Вакуумная дистиляционная печь для рафинирования металлов и сплавов Советский патент 1976 года по МПК H05B5/00 C21C5/56 

1

Изобретение относится к технике получения чистых металлов дистилляцией в вакууме и может быть применено для рафинирования висмута и свинца, а также использовано в качестве дистилляционного куба в ректификационной колонне с индукционным нагреаом на промышленной частоте.

Известны печи для дистилляции, содержащие электрический нагреватель, корпус печи, в котором заключен тигель с металлом, подлежащим дистилляции, и конденсатор, на котором конденсируются пары рафинируемого металла и легколетучие примеси. Указанные печи имеют ряд существенных недостатков: затруднен массообмен между испаряющейся поверхностью жидкого металла и глубинными слоями расплава; установки такого типа характеризуются больщой тепловой инерционностью, ограниченным сроком службы нагревателя, повыщенными требованиями к электроизоляционным материалам при высокой температуре.

Известно также устройство для разделения бинарного сплава дистилляцией в вакууме. Это лабораторная печь с наружным расположением индуктора, питающегося от генератора высокой частоты. В таком устройстве несколько улучщен массообмен в расплаве изза вынужденной конвекции металла под действием электродинамических сил поля, но глубина проникновения этих сил в жидком металле на высоких частотах недостаточна, чтобы вызвать интенсивный масообмен во всем объеме, что приводит к уменьшению выхода 5 рафинируемого металла. В устройстве возникает значительный перепад температуры между наружной стенкой тигля и внутренней стенкой корпуса из неэлектропроводного материала, приводящий к конденсации паров металла в зазоре. Накопление конденсатора в зазоре может привести к разрущению хрупких стенок корпуса и тигля при остановке печи, что не позволяет использовать указанное устройство для дистилляции токсичных и других опасных материалов.

Целью изобретения является повышение выхода рафинируемого металла и надежности работы вакуумной дистилляционной печи. Это достигается тем, что корпус печи выполнен из двух стенок из материала, обладающего хорощей пластичностью, прочностью, низкой магнитной проницаемостью и пониженной электропроводностью. В вакуумируемой полости, образуемой этими стенками, расположе

5 ны отражательные, цилиндрические, разрезанные по образующей экраны, а снаружи прикреплена обечайка, образующая охлаждаемую оболочку, в которой циркулирует хладагент. Такое расположение конструктивных элементов печи обеспечивает устранение перепада температуры между горячей стенкой корпуса и наружной поверхностью тигля, что предотвращает конденсацию паров металла в зазоре и, следовательно, повышает надежность работы печи. Этому способствует также отсутствие механических напряжений в горячей стенке корпуса, так как в рабочих условиях давление с обеих ее сторон одинаково. Низкая магнитная проницаемость и пониженная электропроводность материалов стенок позволяет питать индуктор промышленной частотой, обеспечивающей как нагрев, так и перемешивание расплава.

На чертеже показана предлагаемая печь.

Нечь содержит тигель 1, внутри которого заключен рафинируемый металл. Тигель помещен внутри цилиндрического корпуса 2. Экраны 3 расположены в вакуумируемой полости 4, образуемой внутренней стенкой 5 охлаждаемой оболочки и корпусом 2. Наружная стенка 6 и внутренняя стенка 5 охлаждаемой оболочки образуют полость, в которой циркулирует хладагент, например вода. Вверху стенки охлаждаемой и вакуумируемой полостей прикреплены к кольцу компенсатора 7 удлинений, внизу - к основанию наружной стенки печи. Охлаждаемый индуктор 8 расположен снаружи охлаждаемой оболочки. Патрубок 9 служит для вакуумирования полости 4, патрубки 10 и 11 - соответственно для

разгрузки и загрузки жидкого металла, а патрубок 12 - для подвода охлаждающей воды.

Вакуумная дистилляционная печь работает следующим образом.

Включают водяное охлаждение индуктора и охлаждаемой оболочки. Производят откачку свободного пространства печи и полости 4 до рабочего вакуума. Подают напряжение на индуктор. Дистиллируемый металл в жидком состоянии поступает через патрубок 11 и быстро нагревается до температуры дистилляции индуктором. После окончания дистилляции печь выключают выполнением перечисленных операций в обратном порядке.

Формула изобретения

Вакуумная дистилляционная печь для рафинирования металлов и сплавов с наружным расположением индуктора, содержащая корпус печи с тиглем и устройство для вывода дистиллята, отличающаяся тем, что, с целью повышения выхода рафинируемого металла и надежности работы печи, корпус печи выполнен из двух стенок, полость между

5 которыми образует вакуумируемый объем, при этом внутри вакуумируемого объема установлены цилиндрические, разрезанные по образующей отражательные экраны, а наружная стенка снабжена с внешней стороны по0 лой охлаждаемой обечайкой.

1 2.

Вакууи

метали

ВоЭс