Устройство для хлорирования

 

Изобретение относится к хлорной металлургии редких и редкоземельных металлов , в частности хлорной металлургии ниобия и тантала, титана и редкоземельных металлов. В устройстве для хлорирования угол наклона геометрической оси фурмы (и наконечника) к плоскости подины составляет 5-6°, а соотношение поперечного сечения наконечника к поперечному сечению хлороподвода (от регулирующего вентиля до фурмы) составляет 1 :(5-6). Кроме того, наконечник выполнен из никеля. Наконечник вставлен в отверстие, проходящее через два огнеупорных блока по их общей диагонали. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 27 В 1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ пО изОБРетениям и ОткРытиям

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4779635/02 (22) 27.11.89 (46) 07.10.92. Бюл, ¹ 37 (71) Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности "Гиредмет" и

Соликамский магниевый завод Березниковского титаномагниевого комбината (72) В,С.Белослудцев, В,А.Крохин, К.Д.Леонова, Ю.А.Ряпосов, А.Г.Юков, В.Н.Заиканов, П.К,Шадрин, P.Õ,Êèðååâ. С.А.Черных и

В.H.Áóëãàêoâ (56) Авторское свидетельство СССР № 758821, кл, С 22 В 59/00, 1980, Изобретение относится к металлургии редких металлов, в частности к хлорной металлургии ниобия и тантала, и может быть применено для процесса хлорирования лопаритового концентрата в расплаве хлористых солей редкоземельных металлов.

Известно устройство для хлорирования в расплаве с фурмой для продувки расплава хлором, по которому фурменный узел (устройство) включает хлороподвод, металлическую литую фурму (корпус), трубу и наконечник со стальной пластиной, жестко соединяющей его с корпусом, причем наконечник выполнен не доходящим до конца фурмы на 1-2 его диаметра, а диаметр составляет 0,3-0,5 диаметра хлороподвода.

В процессе эксплуатации устройства для хлорирования нередко приходится снижать количество подаваемого хлора, при этом в наконечник (при малых расходах газа) может затекать рабочий расплав, образуя там настыли. В этом случае сечение

ЯЛ, 1767306 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ХЛОРИРОВАНИЯ (57) Изобретение относится к хлорной металлургии редких и редкоземельных металлов, в частности хлорной металлургии ниобия и тантала, титана и редкоземельных металлов. В устройстве для хлорирования угол наклона геометрической оси фурмы (и наконечника) к плоскости подины составляет 5-6, а соотношение поперечного сечения наконечника к поперечному сечению хлороподвода (от регулирующего вентиля до фурмы) составляет 1;(5-6). Кроме того, наконечник выполнен из никеля. Наконечник вставлен в отверстие, проходящее через два огнеупорных блока по их общей диагонали. 1 ил. наконечника уменьшается, весь узел необходимо разогревать путем замыва рабочим расплавом. Наконечник постепенно корродирует и разрушается, уменьшаясь по длине. Наконец наступает момент, когда его окончание приходится на поперечный шов в огнеупорном блоке, Хлоргаз начинает разрушать шов между блоками и проходить по нему, минуя рабочий расплав, по футеровке в ловушку для газа и по отсосу на газоочистку.

Основными факторами, отрицательно влияющими на стойкость футеровки фурменного узла, являются в первую очередь температура, развивающаяся у него в процессе интенсивного теплового обмена за счет циркуляции горячего рабочего расплава и интенсивности его обмена.

Сущность предложенного устройства поясняется чертежом.

Устройство для хлорирования содержит корпус 1 (хлоратора) устройства, свод 2, 1767306 патрубок 3 для загрузки шихты, взрывной патрубок 4, газовую камеру 5, камеру хлорирования 6, вентиль 7, хлороподвод 8, наруж ную футеровку 9, внутреннюю футеровку 10, суженную часть 11, огнеупорные блоки 12, 5 наконечник 13, пластину 14, головку 15 фурмы, фурму 16, ловушку 17 для газа, контактную пластину 18, отсос 19 газа, верхнюю контактную пластину 20, газоход с карманом 21. 10

Принцип работы устройства заключается в след ующем.

В корпус 1, футерованный наружной футеровкой 9 (в основном шамотом) и внутренней футеровкой 10 (в основном 15 высокоглиноземными блоками или кирпичом), заливается рабочий расплав, который заполняет камеру хлорирования 6 и суженную часть 11, Хлоргаз подается через вентиль 7, хло- 20 роподвод 8, наконечник 13 в суженную часть 11 камеры хлорирования, Через патрубок для загрузки шихты 3, размещенный в своде 2, на зеркало рабочего расплава загружается шихта. В ре- 25 зультате хлорирования образуются раСплавленные хлориды редкоземельных металлов, остающихся в рабочем расплаве, и парогазовая смесь, которая из газовой камеры 5 проходит карман и по гаэоходу 21 30 поступает в аппараты конденсацион ной системы.

Основными факторами, способствующими разрушению футеровки фурменного узла, являются в первую очередь темпера- 35 тура, затем количество вертикальных швов в огнеупорных блоках, по которым просверлен канал для монтажа наконечника.

Герметичность фурменного узла обеспечивает то, что наконечник вставлен в 40 специально просверленный канал в огне,упорных блоках.

Угол наклона оси канала и наконечника к плоскости подины равен 5-6 вместо принятого в прототипе 20-25 изменяет гидро- 45 динамику, т.е. обеспечивает снижение рабочей температуры расплава в суженном пространстве на 100-150 град, чем температура в камере хлорирования, Это увеличивает стойкость футеровки (огнеупорных 50 блоков), в которых просверлен канал и вставлен наконечник.

Хлоргаз, подаваемый со станции испарения, находится в хлоропроводе под давлением 3-5 ати, После вентиля давление его 55 в фурме и наконечнике примерно около 1 ати, но характер подачи — толчками, пульсирующий. Величина пульсации зависит от соотношения поперечного сечения наконечника к поперечному хлоропровода. В прототипе это соотношение было принято

1:(0,3-0,5), что явно недостаточно, В предг ложенном устройстве это отношение составляет 1;(5-6). Принятое соотношение исключает эффект рессивера и увеличивает стойкость наконечника в 3 раза.

Эффект рессивера предполагает смягчение толчков газов или жидкостей, передавливаемых по трубопроводу. Чем больше соотношение объемов питающего трубопровода и расходного, тем плавнее и спокойнее происходит истечение газов или жидкостей. При соотношениях, указанных в прототипе, стойкость наконечника была 2-3 месяца. Принятого — около 7 мес. Для более полной характеристики эффекта рессивера использовалась жидкостная холодная модель, на которой при соотношении ниже 1:5, например 1:3,5, затекание жидкости в наконечник при перепаде давлений в 0,5 ати составило 15 см, а при 1;4 — уже только

8-10 см.

При перепадах давлений в 0,8 ати величины возросли в 1,5 раза. При соотношении

1:(5-6) и перепаде давления 0,5 ати затекание жидкости в наконечник практически не было, Т,о., принятое соотношение поперечного сечения наконечника к поперечному сечению хлороподвода обеспечивает плавность в работе фурмы, исключает затекание рабочего расплава в наконечник.

Осуществление изобретения позволяет увеличить срок службы устройства до одного года без капитального ремонта по сравнению с прототипом в 2 раза.

Формула изобретения

Устройство для хлорирования, содержащее корпус, футерованный огнеупором. камеру хлорирования с суженной нижней частью, подину, летки для слива расплава, хлороподвод, фурмы, футеровку из огнеупорных блоков в нижней суженной части камеры хлорирования с выполненным в них каналом, в котором размещен наконечник фурмы,отличающийся тем,что,сцелью увеличения срока службы, угол наклона оси канала и наконечника к плоскости подины составляет 5-6 на длине канала размещено не более двух огнеупорных блоков и отношение поперечного сечения наконечника к поперечному сечению хлороподвода составляет 1:(5-6).

1767306

Составитель А. Чекрыгина

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор Т, Палий

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 3539 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5