电磁冷坩埚技术及其应用
【宝石学】宝石的合成方法
经过几十年的努力，目前已能获得十几克拉大的晶体，但宝石级钻石合 成的成本仍很高，不能进行大批量的生产。2000年可切磨的合成钻石只有 3500ct，仅占当年天然宝石级钻石产量的0.01%。
占总重量百分比 0.15 0.1 2.0 0.13 0.1 0.1 0.3 0.3 0.15
0.09+0.15 1.1+1.1 0.15+1.0
0.08+0.08
晶体颜色 红色 黄色 紫色 淡黄色 粉红色 黄绿色
橄榄绿色 深紫色 淡绿色 攻瑰红色 淡蓝色 紫蓝色 棕色
四、助熔剂法
原理和方法
助熔剂法又称高温熔体溶液法，它是将晶体的 原成分在高温下溶解于低熔点助熔剂熔体中，形成 饱和的溶液（熔融液），然后缓慢冷却或恒温下蒸 发熔剂等方式，使晶体从过饱和熔融液中不断结晶 出来。与矿物晶体从岩浆中结晶的过程相似。
氧化锆粉末和稳定剂装在由冷却铜管组成的金 属杯内，在粉末中心放入引燃用的锆金属粉末 或锆金属棒。然后由高频线圈加热。
高频使锆金属熔化，熔化部分向外蔓延，引燃 周围的粉末。紧靠着杯壁的粉末在循环冷剂的 作用下保持固态，构成一层薄薄的外壳。
待坩埚内的物质达到完全熔融后，将坩埚从加 热区缓缓移开，坩埚内的物质开始冷却，结晶 从壳底开始，向上长出圆柱状的晶体，直到全 部结晶固化。
合成水晶的掺杂与颜色对照表
掺杂种类 Fe3＋ Fe2＋ Co2＋ Mn4＋ Al3＋
质量分数％ 0.1～0.7 0.1～0.6 0.1～0.4 0.2～0.5 0.1～0.2
钛合金的熔炼工艺-电磁感应熔炼
钛合金的熔炼工艺-电磁感应熔炼ISM熔炼技术（Induction Skull Melting），即感应凝壳熔炼技术，是随着熔炼钛合金等活泼金属的需要而发展起来的，是当前熔炼活性钛合金的最好方法，它不仅对合金无污染，而且合金熔体成分、温度、过热度易于控制。
该方法原理是坩埚周围布置的通电线圈使被熔炼金属感应生成与通电线圈位相相反的电流，感应电流产生的焦耳热使金属熔化，且位相相反的电流之间存在着作用力与反作用力，使被熔化的金属上浮不与坩埚接触。
该熔炼方法的特点是熔融金属不与坩埚接触，可大幅度降低热损耗。
该方法目前已实用化。
ISM熔炼技术的研究开始于19世纪50年代，最初由美国Scheppenient研制出可熔炼0.9kg钛的水冷坩埚。
目前，美国已建成容量达200kg的冷坩埚熔炼炉。
俄国的冷坩埚技术在世界领先，已经有系列的ISM设备，能够生产出重达几吨的铸件。
国内对ISM技术的研究从20世纪80年代初开始。
国内开展ISM研究的单位主要有哈尔滨工业大学，西北有色金属研究院，原冶金部钢铁研究总院等一些高校和研究所。
国内ISM熔炼技术的研究起步较晚，但是也取得了一些具有国际先进水平的独创性成果，较好地指导了活泼金属及合金熔炼。
自耗电极电弧炉对电极的质量要求很高，对原料要求也较高。
电子束炉、等离子弧炉要求电源功率较大，成本相对提高。
另外，这些熔炼方法所造成的熔池较浅，增大熔池体积只增大了表面积，而导致元素的挥发损失，这对控制合金成分是不利的。
由于感应电流有趋肤效应，在理论上利用上述熔炼方法中所使用的水冷铜坩埚无法通过感应加热而使金属熔化。
当采用导电的坩埚熔炼金属时，由于感应电流的趋肤效应，坩埚本身被加热，坩埚壁上的感应电流过高，影响了炉料所吸收的功率，只能熔化熔点低于坩埚材料的金属。
若用水冷却坩埚，所产生的热量绝大部分被水带走，炉料难以被加热熔化。
若将坩埚开一条缝或几条缝，则坩埚内磁场衰减很少，此时感应圈的功率主要消耗在炉料上。
俄罗斯和法国冷坩埚玻璃固化技术发展历程
俄罗斯和法国冷坩埚玻璃固化技术发展历程
邵波波;陈玉伟
【期刊名称】《同位素》
【年(卷),期】2024(37)3
【摘要】冷坩埚玻璃固化技术是目前世界公认的较为先进的高放废液玻璃固化技术,具有广泛的应用前景。
俄罗斯和法国作为最早研究冷坩埚玻璃固化技术的国家之一,其研究发展过程中在保持自身技术特点的同时,也不断进行技术创新和技术合作,且均实现工业化应用。
本文通过梳理俄罗斯和法国冷坩埚玻璃固化技术研发历程,从加强基础研究、重视运行经验以及拓展应用领域三个方面为我国冷坩埚技术提出发展建议。
【总页数】10页(P309-318)
【作者】邵波波;陈玉伟
【作者单位】中国核电工程有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TL941.11
