方法，其中，步驟(4)處于無塵或真空的狀態(tài)下進行。憑借上述，本發(fā)明能提供一種將冶煉還原作業(yè)與冷卻作業(yè)的空間相分隔，而可在同一時段分別進行作業(yè)的還原方法及設(shè)備，如此可使冶金的還原及冷卻的作業(yè)時程相重迭而同時分批進行，以大幅縮短每單批次間的作業(yè)間隔時間，進而得以提高生產(chǎn)效率及產(chǎn)量；且特別將還原爐及冷卻裝置分隔，并進而在該冷卻裝置中進行分段隔離配送承載裝置的作業(yè)，不僅可有效維持生成物的品質(zhì)，更得以大幅節(jié)省能源的耗費，達到節(jié)能環(huán)保的目的。


圖I為本發(fā)明一較佳實施例的結(jié)構(gòu)正視示意圖；圖2為本發(fā)明一較佳實施例的結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖；圖3為本發(fā)明一較佳實施例的投料裝置儲備待還原材料的狀態(tài)示意圖；圖4為本發(fā)明一較佳實施例的投料裝置將待還原材料投置入還原爐的狀態(tài)示意圖； 圖5為本發(fā)明一較佳實施例的還原爐進行加熱熔融還原作業(yè)的狀態(tài)示意圖；圖6為本發(fā)明一較佳實施例的已預(yù)熱承載裝置到裝填室的狀態(tài)示意圖；圖7A為本發(fā)明一較佳實施例的還原爐將還原完成的生成物輸入裝填室的狀態(tài)示意圖；圖7B為圖7A的側(cè)視示意圖；圖8為本發(fā)明一較佳實施例的還原爐完成輸出生成物，并重新入料，裝填室內(nèi)的承載裝置及生成物預(yù)備移入冷卻室的狀態(tài)示意圖；圖9為本發(fā)明一較佳實施例的裝載有生成物的承載裝置，移置到冷卻室中進行冷卻，且新移置入預(yù)熱室中的空承載裝置進行預(yù)熱的狀態(tài)示意圖；圖10為本發(fā)明一較佳實施例的冷卻完成的承載裝置及生成物；從冷卻室中移出的狀能不意圖。附圖標記說明10_還原爐；101、102_內(nèi)外壁面；11_還原鍋；13_加熱裝置；14-攪拌裝置；15、25_隔熱裝置；16_出料通道；161-出料閘門；17_投料裝置；171_投料通道；172-投料閘門；173-材料填入口 ； 174-上蓋；20_冷卻裝置；21_裝填室；22_預(yù)熱室；221-第一裝載閘門；222_載具輸入閘門；223_加熱裝置；23_冷卻室；231_第二裝載閘門；232-風(fēng)扇；233_載具輸出閘門；24_輸送裝置；30_還原材料；301_還原為生成物；40_承載裝置；50-載具運送臺車。
具體實施例方式以下即針對本發(fā)明的上述創(chuàng)意，特別配合一較佳實施例附圖，以對該技術(shù)的實質(zhì)與精神進行更詳細的介紹。首先請參照如圖I至圖2所示，為本發(fā)明一較佳實施例的冶金用分隔式還原設(shè)備的示意圖，此還原設(shè)備包含有至少一還原爐10及一冷卻裝置20 ;其中該還原爐10的內(nèi)部空間可置入待還原材料30 (請參圖3)，實施上可如圖所示般設(shè)置一還原鍋11來承納該等待還原材料30 ;該還原爐10可提供1500°C 2000°C的高溫以對該還原材料30進行熔融還原，其中，該待還原材料的種類可以是硅土、硅砂等硅原料、鉻原料、鎢原料、鎂原料、鐵原料、銅原料或其他得冶煉的金屬原料等，只要是可以通過高溫熔融而進行各種反應(yīng)的原料皆可應(yīng)用本發(fā)明加以還原。該還原爐10的加熱方式，可在爐內(nèi)設(shè)具加熱裝置13，以對該還原爐10的內(nèi)部空間進行均勻加熱，其中，該加熱裝置13的加熱方式可以是電弧加熱、高周波加熱或其他適當(dāng)?shù)募訜岱绞?。為了使該待還原材料30在還原爐10中可均勻的受熱而熔融，可再朝向該還原爐10中裝設(shè)一攪拌裝置14，其可在該待還原材料加熱的過程中，伸入該還原爐10(或還原鍋11)中，持續(xù)對于該待還原材料30進行攪拌，此可增加原料受熱的均勻程度。另外，該還原爐10的內(nèi)外壁面101、102之間，可設(shè)置有一隔熱裝置15 (較佳者可為液冷式或水冷式)，由此可避免還原爐10內(nèi)部的高溫傳導(dǎo)滲透至爐身外，造成爐身外部環(huán)境的熱污染，亦可提供適當(dāng)熱能量的回收運用。一投料裝置17可被設(shè)置于該還原爐10的上方；且該投料裝置17與該還原爐10之間設(shè)有一投料通道171，使該投料裝置17的內(nèi)部空間與還原爐10的內(nèi)部空間可由此形成相連通；該投料通道171中，更設(shè)有一投料閘門172，用以控制該投料通道171的開通或閉阻。