УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАГНИЕТЕРМИЧЕСКОГО ПОЛУЧЕНИЯ ГУБЧАТОГО ТИТАНА Российский патент 2008 года по МПК C22B34/12 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к устройствам магниетермического получения губчатого титана, в частности к устройствам для очистки губчатого титана от магния и его хлорида путем вакуумной высокотемпературной сепарации.

Известно устройство для магниетермического получения губчатого титана («Титан», В.А.Гармата и др. - М.: Металлургия, 1981 г., с.391), включающее электропечь, в которую установлена реторта-реактор с донным патрубком, ложным дном, закрытая крышкой с центральным патрубком, на который установлена плавкая заглушка, тепловой экран, реторту-конденсатор с вакуумпроводом, подсоединенным к донному патрубку, открытый кессон с распределителем воды.

Производительность описанного аппарата вакуумной сепарации низкая, так как во время процесса конденсатные магний и хлорид магния осаждаются в монтажных зазорах между обечайками теплового экрана, на его поверхности и между стенкой реторты-конденсатора и крышкой. Это затрудняет демонтаж аппарата, следовательно, снижает его производительность. В ходе процесса было возможно разрушение вакуумной прокладки в соединении донный патрубок-вакуумпровод. Поэтому требовалось постоянное наблюдение за состоянием прокладки. При этом непомерно возрастают трудозатраты и снижается производительность аппарата.

Наиболее близким аппаратом к заявляемому устройству является аппарат для вакуумной сепарации губчатого титана по патенту № 2258755 от 10.03.2004 г., опубликованный 20.08.2005, Бюл. № 23 - прототип, состоящий из реторты-реактора с донным патрубком, в который входит защитный стаканчик, ложным дном, закрытую крышкой с центральным патрубком, в который вварен конус, находящийся под плавкой заглушкой, с боковым отсосом, реторты-конденсатора с донным патрубком с заглушкой, закрытого сверху кессона.

Недостатком данного устройства является то, что оно имеет пониженную производительность из-за большой высоты центрального патрубка, который во время ведения процесса восстановления тетрахлорида титана магнием может забиваться титаном. При этом процесс вакуумной сепарации может значительно замедлиться за счет уменьшения сечения центрального патрубка.

Подача охлаждающей воды на реторту-конденсатор через трубопровод снижает скорость подачи воды за счет сопротивления трубопровода до величины 1 л/с и менее, что недостаточно для охлаждения реторты-конденсатора. За счет чего снижается производительность устройства.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в устранении недостатков прототипа и в повышении производительности устройства для магниетермического получения губчатого титана за счет исключения зарастания центрального патрубка губчатым титаном и интенсивного охлаждения реторты-конденсатора.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для магниетермического получения губчатого титана, включающем реторту-реактор с донным патрубком и ложным дном, закрытую крышкой с боковым вакуум-отводом во фланце и с центральным патрубком, на который установлена плавкая заглушка, закрепленная к патрубку прижимным кольцом, насадок в виде усеченного конуса, реторту-конденсатор с донным патрубком, ложным дном, кессон, тепловой экран, новым является то, что кессон выполнен с рубашкой, имеющей отверстия в верхней его части и с расположенным под ними направляющим кольцом для подачи воды на реторту-конденсатор, высота центрального патрубка крышки составляет 0,3-0,7 высоты крышки, высота прижимного кольца равна 0,5-1,5 высоты центрального патрубка, а в верхней части прижимного кольца жестко закреплен насадок, обращенный большим основанием вниз.

Кроме того, кессон сверху открыт.

Снабжение кессона рубашкой, по которой на орошение реторты-конденсатора подается вода из отверстий в верхней его части по направляющему кольцу, позволяет подать большее количество воды на реторту-конденсатор, чем в известном устройстве, за счет снижения сопротивления системы, подающей воду. Тем самым улучшить условия конденсации паров магния и его хлорида в реторте-конденсаторе, что ускоряет процесс вакуумной сепарации и повышает производительность устройства.

Отношение высоты центрального патрубка к высоте крышки как 0,3-0,7 исключает возможность зарастания его губчатым титаном на процессе восстановления. Следовательно, повышает производительность устройства для магниетермического получения губчатого титана.

Выполнение прижимного кольца, высота которого составляет 0,5-1,5 высоты центрального патрубка, с жестко закрепленным в верхней части его насадка в виде усеченного конуса, обращенного большим основанием вниз, позволяет создать направленный поток паров магния и его хлорида в реторту-конденсатор и осадить конденсат на стенку, а не в монтажные зазоры между ретортой-конденсатором и экраном, а также на его поверхности, что повышает производительность устройства.

Выполнение кессона без верхней крышки при описанной системе подачи воды на реторту-конденсатор исключает паровыделение в помещение цеха и способствует лучшему охлаждению реторты-конденсатора в ходе процесса. Следовательно, способствует повышению производительности устройства.

Следовательно, все признаки заявляемого изобретения способствуют повышению производительности устройства для магниетермического получения губчатого титана.

