Вакуумный аппарат для рафинирования олова

 

Изобретение относится к цветной металлургии. Цель изобретения - экономия электроэнергии. Вакуумный аппарат содержит вакуумную камеру с внутренним нагревателем, испарительные тарели, экраны, устройство подачи олова и устройство выпуска продуктов. Экраны снабжены перегородками для разделения на три секции, из которых на верхних установлены подогревающие тарели, покрытые теплоизоляционным материалом, а в средней секции экранов в стенках сделаны сквозные проточные каналы. 2 ил.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к технологии рафинирования олова. Целью изобретения является экономия электроэнергии при вакуумном рафинировании олова. На фиг.1 схематически изображен аппарат, общий вид; на фиг.2 сочленение экранов с колонкой тарели, разрез. Аппарат содержит вакуумную камеру 1 с вакуумпроводом 2, разрезной графитовый нагреватель 3 в центре камеры 1. В центре камеры 1 концентрично нагревателю 3 установлены тарели 4, 5 в виде колонны. Концентрично колонне тарелей 5 размещены перфорированные цилиндрические экраны 6. Сверху в вакуумную камеру 1 введено устройство подачи жидкого металла в виде металлопровода 7, соединенного с котлом 8 исходного жидкого олова. В нижней части к вакуумной камере 1 подсоединены устройства 9 выпуска жидкого конденсата и устройство 10 выпуска олова в виде барометрических затворов с котлами 11 розлива металла. Цилиндрическое экраны 6 (см. фиг.2) установлены на конусные перегородки-диски 12 малым основанием, направленным вверх, с отверстиями перетока конденсата 13 по периферии большего основания. Перегородки 12 разделяют колонку тарелей 4, 5 по высоте на три секции. На каждый экран установлены тарели 4 подогрева, которые сверху закрыты крышкой 14 с теплоизоляционным материалом, например алундовой ватой. Внутренняя стенка тарелей 4 подогрева выполнена уступом 15 на высоту 1/5-2/5 от глубины тарели. Конусная перегородка 12 снабжена каналами 16 стока конденсата за счет конусности к периферии к отверстиям 13. Внутренний диаметр конусной перегородки 12 выполнен с минимальным зазором 2-5 мм к наружному диаметру испарительной тарели 5. Экраны 6 снабжены в верхней кромке сквозными каналами 17, образующими проточные каналы для паров. Уступы 15 снабжены сквозным отверстием 18, а тарели 5 отверстием 19 для перелива олова на нижележащую тарель. Вакуумный аппарат работает следующим образом. Исходное олово, расплавленное в котле 8, по металлопроводу 7 подается на приемную подогревающую тарель 4 вовнутрь камеры 1, соединенную с вакуумпроводом 2. Из подогревающих тарелей 4 олово перетекает по колонке испарительных тарелей 5. Олово в испарительных тарелях 5 прогревается до 1100-1250^oС с помощью разрезного графитового нагревателя 3, помещенного по оси колонки испарительных тарелей 5. Летучие примеси, такие как свинец, висмут, индий, сурьма, серебро, испаряются на испарительных тарелях 5 и конденсируются на экранах 6. Конденсат стекает в устройство 9 для выпуска конденсата и разливается из котла 11. Рафинированное олово перетекает сверху вниз по испарительным тарелям 5 колонки, выводится через устройство 10 и разливается из котла 11. Пары примесей от поверхности металла с температурой 1000^oС на испарительных тарелях 5 (см. фиг.2) средней зоны диффундируют через каналы 17 экрана 6 к более холодным поверхностям экранов и корпусу по ходу перемещения контактируют с поверхностью тарелей 4 с температурой 800 и 600^oС и конденсируются на них. Поступление исходного, более холодного (500^oС) металла на подогревные тарели 4 создает перепад (градиент) температур от 1000^oC до 600^oС, которым способствует более интенсивной диффузии (отводу) паров с испарительных тарелей 5. Исходный металл подогревается на трех подогревательных тарелях 4 до рабочей температуры за счет конденсации на них паров и перетекает через отверстия 18 на уступах 15 на испарительную тарель 5. Установка подогретых тарелей 4 уступами на экране 6 позволяет полнее использовать тепло паров, отводимых по каналу 17 путем ступенчатой конденсации паров на трех самых холодных (от 80 до 600^oС) подогревных тарелей 4 для подогрева исходного олова. Металл на трех тарелях прогревается от 500 до 800^oС. Часть энергии, затраченной на испарение, возвращается на подогрев металла, и экономится электроэнергия (см. фиг.3). В то время как в противопоставленном аппарате металл до начала испарения