上述投料裝置17的內(nèi)部設(shè)有可用以填裝待還原材料的空間，且可通過該投料通道171的投料閘門172的開通，以投遞該待還原材料30進入該還原爐10的內(nèi)部(或該還原鍋11)中。該投料裝置17的上方設(shè)有一材料填入口 173，并配置一上蓋174操作該材料填入口 173的啟閉，避免填入投料裝置17內(nèi)部的待還原材料30受到外部環(huán)境雜質(zhì)的污染。而且，將待還原材料30填入投料裝置17的作業(yè)，亦可利用輸送帶以定時定量的方式進行自動填料，減少人力運送的繁重與不便。該冷卻裝置20設(shè)置于還原爐10 —預(yù)設(shè)出料通道16的下方，該冷卻裝置20可設(shè) 有一裝填室21，該裝填室21與該還原爐10之間，通過該出料通道16可使兩者(10、21)的內(nèi)部空間以此形成相連通，且于該出料通道16的中可設(shè)有一出料閘門161，用以控制該出料通道16的開通或閉阻。其次，該裝填室21的內(nèi)部空間，可被預(yù)先輸入至少一個承載裝置40，該承載裝置40可對應(yīng)于上述出料通道16的出口，以承接由該出料通道16輸出的物料。一預(yù)熱室22可裝置于裝填室21的一側(cè)，并通過一第一裝載閘門221的開與關(guān)控制互相連通或封閉分隔，以利于承載裝置40的通過；該預(yù)熱室22對外更設(shè)有一載具輸入閘門222，以便于由外輸入承載裝置40 ;且預(yù)熱室22的內(nèi)部更可設(shè)具一加熱裝置223以備對其內(nèi)部進行加熱作業(yè)。該預(yù)熱室22的主要作用，得以對上述輸入的承載裝置40，進行預(yù)先加溫預(yù)熱之后，再于還原生成物輸入裝填室21之前，輸入該裝填室21中，以避免承載裝置40的溫度與該還原生成物的溫度差距過大，而造成承裝過程不良影響或意外。一冷卻室23可被裝設(shè)在該裝填室21的另一側(cè)并通過一預(yù)設(shè)的第二裝載閘門231的開與關(guān)控制互相間的開通或封閉分隔以利于承載裝置40的通過。該冷卻室23中可設(shè)有一風(fēng)扇232或其他類似循環(huán)冷卻裝置(如加速循環(huán)冷卻裝置)，用以加速冷卻效率。此外，該冷卻室23更可設(shè)有一載具輸出閘門233，以利于將冷卻完成的還原生成物與承載裝置40，由此輸送至冷卻室23的外部。為了方便上述承載裝置40的運送，在上述的預(yù)熱室22、裝填室21以及冷卻室23的內(nèi)部及以上各室相關(guān)的閘門，設(shè)有一連續(xù)或分段形成的輸送裝置24，使得該承載裝置40可通過該輸送裝置24，從外部通過載具輸入閘門222輸入該預(yù)熱室22中，再經(jīng)過第一裝載閘門221輸送至裝填室21中，再由第二裝載閘門231輸送至冷卻室23中，最后由載具輸出閘門233輸送到外部，以此達到簡便而連續(xù)(貫)輸送該承載裝置40 (或還原生成物)的效果；此外，在預(yù)熱室22的載具輸入閘門222 ;以及冷卻室23的載具輸出閘門233之外，更可配合一載具運送臺車50，以方便承載裝置40的輸入與輸出該輸送裝置24 ;依此，該預(yù)熱室22、裝填室21、冷卻室23及輸送裝置24之間，恰能相搭配而合成一可分段隔離，且連續(xù)運送作業(yè)的冷卻裝置。此外，上述的冷卻裝置20的各可分段隔離空間的內(nèi)外壁之間，為了防止內(nèi)部高熱對外傳導(dǎo)滲透，亦均可設(shè)置隔熱裝置25 (較佳者可為液冷式或水冷式)，以阻隔高熱的外傳污染。此外，上述的還原爐10及冷卻裝置20的各內(nèi)部空間，在運作時，為了避免對原料或其生成物造成污染，均是以無塵(或真空)的狀態(tài)進行，以確保作業(yè)品質(zhì)的穩(wěn)定。依以上所陳述的本發(fā)明較佳實施例的介紹，其作業(yè)方式請參如圖3至圖10所示，本發(fā)明的分隔式還原方法，主要包含以下步驟首先將待還原材料30填入投料裝置17中進行備料(步驟201);而后開啟投料閘門172，使該待還原材料30通過投料通道171，定量投進該還原爐10的內(nèi)部空間(或還原鍋11)中(步驟202);再而，關(guān)閉投料閘門172及出料閘門161，使該還原爐10內(nèi)形成一封閉空間(步驟203);再而后，以還原爐10的加熱裝置13對爐內(nèi)提供高溫加熱，以使該待還原材料30產(chǎn)生熔融還原(步驟204)，在此步驟中，還原爐10所提供的高溫可達1500°C 20000C，并且待還原材料30在受熱熔融的同時，可利用一攪拌裝置14于加熱中的待還原材料30進行均勻攪拌，使之還原為生成物301 ;直到該還原步驟完成后，即可利用該輸送裝置24，將在預(yù)熱室22中已預(yù)熱完成的承載裝置40移送入裝填室21中對應(yīng)在該出料通道16下方，并關(guān)閉第一及第二裝載閘門221及231，而后開啟該出料閘門161，使還原完成的生成 