ВАКУУМНЫЙ АППАРАТ ДЛЯ РАФИНИРОВАНИЯ ОЛОВЯННЫХ СПЛАВОВ Российский патент 1997 года по МПК C22B9/02 

Изобретение относится к рафинированию металлов, в частности к аппаратам для рафинирования цветных металлов.

Известен и принят за прототип вакуумный аппарат для непрерывного рафинирования металлов дистилляцией примесей из олова, включающий колонку тарелей, окруженную многослойным перфорированным экраном, центральный нагреватель, барометрические металлопроводы для подачи металла в аппарат и выпуска продуктов дистилляции из него (авт. св. СССР N 453083, C 22 B 9/04).

Недостатком аппарата является сложность конструкции узла конденсации продуктов, что осложняет запуск и остановку аппарат, не позволяет его использовать в небольших объемах производства, приводит к повышенному расходу электроэнергии для рафинирования высокосвинцовистых оловянных сплавов.

Цель создания аппарата для рафинирования оловосплавов снижение длительности запуска аппарата и общее снижение расхода энергии при рафинировании высокосвинцовистых оловянных сплавов.

Цель достигается тем, что в известном вакуумном аппарате для рафинирования металлов посредством дистилляции, состоящем из цилиндрической вакуумной камеры, внутри которой установлена колонна испарительных тарелей, окруженная цилиндрическим многослойным перфорированным экраном, по продольной оси установлен графитовый нагреватель, смонтированный на верхней крышке вакуумной камеры и барометрических труб для отвода продуктов из камеры, дополнительно в нижней части корпуса размещены фланцы, к которым подсоединены барометрические трубы, в которые вставлены графитовые воронки, связанные каналами в графитовой подине с пазами под экраны.

Такое конструктивное исполнение аппарата дает возможность повысить оперативность запуска-остановки аппарата рафинирования, обусловливает его компактность и использование для малых производств.

На чертеже изображен вакуумный аппарат, продольный разрез.

Устройство состоит из цилиндрической вакуумной камеры 1 с крышкой 2 и днищем 3.

Внутри вакуумной камеры 1 помещены кольцевые тарелки 4 для подогрева рафинируемого металла и кольцевые тарелки 5 для испарения примесей из металла, которые расположены друг над другом. Кольцевые тарелки 4, 5 изготовлены из электродного графита.

Верхняя тарелка 4 замкнута и служит только для подогрева поступающего в аппарат исходного металла до температуры, при которой начинается интенсивное испарение низкокипящих примесей.

Верхняя тарель 4 закрыта крышкой 6, в которую вставлена воронка 7, соединенная трубой подачи 8 исходного металла, погруженного в обогреваемый котел 9 исходного металла.

Кольцевые тарелки 5 имеют кольцевую канавку для протекания рафинируемого металла. В каждую из тарелок 5 встроено отводное отверстие для стока металла на нижеследующую тарелку. Отверстие устанавливается таким образом, что на каждой тарелке образуется определенный слой 0,5-1,0 см металла. По оси кольцевых тарелок 4, 5 вставлен графитовый нагреватель 10. Графитовый нагреватель 10 представляет собой стержень, который встроен во внутреннюю полость тарелок 4, 5, имеющий продольный паз и на одном конце утолщение поперечного сечения для резьбового соединения графитового нагревателя 10 с медными водоохлаждаемыми токоподводами 11, закрепленными на верхней крышке 2.

Внутри рабочего пространства вакуумной камеры 1 между кольцевыми тарелками 4, 5 и стенками вакуумной камеры 1 размещаются теплоизолирующие экраны 12, которые являются перфорированными цилиндрическими обечайками из графита и предусмотрены для уменьшения теплопотерь и для осуществления конденсации паров металла по пути к вакуумпроводу 13.

Все экраны 12 имеют взаимно перекрытые отверстия 14, которые смещены относительно оси друг друга, для снижения теплопотерь излучением, повышения отдачи тепла от паров и достижения конденсации.

Кольцевые тарелки 5 и экраны 12 смонтированы на графитовой подине 15, которая снабжена пазами 16 сбора конденсата, каналом 17 перетока конденсата с экранов и каналом 18 перетока олова от тарелей. Каналы 17, 18 соединены с воронками 19, 20, вставленными в барометрические трубы 21, 22.

Днище 3 аппарата снабжено фланцами 23 для герметичного подсоединения барометрических труб 21, 22. Нижние концы барометрических труб погружены в обогреваемые приемные котлы 24, 25.

Вакуумный аппарат действует следующим образом:
Рафинируемый от свинца и висмута оловянный сплав из котла исходного металла по трубе питателя 8 попадает через воронку 7 в крышке 6 в верхнюю кольцевую тарелку 4 и подогревается до 900-1000^oC. При этой температуре свинец и висмут начинают испаряться. Металл последовательно протекает по кольцевым тарелкам 5. Из-за низкого остаточного давления в аппарате 1 имеющиеся в олове доли свинца и висмута постепенно испаряются по мере протекания металла вниз по кольцевым испарительным тарелкам 5.

Готовое рафинированное олово попадает из нижней кольцевой тарелки 5 по каналу 17 в воронку 19, по барометрической трубе 21 сливается в приемный котел 24. Пары свинца, висмута и, частично, олова конденсируются в жидкое состояние преимущественно на экранах 12, стекают в пазы 16, по каналу 18 стекают в воронку 20 и по барометрической трубе 22 в приемный котел 25.

При проведении испытаний в аппарате для рафинирования олова были получены следующие технологические характеристики. При содержании в исходном олове свинца 3,5 мас. а висмута 0,3 мас. при температуре процесса 1100^oC и остаточном давлении в камере 0,3 мм рт. ст. содержание свинца снижается до 0,02 мас. и висмута до 0,005 мас. Производительность вакуумного аппарата равна 0,1-0,3 т/ч. Конденсат содержит 50-60 мас. олова. Остаток состоит из свинца и висмута в зависимости от их содержания в исходном олове.

Конструкция аппарата для рафинирования металла, обеспечивает надежную работу аппарата для малых производств, повышает оперативность переработки разносортного сырья, улучшает качество получаемого металла и снижает стоимость продукции.

Использование: изобретение относится к рафинированию металлов, в частности к конструкция аппаратов для рафинирования цветных металлов. Сущность: в вакуумном аппарате для рафинирования металлов дистилляцией, содержащем цилиндрическую камеру, внутри которой установлена колонна испарительных тарелей, окруженная многослойным перфорированным экраном, по продольной оси установлены графитовый нагреватель, смонтированный на верхней крышке вакуумной камеры, и барометрические трубы для отвода продуктов из камеры, в нижней части корпуса размещены фланцы, к которым подсоединены барометрические трубы, в которые вставлены графитовые воронки, соединенные с каналами в графитовой подине с пазами под экраны. 1 ил.

Вакуумный аппарат для рафинирования оловянных сплавов посредством дистилляции, содержащий цилиндрическую вакуумную камеру, внутри которой установлена колонна испарительных тарелей, окруженная цилиндрическим многослойным перфорированным экраном, установленный по продольной оси графитовый нагреватель, смонтированный на верхней крышке вакуумной камеры, и барометрические трубы для отвода продуктов из камеры, отличающийся тем, что в днище корпуса камеры размещены не менее двух фланцев, к которым подсоединены барометрические трубы, в которые вставлены графитовые воронки, связанные каналами в графитовой подине с пазами под экраны.