[发明专利]一种大功率微波高温冶炼装置

说明书

技术领域

本发明属于微波能应用技术领域，具体涉及一种大功率微波高温冶炼装置，用于微波高温金属冶炼等工业生产。

背景技术

微波技术具有能耗低、反应时间短、操作简单、反应物产率增加等特点，引起科研机构和企业的广泛研究。自我国在红土镍铁矿上投资热情以来，随着镍铁资源的充足供应和红土矿资源价格的上涨，使得镍铁价格大幅度回落，采用传统的火法和湿法处理工艺冶炼镍铁的经济性变差，同时也存在着能耗高、污染大、不适合处理镍品位低的红土矿等缺陷。据研究表明，采用微波技术还原红土镍矿，可以将传统的冶炼工艺温度大大降低，改变了红土镍铁矿冶炼的传统工艺，不但可以提高红土镍铁矿的利用率还提高了镍铁合金的质量。微波作为一种清洁能源，替代传统的方法，符合国家节能环保产业的政策，因此采用微波技术冶炼镍铁将成为一种研究趋势。大功率微波高温冶炼装置还可以用于其它的高温试验，如钛铁矿、锰铁矿、黄铁矿等矿石的冶炼，未来煤干馏项目、固态废物焚烧、含油污泥净化项目工作温度都在300℃-1500℃范围。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种结构设计合理，操作方便，冶炼速度快，工作效率高，加热时间短，成本低，绿色环保，安全性能好的大功率微波高温冶炼装置。

技术方案，为了实现以上目的，本发明采取的技术方案为：

一种大功率微波高温冶炼装置，它包括微波能发生器、与微波能发生器相连的微波馈能系统、与微波馈能系统相连的微波能应用腔体、安装在微波能应用腔体外部的腔体外部冷却系统和活动安装在微波能应用腔内的炉门推车，所述的微波能应用腔体连接有排气抽真空系统，微波能应用腔体的上部安装有测温监视系统，微波能应用腔体外部安装有隔热保护装置。

其中微波能发生器产生大功率微波能量，经过微波馈能系统，进入微波能应用腔体，作用于炉门推车上的物料；腔体外部冷却结构保证腔壁在物料升温至1500℃高温工作时的可靠性；排气抽真空系统平衡腔体内部压力，腔体内可以产生负压；测温监视系统测量物料及腔壁的温度，监视物料在炉内的变化；隔热保护装置为隔热保护作用，同时可做为保温框架。

作为优选方案，以上所述的大功率微波高温冶炼装置，所述的微波能发生器产生微波能功率为75kW，频率为915MHz。

作为优选方案，以上所述的大功率微波高温冶炼装置，所述的微波馈能系统包括通过法兰依次连接的三端环形器、直波导、E面波导、H面波导、波导三螺钉调配器、氮化硼或氮化硅板组合和波导喇叭天线；优选水冷式波导喇叭天线；

其中三端环形器与微波能发生器相连，波导喇叭天线与微波能应用腔体连接。

作为优选方案，以上所述的大功率微波高温冶炼装置，所述的微波能应用腔体为不锈钢金属微波谐振腔；腔体顶部为拱顶或平顶；腔体后侧设有与排气抽真空系统相连的排气管道；腔体顶部和侧壁设有五个抑制套筒和一个抑制法兰，抑制套筒内插入有测温装置，抑制法兰上安装有摄像装置；腔体的顶部和侧壁各开有微波馈入口，微波通过波导喇叭天线从腔体的顶部和侧壁的微波馈入口馈入到微波能应用腔体内。

作为优选方案，以上所述的大功率微波高温冶炼装置，所述的腔体外部冷却系统焊接在微波能应用腔体上，腔体外部冷却系统包括六面水冷套及与六面水冷套相连的进水和出水管路，水冷套内焊接有用于改变水流向的隔板，各水冷套的下部设有进水口，上部设有出水口，水冷套的进水管路上设有流量阀，出水管路上设有温度阀；进水量的大小通过进水流量阀与出水温度阀调控，出水温度低于50℃。

作为优选方案，以上所述的大功率微波高温冶炼装置，所述的炉门推车包括推车，焊接在推车外侧的炉门，安装在推车上的物料支架，放置在物料支架上的坩埚；所述的炉门上设有有两道密封条，一道为抑制微波泄漏的密封条，另一道为排气抽真空密封条。

作为优选方案，以上所述的大功率微波高温冶炼装置，所述的排气抽真空系统包括依次相连的高压风机、排气管道和静压箱。静压箱与腔体后侧的排气管道连接。

作为优选方案，以上所述的大功率微波高温冶炼装置，所述的测温监视系统包括一个非接触式红外测温仪、四个接触式热电偶测温仪和一个摄像装置。测量物料温度的红外测温范围为400~1600℃，热电偶测温范围0~1600℃，通过微波腔体顶部的两个抑制套筒插入微波能应用腔体内部坩埚内的物料中。测量环境温度的热电偶测温范围为0~1100℃，分别位于微波能应用腔体侧壁与顶部。摄像系统位于微波能应用腔体顶部，监视微波能应用腔体的情况及物料的变化。