物301通過該出料通道16而輸入裝填室21的中，并容納于該內(nèi)部空間的承載裝置40中，即完成生成物301的移置作業(yè)(步驟205)，該生成物301完成移置作業(yè)后，即可關(guān)閉該出料閘門161，并進行如前述，投料裝置17再對還原爐10投入另一批待還原材料30后，再一次進行加熱還原的作業(yè)，且在此同時該冷卻裝置20即開啟第二裝載閘門231，使裝填有剛承裝有生成物301的承載裝置40，由裝填室21中輸送至冷卻室23中進行冷卻(步驟206)，此時不僅需關(guān)閉載具輸出閘門233，且同時(或隨后)可開啟載具輸入閘門222，使由外部(臺車50)送達的承載裝置40，再輸入預(yù)熱室22中進行預(yù)熱(步驟207);以等待如前所述步驟205再次實施的前，再事先輸送至裝填室21中(步驟208);上述輸送入冷卻室23中的生成物301，在冷卻室23冷卻至一較接近外部環(huán)境的設(shè)定溫度后，即可開啟載具輸出閘門233將冷卻后的生成物301及承載裝置送出冷卻室23外(步驟209);其中，該設(shè)定溫度依目前常態(tài)作業(yè)，可設(shè)定為150°C 100°C以下，并且在步驟206至步驟208的期間，可利用一風(fēng)扇232或其他冷卻器具來加速該生成物301及裝載該生成物301的承載裝置40的冷卻；此外，除可維持在無塵或真空的狀態(tài)下作業(yè)外，亦可在該冷卻過程同時釋放一惰性氣體，使該還原后生成物301在冷卻過程中保持穩(wěn)定狀態(tài)，以上即為完成一單批次作業(yè)的程序。依以上的陳述，可以發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的還原爐10對待還原材料30的加熱還原作業(yè)，與其還原后生成物301的冷卻作業(yè)，完全可予以分隔在兩不同空間中同時段分別進行，而且在出料通道16及各通路閘門被有效程序控制其啟閉的條件下，還原爐10的爐溫可被控制持續(xù)維持在高溫狀態(tài)，且無需進行如傳統(tǒng)或一般還原爐不斷反復(fù)的升降爐溫操作，能源的消耗量可大幅降低，且每次再將爐內(nèi)環(huán)境提高至還原作業(yè)的需求高溫的時間，亦可被大幅縮短，生產(chǎn)效率必然提升；再者，該等分段分隔空間的作業(yè)，更能對于還原及冷卻等個別階段的環(huán)境品質(zhì)，提供可依需求獨立調(diào)控的靈活性與便利性，使得該生成物301的高品質(zhì)產(chǎn)出因而得以確保。經(jīng)由上述對于本發(fā)明所進行詳細說明后，可得知本發(fā)明將具有以下的優(yōu)點(I)通過本發(fā)明所提供的分隔式還原方法及其設(shè)備，可使待還原材料以分隔在不同空間進行的方式，同時進行熱還原及冷卻的作業(yè)，大幅減少還原過程升降爐溫的等待時間及能量消耗，可大幅提高生產(chǎn)效率及節(jié)約大量能源。(2)通過本發(fā)明的分隔式熱還原及冷卻的作業(yè)，可達成投料一還原一冷卻一得到生成物等階段；一貫且連續(xù)的作業(yè)流程，減少停爐、降溫出料及待料及再啟動提高爐溫的時間，可大幅度提升產(chǎn)能。(3)由于本發(fā)明以獨特的冷卻裝置來銜接還原爐進行生成物的獨立冷卻作業(yè)，不僅使還原爐在整個過程中，不需為了冷卻生成物而反復(fù)的進行降溫，因此可減少爐內(nèi)熱能的耗失，更可減少再反復(fù)加高爐溫的電能的需求，更能符合節(jié)能減碳的環(huán)保訴求。(4)本發(fā)明采用分段隔離而操作連續(xù)的冷卻作業(yè)，可提供更完善而穩(wěn)定的冷卻環(huán)境給生成物，減少在此階段受外界雜質(zhì)的污染，且利于在不同階段，分別提供不同特性的 環(huán)境控制條件，具有進一步提高生成物品質(zhì)的獨特性，能由此達到節(jié)能且最佳的作業(yè)狀態(tài) 。
權(quán)利要求
