Устройство для вакуумной сепарации губчатого титана

 

Использование: в цветной металлургии. Сущность изобретения: устройство содержит реторту-реактор, углубленную крышку с центральным патрубком и легкоплавкой заглушкой, тепловой экран, реторту-конденсатор, ороситель и ложные днища. Устройство снабжено цилиндрическим кольцом с солевой засыпкой, жестко установленным на крышке реторты-реактора и ограничивающим своим внутренним контуром центральный патрубок, а тепловой экран выполнен с внутренней обечайкой в форме усеченного конуса и наружной обечайкой с одной верхней крышкой и открытой полостью в нижней части, прикрепленной посредством ребер к внутренней обечайке, при этом нижнее основание внутренней обечайки заглублено в цилиндрическое кольцо. 2 ил.

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к конструкции аппаратов для вакуумной сепарации губчатого титана, получаемого магнийтермическим способом.

Известны устройства для вакуумной сепарации губчатого титана, состоящие из реторты-реактора с ложным днищем, заглубленной крышки с центральным патрубком и легкоплавкой заглушкой, реторты-конденсатора с ложным днищем, теплового экрана и оросителя.

В этих устройствах внутренняя обечайка теплового экрана, являющаяся паропроводом, имеет цилиндрическую форму, а его дно выполнено в виде кольцевого канала. Тепловой экран служит тепловой изоляцией между зоной испарения и зоной конденсации и одновременно должен обеспечивать минимальный переход тепла в конденсатор и иметь высокую температуру, не допускающую конденсацию паров магния и хлористого магния на его поверхности.

После разрушения легкоплавкой заглушки, которое осуществляется при достижении определенных условий, пары магния и хлористого магния переносятся через центральный патрубок крышки и паропровод теплового экрана в реторту-конденсатор, где осаждаются на ее холодной поверхности.

Характерной особенностью таких устройств является образование дисперсного магния и слоя конденсата на внутренней и внешней поверхностях теплового экрана в начальный период процесса сепарации. По ходу процесса сепарации крышка и тепловой экран разогреваются, находящийся на них конденсат плавится, стекает на крышку и заполняет монтажные зазоры. Образовавшийся слой конденсата в зазоре между экраном и крышкой увеличивает теплоотвод и способствует захолаживанию теплового экрана, что приводит к ухудшению условий сепарации.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство для магнийтермического получения губчатого титана, которое содержит реторту-реактор, крышку с центральным патрубком и легкоплавкой заглушкой, тепловой экран с внутренней обечайкой, выполненной в виде усеченного конуса, реторту-конденсатор, ложные днища и ороситель. В этом устройстве тепловой экран установлен выше днища крышки на 1/4-1/5 ее заглубления, внутренняя обечайка, образующая паропровод, выполнена в форме усеченного конуса, обращенного большим основанием к крышке, причем диаметр большего основания меньше 1/3 диаметра крышки. Соотношение верхнего и нижнего диаметров внутренней обечайки равно 0,6-0,9. Нижняя и верхняя часть наружной обечайки жестко перекрыта крышками.

Применение такой формы внутренней обечайки теплового экрана позволяет сузить парогазовый поток отгоняемых веществ, что приводит к увеличению скорости в паропроводе, лучшему прогреву внутренней обечайки, таким образом предполагалось исключить конденсацию магния и хлористого магния на ее поверхности, что на практике не подтвердилось. В начальный период процесса сепарации не исключена конденсация магния и хлористого магния на внутренней обечайке. Нижнее основание теплового экрана такой конструкции не позволяет оптимально прогреть паропровод теплоизлучением от крышки реактора из-за больших потерь тепла через нижнее основание, что приводит к захолаживанию крышки и конденсации отгоняемых веществ на ее поверхности и в монтажных зазорах. По ходу процесса внутренняя обечайка прогревается и сконденсированные на ней вещества стекают в углубление крышки и заполняют монтажные зазоры, вследствие чего заплавляется тепловой экран с крышкой.

Недостатками этого устройства являются заполнение магнием и хлористым магнием монтажных зазоров, большие дополнительные затраты при демонтаже, потери магния с отвальным конденсатом, большой расход металла на изготовление теплового экрана.

