Устройство для удаления твердых частиц из расплава

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к устройству для рафинирования расплава. Оно может использоваться для удаления из расплавленного шлака или плава непрореагировавших или вновь образованных твердых частиц, например, кристаллов алмаза из щелочного плава кимберлитового концентрата. Задачей изобретения является создание устройства для удаления из расплава неметаллических твердых частиц, имеющих плотность, сопоставимую с плотностью расплава, вследствие чего равномерно распределенных по всему объему плавильной ванны. Указанный технический результат достигается тем, что устройство для удаления твердых частиц из расплава, содержащее два вертикально установленных пустотелых конуса, соединенных между собой основаниями с образованием фильтрующей щели, с заборными отверстиями, привод вращения, согласно изобретению, снабжено перевернутым стаканом с тангенциальными отверстиями, закрепленным внутри конусов на основании нижнего конуса, которое выполнено с отверстием при вершине, а фильтрующая щель выполнена в виде калиброванных отверстий, образованных выступами оснований верхнего конуса, причем заборные отверстия верхнего конуса и отверстие при вершине нижнего конуса снабжены накладными заслонками. 1 ил.

Изобретение относится к металлургии, в частности, к устройству для рафинирования расплава. Оно может использоваться для удаления из расплавленного шлака или плава непрореагировавших или вновь образованных твердых частиц, например, кристаллов алмаза из щелочного плава кимберлитового концентрата.

Известно устройство, принятое за прототип, для рафинирования расплавленных металлов, состоящее из плавильной ванны, корпуса, установленного на нем ротора с фильтром, образованным двумя конусообразными тарелями, сжатыми большими основаниями с образованием фильтрующей щели, снабженными заборными отверстиями, привода вращения ротора, механизмов перемещения ротора, раскрытия тарелей и узла разгрузки осадка, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности, узел разгрузки осадка выполнен в виде тороидальной кольцевой полости с щелевым зазором со стороны фильтра, при этом внутри полости коаксиально помещена ленточная спираль, соединенная с приводом (1).

Недостатком устройства является невозможность рафинирования неметаллических расплавов от неметаллических твердых частиц, например, алмазов, имеющих плотность сопоставимую с плотностью расплава и, следовательно, распределенных по всему объему плавильной ванны.

Задачей изобретения является создание устройства для удаления из расплава неметаллических твердых частиц, имеющих плотность, сопоставимую с плотностью расплава вследствие чего равномерно распределенных по всему объему плавильной ванны.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для удаления твердых частиц из расплава, содержащее два вертикально установленных пустотелых конуса, соединенных между собой основаниями с образованием фильтрующей щели, с заборными отверстиями, привод вращения, согласно изобретению, снабжено перевернутым стаканом с тангенциальными отверстиями, закрепленным внутри конусов на основании нижнего конуса, которое выполнено с отверстием при вершине, а фильтрующая щель выполнена в виде калиброванных отверстий, образованных выступами оснований верхнего конуса, причем заборные отверстия верхнего конуса и отверстие при вершине нижнего конуса снабжены накладными заслонками.

Устройство содержит верхний полый конус 1 с отверстиями 2 и выступами 3 в его основании, а в верхней части конуса 1 болтами 4 крепится кольцо 5 с внутренней резьбой 6, в которую вворачивается ось 7, имеющая ограничительный буртик 8 и соединенная шайбами 9 и штифтами 10 с перевернутым стаканом 11, укрепленном крепежными болтами 12 внутри нижнего конуса 13, при этом стакан 11 имеет тангенциальные отверстия 14, а отверстия 2 в конусе 1 и отверстие 15 в нижнем конусе 13 могут закрываться при настройке на определенную технологию соответственно заслонками 16 и 17, которые крепятся крепежными болтами 12 (все крепежные болты устройства имеют на чертеже обозначение "12"), кроме того, ось 7 соединена с реверсивным приводом 18.