【相关文献】
1.放射性废物冷坩埚玻璃固化技术发展分析
2.冷坩埚玻璃固化启动过程数值分析
3.玻璃固化用冷坩埚底部结构设计对电磁场影响的模拟分析
4.两步法冷坩埚玻璃固化技术研究现状和发展前景
5.Ф100冷坩埚玻璃固化高频电源多物理场耦合仿真研究
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坩埚的多种用途和注意事项
坩埚的多种用途和注意事项坩埚的多种用途和注意事项1. 坩埚的定义和基本原理在实验室中，坩埚是一种用于加热、熔化和冷却物质的容器。
它通常由陶瓷或金属制成，具有高温耐受性。
坩埚的基本原理是利用其耐高温的特性，将物质加热到高温以便进行熔化、反应或测试。
2. 坩埚的主要用途2.1 烧杯：坩埚可以用作烧杯，用于加热和沸腾液体。
它通常搭配加热设备如酒精灯或燃气灯使用。
2.2 熔融矿物：坩埚经常被用来熔融矿石样品以进行分析或提取所需元素。
高温下，许多矿石会熔化并与其他物质发生反应，从而使得元素的分析和提取变得更加容易。
2.3 催化剂研究：坩埚可以用于研究催化剂的性质和活性。
催化剂是加速化学反应速度的物质，坩埚可以提供一个可控的环境，以便研究催化剂在不同温度和反应条件下的性能。
2.4 重力测量：坩埚也可以用于测量物质的密度。
通过测量坩埚中物质熔化前后的重量变化，可以计算出物质的密度。
2.5 煅烧和烧结：坩埚经常被用来进行煅烧和烧结。
煅烧是指将物质加热到高温以去除其中的杂质，并使其更加稳定。
烧结是指将粉末材料加热到足够高的温度，使其颗粒相互结合，形成致密的块状物质。
3. 坩埚使用的注意事项3.1 温度控制：在使用坩埚时，特别需要注意温度控制。
过高的温度可能导致坩埚破裂或损坏，而过低的温度则可能无法达到所需的熔融效果。
在加热或冷却过程中，需要逐渐调整温度，以避免对坩埚造成损害。
3.2 温度梯度：在熔融矿石或其他物质时，坩埚内部和外部的温度可能存在较大差异。
这种温度差异可能导致坩埚破裂或物质不均匀熔融。
建议在加热或冷却过程中，适当旋转坩埚以平衡温度分布。
3.3 化学相容性：在选择坩埚材料时，需要考虑所使用物质的化学性质和相容性。
一些物质可能与特定材料发生反应，从而导致坩埚损坏或产生无法预测的结果。
建议在使用前进行相应的化学相容性测试。
3.4 清洁和维护：为了保持坩埚的使用寿命和性能，定期清洁和维护是必要的。
在使用后，应将坩埚彻底清洁，并储存在干燥的环境中。
冷坩埚玻璃固化熔炉埚底的三维电磁分析
冷坩埚玻璃固化熔炉埚底的三维电磁分析陈楠;刘丽君;郄东生【摘要】利用ANSYS有限元分析软件建模并分析了冷坩埚玻璃固化熔炉埚底结构以及埚底与感应线圈之间的距离对冷坩埚内电磁场分布的影响.计算结果表明,磁通密度、电流密度和焦耳热密度在玻璃熔体的表面中部区域最大,在中心和底部区域最低.对埚底进行分瓣有利于降低埚底的屏蔽效应,分为3瓣时,玻璃的发热量提高了12.7%.埚底与感应线圈距离在10~15 cm时,冷坩埚对玻璃物料的加热效率较高.%3D model of cold crucible induction melter (CCIM ) for vitrification was built by finite element analysis software ANSYS .The effects of CCIM bottom structure and distance between crucible bottom and induction coil on the distribution of electromagnetic field in CCIM were studied .The results show that the magnetic flux density ,current density and Joule heat density reach maximum value at the middle region of the glass melt surface and reach minimum value at the center and crucible bottom of the glass melt .The crucible bottom has significant shielding effect