Способ получения титана губчатого и устройство для его осуществления
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к получению титана губчатого магниетермическим восстановлением тетрахлорида титана. Технический результат данного изобретения направлен на исключение попадания конденсата в вакуумпровод при вакуумной сепарации губки, газовых включений в блок губчатого титана, что приводит к значительному повышению производительности процесса и улучшению качества губчатого титана. Способ включает монтаж аппарата восстановления, установку металлического листа, расплавление и слив конденсата, загрузку магния, подачу тетрахлорида титана с периодическим сливом расплавленного хлорида магния из аппарата, вакуумную сепарацию губчатого титана с образованием конденсата в реторте-конденсаторе, возврат реторты с конденсатом на процесс восстановления, извлечение блока губчатого титана и листа из реторты. Металлический лист устанавливают в реторту-конденсатор на опоры и осаждают на него конденсат в процессе вакуумной сепарации, затем металлический лист с конденсатом направляют на процесс восстановления. Устройство включает аппарат восстановления, состоящий из реторты-реактора с крышкой и с патрубками, ложного днища, сливного устройства, аппарат сепарации с ретортой-конденсатором, тепловым экраном, охладителем, металлический лист. Оно дополнительно снабжено опорами, выполненными в виде ступенчатых держателей и жестко закрепленными на внутренней стороне реторты над ложным днищем, на которые со стороны ложного днища установлен металлический лист, по наружной стороне которого выполнены пазы, причем одна из сторон паза выполнена со скосом, выполняющим роль клина, причем лист выполнен перфорированным по периферии. 2 н. и 3 з.п.ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к получению титана губчатого магниетермическим восстановлением тетрахлорида титана.
Известны устройства для магниетермического получения титана (а.с. СССР №1506901, опубл.10.07.2000 г., БИ №19; а.с. СССР №1051957, опубл. 10.02.2000 г., БИ №4), включающие реторту-реактор с крышкой, имеющей загрузочный патрубок, ложное днище, выполненное со съемным перфорированным листом, установленным на опору из вертикальных ребер жесткости, соединенных с центральной трубой, горизонтальный плоский диск и сливное устройство. Центральная труба снабжена окнами и жестко соединена с горизонтальным плоским диском.
Недостатками данных устройств является то, что блок титана губчатого за счет неметаллических включений из конденсата получают повышенной твердости и низкого качества. Кроме того, съемный перфорированный лист ложного днища не позволяет повторно использовать реторту на вакуумной сепарации как оборотную реторту из-за того, что незакрепленный перфорированный лист упадет на тепловой экран. Из-за данных недостатков на практике ложное днище указанного типа не нашло применения, и перфорированный лист ложного днища приваривают к стенке реторты. Это приводит к непредвиденным расходам на сварочные работы.
Известны способ и устройство для получения губчатого титана (а.с. СССР №1365719, опубл. 10.07.2000 г., БИ №19) по количеству общих признаков принятые за ближайший аналог-прототип. Способ включает монтаж аппарата восстановления с использованием реторты-реактора с ложным днищем, установку в аппарат металлического листа и опускание его на ложное днище, разогрев аппарата, загрузку магния и подачу тетрахлорида титана с периодическим сливом расплавленного хлорида магния из аппарата, последующую вакуумную сепарацию губчатого титана с образованием конденсата, извлечение блока губчатого титана и листа из реторты с возвратом металлического листа на процесс восстановления, причем после подачи 1-4% тетрахлорида титана от общего количества на ложное днище устройства опускают металлический лист.
Устройство для получения губчатого титана включает аппарат восстановления в виде реторты-реактора с крышкой, патрубками, ложным днищем, выполненным в виде листа, размещенного на опорах, сливное устройство, металлический лист с центральным отверстием и прорезями, съемное поворотное приспособление для перемещения вокруг оси и по длине реторты металлического листа, аппарат сепарации с оборотной ретортой, тепловым экраном и охладителем.
