氢气还原系统的制作方法

1.本实用新型涉及冶金领域，具体而言，本实用新型涉及一种氢气还原系统。


背景技术：

2.粉末冶金工业制取稀有金属钨粉、钼粉、钴粉、镍粉和铁粉等粉末，主要是以金属氧化物为原料采用还原法生产。系将金属氧化物在高温炉中以氢或碳为还原剂夺取氧化物中的氧，使氧呈水蒸气或一氧化碳气体排出炉外，并还原得到金属粉末。钨行业中钨粉的制备主要以氧化钨为原料，采用逆向通氢的方式在多管还原炉(十四管、十五管等)及回转炉中还原。还原过程中氢气流量较大，且流通性较好，使得还原过程中产生的水蒸气能够快速排出，从而制备出粒度分布窄、均匀性好的钨粉。
3.随着技术的不断进步以及社会的发展，市场对钨制品的需求越来越大。其中具有成形性好、压坯强度高的钨粉主要应用于钨薄板及大口径薄壁管等方面。由于还原炉自身特性的影响，导致正常工艺下无法生产出成形性好、压坯强度高的钨粉。目前大部分技术方案主要聚焦于制备特定的原料氧化钨，并通过调节还原工艺制备高压坯强度钨粉。该类方法对原料的要求较高，存在原料适应性不广的缺陷。因而，现有的制备高压坯强度钨粉的工艺仍有待改进。