Целью изобретения является сокращение потерь магния, снижение металлоемкости устройства и трудозатрат при его обслуживании.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для вакуумной сепарации губчатого титана, содержащем реторту-реактор, реторту-конденсатор, ложные днища, заглубленную крышку с центральным патрубком и легкоплавкой заглушкой, тепловой экран с внутренней обечайкой, выполненной в виде усеченного конуса, наружная обечайка теплового экрана закрыта только верхней крышкой и прикреплена посредством ребер к внутренней обечайке, а крышка реторты-реактора снабжена жестко установленным цилиндрическим кольцом диаметром больше 1/3 диаметра крышки, а по высоте равным высоте центрального патрубка. В полость кольца на 3/4 его высоты загружена солевая засыпка, которая при разогреве аппарата расплавляется и создает гидравлический зазор. Внутренняя обечайка теплового экрана меньшим основанием конуса обращена к крышке и заглублена в кольцо с солевой засыпкой на 3/4 ее высоты.

Благодаря тому, что тепловой экран выполнен с открытой полостью в нижней части, его внутренняя обечайка лучше прогревается теплоизлучением от крышки реактора, что предотвращает осаждение конденсата на ее внутренней поверхности. Солевая засыпка, загруженная в полость цилиндрического кольца, приваренного к крышке реактора, исключает проникновение и конденсацию магния в открытую зону между экраном и крышкой, обеспечивая направленность всего парогазового потока только на внутренней обечайке теплового экрана. Слой солевой засыпки в 3/4 высоты цилиндрического кольца обеспечивает наличие и функциональное назначение солевого гидравлического затвора до полной конденсации магния. Отношение нижнего и верхнего диаметров внутренней обечайки теплового экрана, равное 0,6-09, позволяет оптимально прогреть его внутреннюю обечайку.

На фиг. 1 показано описываемое устройство, продольный разрез; на фиг.2 узел I на фиг.1.

Устройство содержит реторту-реактор 1, крышку 2 с центральным патрубком 3 и легкоплавкой заглушкой 4, тепловой экран 5, меньшим основанием внутренней обечайки заглубленный в цилиндрическое кольцо 6 с солевой засыпкой, оборотную реторту-конденсатор 7, ороситель 8.

Устройство работает следующим образом.

После окончания пpоцесса восстановления на центральный патрубок 3 устанавливают легкоплавкую заглушку 4; на крышку 2 устанавливают тепловой экран 5 так, чтобы меньшее основание внутренней обечайки заглублялось в цилиндрическое кольцо 6 с солевой засыпкой; затем устанавливают оборотную реторту-конденсатор 7 и ороситель 8.

Собранное устройство устанавливают в печь сепарации, оборотную реторту-конденсатор 7 подсоединяют к вакуумной системе. Включают нагреватели печи, подают воду на орошение оборотной pеторты и резиновых уплотнений, создают разрежение в печи сепарации. После разрушения легкоплавкой заглушки 4 пары магния и хлористого магния направленным потоком переносятся в оборотную реторту-конденсатор 7 и конденсируются на ее поверхности. Солевая засыпка в цилиндрическом кольце 6 во время разогрева аппарата расплавляется и, выполняя роль гидравлического затвора, препятствует проникновению и конденсации паров магния в открытую зону между крышкой 2 и тепловым экраном 5. Тепло от крышки 2 передается излучением на внутреннюю обечайку теплового экрана 5 и повышает ее температуру, поддерживая ее выше температуры конденсации магния и хлористого магния.

После окончания процесса устройство охлаждают водой в холодильнике и демонтируют для извлечения титановой губки.

Использование описанного устройства позволяет получить следующие преимущества: сократить потери магния с отвальным конденсатом и дополнительно вовлечь в оборот 0,25% магния, уменьшить на 30% расход металла на изготовление теплового экрана, снизить трудозатраты при демонтажных операциях за счет устранения заплавления монтажных зазоров во время процесса.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВАКУУМНОЙ СЕПАРАЦИИ ГУБЧАТОГО ТИТАНА, включающее реторту-реактор, углубленную крышку с центральным патрубком и легкоплавкой заглушкой, тепловой экран, реторту-конденсатор, ороситель и ложные днища, отличающееся тем, что оно снабжено цилиндрическим кольцом с солевой засыпкой, жестко установленным на крышке реторты-реактора и ограничивающим своим внутренним контуром центральный патрубок, а тепловой экран выполнен с внутренней обечайкой в форме усеченного конуса и наружной обечайкой с одной верхней крышкой и открытой полостью в нижней части и прикрепленной посредством ребер к внутренней обечайке, при этом нижнее основание внутренней обечайки заглублено в цилиндрическое кольцо.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2