on the electromagnetic field . Sectioning the crucible bottom can improve the electromagnetic field penetrability .The Joule heat generated in the glass increases by 12.7% when the crucible bottom is sec-tioned into 3parts .The CCIM has a relative high heating efficiency when the distance between the crucible bottom and the induction coil is 10-15 cm .【期刊名称】《原子能科学技术》【年(卷),期】2016(050)005【总页数】6页(P955-960)【关键词】玻璃固化;冷坩埚;有限元方法;电磁场【作者】陈楠;刘丽君;郄东生【作者单位】中国原子能科学研究院放射化学研究所,北京 102413;中国原子能科学研究院放射化学研究所,北京 102413;中国原子能科学研究院放射化学研究所,北京 102413【正文语种】中文【中图分类】TL941.33近年来，随着我国核电的大规模发展，核废物的处理特别是乏燃料后处理过程中产生的高放废液的处理问题日益凸显，成为影响核能可持续发展的重要因素。
冷坩埚熔壳法合成宝石技术（一）
中国宝玉石173期页2022年8月Aug. 2022CHINA GEMS & JADES冷坩埚熔壳法合成宝石技术（一）沈才卿/核工业北京地质研究院陆太进/中宝协珠宝研究所刘结文/原中恒誉资产评估公司沈 湄/台湾宝石学协会理事长编者按：此文记录了中国老一辈宝石科技工作者们鲜为人知的付出与努力，基于沈才卿老师等多年专业研究的积淀，阐明了冷坩埚熔壳法合成技术的基本原理与技术，与时俱进地修正了由作者本人编写的1994年《人造宝石学》和2021年《宝石人工合成技术》（第三版）中的熔壳法原理图，介绍了中国人工宝石发展现状。
应作者要求，文章未经改动，内容保持了作者的观点原貌。
文章将在本刊分三期发表，敬请关注。
沈才卿简介：男，1942年出生，核工业北京地质研究院高级工程师。
获部级科技进步奖二等奖1次，三等奖2次，北京市 “科学技术（科技专著）进步奖”三等奖1次。
曾任“中国珠宝玉石首饰行业协会”常务理事、“中宝协人工宝石专业委员会”常务副主任委员兼秘书长；“亚洲珠宝联合会”常务理事兼副秘书长；2005年获得中国轻工珠宝首饰中心与亚洲珠宝联合会联合授予的“中国宝玉石专家”荣誉称号。
1990年起，先后在中国地质大学（北京）等多所高校及职业学校开设并讲授《人造宝石学》《宝石的人工合成与鉴定》《珠宝玉石的优化处理与鉴定》等课程，出版教材多部，为珠宝教育和普及珠宝知识作出了一定的贡献。
作者按语：国内外科技发展很快，中国和世界的人工合成珠宝玉石的方法也在不断发展。
本文想介绍中国在2021年时“冷坩埚熔壳法合成宝石技术”已经达到的水平和状况；同时受国家将两弹一星有功人员及对国家作出贡献的人请到人民大会堂主席台上，由习近平主席亲自授予国家勋章的启示，作者想对那些在中国人工宝石事业发展过程中作出贡献的新老科技工作者以及中国珠宝玉石首饰行业协会人工宝石专业委员会的主要领导进行介绍（主任委员陈汴琨、常务副主任委员兼秘书长沈才卿、副秘书长于春敏和黄国强），让大家认识他们，记住他们作出的努力和贡献。
我国冷坩埚玻璃固化技术
我国冷坩埚玻璃固化技术哎呀，说起这个冷坩埚玻璃固化技术，我可得好好跟你唠唠。
这技术啊，听起来挺高大上的，其实就是处理核废料的一种方法。
你想想，核废料这玩意儿，处理起来可不简单，得既安全又环保，不然那后果可不堪设想。
我记得有一次，我去参观了一个核废料处理厂，那地方可真是让我大开眼界。
一进去，就看到一排排的冷坩埚，那家伙，一个个跟大锅似的，里面装的可不是普通的汤汤水水，而是那些让人闻风丧胆的核废料。
这冷坩埚玻璃固化技术，简单来说，就是把核废料和玻璃原料混合在一起，然后加热到1000多度，让它们熔化成玻璃。
这样，核废料就被牢牢地锁在玻璃里，既不会泄漏，也不会污染环境。
这技术听着简单，但实际操作起来可不那么容易。
首先，你得保证这个混合过程得精确，不能有一点儿差错。
核废料和玻璃原料的比例得恰到好处，不然做出来的玻璃不是太硬就是太软，都达不到固化的效果。