Недостатками данных способа и устройства являются то, что установка металлического листа на конденсат и свободное опускание металлического листа не позволяют достичь полной установки листа на ложное днище, возможны отклонения и перекосы при его установке, для чего необходимо вскрывать реторту после плавления конденсата. Это приводит к попаданию в аппарат воздуха и тем самым к ухудшению качества титана. Кроме того, специальное устройство для опускания листа приводит к большим трудозатратам. Проведение процесса вакуумной сепарации без защитного экрана приводит к попаданию конденсата в вакуумпровод, что снижает производительность процесса сепарации.
Технический результат данного изобретения направлен на устранение указанных недостатков прототипа и на исключение попадания конденсата в вакуумпровод при вакуумной сепарации губки, газовых включений в блок губчатого титана. Это приведет к значительному повышению производительности процесса и улучшению качества губчатого титана.
Технический результат достигается тем, что предложен способ получения губчатого титана, включающий монтаж аппарата восстановления, расплавление и слив конденсата, загрузку магния, подачу тетрахлорида титана, проведение процесса восстановления в реторте-реакторе металлическим листом с периодическим сливом хлорида магния из аппарата, монтаж аппарата вакуумной сепарации и проведение процесса вакуумной сепарации с образованием конденсата в реторте-конденсаторе, возврат реторты-кондесатора на процесс восстановления, извлечение блока губчатого титана и металлического листа из реторты-реактора, новым является то, что перед процессом вакуумной сепарации устанавливают металлический лист на опоры в реторту-конденсатор и осаждают на нем конденсат в процессе вакуумной сепарации с последующим направлением этого листа с конденсатом на процесс восстановления.
Для осуществления способа предложено устройство для получения губчатого титана, включающее аппарат восстановления, состоящий из реторты-реактора с крышкой и с патрубками, сливного устройства и с устанавливаемым в нем металлическим листом, аппарат сепарации, состоящий из реторты-конденсатора с ложным днищем, тепловым экраном и охладителем, новым является то, что оно снабжено устанавливаемым в реторте-конденсаторе металлическим листом и опорами, жестко закрепленными на внутренних сторонах реторты-конденсатора и реторты-реактора над ложным днищем для установки на них со стороны ложного днища металлических листов. Кроме того, каждая опора выполнена в виде ступенчатых держателей. Кроме того, металлический лист выполнен перфорированным по периферии.
Кроме того, по наружной стороне металлического листа выполнены пазы, причем одна из сторон паза выполнена со скосом, выполняющего роль клина.
Монтаж и установка металлического листа на опорах позволяет его применять одновременно и на процессе вакуумной сепарации как защитный экран для снижения попадания конденсата в вакуумпровод, так и на процессе восстановления для защиты от попадания губчатого титана в сливное устройство. Опоры, установленные на внутренней стороне реторты над ложным днищем, позволяют закреплять металлический лист в реторте-конденсаторе и не позволяют опуститься листу на тепловой экран аппарата вакуумной сепарации. Выполнение опоры в виде ступенчатого держателя и выполнение паза металлического листа определенной формы позволяют на процессе восстановления использовать металлический лист как лист ложного днища.
На фиг.1 показано устройство для металлотермического восстановления губчатого титана; на фиг.2 - металлический лист.
Устройство для получения губчатого титана выполнено в виде аппарата восстановления, состоящего из реторты-реактора 1 с крышкой 2, с патрубками 3, ложного днища 4, опоры 5, выполненной в виде ступенчатого держателя, металлического листа 6, сливного устройства 7, аппарата сепарации, состоящего из реторты-конденсатора 8, теплового экрана 9. Металлический лист 6 выполнен с перфорацией 10, по наружной стороне в трех местах снабжен пазами 11, причем одна из сторон паза выполнена со скосом 12.