技术实现要素：

4.本实用新型是基于发明人对以下事实和问题的发现而作出的：
5.钨粉的成形性及压坯强度取决于粉末的粒度分布、细粉含量以及粉末的形貌。粒度分布越宽、细粉含量多且形貌越不规则，钨粉的成形性越好、压坯强度越高。钨粉的宽粒度分布可通过增加料层厚度实现，细粉含量可通过调节还原工艺实现，粉末的不规则形貌则可以通过特定氧化钨原料以及控制还原炉内的还原气氛(“焖氢”)实现。
6.鉴于此，在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种氢气还原系统。根据本实用新型的实施例，该氢气还原系统包括氢气还原炉，所述氢气还原炉包括：炉体，所述炉体包括炉头和炉尾；至少一个炉管，所述炉管设在所述炉体内，且所述炉管的两端伸出所述炉体，所述炉管伸出所述炉体炉尾的一端设有进气口，所述炉管伸出所述炉体炉头的一端设有进料口和出气口，所述出气口处设有电磁阀。
7.利用根据本实用新型上述实施例的氢气还原系统制备钨粉，氢气从炉尾端的进气口进入炉管，三氧化钨原料从炉头端的进料口进入炉管，在炉管中与氢气逆向接触发生还原反应。炉管出气口处设有电磁阀，可通过调节电磁阀的开度来控制炉管内的“焖氢”程度，从而控制制备得到的钨粉的强度。电磁阀全开时，炉管内为正常还原气氛，可利用常规三氧化钨原料进行常规钨粉的生产；随着电磁阀开度的减小，炉管内“焖氢”程度增大，可利用常规三氧化钨原料制备出高压坯强度的钨粉。由此，本实用新型的系统通过在氢气还原炉炉管出气口处设置开度可调的电磁阀，实现了利用常规三氧化钨原料制备高压坯强度钨粉，且不影响常规钨粉的生产，实现了“一炉多用”；在制备高压坯强度钨粉时，打破了以往对特
定原料三氧化钨的依赖壁垒，提高了还原工艺对原料三氧化钨的适应性。
8.任选地，所述进气口连接有氢气进气装置。
9.任选地，所述出气口处设有压力表。
10.任选地，所述氢气还原系统进一步包括：plc控制柜，所述plc控制柜与所述电磁阀相连。
11.任选地，所述氢气还原系统进一步包括：防爆桶，所述防爆桶内设有液封。
12.任选地，所述防爆桶内还设有淋洗塔。
13.任选地，所述氢气还原系统进一步包括：气液分离装置，所述气液分离装置具有气液混合物入口、氢气出口和液体出口，所述气液混合物入口与所述淋洗塔相连。
14.任选地，所述氢气还原系统进一步包括：氢气回收装置，所述氢气回收装置与所述氢气出口相连。
15.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
16.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
17.图1是根据本实用新型一个实施例的氢气还原系统的结构示意图。
具体实施方式
18.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
19.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
20.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
21.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅
表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
22.在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种氢气还原系统。参考图1，根据本实用新型的实施例，该氢气还原系统包括氢气还原炉100。氢气还原炉100包括：炉体110 和至少一个炉管120，炉体110包括炉头111和炉尾112；炉管120设在炉体110内，且炉管120的两端伸出炉体110，炉管120伸出炉体110炉尾的一端设有进气口121，炉管120 伸出炉体100炉头的一端设有进料口122和出气口123，出气口123处设有电磁阀124。
23.利用根据本实用新型上述实施例的氢气还原系统制备钨粉，氢气从炉尾端的进气口进入炉管，三氧化钨原料从炉头端的进料口进入炉管，在炉管中与氢气逆向接触发生还原反应。炉管出气口处设有电磁阀，可通过调节电磁阀的开度来控制炉管内的“焖氢”程度，从而控制制备得到的钨粉的强度。电磁阀全开时，炉管内为正常还原气氛，可利用常规三氧化钨原料进行常规钨粉的生产；随着电磁阀开度的减小，炉管内“焖氢”程度增大，可利用常规三氧化钨原料制备出高压坯强度的钨粉。由此，本实用新型的系统通过在氢气还原炉炉管出气口处设置开度可调的电磁阀，实现了利用常规三氧化钨原料制备高压坯强度钨粉，且不影响常规钨粉的生产，实现了“一炉多用”；在制备高压坯强度钨粉时，打破了以往对特定原料三氧化钨的依赖壁垒，提高了还原工艺对原料三氧化钨的适应性。
24.下面参考图1进一步对根据本实用新型实施例的氢气还原系统进行详细描述。
25.根据本实用新型的实施例，进气口121连接有氢气进气装置200。由此，可通过氢气进气装置200向炉管120内供给氢气。氢气进气装置200的具体种类并不受特别限制，可以采用本领域技术人员常见的氢气进气装置。
26.根据本实用新型的实施例，出气口123处设有压力表125。由于减小电磁阀124开度所形成的“焖氢”状态会导致炉管120内压力增大，通过在出气口123处设置压力表125，可便于监控炉管120内压力，确保安全。
27.根据本实用新型的实施例，本实用新型的氢气还原系统还可以进一步包括：plc控制柜300。plc控制柜300与电磁阀124相连(附图中未示出具体连接方式)。由此，可通过 plc控制电磁阀124的开度。根据本实用新型的实施例，通过plc控制电磁阀124全开，则炉管120内为正常还原气氛，可进行常规钨粉的生产。通过plc控制减小电磁阀124开度，如控制电磁阀开3/4，则炉管120内为微“焖氢”气氛，可使用常规三氧化钨为原料制备出压坯强度小≥2.5mpa的钨粉；控制电磁阀开1/2，则炉管120内为中度“焖氢”气氛，可使用常规三氧化钨为原料制备出压坯强度小≥3.0mpa的钨粉；控制电磁阀开1/4，则炉管120 内为高度“焖氢”气氛，可使用常规三氧化钨为原料制备出压坯强度小≥3.5mpa的钨粉。另外，还可以通过plc控制设定压力上限报警器，超过安全压力则报警，并停止向炉管120 内供给氢气，防止炉管120内压力进一步增大。
28.根据本实用新型的实施例，本实用新型的氢气还原系统还可以进一步包括：防爆桶400。防爆桶400内设有液封410(例如可以采用水封)。由此，炉管120内排出的多余氢气可进入液封中，进一步提高系统的稳定性。在使用液封的条件下，炉管120内压力不可过大，否则会导致液封效果差，系统压力紊乱，易发生安全事故。
29.根据本实用新型的实施例，防爆桶400内还设有淋洗塔420。由此，可以淋洗除去多余氢气中的细微粉尘及还原产生的杂质气体，以便于后续回收利用氢气。
30.根据本实用新型的实施例，本实用新型的氢气还原系统进一步包括：气液分离装置500。气液分离装置500具有气液混合物入口、氢气出口和液体出口，气液混合物入口与淋洗塔相连。由此，可以对经过淋洗的气液混合物进行气液分离，以便于后续回收利用氢气。
31.根据本实用新型的实施例，氢气还原系统进一步包括：氢气回收装置(附图中未示出)。氢气回收装置与氢气出口相连。由此，可以对经过气液分离的氢气加以利用。氢气回收装置的具体种类并不受特别限制，可以采用本领域常见的氢气回收装置。
32.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
33.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。