这就好比你做蛋糕，面粉和水的比例不对，那蛋糕要么硬得像石头，要么软得像泥巴。
然后，还得控制好温度。
这1000多度的高温，可不是闹着玩的。
你得保证这个温度得均匀，不能这儿热那儿冷的。
不然，做出来的玻璃就会这儿厚那儿薄，那可就麻烦大了。
最后，还得把这玻璃固化好。
这可不是简单的冷却，得让玻璃慢慢冷却，让里面的核废料均匀分布，这样才能保证玻璃的稳定性。
这就好比你做果冻，得让果冻慢慢凝固，不然做出来的果冻就会这儿硬那儿软，口感就差远了。
这冷坩埚玻璃固化技术，虽然听起来挺复杂的，但咱们国家在这方面可是走在世界前列的。
这技术不仅能处理核废料，还能减少环境污染，保护咱们的地球家园。
所以啊，这技术可真是个宝，值得咱们好好研究，好好推广。
总之，这冷坩埚玻璃固化技术，虽然听起来挺高大上的，但其实就跟咱们日常生活中的一些事情一样，需要精确、需要耐心、需要细心。
这技术，不仅是科技的进步，更是人类智慧的结晶。
咱们国家在这方面的成就，真是让人骄傲啊！。
利用冷坩埚精炼金属V
利用冷坩埚精炼金属V
陈留根（摘）
【期刊名称】《工业加热》
【年(卷),期】2005(34)5
【摘要】金属V具有很强的氢吸收能力，故可用于吸氢钒合金。
通常，金属V是利用Al对钒氧化物进行还原制成粗V后，再利用电子束熔炼工艺将Al、O2等杂质除去而制造出来的，其价格因此很昂贵，500美元／kg。
为降低其生产成本，最近日本大同特殊钢公司成功地开发了冷坩埚式V精炼炉。
较详细地介绍了钒精炼用冷坩埚感应工艺的研究开发，工艺过程与脱氧脱铝精炼效果。
【总页数】1页(P28-28)
【关键词】精炼炉;冷坩埚;金属;日本大同特殊钢公司;熔炼工艺;研究开发;吸收能力;钒氧化物;生产成本
【作者】陈留根（摘）
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】TG174.445;TF769.2
【相关文献】
1.利用PTFE坩埚代替铂金坩埚用于石英砂分析的研究 [J], 王传虎;杜小欣
2.冷炉膛精炼特种金属 [J], 叶龙基
3.磁悬浮冷坩埚技术在特种金属功能材料制备中的应用 [J], 马朝晖;谭天亚;严清峰;
李强;;;;
4.冷舟冷坩埚技术及其在单晶生长中的应用 [J], 孙大亮;陈焕矗;宋永远
5.冷坩埚感应熔炼活性金属的发展与应用 [J], 蒋炳玉
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冷坩埚玻璃固化技术及应用
冷坩埚玻璃固化技术及应用冷坩埚玻璃固化技术是一种重要的玻璃加工技术，它通过将玻璃坯料放入冷坩埚中，在特定的条件下进行加热和冷却，使得玻璃坯料固化成型。
这种技术广泛应用于玻璃制品的生产中，如平板玻璃、玻璃器皿、玻璃工艺品等。
本文将从技术原理、工艺特点、应用领域等方面对冷坩埚玻璃固化技术进行详细介绍。
一、技术原理冷坩埚玻璃固化技术是基于玻璃的熔融和凝固原理而发展起来的。
在生产过程中，首先将玻璃坯料放入冷坩埚中，然后通过加热使得玻璃坯料熔化，接着通过控制加热温度和冷却速度等参数，使得玻璃坯料在冷却过程中逐渐凝固成型，最终得到所需的玻璃制品。
冷坩埚玻璃固化技术的主要原理包括：一是熔融原理。
在加热过程中，玻璃坯料经过高温加热后逐渐熔化，成为流动状态的玻璃液体。
二是凝固原理。
在冷却过程中，通过控制冷却速度和温度，使得玻璃液体逐渐凝固成型，最终形成所需的玻璃制品。
通过这种原理，冷坩埚玻璃固化技术得以实现，广泛应用于玻璃制品的生产加工中。
二、工艺特点冷坩埚玻璃固化技术具有以下几个显著的工艺特点：1. 玻璃制品品质高。
通过冷坩埚玻璃固化技术，可以控制玻璃制品的成型过程，从而获得高品质的玻璃制品。
固化过程中的温度控制和冷却速度控制，能够有效减少玻璃制品的内部应力，提高制品的抗冲击性和耐热性。
2. 生产效率高。
冷坩埚玻璃固化技术生产过程简单，且能够批量化生产。
一次性可以固化多个玻璃坯料，大大提高了生产效率。
3. 资源消耗低。
冷坩埚玻璃固化技术不需要额外的成型模具，减少了生产过程中的模具消耗，并且能更好地利用原材料，减少了资源浪费。
4. 环保节能。
冷坩埚玻璃固化技术生产过程中不产生有害气体和化学废水，符合现代环保节能的要求。
五、应用领域冷坩埚玻璃固化技术在玻璃制品的生产中有着广泛的应用，主要体现在以下几个方面：1. 平板玻璃生产。
冷坩埚玻璃固化技术可以生产各种规格和品质的平板玻璃，广泛应用于建筑、家具、汽车等领域。
2. 玻璃器皿生产。
放射性废物冷坩埚玻璃固化技术发展分析
放射性废物冷坩埚玻璃固化技术发展分析刘丽君;张生栋【摘要】Cold crucible induction melter (CCIM ) technology ,as the fourth generation vitrification technology ,is the most promising application technology .In this paper ,the principal ,application characteristics and the research and development status of this technology werereviewed .Several key technics and problems about CCIM technology w ere analyzed . On that basis , some suggestions on developing CCIM technology in China were proposed .%冷坩埚技术作为第四代玻璃固化工艺，已成为最有应用前景的玻璃固化技术。
本文阐述了冷坩埚技术的原理及应用特点，概述了国际冷坩埚玻璃固化技术研发现状，并对其涉及的关键技术进行了分析，在此基础上提出了我国发展冷坩埚技术的设想。
【期刊名称】《原子能科学技术》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】8页(P589-596)【关键词】冷坩埚感应熔炉;放射性废物;玻璃固化【作者】刘丽君;张生栋【作者单位】中国原子能科学研究院放射化学研究所，北京 102413;中国原子能科学研究院放射化学研究所，北京 102413【正文语种】中文【中图分类】TL941.113在核能利用过程中，不可避免地会产生大量的放射性废物。
这些放射性废物必须进行妥善处理处置，以使其对环境造成的影响减小到最低程度。
电磁场在铸造中的应用
电磁场在铸造中的应用——新技术专题课程感想学院：材冶学院班级：材控11-2班姓名：邱广贺学号：120113207067电磁场在铸造中的应用摘要常规铸造板锭时，会存在组织不均、宏观偏析、铸造应力与裂纹等缺陷。
但是在板锭的铸造时加入电磁场，能较好地消除板锭的成分偏析、铸造应力等缺陷，提高板锭的内在质量。
目前，随着铸造工艺的不断发展，铸造时的电磁场技术也在不断的优化，发展出了不同的应用工艺，并各有优缺点。
了解电磁场在金属铸造时的应用，对板锭的铸造具有一定的指导意义。
关键词电磁场；铸造1 引言自从发现电磁场与金属相互作用会产生热效应和力效应以来，铸造工作者就试图将这两种效应用于铸造领域。
经过几十年的研究，已开发出多种技术。
包括电磁感应加热技术、电磁铸造、电磁约束成形技术、移动磁场铸造、电磁搅拌、电磁离心铸造、正交电磁场模拟微重力条件下合金的凝固等。
在这些技术中，有的主要利用电磁场与金属相互作用所产生的热效应，有的主要利用力效应，也有的既利用热效应，又利用力效应。
材料的电磁加工(简称EPM)已被公认为材料加工的重要技术，尤其应用于先进材料的加工制备领域旧。
在材料的凝固学科中，按照电磁场的类别和强度，材料的电磁加工大致可分为以下几方面。
静磁场、强静磁场、低频磁场、行波磁场与旋转磁场、高频磁场与电磁成形技术、复合电磁场的应用等。
2 电磁感应加热技术电磁感应加热技术是在铸造中应用最早最广的一项电磁技术，它包括真空或非真空，工频、中频、高频感应熔化技术等。
主要是利用电磁感应的热效应熔化金属，利用力效应在合金熔体内产生强烈对流使成分和温度均匀。
3 电磁铸造电磁铸造（EMC）是借助于电磁力克服金属液的静压实现无接触铸造的方法。
4 电磁约束成形技术近年来，西北工业大学对电磁悬浮熔炼、冷坩埚感应熔炼以及磁悬浮熔体处理等几种无容器的电磁约束近终成形技术的优缺点进行分析，认为这几种技术都没摆脱模壳实现零件成形，没有实现在非接触下熔体熔炼和成形的统一，不可能避免污染。
坩埚冶炼技术的发展与应用
汇报人：可编辑 2024-01-06
目 录
• 坩埚冶炼技术概述 • 坩埚冶炼技术的应用领域 • 坩埚冶炼技术的发展趋势与展望 • 坩埚冶炼技术的挑战与解决方案 • 坩埚冶炼技术的前沿研究与成果
01
坩埚冶炼技术概述
坩埚冶炼技术的定义与特点
坩埚冶炼技术的定义
坩埚冶炼技术是指在坩埚炉中，通过 高温熔炼将金属或合金从其原料中提 取出来的一种冶金技术。
现代坩埚冶炼
现代坩埚冶炼技术已经实现了自动化和智能化。新型的坩埚材料、先进的加热技术和自动控制系统，使 得坩埚冶炼的效率和质量得到了显著提升。
坩埚冶炼技术的分类
根据加热方式
可分为电热坩埚和燃气坩埚。电热坩埚使用电热元件加热，燃气 坩埚使用燃气加热。
根据用途
可分为有色金属冶炼和钢铁冶炼。有色金属冶炼主要针对铜、铝、 锌等非铁金属，钢铁冶炼则针对铁、锰等黑色金属。
智能化与自动化
智能化
通过引入人工智能、大数据等先进技术，实现坩埚冶炼过程 的智能化控制和管理，提高生产过程的自动化程度和稳定性 ，减少人为因素对产品质量和生产效率的影响。
自动化
在坩埚冶炼过程中，推广自动化技术，实现设备的自动化操 作和监控，提高生产效率和质量，降低劳动强度和生产成本 。
新材料与新技术的应用
高强度材料
通过增强复合材料、纳米材料等 手段，提高坩埚的机械强度和耐 冲击性能，降低破损率。
多功能材料
开发具有抗氧化、抗腐蚀、高导 热等性能的坩埚材料，满足不同 冶炼需求。
高效冶炼工艺的探索与实践
熔融还原法
通过熔融还原工艺，提高金属的提取率和回收率，降 低能耗和污染。
真空冶炼技术
利用真空环境，降低气体杂质含量，提高金属纯度和 质量。
冷坩埚玻璃固化技术工程化应用展望
冷坩埚玻璃固化技术工程化应用展望摘要：冷坩埚玻璃固化技术用于处理放射性废物在世界范围内得到了广泛研究，在俄罗斯、韩国和法国实现了工程化应用。
本文总结了冷坩埚玻璃固化技术处理不同放射性废物的工艺特点及主要参数，描述了国内冷坩埚玻璃固化技术的研发现状，在此基础上对其在国内的工程化应用进行了展望。
关键词：玻璃固化;冷坩埚;工程化;展望冷坩埚玻璃固化技术具有熔炉设计使用寿命长、运行温度高、退役废物量小等优点。
最早由前苏联列宁格勒镭研究所提出用于处理放射性废物，之后，在世界范围内得到了广泛关注，俄罗斯、法国、美国、印度、韩国等国都有研究。
其中法国[1]等的研究以处理高放废液为主，俄罗斯[2]的研究涵盖了处理中低放废液和高放废液，韩国[3]的研究围绕处理核电站产生低放可燃固体废物开展。
截至目前冷坩埚玻璃固化技术已在法国、俄罗斯、韩国实现了工程化应用。
我国核电产业和后处理产业正高速发展，通过对国外冷坩埚玻璃固化技术的工程化应用和国内研发进展进行总结，可为国内的工程化应用提供参考。
1冷坩埚玻璃固化技术工程化应用1.1中低放废物的处理1.1.1俄罗斯处理中低放废液Radon玻璃固化厂于1997年建成，主要固化核电站运行产生的废物，同时利用冷坩埚技术处理研究实验室、医疗设施等产生的中低放废液和焚烧灰。
1999年实现了工程化运行。
Radon玻璃固化厂建有三条玻璃固化生产线。
工艺系统由废物准备、批式准备和供料、间歇熔融、玻璃退火单元、尾气处理、供水供电系统组成。
中放废液通过旋转膜式蒸发器蒸发浓缩至含盐量大约1000kg/m³，使其与玻璃形成剂混合，形成含水20%-25%（质量分数）的泥浆，用蠕动泵输送泥浆至冷坩埚熔炉中进行熔融，熔融玻璃注入20L的产品容器中，之后送入隧道窑中退火。
尾气处理系统由袋滤器、HEPA过滤器、氮氧化物吸收柱、残留氮氧化物催化分解器等组成。
Radon玻璃固设施运行主要工艺参数包括[4]：放射性废液处理能力200-300L/h，单个熔炉玻璃生产能力25-30kg/h，运行温度1200-1250℃，玻璃固化体放射性比活度≤6.8×108 Bq/kg。
冷坩埚熔炼技术
冷坩埚熔炼技术冷坩埚熔炼技术是一种先进的冶金技术，用于将金属或合金材料熔化并进行精炼、铸造或热处理。
它在许多工业领域，如钢铁、有色金属、陶瓷等方面都有广泛的应用。
冷坩埚熔炼技术的主要特点是在熔炼过程中使用坩埚作为容器，通过外部冷却装置将坩埚保持在较低的温度，以提高熔炼过程的控制性和效率。
与传统的熔炼方法相比，冷坩埚熔炼技术具有以下优势：冷坩埚熔炼技术可以实现高温熔炼。
由于坩埚受到外部冷却装置的控制，可以在高温条件下熔化金属或合金材料，使得熔炼过程更加完全，提高了产品的纯度和质量。
冷坩埚熔炼技术可以实现精确的温度控制。
通过调节外部冷却装置的温度，可以精确控制坩埚的温度，从而控制熔炼过程中的温度变化。