Монтаж устройства для получения губчатого титана. В реторте-конденсаторе 8 приваривают на расстоянии 50-100 мм от ложного днища 4 три опоры 5 в виде ступенчатого держателя, на которые со стороны ложного днища 4 устанавливают металлический лист 6, предварительно подготовленный на стенде. Для этого на листе выполняют отверстия - перфорацию 10, а по наружной стороне в трех местах пазы 11 размером, чуть большим размера опоры 5, и на одной из сторон паза 11 делают скос 12, который выполняет роль клина. Лист 6, установив на опоры 5, поворачивают по оси и жестко закрепляют в опорах 5 путем совмещения скоса 12 со ступенью опоры 5. На аппарат восстановления устанавливают тепловой экран 9, затем реторту-конденсатор 8. На реторту-конденсатор 8 устанавливают кессон и вакуум-отвод.
Пример осуществления способа и работы устройства. Собранный аппарат сепарации устанавливают в печь, разогревают до температуры 970
С, включают вакуумный насос и одновременно с вакуумированием начинают процесс возгонки магния и хлорида магния из губчатого титана при одновременном охлаждении водой реторты-конденсатора 8. Длительность высокотемпературной выдержки составляет 60-70 часов при температуре 1000-1050С. Пары хлорида магния и магния оседают на металлическом листе 6, который является экраном для защиты вакуум-провода от возгонов хлорида магния и магния. После выдержки отключают нагреватели печи, аппарат охлаждают, демонтируют, реторту-конденсатор 8 направляют на монтаж аппарата восстановления, а реторту-реактор 1 направляют на извлечение губчатого титана. Металлический лист 6 извлекают из реторты-реактора 1 вместе с блоком губчатого титана, отделяют отбойными молотками металлический лист, правят и направляют вновь на монтаж в реторту-конденсатор 8. Монтаж аппарата восстановления осуществляют следующим образом. На реторту-реактор 1 устанавливают крышку 2 с патрубками 3 для загрузки магния и тетрахлорида титана, приваривают сливное устройство 7, герметизируют аппарат и устанавливают в шахтную печь. Аппарат разогревают до температуры 820С, при этом конденсатный магний плавится и стекает на дно реторты-реактора 1. Расплавленный конденсат сливают, загружают 2200 кг магния и со скоростью 240 кг/час начинают подавать тетрахлорид титана. Образующийся в процессе реакции хлорид магния периодически сливают из аппарата. После использования 70% магния процесс подачи тетрахлорида титана прекращают, аппарат монтируют на последующий процесс вакуумной сепарации.
Таким образом, способ и устройство по изобретению позволяют значительно улучшить качество получаемого титана губчатого, повысить производительность устройства за счет исключения дополнительных операций по установке листа в аппарат, снижения оседания конденсата в вакуумотводе.
Формула изобретения
1. Способ получения губчатого титана, включающий монтаж аппарата восстановления, расплавление и слив конденсата, загрузку магния, подачу тетрахлорида титана, проведение процесса восстановления в реторте-реакторе с металлическим листом с периодическим сливом хлорида магния из аппарата, монтаж аппарата вакуумной сепарации и проведение процесса вакуумной сепарации с образованием конденсата в реторте-конденсаторе, возврат реторты-конденсатора на процесс восстановления, извлечение блока губчатого титана и металлического листа из реторты-реактора, отличающийся тем, что перед процессом вакуумной сепарации устанавливают металлический лист на опоры в реторту-конденсатор и осаждают на нем конденсат в процессе вакуумной сепарации, с последующим направлением этого листа с конденсатом на процесс восстановления.
2. Устройство для получения губчатого титана, включающее аппарат восстановления, состоящий из реторты-реактора с крышкой и с патрубками, ложного днища, сливного устройства и с установленным в нем металлическим листом, аппарат вакуумной сепарации, состоящий из реторты-конденсатора с ложным днищем, тепловым экраном и охладителем, отличающееся тем, что оно снабжено установленным в реторте-конденсаторе металлическим листом и опорами, жестко закрепленными на внутренних сторонах реторты-конденсатора и реторты-реактора над ложным днищем для установки на них со стороны ложного днища металлических листов.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждая опора выполнена в виде ступенчатых держателей.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что металлический лист выполнен перфорированным по периферии.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что по наружной стороне металлического листа выполнены пазы, причем одна из сторон паза выполнена со скосом, выполняющим роль клина.
