Устройство для очистки расплавленного металла и электролитов от примесей

Изобретение относится к области рафинирования металлов и сплавов при помощи электромагнитных сил. Устройство содержит ферромагнитный магнитопровод, между полюсами электромагнита которого выполнен сепарационный канал с расположенными в нем параллельными перегородками. Устройство содержит электроды и выравнивателями потока. Вертикальные перегородки из проводящего ток материала размещены с зазором относительно дна канала. Выравниватели потока установлены в местах расположения краев сердечника электромагнита, а канал выполнен с входным и выходным штуцерами и сливным отверстием. Устройство позволяет повысить эффективность сепарации. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Устройство относится к области рафинирования металлов, сплавов и электролитов при помощи электромагнитных сил.

Известен магнитогидродинамический сепаратор по а.с. СССР №1461508 МПК В03С 1/30, состоящий из магнитопровода с первичной обмоткой, кольцевого тигля с дном и входным и выходными патрубками, перегородками внутри тигля, U-образного магнитопровода вокруг тигля.

Недостатками конструкции являются неравномерность по высоте электромагнитной силы - в результате чего частицы со дна тигля не поднимаются, необходимость использования дополнительного насоса для слива очищенного металла с предварительным вакуумированием, трудность выполнения U-образного магнитопровода, неизбежная потеря определенной части металла в процессе отвода неметаллических включений, затруднение выполнения многократной очистки.

Известно устройство для очистки расплавленного металла от неметаллических включений по а.с. СССР №248231 МПК С22В 9/02, состоящее из желоба, охватывающего желоб снаружи магнитопровода, вмонтированных в торцевые стенки желоба электродов, вертикальных перегородок.

Недостатками конструкции являются затруднение выполнения многократной очистки, загрязнение и трудность очистки электродов, неравномерность по высоте электромагнитной силы - в результате чего частицы со дна тигля не поднимаются, затруднение извлечения всплывших частиц, затруднение регулирования хода процесса: регулирование скорости движения металла осуществляется либо посредством изменения электрического тока - что изменяет эффект сепарации, либо переделкой конструкции.

Наиболее близким по конструкции и достигаемому техническому результату и выбранное за прототип является устройство для очистки расплавленного металла от неметаллических включений (см. патент на изобретение РФ №2198231, опубл. 10.01.2003), состоящее из желоба, охваченного снаружи магнитопроводом, и встроенного в металлопровод с протекающим по нему электрическим током, а также сменного контейнера, состоящего из боковых, горизонтальных и вертикальных (выполненных из проводящего электрический ток материала) стенок.

Основным недостатком конструкции является отсутствие карманов, улавливающих и удерживающих включения, а предлагаемый механизм налипания включений на перегородках имеет низкую эффективность и работает не для всех типов включений. Совмещение электромагнитных сепаратора и насоса также является недостатком конструкции, так как приводит к возникновению паразитных течений и вихрей, препятствующих сепарации.

Задачами предлагаемого изобретения являются устранение вышеназванных недостатков и расширение границ применения устройства на случай очистки электролитов.

Для этого предлагается устройство для очистки расплавленного металла и электролитов от примесей, состоящее из плоского прямоугольного канала, помещенного между полюсами электромагнита, параллельных вертикальных перегородок, установленных с зазором относительно дна канала, электродов, входного и выходного штуцеров, сливных отверстий, выравнивателей потока, установленных в местах расположения краев сердечника электромагнита, и вертикальных сеток из непроводящего материала.

Отличительной особенностью предлагаемого устройства является то, что оно дополнительно содержит электроды, входной и выходной штуцеры, сливные отверстия, выравниватели потока, установленные в местах расположения краев сердечника электромагнита, и вертикальные сетки из непроводящего материала, а параллельные вертикальные перегородки установлены с зазором относительно дна канала.

