浸沒熔池熔煉含銦渣還原實(shí)驗(yàn)設(shè)備系統(tǒng)研究

謝富春

（1.湖南工程學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院，湘潭 411104；2.湖南省復(fù)合材料成型裝備工程研究中心，湘潭 411104）

0 引言

銦屬于分散元素的一種，地殼豐度僅為0.04×10-6.它雖然也有獨(dú)立礦物，如硫銦銅礦（CuInS2）、硫銦鐵礦（FeInS4）、水銦礦［In（OH）3］等，但含量極少，銦主要呈類質(zhì)同象存在于鐵閃鋅礦（銦的含量為0.0001%～0.1%）、赤鐵礦、方鉛礦以及其他多金屬硫化物礦石中［1-2］.銦在各類精礦中品位相對較低［3］，通常達(dá)不到直接提取要求，只能從鉛、鋅、銅和錫等冶煉過程中的中間產(chǎn)品［4］和副產(chǎn)品中回收原生銦［5-6］.從含銦渣中回收銦，基本上是利用酸浸技術(shù)來富集含銦渣中的銦，而酸浸技術(shù)的采用會(huì)導(dǎo)致酸揮發(fā)，并且其尾渣也沒有進(jìn)行無害化處理，容易導(dǎo)致環(huán)境污染［7-13］.

目前經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)的熔池熔煉技術(shù)有奧斯麥特（Ausmelt）技術(shù)，較成功的工業(yè)化應(yīng)用范例有韓國鋅公司溫山冶煉廠利用此熔煉技術(shù)成功處理鉛鋅冶煉渣［14］.

國外的熔池熔煉技術(shù)均有知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)，因此我們迫切需要開發(fā)具備自主知識產(chǎn)權(quán)的熔池熔煉技術(shù).針對我國含銦渣的特點(diǎn)，結(jié)合國內(nèi)外以奧斯麥特法為代表的熔池熔煉法，吸取其技術(shù)精華，創(chuàng)新開發(fā)一種浸沒熔池熔煉清潔冶煉工藝技術(shù)［14-15］.本文重點(diǎn)開發(fā)一種浸沒熔池熔煉含銦渣還原設(shè)備系統(tǒng)，以創(chuàng)造浸沒熔池熔煉含銦渣還原的清潔冶煉工藝技術(shù).

1 浸沒熔池熔煉含銦渣還原近平衡實(shí)驗(yàn)設(shè)備的設(shè)計(jì)原則與要求

由于熔池熔煉強(qiáng)化了熔體反應(yīng)中液-氣-固之間的傳質(zhì)傳熱過程，在熔池熔煉反應(yīng)過程中熔體間傳質(zhì)系數(shù)很大，氧的利用系數(shù)很高，因此熔池熔煉提高熱的利用率，加速爐料熔化和反應(yīng)過程，強(qiáng)化冶煉過程，實(shí)現(xiàn)提高設(shè)備的生產(chǎn)效率和節(jié)能降耗的目標(biāo).因此浸沒熔池熔煉反應(yīng)爐中主要進(jìn)行氣液反應(yīng)，也就是高溫熔體含銦渣與CO進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，于是，對該設(shè)備整套系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與要求主要有：（1）耐高溫、防腐蝕；（2）氣密性好；（3）能精準(zhǔn)控制溫度，使溫差控制在1℃范圍之內(nèi)；（4）能提供整個(gè)系統(tǒng)氣體循環(huán)的動(dòng)力裝置和干燥氣體裝置；（5）能平衡反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)外壓力平衡裝置；（6）能提供自動(dòng)推送反應(yīng)瓷舟至冷卻區(qū)域的動(dòng)力裝置.

