一种等离子锗挥发炉的制作方法

本技术涉及冶金化工，具体为一种等离子锗挥发炉。

背景技术：

1、锗是一种重要的稀有金属，广泛应用于半导体、光纤通信、红外光学等领域。工业生产锗的过程主要包括以下几个步骤：首先从含锗的褐煤、烟尘等原料中通过高温还原挥发法富集锗，得到含锗烟尘；接着将富集后的锗精矿与浓盐酸反应生成四氯化锗（gecl4），并经过精馏提纯去除杂质；然后通过水解反应将四氯化锗转化为高纯二氧化锗（geo2），并经过烘干煅烧；最后在高温下用氢气还原二氧化锗得到金属锗，再通过区域熔炼和单晶生长技术制备高纯度锗单晶。锗的富集是生产过程中的关键步骤。通常从含锗的褐煤、烟尘或矿渣等原料中提取。通过高温还原挥发法，利用回转窑或竖罐在1100℃左右的高温下，将二氧化锗还原为易挥发的一氧化锗，使其进入烟气并富集在烟尘中。这些含锗烟尘随后被收集，作为后续提取高纯锗的原料。目前采用高温挥发法时通常采用化石燃料燃烧加热，存在能量利用效率低，碳排放高以及温度控制难度大等问题。

2、鉴于此，我们提出一种等离子锗挥发炉。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种等离子锗挥发炉，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

3、一种等离子锗挥发炉，包括预处理单元、核心反应腔、定向沉积室及尾气处理系统；所述预处理单元通过真空过渡舱与核心反应腔顶部连通，所述核心反应腔底部通过垂直连接通道与定向沉积室连接，所述定向沉积室下部通过水平管道连接尾气处理系统；

4、所述核心反应腔为多层复合圆柱形结构，包括从内至外依次设置的耐高温内衬层、热屏蔽层、主动冷却层和真空密封层，所述核心反应腔内设有等离子发生系统；

5、所述定向沉积室内部设有环形永磁约束阵列和层流喷嘴组，定向沉积室的内壁上设有环绕沉积基板，所述永磁约束阵列环绕沉积基板布置，层流喷嘴组倾斜朝向沉基板表面；

6、所述尾气处理系统沿气流方向依次包括急冷塔、除尘装置、催化反应器和吸附净化塔。

7、进一步的，所述等离子发生系统包括：射频耦合器、多个微波波导接口以及螺旋栅格电极，所述射频耦合器安装在核心反应腔顶部并与腔体轴线同轴布置；多个微波波导接口位于射频耦合器下方、并且对称设置在核心反应腔侧壁上；所述螺旋栅格电极位于核心反应腔中心轴线上，位于射频耦合器下方。

8、进一步的，所述垂直连接通道包括：波纹管补偿段、渐缩式导流结构，所述波纹管补偿段两端分别连接核心反应腔出口和渐缩式导流结构入口端；所述渐缩式导流结构出口端连接定向沉积室，所述渐缩式导流结构上设有多个抽气接口。

9、进一步的，所述渐缩式导流结构的入口端内径大于出口端。

10、进一步的，所述波纹管补偿段和渐缩式导流结构的接口处设有密封转接结构。

11、进一步的，所述急冷塔为立式塔体，顶部设置有雾化喷淋装置。

12、进一步的，主动冷却层为夹套式结构，主动冷却层内部设有螺旋环绕腔体的冷却流道，冷却流道的进水口和出水口连接冷却水系统。

13、与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

14、1. 该等离子锗挥发炉直接通过电能激发等离子体加热，无需燃料燃烧，提高了能量利用效率，降低了能耗。

15、2. 该等离子锗挥发炉采用等离子技术，可实现精确控温，保证反应腔内始终处于最佳工作温度。

16、3. 该等离子锗挥发炉采用电能激发等离子体加热，全真空或惰性气体环境运行，无燃烧废气排放，尾气处理系统集成四级净化（急冷+催化氧化+洗涤+吸附），降低了对环境的污染。

1.一种等离子锗挥发炉，包括预处理单元、核心反应腔、定向沉积室及尾气处理系统；其特征在于，所述预处理单元通过真空过渡舱与核心反应腔顶部连通，所述核心反应腔底部通过垂直连接通道与定向沉积室连接，所述定向沉积室下部通过水平管道连接尾气处理系统；

2.根据权利要求1所述的一种等离子锗挥发炉，其特征在于，所述等离子发生系统包括：射频耦合器、多个微波波导接口以及螺旋栅格电极，所述射频耦合器安装在核心反应腔顶部并与腔体轴线同轴布置；多个微波波导接口位于射频耦合器下方、并且对称设置在核心反应腔侧壁上；所述螺旋栅格电极位于核心反应腔中心轴线上，位于射频耦合器下方。

3.根据权利要求1所述的一种等离子锗挥发炉，其特征在于，所述垂直连接通道包括：波纹管补偿段、渐缩式导流结构，所述波纹管补偿段两端分别连接核心反应腔出口和渐缩式导流结构入口端；所述渐缩式导流结构出口端连接定向沉积室，所述渐缩式导流结构上设有多个抽气接口。

4.根据权利要求3所述的一种等离子锗挥发炉，其特征在于，所述渐缩式导流结构的入口端内径大于出口端。

5.根据权利要求3所述的一种等离子锗挥发炉，其特征在于，所述波纹管补偿段和渐缩式导流结构的接口处设有密封转接结构。

6.根据权利要求1所述的等离子锗挥发炉，其特征在于，所述急冷塔为立式塔体，顶部设置有雾化喷淋装置。

7.根据权利要求1所述的等离子锗挥发炉，其特征在于，主动冷却层为夹套式结构，主动冷却层内部设有螺旋环绕腔体的冷却流道，冷却流道的进水口和出水口连接冷却水系统。