На рис. 1 показано устройство для очистки расплавленного металла и электролитов от примесей, которое состоит из плоского прямоугольного канала 1 с рядом вертикальных перегородок 2, задерживающих сепарированную примесь в области 3, с двумя электродами 4 для пропускания тока вдоль канала, а также с выравнивателями потока 5, которые представляют собой утолщенные перегородки с отверстиями 6. Сепарационный канал располагается между полюсами электромагнита 7, состоящего из ферромагнитного магнитопровода 10 и двух катушек 11. Вертикальные перегородки 2 выполнены из проводящего электрический ток материала. В канал жидкость поступает через штуцер 8, а выходит через аналогичный штуцер 9. Для слива загрязненного металла/электролита используются сливные отверстия 12.

Устройство для очистки расплавленного металла и электролитов от примесей работает следующим образом.

Электрический ток, проходя через проводящую среду (расплавленный металл либо электролит), взаимодействует с внешним постоянным магнитным полем, создаваемым электромагнитом 7, состоящим из ферромагнитного магнитопровода 10 и двух катушек 11. Катушки 11 подключены последовательно для увеличения величины магнитного поля в зазоре. Направление электрического тока выбирается таким образом, чтобы возникающие электромагнитные силы приводили к затягиванию примеси внутрь перегородок 2 и удерживанию в области 3, и зависит от физических свойств примеси.

В случае непроводящей примеси или примеси, проводимость которой меньше проводимости среды, направление электрического тока выбирается таким образом, чтобы электромагнитная сила действовала вертикально вниз. При этом электромагнитная сила действует только на проводящую электричество среду (жидкий металл, электролит), производя ее квазиутяжеление. На примесь, находящуюся между полюсами электромагнита 7, действует выталкивающая вверх сила, подобная силе Архимеда, вследствие чего примесь поднимается внутрь перегородок 2 и удерживается в области 3.

В случае примеси, проводимость которой больше проводимости среды, направление электрического тока выбирается таким образом, чтобы электромагнитная сила действовала вертикально вверх. При этом электромагнитная сила действует на примесь в большей степени, чем на жидкий металл/электролит, вследствие чего она поднимается внутрь перегородок 2 и удерживается в области 3.

Для наиболее эффективной очистки проводящей среды от примеси сепарационный канал встраивается в замкнутый контур посредством штуцеров 8, 9, что позволяет проводить непрерывную многократную очистку (скорость транзитного течения должна быть не более 0,05 м/с). При этом если в жидкой среде содержится примесь с различными электрическими свойствами (различной проводимостью относительно проводимости среды) возможна двухэтапная очистка. Сначала электромагнитная сила направляется вертикально вверх и сепарируется примесь, проводимость которой больше проводимости среды. Затем электромагнитная сила направляется вертикально вниз и сепарируется примесь, проводимость которой меньше проводимости среды. После каждого этапа сепарированную примесь удаляют из области 3 путем перекрывания штуцеров 8 и 9 и слива загрязненного металла/электролита через сливные отверстия 12.

В случае работы с электролитом в сепарационный канал устанавливаются дополнительные вертикальные сетки 13 из непроводящего материала, задерживающие пузырьки газа, образующиеся на электродах в процессе электролиза. Наличие таких сеток позволяет снизить количество пузырьков в зоне сепарации и, соответственно, повысить ее эффективность.

Преимущества описанного устройства состоят в том, что возможна сепарация примесей, обладающих различными электрическими свойствами, а именно: в зависимости от соотношения величин проводимостей примеси и жидкой среды выбирается направление электромагнитной силы, приводящей к скоплению примеси внутри перегородок. Для примеси с различными электрическими свойствами (различной проводимостью относительно проводимости среды) возможна двухэтапная очистка. В конструкции сепарационного канала предусмотрены выравниватели потока, установленные в местах расположения краев сердечника электромагнита для предотвращения образования вихрей под действием неоднородного магнитного поля в этих областях. Такие вихри создают перемешивающие течения, затрудняющие процесс сепарации. Для повышения эффективности сепарации в случае электролита в конструкции предусмотрены дополнительные сетки, задерживающие пузырьки, образующиеся на электродах в процессе электролиза.