Устройство для магниетермического получения губчатого титана изображено на чертеже. Устройство состоит из реторты-реактора 1 с донным патрубком 2, ложным дном 3, крышкой 4, с боковым вакуумным отсосом 5 во фланце крышки 4, центральным патрубком 6, высота которого составляет от высоты крышки 0,3-0,7, с плавкой заглушкой 7, которая прижимается к патрубку 6 прижимным кольцом 8 через прокладку 9, соотношение высоты кольца 8 к высоте патрубка 6 составляет 0,5-1,5, а в верхней части прижимного кольца 8 жестко закреплен насадок 10 в виде усеченного конуса с большим основанием внизу. Сверху крышки 4 установлен тепловой экран 11 и реторта-конденсатор 12 с ложным дном 3 и донным патрубком 2, к фланцу которого жестко закреплена металлическая заглушка 13. На реторту-конденсатор 12 установлен закрытый кессон 14 с рубашкой 15, в верхней части которого через отверстия 16 по направляющему кольцу 17 на реторту-конденсатор 12 подается вода. К донному патрубку 2 реторты-реактора 1 приварено сливное устройство 18 с заглушкой 19.

Устройство для магниетермического получения губчатого титана работает следующим образом.

В реторте-реакторе 1 с ложным дном 3 и донным патрубком 2, сливным устройством 18, герметизированной крышкой 4 с центральным патрубком 6 высотой 0,4 от высоты крышки в ходе процесса магниетермического восстановления тетрахлорида титана получают реакционную массу губчатого титана (5 т), поры которого заполнены магнием (Mg 3,5 т) и хлористым магнием (MgCl₂ 1,2 т). После окончания процесса восстановления сливное устройство 18 герметизируют заглушкой 19 и монтируют аппарат вакуумной сепарации.

Вследствие уменьшения высоты центрального патрубка до 0,4 высоты крышки исключается нарастание на его поверхности губчатого титана. Следовательно, не снижаются площадь его сечения и производительность устройства на процессе вакуумной сепарации, что возможно ожидать в случае использования известного изобретения (прототип).

На центральный патрубок 6 крышки 4 устанавливают плавкую заглушку 7, на которую укладывают прокладку из паронита 9 и прижимают кольцом 8 (прижимное кольцо) высотой, равной высоте патрубка 6, с насадком 10, установленным сверху. На крышку 4 реторты-реактора 1 с реакционной массой устанавливают тепловой экран 11 и реторту-конденсатор 12 с донным патрубком 2, герметизированным металлической заглушкой 13, и с ложным дном 3. Фланцы устройства герметизируют болтовыми соединениями. На реторту-конденсатор устанавливают кессон 14 с рубашкой 15, в верхней части которого имеются отверстия 16 для подачи воды и направляющее кольцо 17, чтобы направить воду на реторту-конденсатор. Собранное таким образом устройство для получения губчатого титана помещают в печь вакуумной сепарации. Боковой вакуумотсос подсоединяют к вакуумной системе и вакуумируют устройство.

Реторту-реактор 1 нагревают до 1000°С, реторту-конденсатор 12 охлаждают водой, подаваемой через рубашку 15 кессона 14, отверстия 16 в кессоне и по направляющему кольцу 17 на поверхность реторты-конденсатора 12.

При нагреве реакционной массы из нее испаряются магний и его хлорид. Расплавляется плавкая заглушка 7 из алюминия, пары Mg и MgCl₂ проходят через центральный патрубок 6, прижимное кольцо 8, равное по высоте патрубку 6, и насадок 10, который направляет их в реторту-конденсатор 12. При этом происходит равномерное осаждение магния и его хлорида на стенку реторты-конденсатора 12, а не в монтажные зазоры и поверхность экрана, что способствует быстрому демонтажу устройства, следовательно, повышает его производительность.

Использование для подачи воды на реторту-конденсатор 12 рубашки 15 кессона 14, отверстий 16 в нем и направляющего кольца 17 позволяет с большей скоростью подать воду на реторту-конденсатор 12 вследствие снижения сопротивления системы, подающей воду по сравнению с прототипом. Предложенная система подачи воды на реторту-конденсатор 12 позволяет эффективно ее охладить, следовательно, повысить производительность устройства.

Таким образом, сохраняя преимущества прототипа, предложенные технические решения позволяют повысить производительность устройства для магниетермического получения губчатого титана на 8%.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к устройствам для магниетермического получения губчатого титана и его очистки. Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении производительности устройства. Устройство включает реторту-реактор с донным патрубком и ложным дном, закрытую крышкой с центральным патрубком, на котором установлена плавкая заглушка, прижатая к патрубку кольцом, с боковым вакуум-отводом во фланце, насадок в виде усеченного конуса, реторту-конденсатор с донным патрубком, ложным дном, кессон, тепловой экран. Кессон выполнен с рубашкой, имеющей отверстия в верхней его части, и с расположенным под ними направляющим кольцом для подачи воды на реторту-конденсатор. Высота центрального патрубка крышки составляет 0,3-0,7 высоты крышки, а высота прижимного кольца равна 0,5-1,5 высоты центрального патрубка. В верхней части прижимного кольца жестко закреплен насадок, обращенный большим основанием вниз. Кессон сверху открыт. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для магниетермического получения губчатого титана, включающее реторту-реактор с донным патрубком и ложным дном, закрытую крышкой с боковым вакуум-отводом во фланце и с центральным патрубком, на котором установлена плавкая заглушка, закрепленная к патрубку прижимным кольцом, насадок в виде усеченного конуса, реторту-конденсатор с донным патрубком, ложным дном, кессон и тепловой экран, отличающееся тем, что кессон выполнен с рубашкой, имеющей отверстия в верхней его части, и с расположенным под ними направляющим кольцом для подачи воды на реторту-конденсатор, высота центрального патрубка крышки составляет 0,3-0,7 высоты крышки, а высота прижимного кольца равна 0,5-1,5 высоты центрального патрубка, а в верхней части прижимного кольца жестко закреплен насадок, обращенный большим основанием вниз.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что кессон выполнен сверху открытым.