这不仅可以提高产品的一致性，还可以减少能量的浪费。
冷坩埚熔炼技术还可以实现快速熔炼。
由于坩埚受到外部冷却装置的冷却作用，可以迅速降低熔炼过程中的温度，从而缩短熔炼时间，提高生产效率。
冷坩埚熔炼技术在工业生产中有着广泛的应用。
在钢铁行业中，冷坩埚熔炼技术被用于生产高纯度的钢材，提高了钢材的硬度和耐腐蚀性。
在有色金属行业中，冷坩埚熔炼技术可以用于生产高纯度的铜、铝等金属材料，提高了产品的导电性和机械性能。
在陶瓷行业中，冷坩埚熔炼技术可以用于生产高纯度的陶瓷材料，提高了产品的耐火性和耐磨性。
冷坩埚熔炼技术的发展离不开先进的冷却装置和控制系统。
目前，随着科学技术的不断进步，冷坩埚熔炼技术在温度控制、能量利用和生产效率等方面都取得了显著的进展。
然而，冷坩埚熔炼技术仍然面临一些挑战，如坩埚的耐高温性能、冷却装置的稳定性等问题，需要进一步的研究和改进。
冷坩埚熔炼技术是一种先进的冶金技术，具有高温熔炼、精确温度控制和快速熔炼等优势。
它在钢铁、有色金属、陶瓷等行业都有广泛的应用，并且在科学技术的推动下不断发展。
随着冷坩埚熔炼技术的不断改进，相信它将在未来的工业生产中发挥越来越重要的作用。
第三章 冷坩埚法和助溶剂法
合成立方氧化锆（CZ）
• 采用 冷坩埚法， 在真空条件， 还原气氛或氧 化气氛中，通 过掺杂不同的 过渡金属离子 和稀土离子等 着色剂所合成 的氧化锆宝石。
D.坩埚倒转法及倾斜法：这是两种基本原理相 同的助熔剂生长晶体的方法。当坩埚缓慢冷却 至溶液达过饱和状态时，将坩埚倒转或倾斜， 使籽晶浸在过饱和溶液中进行生长，待晶体生 长结束后，再将坩埚回复到开始位置，使溶液 与晶体分离。
E.移动熔剂区熔法：这是一种采用局部区域 熔融生长晶体的方法。籽晶和晶体原料互相 连接的熔融区内含有助熔剂，随着熔区的移 动(移动样品或移动加热器)，晶体不断生长， 助熔剂被排挤到尚未熔融的晶体原料一边。 只要适当地控制生长速度和必要的生长气氛， 用这种方法可以得到均匀的晶体。
吸收不到高频电磁场能量，导致熔体很快凝固 结晶，通过排水法测得多晶料致密度很低，不 满足泡生法坩埚的装填要求。但是下降速度过 慢，生长过程消耗能量增加，增加了生产的成 本。因此要综合考虑成本和产品利用率等多方 面因素，得到最佳的下降速度。
4. 加料速率 加料速率较慢时，坩埚内补充进去的原料很快熔
化，坩埚内的粉料完全熔融之后加入粉料，有利于粉 料中气孔排除，并且粉料中杂质也易于上浮。加料速 率较快时， 坩埚中的粉料还没有完全熔化，下一份的 原料已经加进去了。当坩埚内粉料还没完全熔化，冷 的粉料加进去，不利于粉料中气孔和杂质上浮排除。
（1）冷坩埚法基本原理： 合成立方氧化锆的熔点最高为2750℃。几乎
没有什么材料可以承受如此高的温度而作为氧化 锆的坩埚。该方法将紫铜管排列成圆杯状“坩 埚” ，外层的石英管套装高频线圈，紫铜管用于 通冷却水，杯状“坩埚” 内堆放氧化锆粉末原料。 高频线圈处于固定位置，而冷坩埚连同水冷底座 均可以下降。
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电磁冷坩埚技术及其应用
作者：陈瑞润， 丁宏升， 毕维生， 郭景杰， 贾均， 傅恒志， CHEN Ruirun， DING Hongsheng ， Bi Weisheng， GUO Jingjie， Jia Jun， FU Hengzhi
作者单位：哈尔滨工业大学,黑龙江,哈尔滨,150001
刊名：
稀有金属材料与工程
英文刊名：RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING
年，卷(期)：2005,34(4)
被引用次数：12次
1.Negrinia F;Fabbria M;Zuccarinia M Electromagnetic control of the meniscus shape during casting in
a high frequency magnetic field[外文期刊] 2000(41)
2.Schinppereit G H;Leatherman A F;Evers D查看详情 1961
3.左左健介;浅井滋生查看详情 1991(03)
4.Tanaka T查看详情 1991(12)
5.Tanaka查看详情[外文期刊] 1991(03)
6.蒋炳玉查看详情[期刊论文]-稀有金属材料与工程 1993(02)