1. Устройство для очистки расплавленных проводящих сред от примесей, содержащее ферромагнитный магнитопровод, между полюсами электромагнита которого выполнен сепарационный канал с расположенными в нем параллельными перегородками, отличающееся тем, что оно снабжено электродами и выравнивателями потока, при этом вертикальные перегородки выполнены из проводящего ток материала и размещены с зазором относительно дна канала, выравниватели потока установлены в местах расположения краев сердечника электромагнита, а канал выполнен с входным и выходным штуцерами и сливным отверстием.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что расплавленная проводящая среда представляет собой расплавленный металл.

3. Устройство для очистки расплавленных проводящих сред от примесей, содержащее ферромагнитный магнитопровод, между полюсами электромагнита которого выполнен сепарационный канал с расположенными в нем параллельными перегородками, отличающееся тем, что оно снабжено вертикальными сетками из непроводящего материала, установленными в сепарационном канале, электродами и выравнивателями потока, при этом вертикальные перегородки выполнены из проводящего ток материала и размещены с зазором относительно дна канала, выравниватели потока установлены в местах расположения краев сердечника электромагнита, а канал выполнен с входным и выходным штуцерами и сливным отверстием.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что расплавленная проводящая среда представляет собой расплавленный электролит.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к разделению неоднородных суспензий фильтрованием в поле центробежных сил в металлургии вторичных металлов.

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности, к получению полупроводниковых материалов, и может быть использовано в производстве сырьевого германия, применяемого для выращивания монокристаллов для оптического применения.

Изобретение относится к рафинированию свинца от примесей. В расплав вмешивают реагент-осадитель, связывающий примеси в соль, нерастворимую в расплавленной щелочи.

Изобретение относится к способу и устройству для рафинирования свинца от меди. Способ включает фильтрацию примесей центробежным аппаратом в верхней зоне при температуре 400-450°С и охлаждение металла в нижней зоне до 340-330°С продувкой азотом с гранулированной серой и с древесными опилками.

Изобретение относится к центрифуге для рафинирования расплавленных металлов. Центрифуга содержит плавильную ванну; фильтр, состоящий из двух конусообразных тарелей с образованием полости фильтра и с окнами; диск с образованием фильтрующих щелей с тарелями, приводы вращения и погружения фильтра, на диске фильтра закреплен кольцеобразный экран.

Изобретение относится к вакуумному аппарату для разделения оловянных сплавов дистилляцией. Вакуумный аппарат содержит цилиндрическую вакуумную камеру с установленной колонной кольцевых испарительных тарелей с верхней питающей тарелью и нижней сливной тарелью, металлопровод, подведенный к верхней питающей тарели и соединенный с барометрической трубой, погруженной в котел для исходного сплава, при этом нижняя сливная тарель соединена с барометрической трубой, погруженной в котел для отвода чистого олова из камеры, графитовый нагреватель, размещенный по оси колонны тарелей и смонтированный на верхней крышке вакуумной камеры, цилиндрические графитовые перфорированные экраны для конденсации паров, окружающие колонну тарелей по периферии, и барометрическую трубу, размещенную под упомянутой вакуумной камерой и погруженную в котел для отвода конденсата, и снабжен конденсатором, установленным между стенкой упомянутой вакуумной камеры и графитовым перфорированным экраном соосно с ним, выполненным в виде сетки и сверху накрытый кольцевой чашей с дном из сетки, и по крайней мере одним штуцером для заливки оборотного конденсата, вставленным в кольцевую чашу.

Изобретение относится к способу и устройству для эффективной заливки электрически непроводящего фильтра. Способ включает окружение керамической фильтрующей среды низкочастотной (1-60 Гц) индукционной катушкой, сосной с направлением результирующего потока металла.

