Способ вакуумной очистки расплавленного хлормагниевого сырья и вакуумная камера для его осуществления

 

Изобретение относится к металлургии легких металлов, в частности к способам подготовки хлормагниевого сырья при электролитическом производстве магния. В предложенном способе, включающем подачу расплава в предварительно вакуумированную камеру, в которой его диспергируют, согласно изобретению остаточное давление в камере поддерживают равным 13,33-1333 Па и обеспечивают увеличение поверхности диспергируемого расплава в 200-600 раз по сравнению с неподвижным зеркалом расплава; причем вакуумирование осуществляют в непрерывном режиме при соотношении объема камеры к объему расплава, как 2: (0,8-1,2); а при использовании в качестве хлормагниевого сырья хлористого магния перед вакуумированием в расплав добавляют плав хлоридных солей до 25 вес.%. В предложенной вакуумной камере для очистки хлормагниевого сырья, размещенной в термостате, содержащей встроенные патрубки для подсоединения к вакуумной линии и подачи расплава в камеру, а также летку для непрерывного его слива, согласно изобретению патрубок для подачи расплава расположен выше допустимого уровня расплава и снабжен насадкой для дробления струи расплава. Способ позволяет увеличить скорость разложения MgOHCl в расплаве хлормагниевого сырья и обеспечивает непрерывность процесса. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области металлургии легких металлов и, в частности, к разработке способов подготовки хлормагниевого сырья при электролитическом производстве магния.

Известен способ подготовки вакуумной обработки расплавленного хлормагниевого сырья перед электролизом, включающий вакуумирование его перед поступлением в электролизер (а.с. 1978529 "Способ вакуумной обработки расплавленного хлормагниевого сырья" от 12.05.1971). По этому способу расплав вводят в предварительно вакуумированный до остаточного давления менее 660 мм р. ст. (87971 Па) аппарат, обеспечивая диспергирование расплава и поддерживая остаточное давление меньше 150 мм рт.ст. (19993 Па). Это способствовало совмещению процессов дегазации и удаления связанной влаги с быстрым очищением расплава от твердых взвешенных частиц окиси магния.

Недостатком способа является большая продолжительность процесса.

Для осуществления известного способа очистки хлормагниевого сырья путем вакуумирования известен аппарат, описанный в а. с. 377193 от 22.01.1973 "Вакуумный ковш", который взят в качестве ближайшего аналога вакуумной камеры.

Известный аппарат выполнен в виде ковша, снабженного герметично закрываемыми крышками и вмонтированными в них патрубками для подключения к вакуумной линии и загрузки расплава, а также экранами-пеноотсекателями, выполненными из металлических пластин с несоосными отверстиями, прикрепленными к крышке ковша.

Недостатком такого аппарата являются длительность вакуумирования большого объема карналлита, имеющего малую поверхность и большую глубину, и сравнительно низкая его производительность за счет большого числа вспомогательных операций при обслуживании аппарата, а также периодичность процесса.

Технической задачей изобретения является увеличение скорости разложения МgОНСl в расплаве хлормагниевого сырья при вакуумировании и обеспечение непрерывности процесса.

Решение поставленной задачи заключается в том, что вакуумную обработку расплавленного хлормагниевого сырья проводят в камере при остаточном давлении, она включает подачу расплава в предварительно вакуумированную камеру, в которой его диспергируют, а остаточное давление в камере поддерживают равным 13,33-1333 Па и обеспечивают увеличение поверхности диспергируемого расплава в 200-600 раз по сравнению с неподвижным зеркалом расплава.

Вакуумирование осуществляют в непрерывном режиме при соотношении объема камеры к объему расплава, как 2:(0,8-1,2).

При использования в качестве хлормагниевого сырья хлористого магния перед вакуумированием в расплав добавляют плав хлоридных солей до 25 вес.%.

Вакуумная камера для очистки хлормагниевого сырья, размещенная в термостате, содержит встроенные патрубки для подсоединения к вакуумной линии и подачи расплава в камеру, а также летку для непрерывного его слива, при этом патрубок для подачи расплава расположен выше допустимого уровня расплава и снабжен насадкой для дробления струи расплава.

На чертеже показана вакуумная камера.

Вакуумная камера выполнена из металлического кожуха 1, помещенного в термостат 2. Камера имеет патрубок 3, служащий для заполнения ее расплавом и снабженный насадкой 4 для дробления струи расплава. Патрубок 3 расположен выше уровня расплава. Патрубок 3 снабжен штоком для перекрывания струи расплава.

Камера через патрубок 7 подсоединена к вакуумной линии, при этом патрубок защищен от попадания вспенивающегося расплава экраном 8. Термостат 2 к вакуумной линии присоединен с помощью патрубка 9. Контроль уровня расплава в камере осуществляется с помощью изотопного уровнемера 10.

Вакуумирование расплавленного сырья осуществляется следующим образом. В камере 1 создается и поддерживается остаточное давление меньше 20,2 кПа. Одновременно вакуумируется термостат 2. После достижения в камере 1 и термостате 2 заданного давления через открытый патрубок 3 расплав под действием разрежения начинает всасываться и разбрызгиваться через насадку 4. При этом летка 5 закрыта запирающим штоком 11. После достижения допустимого объема расплава 2:(0,8-1,2) от общего объема камеры открывается летка 5.

В дальнейшем процесс вакуумирования идет в непрерывном режиме: количество расплава, поступающего в камеру, полностью соответствует количеству расплава, сливаемого через летку 5.

Наличие насадки 4 обеспечивает подачу расплава в камеру 1 в виде большого числа струй малого диаметра, чтобы увеличить суммарную поверхность расплава и обеспечить "доставку" МgОНСl к границе "расплав - газовая фаза" в режиме конвективной диффузии. Практически полное разложение MgOHCl происходит в течение 2-3 мин при увеличении поверхности расплава (за счет дробления струй) в 200-600 раз по сравнению с неподвижным зеркалом расплава.

При вакуумировании расплавленного хлористого магния его разубоживают плавом хлоридных солей до 25% по массе для снижения температуры ликвидуса и уменьшения потерь MgCl₂ вследствие возгонки.

Формула изобретения

1. Способ вакуумной очистки расплавленного хлормагниевого сырья в камере при остаточном давлении, включающий подачу расплава в предварительно вакуумированную камеру, в которой его диспергируют, отличающийся тем, что остаточное давление в камере поддерживают равным 13,33-1333 Па и обеспечивают увеличение поверхности диспергируемого расплава в 200-600 раз по сравнению с неподвижным зеркалом расплава.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что вакуумирование осуществляют в непрерывном режиме при соотношении объема камеры к объему расплава, как 2: (0,8-1,2).

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при использовании в качестве хлормагниевого сырья хлористого магния перед вакуумированием в расплав добавляют плав хлоридных солей до 25 вес.%.

4. Вакуумная камера для очистки хлормагниевого сырья, размещенная в термостате, содержащая встроенные патрубки для подсоединения к вакуумной линии и подачи расплава в камеру, а также летку для непрерывного его слива, отличающаяся тем, что патрубок для подачи расплава расположен выше допустимого уровня расплава и снабжен насадкой для дробления струи расплава.

РИСУНКИ

Рисунок 1