В зависимости от задачи устройство приводится в рабочее состояние для чего реверсивным приводом 18 вращают ось 7 в режиме выкручивания из резьбы 6, при этом стакан 11 вместе с нижним конусом 13 шайбами 9 подтягивается к верхнему конусу 1 и кромки конусов притираются и соединяются, образуя за счет выступов 3 между собой калиброванное отверстие. Расплав при его вращении вместе с устройством вытекает в калиброванное отверстие, а на его место поступает (засасывается) расплав с твердыми частицами.

Устройство выполняется из инертного к данному расплаву материала (жаростойкий чугун, нержавеющая сталь и т.п.).

Устройство работает следующим образом.

Устройство погружается в расплав с твердыми частицами, равномерно распределенными по всему объему, расплав затекает внутрь устройства, при этом за счет тангенциальных отверстий в стакане 11 увеличивается всасывающий эффект, а при вращении устройства, за счет центробежной силы расплав вытекает в калиброванное отверстие, при этом частицы остаются внутри устройства и концентрируются по его периметру вдоль калиброванного отверстия. Многократная фильтрация расплава и накопление определенного слоя частиц внутри устройства способствует улавливанию также частиц с размером несколько меньше калиброванного отверстия.

По окончании фильтрации расплава устройство помещается в обогреваемый бункер, где при вращении удаляются остатки расплава. Затем устройство помещается в разгрузочный бункер и реверсивным приводом включается вращение в обратную сторону, при этом ось 7 вкручивается в резьбу 6 кольца 5 и раздвигает верхний и нижний конусы, образуя отверстие между их основаниями в несколько раз превышающее размер твердых частиц, которые высыпаются в разгрузочный бункер, после чего рабочий цикл повторяется.

Пример работы устройства.

В расплаве щелочей при температуре 500-800^oC расплавляется алмазосодержащий концентрат (алмазы класса -1+0,5 мм). При расплавлении основная масса оксидов концентрата растворяется, однако алмазы и некоторые другие минералы, например, пиропы остаются в расплаве, причем нерастворенные твердые частицы распределяются по всему объему расплава практически равномерно. В расплав опускается предлагаемое устройство, через которое фильтруется расплав, в результате чего кристаллы алмаза остаются внутри устройства. После завершения процесса фильтрации расплава устройство помещают в подкисленную горячую воду, а после промывки - в разгрузочный бункер. В результате этой операции происходит сокращение объема проплавляемого концентрата в 500-1000 раз.

В данном примере устройство работало с открытым нижним отверстием 15 и верхним отверстием 2, т.е. при снятых заслонках 16 и 17, следовательно расплав поступал в устройство и сверху и снизу. Это вызвано тем, что основная масса упомянутых твердых частиц имеют плотность близкую к плотности щелочного плава и распределяется во взвешенном состоянии по всему объему.

Контрольное растворение всего объема плава в горячей воде показало извлечение твердых частиц из плава 98,8%. При этом слитый из промывочной емкости раствор плава не содержал твердых частиц, а задолженность 1,2% частиц объясняется их налипанием на более холодные стенки устройства, где образовывался небольшой вязкий слой плава. Растворение последующих семи порций алмазосодержащего концентрата практически не изменяло величину задолженности твердых частиц.

Таким образом, с помощью предлагаемого устройства можно удалять из расплава неметаллические твердые частицы, равномерно распределенные по объему расплава.

Источники информации: Патент РФ N 2002833, кл. C 22 B 9/02, 16.03.92.

Формула изобретения

Устройство для удаления твердых частиц из расплава, содержащее два вертикально установленных пустотелых конуса, соединенных между собой основаниями с образованием фильтрующей щели с заборными отверстиями, привод вращения, отличающееся тем, что устройство снабжено перевернутым стаканом с тангенциальными отверстиями, закрепленным внутри конусов на основании нижнего конуса, которое выполнено с отверстием при вершине, а фильтрующая щель выполнена в виде калиброванных отверстий, образованных выступами оснований верхнего конуса, причем заборные отверстия верхнего конуса и отверстие при вершине нижнего конуса снабжены накладными заслонками.

РИСУНКИ

Рисунок 1