1.一種冶金的分隔式還原設(shè)備，其特征在于，至少包含 一還原爐，其具有一內(nèi)部空間及一由外向內(nèi)的投料通道，以及一由內(nèi)向外的出料通道，該內(nèi)部空間用于容納待還原材料，并且能夠提供高溫以對該待還原材料進行還原； 一冷卻裝置，設(shè)置于該還原爐的一側(cè)，并銜接該出料通道至其內(nèi)部；該出料通道并設(shè)有一出料閘門以控制出料通道的開通或閉阻。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其特征在于，該冷卻裝置至少具有一裝填室，該裝填室內(nèi)被置入至少一承載裝置以對應(yīng)該出料通道，用以承接自該出料通道輸入的還原后生成物；且該裝填室對外至少具有一裝載閘門，以容許該承載裝置的進出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冶金的分隔還原設(shè)備，其特征在于，該裝填室對外分別設(shè)有一第一裝載閘門及一第二裝載閘門。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述冶金分隔式還原設(shè)備，其特征在于，該冷卻裝置更設(shè)有一預(yù)熱室，該預(yù)熱室與裝填室的一裝載閘門連接并互相連通，使該承載裝置能夠進出于該預(yù)熱室與裝填室之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其特征在于，該冷卻裝置更設(shè)有一冷卻室，該冷卻室與裝填室的一裝載閘門連接并互相連通，使該承載裝置能夠進出于該冷卻室與裝填室之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其特征在于，裝填室的第一裝載閘門連通一預(yù)熱室，且裝填室的第二裝載閘門連通一冷卻室，以使該承載裝置能夠由該多個閘門進行出于該各室之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其特征在于，另有一投料裝置被設(shè)置于還原爐的上方，用以裝置預(yù)備投入還原爐的待還原材料，該投料裝置與還原爐之間設(shè)置該投料通道，使投料裝置的內(nèi)部空間與還原爐的內(nèi)部空間得由此相連通，并且該投料通道中設(shè)有一投料閘門，用以控制該投料通道的開通與閉阻。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其特征在于，另有一投料裝置被設(shè)置于還原爐的上方，用以裝置預(yù)備投入還原爐的待還原材料，該投料裝置與還原爐之間設(shè)置該投料通道，使投料裝置的內(nèi)部空間與還原爐的內(nèi)部空間得由此相連通，并且該投料通道中設(shè)有一投料閘門，用以控制該投料通道的開通與閉阻。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其特征在于，另有一投料裝置被設(shè)置于還原爐的上方，用以裝置預(yù)備投入還原爐的待還原材料，該投料裝置與還原爐之間設(shè)置該投料通道，使投料裝置的內(nèi)部空間與還原爐的內(nèi)部空間得由此相連通，并且該投料通道中設(shè)有一投料閘門，用以控制該投料通道的開通與閉阻。
10.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其特征在于，還原爐中設(shè)有用來容裝待還原材料的還原鍋。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其特征在于，還原爐中設(shè)有用來容裝待還原材料的還原鍋。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的冶金的分隔還原設(shè)備，其特征在于，還原爐中設(shè)有用來容裝得還原材料的還原鍋。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其特征在于，還原爐中設(shè)有用來容裝待還原材料的還原鍋。
14.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其特征在于，還原爐中設(shè)有至少一加熱裝置，以對爐內(nèi)進行加熱。
15.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其特征在于，冷卻裝置內(nèi)設(shè)有輸送裝置，用以輸送至少一承載裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求4所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其特征在于，冷卻裝置內(nèi)設(shè)有輸送裝置，用以輸送至少一承載裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求5所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其特征在于，冷卻裝置內(nèi)設(shè)有輸送裝置，用以輸送至少一承載裝置。
18.根據(jù)權(quán)利要求6所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其特征在于，冷卻裝置內(nèi)設(shè)有輸送裝置，用以輸送至少一承載裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求7所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其特征在于，冷卻裝置內(nèi)設(shè)有輸送裝置，用以輸送至少一承載裝置。
20.根據(jù)權(quán)利要求10所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其特征在于，冷卻裝置內(nèi)設(shè)有輸送裝置，用以輸送至少一承載裝置。
21.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其特征在于，還原爐設(shè)有內(nèi)外壁面，且該內(nèi)外壁面之間設(shè)有隔熱裝置。
22.根據(jù)權(quán)利要求4所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其特征在于，還原爐設(shè)有內(nèi)外壁面，且該內(nèi)外壁面之間設(shè)有隔熱裝置。
23.根據(jù)權(quán)利要求5所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其特征在于，還原爐設(shè)有內(nèi)外壁面，且該內(nèi)外壁面之間設(shè)有隔熱裝置。
24.根據(jù)權(quán)利要求7所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其特征在于，還原爐設(shè)有內(nèi)外壁面，且該內(nèi)外壁面之間設(shè)有隔熱裝置。
25.根據(jù)權(quán)利要求10所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其特征在于，還原爐設(shè)有內(nèi)外壁面，且該內(nèi)外壁面之間設(shè)有隔熱裝置。
26.根據(jù)權(quán)利要求15所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其特征在于，還原爐設(shè)有內(nèi)外壁面，且該內(nèi)外壁面之間設(shè)有隔熱裝置。
27.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其特征在于，冷卻裝置中設(shè)有風(fēng)扇或加速循環(huán)冷卻裝置。
28.根據(jù)權(quán)利要求4所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其特征在于，冷卻裝置中設(shè)有風(fēng)扇或加速循環(huán)冷卻裝置。
29.根據(jù)權(quán)利要求5所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其特征在于，冷卻裝置中設(shè)有風(fēng)扇或加速循環(huán)冷卻裝置。
30.根據(jù)權(quán)利要求7所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其特征在于，冷卻裝置中設(shè)有風(fēng)扇或加速循環(huán)冷卻裝置。
31.根據(jù)權(quán)利要求15所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其特征在于，冷卻裝置中設(shè)有風(fēng)扇或加速循環(huán)冷卻裝置。
32.根據(jù)權(quán)利要求21所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其特征在于，冷卻裝置中設(shè)有風(fēng)扇或加速循環(huán)冷卻裝置。
33.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其特征在于，冷卻裝置設(shè)有內(nèi)外壁，且該內(nèi)外壁之間設(shè)有隔熱裝置。
34.根據(jù)權(quán)利要求4所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其特征在于，冷卻裝置設(shè)有內(nèi)外壁，且該內(nèi)外壁之間設(shè)有隔熱裝置。