прогревается с 1 по 10 тарелях до температуры 1000^oС. Уступ 15 с отверстием 18 в подогревающих тарелях 4 позволяет повысить емкость тарели по металлу, задержать его в зоне подогрева парами и повысить длительность его пребывания в подогревающей тарели. Тем самым повысить эффективность использования тепла паров для подогрева металла и сэкономить электроэнергию. Конденсат паров по экранам 6 стекает на перегородку 12 и по каналу 16 стока конусной перегородки сливается через отверстия 13, орошая пары, выходящие через каналы 17 в экранах нижележащей секции. Это создает условия более интенсивной конденсации паров средней и нижней секции на стекающих каплях конденсата. Пары из тарелей 5 с нижней секции не проникают в более холодные верхние тарели, так как отделены перегородками 12, имеющими минимальный (2-5 мм) зазор с испарительными тарелями 5. Постановка экранов 6 на перегородки-диски 12 обеспечивает разделение печи на три секции. В верхней зоне на трех тарелях 4 металл подогревается от 500 до 800^oС. На тарелях 5, считая с 4 до 10 сверху, металл прогревается на 1000^oС (средняя секция) и происходит удаление основной доли свинца до 0,3-0,5% Пары свинца отводятся через сквозные каналы 17. В нижней секции, отделяемой перегородками 12, на испарительных тарелях 5 металл прогревается до 1200^oС и происходит удаление остаточного содержания свинца, труднолетучих сурьмы, индия, серебра. Эти высокотемпературные пары отводятся через сквозные каналы 17 своей секции и не проникают в среднюю более холодную секцию через малый зазор между перегородкой-диском 12 и тарелью 5. Пары направленно отводятся через каналы 17 своих зон к холодному наружному экрану и корпусу печи. Повышается эффективность отвода паров и снижается возвратная конденсация паров, а следовательно эффективно используется электроэнергия на испарение труднолетучих примесей. Конусная перегородка 12 собирает конденсат, стекающий по экранам на каждой секции и по каналам 16, за счет конусности отводит к наружному экрану, где он сливается через отверстия 13. Происходит орошение паров жидким конденсатом на последнем экране. Этим повышается конденсация паров и эжекционное усиление отвода паров через каналы 17 от поверхности испарения с тарелью 5. Повышается эффективность использования электроэнергии на испарение примесей, что позволяет повысить подачу исходного металла. Указанные признаки во взаимодействии создают новое свойство эффективного использования электроэнергии на испарение примесей направленный отвод паров с поверхности испарения, использование паров для подогрева исходного металла, эжекционный отвод паров и устранение повторной конденсации паров на металле верхних тарелей. Повышается доля расходования электроэнергии собственно на испарение примесей, что позволяет при том же расходе энергии повысить производительность подачи металла. Испытания проводят при постоянной мощности нагревателя 300 кВт, вакууме 0,5 мм рт.ст. Исходное олово с содержанием 6,1% свинца, 0,04% сурьмы с производительностью 0,6 т/ч. Получают олово с содержанием 0,01% свинца, 0,012% сурьмы. Через каждые 6 ч повышают производительность подачи исходного металла. При производительности 1,0 т/ч получают олово с граничным содержанием примесей: 0,02% свинца и 0,015% сурьмы, превышение которых недопустимо из-за получения бракованного продукта, который необходимо будет возвращать в загрузку с исходным металлом. На противопоставленном аппарате, работающем параллельно опытному, производительность загрузки с граничным содержанием примесей составляет 0,8 т/ч. Повышение производительности на 20% обеспечивается повышением эффективности расхода электроэнергии на испарение примесей. Аппарат позволяет снизить удельный расход электроэнергии на 50-80 кВт ч на 1 т олова.

Формула изобретения

Вакуумный аппарат для рафинирования олова, содержащий вакуумную камеру с внутренним нагревателем, испарительные тарели, экраны, устройства подачи олова и выпуска продуктов, отличающийся тем, что, с целью экономии электроэнергии, аппарат снабжен перегородками для разделения экранов на три секции, подогревающими тарелями, установленными одна над другой на экраны верхней части камеры, и теплоизоляцией, размещенной над верхней подогревающей тарелью, и в стенках экранов средней секции выполнены сквозные каналы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000

Извещение опубликовано: 27.12.2000        

---