2 浸沒熔池熔煉含銦渣還原近平衡實(shí)驗(yàn)設(shè)備組成

浸沒熔池熔煉含銦渣還原近平衡設(shè)備主要進(jìn)行高溫熔體含銦渣還原反應(yīng)之氣液反應(yīng)的熔池熔煉設(shè)備，如圖1所示.其主體設(shè)備由高溫管式氣氛推桿爐和豎式管式氣氛爐等組成.它不同于簡單的管式爐或者高溫反應(yīng)管式爐，它為模擬浸沒熔池熔煉提供反應(yīng)條件.熔池熔煉就是通過頂吹、底吹或者側(cè)吹的方式鼓風(fēng)入爐，其實(shí)質(zhì)是在高溫下完成氣-液（固）之間的反應(yīng).本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)高溫管式氣氛推桿爐中裝有含銦渣的瓷舟，它相當(dāng)于裝有高溫熔體的熔池熔煉爐體；豎式管式氣氛爐相當(dāng)于側(cè)吹裝置，在整個(gè)循環(huán)管道系統(tǒng)的作用下，也是提供反應(yīng)氣體（CO）的裝置，更有意義的是，該設(shè)備能夠迅速在2 s內(nèi)將氣-液反應(yīng)裝置（剛玉瓷舟）推送至冷卻水套處瞬間冷卻，迫使高溫熔融反應(yīng)迅速中止，有效地防止高溫熔體反應(yīng)發(fā)生逆向反應(yīng)，從而達(dá)到精準(zhǔn)控制反應(yīng)進(jìn)程.

圖1 浸沒熔池熔煉含銦渣還原近平衡實(shí)驗(yàn)設(shè)備

該設(shè)備系統(tǒng)主要由熔體氣液反應(yīng)平衡系統(tǒng)、布多爾反應(yīng)系統(tǒng)、輸送氣體動(dòng)力及其循環(huán)系統(tǒng)、推舟動(dòng)力系統(tǒng)、氣體流量測量系統(tǒng)、氣體干燥系統(tǒng)、氣壓平衡系統(tǒng)以及溫控系統(tǒng)等組成.

2.1 布多爾反應(yīng)系統(tǒng)

布多爾反應(yīng)系統(tǒng)的主體設(shè)備是豎式管式氣氛爐.豎式管式氣氛爐相當(dāng)于熔池熔煉方式中的側(cè)吹裝置，它通過碳和CO2反應(yīng)產(chǎn)生CO為熔池熔煉反應(yīng)提供氣體.其外形由薄鋼板經(jīng)卷筒焊接而成，內(nèi)置高晶莫來石定型陶瓷纖維加熱爐膛，加熱溫度1473 K，尺寸：Φ120 mm×300 mm，四周采用纖維棉保溫.爐膛中央內(nèi)置310S高溫反應(yīng)器1個(gè)，反應(yīng)器下部封閉，上部有啟蓋裝置，啟蓋裝置由水冷套和密封膠圈密封，在此啟蓋裝置上面焊接有熱電偶，便于直接顯示爐膛裝碳區(qū)域的溫度，利于控制布多爾反應(yīng)的溫度，從而得到對應(yīng)的氣氛比.反應(yīng)系統(tǒng)的氣體CO2由爐子下部進(jìn)入，在爐內(nèi)與碳發(fā)生布多爾反應(yīng)，產(chǎn)生的CO氣體，在微型泵的動(dòng)力作用下，由爐蓋上的排氣管排出，進(jìn)入高溫氣氛推桿爐內(nèi)，與含銦渣熔體進(jìn)行高溫熔體反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的CO2氣體在系統(tǒng)壓力作用下，進(jìn)入豎式管式氣氛爐，與高溫碳發(fā)生反應(yīng)生成CO氣體，從而保障反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行.因此布多爾反應(yīng)系統(tǒng)能提供反應(yīng)所需的恒定的氣壓比.

2.2 熔體氣液反應(yīng)平衡系統(tǒng)

熔體氣液反應(yīng)平衡系統(tǒng)主題設(shè)備為高溫管式氣氛推桿爐，主要由高溫爐體、高溫剛玉管、密封水冷套、密封推桿、瓷舟等組成.

高溫爐外形為長方體，兩端有圓形爐口；剛玉管從爐體中部穿過，剛玉管材質(zhì)及尺寸分別為1800型高溫剛玉管Φ50 mm/Φ60 mm×950 mm一支，兩端各伸出爐體225 mm，用于安裝爐管固定座及兩端不銹鋼密封端蓋；中部加熱區(qū)長300 mm，U型硅鉬棒6支，硅鉬棒在剛玉管兩側(cè)發(fā)熱加熱溫度最高可達(dá)1923 K.整體高溫爐支撐在爐架上，離地高度300 mm.爐架兩端安裝剛玉管支撐固定裝置.

密封水冷套安裝于剛玉管的兩端，長度300 mm，水冷套內(nèi)冷水層厚度為20 mm，冷水在冷水套中停留時(shí)間短，短時(shí)間內(nèi)帶走的熱量多，利于瓷舟快速冷卻.

密封自動(dòng)推桿裝置安裝在剛玉管有密封裝置的一端，整個(gè)推桿都是在密封好的空間內(nèi)推動(dòng)瓷舟.推桿前端為剛玉桿，后端為不銹鋼桿，相互螺紋對接.整體推桿移動(dòng)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，保證平衡可靠，同時(shí)能夠自動(dòng)退回原處.高溫管式氣氛推桿爐，能保證在2 s內(nèi)將瓷舟推至冷卻水套處瞬間冷卻熔融體，迫使高溫熔融反應(yīng)瞬間停止，能夠精準(zhǔn)控制反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)過程，從而有效地防止高溫熔體反應(yīng)出現(xiàn)逆向反應(yīng)，保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精準(zhǔn)性.

瓷舟為剛玉坩堝瓷舟，它在高溫管式氣氛推桿爐中的位置為距離該爐排氣口端口34 cm處.瓷舟里裝有已經(jīng)成為高溫熔體的含銦渣，與通過循環(huán)系統(tǒng)的動(dòng)力輸送來的CO氣體發(fā)生氣液反應(yīng)，從而進(jìn)行浸沒熔池熔煉含銦渣還原近平衡實(shí)驗(yàn).

2.3 氣體動(dòng)力循環(huán)系統(tǒng)（含干燥系統(tǒng)）

含銦渣還原近平衡實(shí)驗(yàn)研究是在密封的氣氛條件下進(jìn)行，因此氣體在連續(xù)循環(huán)流動(dòng)，除了高溫管式氣氛推桿爐和豎式管式氣氛爐外，其余的管道是由Φ12 mm/Φ8 mm硅橡膠管（耐高溫）組成，因此保證循環(huán)動(dòng)力必不可少.本管道系統(tǒng)的動(dòng)力采用微型真空泵（VLC7602-12V/24V），依據(jù)流量要求調(diào)節(jié)相應(yīng)的泵速，從而有效地保證了氣體循環(huán)流量；在氣體從豎式管式氣氛爐出來后和進(jìn)入高溫管式氣氛推桿爐之前，都配有干燥塔，以除去反應(yīng)過程中產(chǎn)生的水蒸氣等.

由于是CO氣體在管道循環(huán)，而在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過程中，有時(shí)需要取樣或打開高溫管式氣氛推桿爐進(jìn)行相關(guān)操作，因此，本系統(tǒng)增加了一段不讓氣體進(jìn)入高溫管式氣氛推桿爐膛的管道系統(tǒng)，便于取樣等操作的同時(shí)保證了取樣的安全性.還原含銦渣近平衡系統(tǒng)中兩套氣體循環(huán)系統(tǒng)，便于實(shí)現(xiàn)工作氣體和非工作氣體的分離.

通過氣體循環(huán)系統(tǒng)，可以有機(jī)地將豎式管式氣氛爐產(chǎn)生的CO氣體輸送到高溫管式氣氛推桿爐內(nèi)，和瓷舟內(nèi)的高溫熔體進(jìn)行氣液反應(yīng)，同時(shí)，將反應(yīng)產(chǎn)生的CO2氣體輸送至豎式管式氣氛爐內(nèi)和碳發(fā)生反應(yīng)生成CO，以滿足實(shí)驗(yàn)所需的恒定持續(xù)的氣氛條件.