7.蒋炳玉查看详情 1999(04)
8.李双明;张丰收;郝启堂高温合金叶片类铸件电磁软接触成形过程研究[期刊论文]-稀有金属材料与工程
2003(06)
9.钱忠东;李本文;赫冀成电磁连铸复合式结晶器内电磁场的数值模拟[期刊论文]-东北大学学报(自然科学版) 2001(01)
10.严珩志;钟掘;毛大恒查看详情 1996(09)
11.张志峰;温斌;李廷举软接触结晶器外对连铸坯施加高频电磁场的基础研究[期刊论文]-铸造 2000(05)
12.Dour Gilles;Ehret Eric;Laugier A查看详情[外文期刊] 1998
13.Ehre E Characterization of multicrystalline silicon: Comparison between conventional casting and electromagnetic casting processes[外文期刊] 1998(3/4)
14.胡唐华;冯孝贵;鲍卫民冷坩埚技术在核废物处理中的应用[期刊论文]-核技术 2001(06)
15.Tsutomu Tanaka;Atsuhiko Kuroda;Koichi Kurita查看详情[外文期刊] 1992(05)
16.Morita A;Hisao Fukui B;Hideaki Tadano A查看详情 2000
17.冯涤;骆合力;邹郭叙查看详情 1994(04)
18.董华峰;任忠鸣;钟云波查看详情 1998(04)
19.邓康;任忠鸣软接触结晶器连铸实验与电磁场分析[期刊论文]-钢铁 2000(01)
20.任忠鸣;周月明;张春元查看详情 1996
21.董华峰;任忠鸣查看详情 1997
22.韩至成电磁冶金学 2001
23.Egon Westphal;Andris Muiznieks;Alfred Muhlbauer Electromagnetic field distribution in an
induction furnace with cold crucible[外文期刊] 1996(03)
24.Hideaki Tadano;Michiru Fujita Tatsuo Take[外文期刊] 1994(6)
25.李凤忠查看详情 1991(01)
26.周永东;郑贤淑;金俊泽查看详情 2001(05)
27.邓康;任忠鸣;陈坚强查看详情 2000
28.邓康;任忠鸣;蒋国昌查看详情 1999
29.Schippereit G H查看详情 1961(02)
30.Chippereit G H查看详情 1961(02)
1.徐家跃.展宗贵.张道标.何雪梅壳熔法生长技术及其应用[期刊论文]-人工晶体学报 2009(1)
2.赵罗根.司乃潮电磁悬浮熔炼对A356铝合金显微组织的影响[期刊论文]-材料导报 2008(z3)
3.白云峰.周月明.严彪.张永杰.徐达鸣.郭景杰.傅恒志电磁场在材料凝固加工领域的应用[期刊论文]-铸造
2008(2)
4.陈瑞润.丁宏升.郭景杰.梁富振.张子钦.毕维生.刘林.傅恒志冷坩埚连续熔铸与定向凝固Ti6Al4V合金的温度场计算[期刊论文]-稀有金属材料与工程 2007(10)
5.陈瑞润.郭景杰.丁宏升.苏彦庆.毕维生.刘林.贾均.傅恒志冷坩埚熔铸技术的研究及开发现状[期刊论文]-铸造2007(5)
6.丁宏升.陈瑞润.毕维生.郭景杰.刘林.傅恒志工艺参数对冷坩埚定向凝固钛合金宏观组织的影响[期刊论文]-稀有金属材料与工程 2007(7)
7.卢百平特种合金感应熔炼电磁约束成形技术若干进展[期刊论文]-铸造 2007(2)
8.卢百平.钟仁显液态金属电磁约束成形技术研究进展[期刊论文]-铸造技术 2006(7)
9.史耀君.杜宇雷.陈国良.陈光悬浮熔炼制备新型稀土金属间化合物[期刊论文]-稀有金属 2006(z2)
10.陈瑞润.丁宏升.毕维生.郭景杰.刘林.傅恒志电磁约束成形用冷坩埚内磁场分布规律[期刊论文]-特种铸造及有色合金 2006(10)
11.房灿峰高性能镁合金电磁改性技术研究[学位论文]博士 2006
12.王艳丽.丁宏升.毕维生.郭景杰.傅恒志钛合金扁形锭冷坩埚电磁约束成形工艺参数研究[期刊论文]-稀有金属材料与工程 2005(10)
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