Устройство для хлорирования Советский патент 1992 года по МПК F27B1/00 

Изобретение относится к металлургии редких металлов, в частности к хлорной металлургии ниобия и тантала, и может быть применено для процесса хлорирования ло- паритового концентрата в расплаве хлористых солей редкоземельных металлов.

Известно устройство для хлорирования в расплаве с фурмой для продувки расплава хлором, по которому фурменный узел (устройство) включает хлороподвод, металличе- скую литую фурму (корпус), трубу и наконечник со стальной пластиной, жестко соединяющей его с корпусом, причем наконечник выполнен не доходящим до конца фурмы на 1-2 его диаметра, а диаметр составляет 0,3-0,5 диаметра хлороподвода.

В процессе эксплуатации устройства для хлорирования нередко приходится снижать количество подаваемого хлора, при этом в наконечник (при малых расходах газа) может затекать рабочий расплав, образуя там настыли. В этом случае сечение

наконечника уменьшается, весь узел необходимо разогревать путем замыва рабочим расплавом. Наконечник постепенно корродирует и разрушается, уменьшаясь по длине. Наконец наступает момент, когда его окончание приходится на поперечный шов в огнеупорном блоке. Хлоргаз начинает разрушать шов между блоками и проходить по нему, минуя рабочий расплав, по футеровке в ловушку для газа и по отсосу на газоочистку.

Основными факторами, отрицательно влияющими на стойкость футеровки фурменного узла, являются в первую очередь температура, развивающаяся у него в процессе интенсивного теплового обмена за счет циркуляции горячего рабочего расплава и интенсивности его обмена.

Сущность предложенного устройства поясняется чертежом.

Устройство для хлорирования содержит корпус 1 (хлоратора) устройства, свод 2,

сл

с

ч о VI

со

о

о

патрубок 3 для загрузки шихты, взрывной патрубок 4, газовую камеру 5, камерухлори- -рования 6, вентиль, хлороподводВ, наруж- футеровку 9, внутреннюю футеровку 10, суженную часть 11, огнеупорные блоки 12, наконечник 13, пластину 14, головку 15 фурмы, фурму 16, ловушку 17 для газа, контакт- нуга пластину 18, отсос 19 газа, верхнюю контактную пластину 20, газоход с карманом 21.

Принцип работы устройства заключается в следующем.

В корпус 1, футерованный наружной футеровкой 9 (в основном шамотом) и внутренней футеровкой 10 (в основном высокоглиноземными блоками или кирпичом), заливается рабочий расплав, который заполняет камеру хлорирования 6 и суженную часть 11.

Хлоргаз подается через вентиль 7, хло- роподвод 8, наконечник 13 в суженную часть 11 камеры хлорирования.

Через патрубок для загрузки шихты 3, размещенный в своде 2, на зеркало рабочего расплава загружается шихта. В результате хлорирования образуются расплавленные хлориды редкоземельных металлов, остающихся в рабочем расплаве, и парогазовая смесь, которая из газовой камеры 5 проходит карман и по газоходу 21 поступает в аппараты конденсационной системы.

Основными факторами, способствующими разрушению футеровки фурменного узла, являются в первую очередь температура, затем количество вертикальных швов в огнеупорных блоках, по которым просверлен канал для монтажа наконечника.

Герметичность фурменного узла обеспечивает то, что наконечник вставлен в специально просверленный канал в огнеупорных блоках.

Угол наклона оси канала и наконечника к плоскости подины равен 5-6° вместо принятого в прототипе 20-25° изменяет гидродинамику, т.е. обеспечивает снижение рабочей температуры расплава в суженном пространстве на 100-150 град, чем температура в камере хлорирования. Это увеличивает стойкость футеровки (огнеупорных блоков), в которых просверлен канал и вставлен наконечник.

Хлоргаз, подаваемый со станции испарения, находится в хлоропроводе под давлением 3-5 ати. После вентиля давление его в фурме и наконечнике примерно около 1 ати, но характер подачи - толчками, пульсирующий. Величина пульсации зависит от соотношения поперечного сечения наконечника к поперечному хлорбпровода. В прототипе это соотношение было принято

1:(0,3-0,5) , что явно недостаточно. В предложенном устройстве это отношение составляет 1:(5-6). Принятое соотношение исключает эффект рессивера и увеличивает стойкость наконечника в 3 раза.

Эффект рессивера предполагает смягчение толчков газов или жидкостей, передавливаемых по трубопроводу. Чем больше соотношение объемов питающего трубопровода и расходного, тем плавнее и спокойнее происходит истечение газов или жидкостей. При соотношениях, указанных в прототипе, стойкость наконечника была 2-3 месяца. Принятого - около 7 мес. Для более полной характеристики эффекта рессивера

использовалась жидкостная холодная модель, на которой при соотношении ниже 1:5, например 1:3,5, затекание жидкости в наконечник при перепаде давлений в 0,5 ати составило 15 см, а при 1:4 - уже только

8-10 см.

При перепадах давлений в 0,8 ати величины возросли в 1,5 раза. При соотношении 1:(5-6) и перепаде давления 0,5 ати затекание жидкости в наконечник практически не

было.

Т.о., принятое соотношение поперечного сечения наконечника к поперечному сечению хлороподвода обеспечивает плавность в работе фурмы, исключает затекание рабочего расплава в наконечник.

Осуществление изобретения позволяет увеличить срок службы устройства до одного года без капитального ремонта по сравнению с прототипом в 2 раза.

Формула изобретения Устройство для хлорирования, содержащее корпус, футерованный огнеупором. камеру хлорирования с суженной нижней

частью, подину, летки для слива расплава, хлороподвод, фурмы, футеровку из огнеупорных блоков в нижней суженной части камеры хлорирования с выполненным в них каналом, в котором размещен наконечник

фурмы, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы, угол наклона оси канала и наконечника к плоскости подины составляет 5-6°, на длине канала размещено не более двух огнеупорных блоков и отношение поперечного сечения наконечника к поперечному сечению хлороподвода составляет 1:(5-б).

ю/I I 1 /

15 M 13 12 11

Изобретение относится к хлорной металлургии редких и редкоземельных металлов, в частности хлорной металлургии ниобия и тантала, титана и редкоземельных металлов. В устройстве для хлорирования угол наклона геометрической оси фурмы (и наконечника) к плоскости подины составляет 5-6°, а соотношение поперечного сечения наконечника к поперечному сечению хлоро- подвода (от регулирующего вентиля до фур- мы) составляет 1 :(5-6). Кроме того, наконечник выполнен из никеля. Наконечник вставлен в отверстие, проходящее через два огнеупорных блока по их общей диагонали. 1 ил.