Группа изобретений относится к переработке электронных печатных плат. Полую емкость с ломом электронных печатных плат размещают в среде жидкого теплоносителя, разогретого до температуры или выше температуры плавления оловянно-свинцового припоя, после расплавления оловянно-свинцового припоя полую емкость освобождают от теплоносителя и затем путем вращения удаляют из нее расплавленный оловянно-свинцовый припой и остатки теплоносителя.

Изобретение относится к устройству для рафинирования жидкого алюминия и его сплавов в процессе непрерывного литья слитков из алюминиевых сплавов. Устройство содержит корпус с входным и выходным каналами, закрытый сверху герметичной крышкой, внутри которого размещены гидравлически связанные с образованием сообщающихся сосудов буферная емкость в виде приемного канала и вертикальная футерованная рабочая камера в виде раздаточного цилиндрического канала, вокруг нижней части которой размещены катушки магнитогидродинамического турбулизатора.

Изобретение относится к области ядерной энергетики. Устройство для очистки жидкометаллической среды от взвешенных примесей содержит корпус с входным и выходными патрубками и расположенный внутри корпуса фильтр.
Изобретение относится к очистке магния от примесей. Способ включает рафинирование магния в подогретом тигле, установленном в электропечи, с получением предварительно очищенного расплавленного магния, заливку очищенного расплавленного магния в литейные формы, выдержку полученных отливок магния, извлечение их из литейных форм, загрузку отливок магния в аппарат для возгонки, их нагрев, возгонку паров магния и их конденсацию в реторте-конденсаторе, охлаждение аппарата для возгонки, извлечение конденсатного магния из реторты-конденсатора.

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для рафинирования металлов в состоянии расплава. Способ включает разогрев и плавление металла в тигле, в вакуумной камере и циклическую обработку плазмой переменного тока поверхности расплава, содержащую период обработки с использованием увлажненного аргона, период обработки с использованием сухого аргона, период вакуумной дистилляции и период подачи флюса.

Изобретение относится к устройству для рафинирования расплавов из алюминиевых сплавов. Устройство содержит корпус, выполненный в виде лотка, закрытого герметичной подъемной крышкой, входной и выходной каналы, размещенные в донной части корпуса и оснащенные магнитогидродинамическими насосами.

Изобретение относится к устройству и способу рафинирования расплавов из алюминиевых сплавов. Устройство содержит плоский корпус, выполненный в виде лотка с трапецеидальными каналами на дне, на стенках которых размещены электроды, подключенные к положительному полюсу источника постоянного напряжения, и выполненные на дне корпуса входной и выходной каналы, оборудованные магнитогидродинамическими насосами для подачи и отвода жидкого металла.

Изобретение относится к устройству и способу рафинирования расплавов из алюминиевых сплавов. Устройство содержит корпус, выполненный в виде лотка, стенки которого расположены под углом 90° друг к другу и соединены с полюсами источника электрического тока, причем в нижней части лотка стенки зафиксированы в пазах балки, выполненной из материала с демпфирующими и диэлектрическими свойствами.

Изобретение относится к металлургии. Технический результат - повышение производительности и уменьшение износа футеровки.

Изобретение относится к металлургии. Способ очистки тетрафторида циркония от примесей включает сублимацию тетрафторида циркония в смеси с 8-30 мас.% металлического циркония и десублимацию образующихся паров.

Изобретение относится к способу и устройству для добавления порошка в жидкий металл. .

Изобретение относится к черной металлургии, к области электротермической техники. .

Изобретение относится к области рафинирования металлов и сплавов при помощи электромагнитных сил. Устройство содержит ферромагнитный магнитопровод, между полюсами электромагнита которого выполнен сепарационный канал с расположенными в нем параллельными перегородками. Устройство содержит электроды и выравнивателями потока. Вертикальные перегородки из проводящего ток материала размещены с зазором относительно дна канала. Выравниватели потока установлены в местах расположения краев сердечника электромагнита, а канал выполнен с входным и выходным штуцерами и сливным отверстием. Устройство позволяет повысить эффективность сепарации. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх