金屬蒸餾工藝用碳管爐

碳管爐常用于稀土金屬（如釤、鐿、銫、銣等）的真空蒸餾提純。工藝基于金屬還原后蒸氣壓升高，通過控制溫度和真空度，使金屬蒸發并冷凝收集，實現與其他雜質的分離。

金屬蒸餾工藝及碳管爐結構要求

碳管爐在金屬蒸餾工藝中的應用

碳管爐憑借其可實現高真空/惰性氛圍與精準高溫控制的特性，成為金屬蒸餾的核心設備，具體應用邏輯如下：

1. 氛圍控制：通過抽真空或通入氬氣、氮氣等惰性氣體，隔絕空氣，避免金屬在高溫下氧化，同時減少蒸汽與氣體分子的碰撞，提升蒸餾效率。

2. 溫度調控：根據目標金屬的沸點（如鋅約907℃、鎂約650℃），將碳管爐加熱區溫度穩定在“目標金屬汽化但雜質（如鉛、鐵）不汽化”的區間，實現金屬與雜質的分離。

3. 蒸餾流程：待提純金屬裝入石墨坩堝后放入碳管爐加熱區，金屬受熱汽化形成蒸汽，蒸汽隨爐內微氣流（或真空梯度）進入低溫冷凝區，冷卻后凝結為高純度金屬，雜質則留在加熱區殘渣中。

工藝步驟

裝料（金屬氧化物+還原劑）

抽真空（通常至10Pa或更低）

升溫至還原/蒸發溫度（如1300~1400℃）

冷凝收集金屬蒸氣（冷凝段溫度控制在300~500℃）

冷卻出爐，后處理（拋光、切割、包裝）

金屬蒸餾碳管爐結構

結構描述：

發熱體：采用高純石墨管（純度≥99.9%），避免石墨雜質混入金屬；需具備均勻的徑向/軸向加熱性能，確保加熱區溫度波動≤±5℃，防止局部過熱導致雜質汽化。

爐膛與坩堝：爐膛內壁需襯石墨或高純氧化鋁，減少金屬蒸汽與爐體反應；坩堝選用高密度石墨材質，保證耐高溫且不與待蒸餾金屬（如稀土、鋅）發生化學反應。

密封與真空系統：爐體法蘭采用金屬密封圈（如銅、鎳合金），確保真空度可達10?3~10??Pa，減少空氣對金屬的氧化；配備高真空泵組（如分子泵+機械泵），快速抽除爐內氣體及蒸餾產生的低沸點雜質。

冷凝與分離結構：需在加熱區上方或后方設置獨

溫控與安全系統：采用紅外測溫或熱電偶測溫，實現100~3000℃范圍內的精準控溫；配備過溫保護、真空異常報警、冷卻水斷流保護功能，避免設備損壞及金屬氧化。

主要用途：

真空碳管爐主要應用于合金材料中易揮發元素（如鉛、鋅等）的真空蒸餾工藝；高價氧化物在真空高溫下進行熱還原工藝；熒光粉材料以及合金材料在高真空或保護氣氛下的熱處理等。

主要結構：

1、爐體：雙層304不銹鋼水冷結構，精密拋光，有利于縮短抽氣時間，且便于清潔；

2、爐蓋：雙層水冷的結構，內外壁均為304并經精密拋光處理，中間通冷卻水。爐蓋上裝有多鏡觀察窗、爐蓋打開機構等；

3、加熱保溫：加熱系統采用石墨筒形加熱器，保證了溫度均勻性和工件的均勻受熱，且便于發熱體的維修及更換。側面及底面的隔熱屏均采用由硬氈、軟氈共同組成的復合保溫層，經過加工制作成一個整體的隔熱系統。

4、真空系統：由油擴散泵、羅茨泵、機械泵配電磁壓差閥（防止因突然停電、機械泵油倒灌）充氣閥、放氣閥、真空蝶閥、真空壓力表（±Pa）波紋管、真空管路和支架等組成。

5、充氣裝置：主要由充氣閥、流量計、充氣管道等組成，用于燒結工藝所需充氬氣、氮氣的氣氛要求；

6、水冷系統：水冷系統由進水管、回水管、電接點壓力表、閥門、管路等組成，當水壓低時，自動進行聲光報警，并自動切斷加熱電源功能，以確保設備安全

7、控制系統：由可編程控制器PLC、溫控儀、真空計、電壓電流表、直流穩壓電源、空開、接觸器、繼電器、按鈕、指示燈等組成，以實現供電、控制、記錄、監視、報警保護功能。

8、測量裝置：鎢錸熱電偶對設備的溫區進行溫度測量，實現工作過程的實時監控，并保證了在加溫、保溫過程中路室內溫度的均勻性。也可以配合使用光學測溫或紅外輻射溫度計（詳見可選配置部分）通過視察窗測量溫度。