35.根據(jù)權(quán)利要求5所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其特征在于，冷卻裝置設(shè)有內(nèi)外壁，且該內(nèi)外壁之間設(shè)有隔熱裝置。
36.根據(jù)權(quán)利要求7所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其特征在于，冷卻裝置設(shè)有內(nèi)外壁，且該內(nèi)外壁之間設(shè)有隔熱裝置。
37.根據(jù)權(quán)利要求15所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其特征在于，冷卻裝置設(shè)有內(nèi)外壁，且該內(nèi)外壁之間設(shè)有隔熱裝置。
38.根據(jù)權(quán)利要求21所述冶金的分隔式還原設(shè)備，其特征在于，冷卻裝置設(shè)有內(nèi)外壁，且該內(nèi)外壁之間設(shè)有隔熱裝置。
39.一種冶金的分隔式還原方法，其特征在于，至少包括以下步驟 (1)將一待還原材料投入一還原爐中進行還原； (2)將還原完成的生成物，由該還原爐中移置入一能夠與還原爐形成分隔且對外封閉的冷卻裝置中； (3)將還原爐與冷卻裝置之間形成分隔； (4)再將另一批待還原材料投入該還原爐中進行還原；同時令上述移置入冷卻裝置中的還原生成物進行冷卻； (5)將冷卻完成的還原生成物移出冷卻裝置。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述冶金的分隔式還原方法，其特征在于，步驟(I)，同時對還原爐中的待還原材料進行一攪拌作業(yè)。
41.根據(jù)權(quán)利要求39所述冶金的分隔式還原方法，其特征在于，步驟(2)，該生成物先由還原爐移置入一裝填室，而后待步驟(3)將還原爐與冷卻裝置之間完成分隔后；再依步驟(4)將該生成物由裝填室移置入一冷卻室中進行冷卻。
42.根據(jù)權(quán)利要求39或40或4I所述冶金的分隔式還原方法，其特征在于，步驟(2)，該冷卻裝置由一預(yù)熱室提供一承載裝置至一裝填室中，并封閉該裝填室與外界，而后再將該還原生成物移置入處于封閉狀態(tài)的裝填室中的承載裝置內(nèi)。
43.根據(jù)權(quán)利要求39或40或4I所述冶金的分隔式還原方法，其特征在于，步驟(4)，以一風(fēng)扇或循環(huán)冷卻裝置進行加速冷卻作業(yè)。
44.根據(jù)權(quán)利要求42所述冶金的分隔式還原方法，其特征在于，步驟(4)，以一風(fēng)扇或循環(huán)冷卻裝置進行加速冷卻作業(yè)。
45.根據(jù)權(quán)利要求39或40或4I所述冶金的分隔式還原方法，其特征在于，步驟(4)，更在冷卻裝置中釋放惰性氣體，以穩(wěn)定生成物的冷卻狀態(tài)。
46.根據(jù)權(quán)利要求42所述冶金的分隔式還原方法，其特征在于，步驟(4)，更在冷卻裝置中釋放惰性氣體，以穩(wěn)定生成物的冷卻狀態(tài)。
47.根據(jù)權(quán)利要求43所述冶金的分隔式還原方法，其特征在于，步驟(4)，更在冷卻裝置中釋放惰性氣體，以穩(wěn)定生成物的冷卻狀態(tài)。
48.根據(jù)權(quán)利要求44所述冶金的分隔式還原方法，其特征在于，步驟(4)，更在冷卻裝置中釋放惰性氣體，以穩(wěn)定生成物的冷卻狀態(tài)。
49.根據(jù)權(quán)利要求39或40或41所述冶金的分隔式還原方法，其特征在于，步驟(I)至步驟(4)中的至少一步驟，處于無塵或真空的狀態(tài)下進行。
50.根據(jù)權(quán)利要求42所述冶金的分隔式還原方法，其特征在于，還原生成物移置處于無塵或真空的狀態(tài)下進行。
51.根據(jù)權(quán)利要求43所述冶金的分隔式還原方法，其特征在于，步驟(4)處于無塵或真空的狀態(tài)下進行。
全文摘要
本發(fā)明有關(guān)一種冶金的分隔式還原方法及其設(shè)備，主要利用一還原爐結(jié)合一可分段的冷卻裝置，以形成一分隔式還原的冶金設(shè)備；通過該設(shè)備，得以令整個冶金還原過程的冶煉及冷卻過程，分隔在不同空間內(nèi)同時進行，以大幅改善傳統(tǒng)式冶金還原爐的作業(yè)，均需將其冶煉與冷卻過程完全拘限在還原爐內(nèi)進行，導(dǎo)致耗損太冗長的等待時間及大量的能源，致使產(chǎn)能無法有效提高的缺失者。
文檔編號C01B33/023GK102732661SQ20111008599
公開日2012年10月17日 申請日期2011年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月7日
發(fā)明者張文垣 申請人:張文垣