2.4 氣壓流量測量和平衡調(diào)控系統(tǒng)

為了有效地控制氣壓和氣體流量，在該循環(huán)管道系統(tǒng)中，安裝了氣囊和數(shù)字壓力計(jì)（BD-1001X1）以及轉(zhuǎn)子流量計(jì)（LZB-3WB）.

數(shù)字壓力計(jì)能夠準(zhǔn)確地顯示系統(tǒng)中的壓力情況，同時(shí)，氣囊的膨脹程度能提示實(shí)驗(yàn)操作者時(shí)刻注意循環(huán)系統(tǒng)中的氣壓，以便在合適的時(shí)刻調(diào)整氣壓.

通過轉(zhuǎn)子流量計(jì)可以調(diào)整流量的大小，從而達(dá)到控制整個(gè)系統(tǒng)氣體流量和氣壓的目的.

2.5 溫控系統(tǒng)

本實(shí)驗(yàn)采用的是RSY智能溫度控制柜.溫控系統(tǒng)主要包括兩個(gè)部分，一是控制高溫管式氣氛推桿爐膛的溫度，主要是含銦渣還原反應(yīng)溫度，按照預(yù)定的溫度來設(shè)置控制溫度；二是豎式管式氣氛爐膛溫度的控制，由于布多爾反應(yīng)在不同的溫度對應(yīng)著不同的氣氛比，因此精準(zhǔn)的溫度控制是非常必要的，根據(jù)不同氣氛比的要求，選擇對應(yīng)的溫度，從而實(shí)現(xiàn)反應(yīng)要求的氣氛比.

2.6 推舟動(dòng)力系統(tǒng)

在高溫管式氣氛推桿爐的進(jìn)氣端裝有電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置.電機(jī)驅(qū)動(dòng)整體推桿推動(dòng)高溫管式氣氛推桿爐膛內(nèi)的瓷舟，平穩(wěn)快速地移動(dòng)到出氣端口冷水套處促使瓷舟快速冷卻以防還原熔融產(chǎn)物發(fā)生逆向反應(yīng).

由圖1可知，浸沒熔池熔煉含銦渣還原近平衡實(shí)驗(yàn)設(shè)備系統(tǒng)的主體設(shè)備由高溫管式氣氛推桿爐和豎式管式氣氛爐組成.輔助設(shè)備由自動(dòng)控制動(dòng)力電機(jī)、壓力平衡膠囊、干燥塔、微型氣體泵、智能溫度控制柜、CO2鋼瓶、數(shù)字壓力計(jì)等相關(guān)設(shè)備和管道組成.各種設(shè)備的功能，如表1所示.

表1 浸沒熔池熔煉含銦渣還原近平衡實(shí)驗(yàn)設(shè)備組成和功能

3 高溫管式氣氛推桿爐的結(jié)構(gòu)和功能

含銦渣還原近平衡實(shí)驗(yàn)的主要系統(tǒng)是熔體氣液反應(yīng)平衡系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中主要進(jìn)行CO和熔融渣中的In2O3之間的氣液反應(yīng)，其主要由管式氣氛推舟爐及其配套的水冷循環(huán)系統(tǒng)組成，如圖2所示.高溫管式氣氛推桿爐主要由高溫爐體、高溫剛玉管、密封水冷套、密封推桿、瓷舟等組成.

圖2 高溫管式氣氛推桿爐

3.1 高溫管式氣氛爐的構(gòu)成部件及其相關(guān)參數(shù)

（1）加熱功率：6 kW，電壓：單相/380 V；（2）加熱溫度：1923 K，剛玉管內(nèi)1873 K；（3）剛玉管材質(zhì)及尺寸：1800型高溫剛玉管Φ50 mm/Φ60 mm×950 mm一支，兩端各伸出爐體225 mm，用于安裝爐管固定座及兩端不銹鋼密封端蓋.該爐管固定座可調(diào)節(jié)高矮，一側(cè)固定座可以前后移動(dòng)，以此來保證剛玉管高溫時(shí)的位移；（4）加熱區(qū)間：Φ50 mm×300 mm，恒溫區(qū)間：Φ50 mm×200 mm；（5）加熱元件：U型硅鉬棒6支，在剛玉管兩側(cè)均布；（6）爐膛：氧化鋁多晶纖維爐膛，具有升溫快、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)；（7）高溫爐外形為長方體，兩端有圓形爐口，剛玉管從爐體中部穿過，中部加熱區(qū)長300 mm，硅鉬棒在剛玉管兩側(cè)發(fā)熱.整體高溫爐支撐在爐架上，離地高度300 mm.爐架兩端安裝剛玉管支撐固定裝置.

3.2 不銹鋼密封端蓋和水冷套等

不銹鋼密封端蓋可以靈活拆卸與安裝.不銹鋼密封端蓋材質(zhì)為304不銹鋼，帶水冷套冷卻壓緊密封膠圈.在剛玉管一端有不銹鋼水冷套裝置，水冷套長度300 mm，水冷套內(nèi)冷水層厚度為20 mm，冷水流量大，利于瓷舟快速冷卻.

水冷套末端帶一個(gè)密封爐門，方便取送瓷舟，爐門上帶出氣管1支，出氣管根據(jù)現(xiàn)場情況和豎式管式氣氛爐進(jìn)氣管連接.水冷套前端和剛玉管對接，經(jīng)密封膠圈密封，對接部分平整、光滑且不漏氣.

3.3 密封自動(dòng)推桿裝置

在剛玉管另一端有密封推桿裝置，推桿裝置前端由不銹鋼專用密封裝置和剛玉管對接，依靠水冷套和密封膠圈密封，在密封裝置后部有1支推桿，推桿同樣經(jīng)過密封，推桿前端為剛玉桿，后端為不銹鋼，相互螺紋對接，不銹鋼桿在冷卻區(qū)移動(dòng)和專用密封裝置配合，可在移動(dòng)時(shí)同樣密封，整體推桿移動(dòng)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，保證平衡可靠，同時(shí)能夠自動(dòng)退回原處.推桿前端剛玉件可將剛玉管內(nèi)瓷舟在高溫氣氛狀態(tài)下，快速推到冷卻區(qū)急速冷卻，在推桿區(qū)的水冷部分有1支進(jìn)氣管，進(jìn)氣管根據(jù)現(xiàn)場情況和豎式管式氣氛爐出氣管對接.

3.4 浸沒熔池熔煉含銦渣還原反應(yīng)發(fā)生裝置：瓷舟

浸沒熔池熔煉含銦渣還原反應(yīng)是在本實(shí)驗(yàn)自行設(shè)計(jì)的剛玉瓷舟里進(jìn)行，瓷舟耐高溫1873 K以上，外部尺寸大小為60 mm×30 mm×15 mm.

4 高溫管式氣氛推桿爐爐膛溫度分布

溫度是影響浸沒熔池熔煉含銦渣回收的熱力學(xué)研究實(shí)驗(yàn)的主要因素之一，因此必須知道高溫管式氣氛推桿爐膛膛內(nèi)溫度分布情況，從而準(zhǔn)確確定瓷舟在爐膛內(nèi)的位置.為此進(jìn)行了爐膛溫度分布檢測，具體操作是：手動(dòng)將熱電偶由推舟爐爐膛的排氣端口放進(jìn)推舟爐爐膛膛內(nèi)，在推舟爐爐膛溫度恒定的情況下，由爐膛端口每隔2 cm的位置，且每間隔5 min記錄一個(gè)溫度值.爐膛溫度分布如圖3所示.

圖3 推舟爐爐膛縱向溫度分布示意圖

從圖3可以看出，在距離爐端口20 cm的位置后，爐膛溫度曲線趨于平穩(wěn)，局部放大推舟爐爐膛局部溫度分布曲線，如圖4所示.

圖4 推舟爐爐膛縱向溫度局部分布示意圖

從圖4可得知，在距離推舟爐出氣端口的30～38 cm之間的溫度基本相差無幾，可見，該恒溫區(qū)間長度為8 cm左右，此區(qū)間的溫度比較恒定.以距離推舟爐出氣端口的34 cm為溫度分布對稱點(diǎn)，此處溫度為最高點(diǎn)溫度，兩邊溫度分布基本上對稱，因此，距離推舟爐出氣端口的34 cm的地方為瓷舟的放置位置.

5 豎式管式氣氛爐的結(jié)構(gòu)和功能

由于含銦渣還原近平衡實(shí)驗(yàn)時(shí)間長，不同的反應(yīng)依照不同氣氛比進(jìn)行，一旦氣氛比確定，則整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)都必須維持穩(wěn)定的CO/CO2氣氛比，以保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的正確性.依據(jù)布多爾反應(yīng)原理，在不同的溫度對應(yīng)著不同的氣氛比，設(shè)計(jì)了CO氣體生成設(shè)備——豎式管式氣氛爐，如圖5所示，以保證整個(gè)系統(tǒng)有持續(xù)恒定的CO/CO2氣氛比.

圖5 豎式管式氣氛爐

豎式管式氣氛爐外形由薄鋼板經(jīng)卷筒焊接而成，內(nèi)置高晶莫來石定型陶瓷纖維加熱爐膛，加熱溫度1473 K，尺寸：Φ 120 mm×300 mm，四周用纖維棉保溫.爐膛中央內(nèi)置310 S高溫反應(yīng)器1個(gè)，反應(yīng)器下部封閉，上部有啟蓋裝置，啟蓋裝置由水冷套和密封膠圈密封.氣體由下部進(jìn)入，由爐蓋上的排氣管排出.進(jìn)氣管和高溫管式氣氛爐的出氣管連接，出氣管和臥式氣氛爐的進(jìn)氣管連接，形成一個(gè)密封循環(huán)管路.

6 豎式管式氣氛爐爐膛溫度分布

在含銦渣還原近平衡實(shí)驗(yàn)過程中，需要調(diào)節(jié)不同的氣氛比（PCO/PCO2），而布多爾反應(yīng)系統(tǒng)中，不同的溫度對應(yīng)著不同的氣氛比（PCO/PCO2），因此，精確掌握豎式管式氣氛爐膛內(nèi)溫度分布情況是很有必要的.本實(shí)驗(yàn)對該爐膛溫度進(jìn)行手動(dòng)測試，具體操作為：將熱電偶置于CO氣體發(fā)生爐膛內(nèi)部的不同位置，每個(gè)點(diǎn)的恒溫時(shí)間基本上是5 min，按照爐底依次往上提升不同位置的順序，每間隔20 mm測量一個(gè)數(shù)據(jù)，將智能溫控儀顯示的溫度（儀表溫度）和所測熱電偶溫度（即爐膛內(nèi)部實(shí)際溫度）及其差值分別記錄下來，得到數(shù)據(jù)如圖6所示.

圖6 不同溫度下豎式坩堝爐爐膛的溫度分布圖

經(jīng)過分析圖6，在距離爐底的某個(gè)爐膛區(qū)域范圍內(nèi)，它們的溫度基本相等，因此，取距離爐底80 mm的爐膛溫度值作分析圖，如圖7所示.

圖7 不同溫度下豎式坩堝爐爐膛的局部溫度分布圖

為了檢測智能溫控柜的儀表溫度和爐膛內(nèi)實(shí)際溫度是否具有穩(wěn)定的差值，將智能溫控儀顯示的溫度（儀表溫度）和所測熱電偶溫度（即爐膛內(nèi)部實(shí)際溫度）的差值進(jìn)行計(jì)算，得到數(shù)據(jù)如圖8所示.

圖8 智能溫控儀表溫度和爐膛內(nèi)部實(shí)際溫度差值

從圖6和圖7溫度分布可以推知，在距離爐膛底部上面的80 mm位置范圍內(nèi)，溫度基本上是相同的，因此可以確定碳層的高度為80 mm.

從圖8可以看出，在距離爐膛底部80 mm的位置，當(dāng)溫度為1073～1173 K之間時(shí)，儀表溫度和爐膛內(nèi)部實(shí)際溫度差值16～20 K之間；當(dāng)儀表溫度為1223 K時(shí)，溫差為24 K；當(dāng)儀表溫度為1273 K時(shí)，溫差為30 K.顯然儀表溫度和爐膛內(nèi)部實(shí)際溫度差值沒有規(guī)律可循，為了獲得豎式管式氣氛爐膛真實(shí)溫度值，在該爐膛的蓋板上直接焊接插入一個(gè)熱電偶，根據(jù)圖3～圖7的爐膛內(nèi)部溫度分布情況，熱電偶端頭位置為距離爐膛底部4 cm位置處，這樣就可以比較精準(zhǔn)地測量出豎式管式氣氛爐碳熱層處的溫度，從而易于控制氣氛比（PCO/PCO2）.

7 結(jié)論

從含銦渣中回收銦能有效解決銦資源的稀缺問題，而高效綠色的提取方法和設(shè)備更是符合國家的綠色發(fā)展理念.通過熔池熔煉反應(yīng)原理設(shè)計(jì)出浸沒熔池熔煉含銦渣還原的實(shí)驗(yàn)設(shè)備的研究，主要結(jié)論如下：

（1）浸沒熔池熔煉含銦渣還原設(shè)備主要是進(jìn)行高溫熔體含銦渣還原反應(yīng)之氣液反應(yīng)的熔池熔煉設(shè)備.其主體設(shè)備由高溫管式氣氛推桿爐和豎式管式氣氛爐等組成.它不同于簡單的管式爐或者高溫反應(yīng)管式爐，它為模擬浸沒熔池熔煉提供反應(yīng)條件.熔池熔煉就是通過頂吹、底吹或者側(cè)吹的方式鼓風(fēng)入爐，其實(shí)質(zhì)是在高溫下完成氣-液（固）之間的反應(yīng).本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)高溫管式氣氛推桿爐中裝有含銦渣的瓷舟，它相當(dāng)于裝有高溫熔體的熔池熔煉爐體；豎式管式氣氛爐相當(dāng)于側(cè)吹裝置，在整個(gè)循環(huán)管道系統(tǒng)的作用下，也就是提供反應(yīng)氣體（CO）的裝置.

（2）實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行浸沒熔池熔煉含銦渣回收的熱力學(xué)研究設(shè)備主要有布多爾反應(yīng)系統(tǒng)、熔體氣液反應(yīng)平衡系統(tǒng)、輸送氣體動(dòng)力及其循環(huán)系統(tǒng)、推舟動(dòng)力系統(tǒng)、氣體流量測量系統(tǒng)，氣體干燥系統(tǒng)、氣壓平衡系統(tǒng)以及溫控系統(tǒng)等組成.其中布多爾反應(yīng)系統(tǒng)能夠精準(zhǔn)控制PCO/PCO2氣氛比，提供持續(xù)恒定的氣氛反應(yīng)條件；熔體氣液反應(yīng)平衡系統(tǒng)是氣液平衡反應(yīng)系統(tǒng)的主要場所，同時(shí)能夠保證反應(yīng)系統(tǒng)很好地控制溫度和時(shí)間；氣體動(dòng)力循環(huán)系統(tǒng)能有效地保證氣體循環(huán)流量，更能實(shí)現(xiàn)工作氣體和非工作氣體的分離；氣壓流量測量和平衡調(diào)控系統(tǒng)能控制整個(gè)系統(tǒng)氣體流量和氣壓；推舟動(dòng)力系統(tǒng)能使瓷舟2 s內(nèi)快速到達(dá)冷卻位置以防還原熔融產(chǎn)物發(fā)生逆向反應(yīng).