устройство для получения губчатого титана

Формула изобретения

Устройство для получения губчатого титана, включающее конденсатор с холодильником, паропровод, совмещенный аппарат восстановления-сепарации, помещенный в совмещенную электропечь, состоящую из кожуха и футеровки, в которой размещены на двух горизонтальных уровнях каналы с патрубками для подвода воздуха, вакуумирования печи и для отвода горячего воздуха, соединенные с коллекторами, термодатчики, отличающееся тем, что каналы для подвода и отвода воздуха расположены в футеровке под углом 25 - 35^o к касательной поверхности футеровки и имеют разную направленность по уровням, коллекторы размещены в футеровке печи, а термодатчики снабжены герметичными компенсаторами перемещения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к получению титана магниетермическим способом.

Известна электрическая вакуумная печь для сепарации губчатого титана [1] .

Печь выполнена из герметичного цилиндрического кожуха, футеровки, нагревателей, термодатчиков, вакуумпровода. В этой печи возможно проводить лишь процесс вакуумной сепарации, но невозможно вести процесс восстановления. Следовательно, производительность печи недостаточно высока, т.к. в печь устанавливают охлажденный аппарат сепарации с реакционной массой и требуется время для его разогрева. Наиболее близким известным устройством для проведения совмещенного процесса восстановление-сепарация является устройство [2] (прототип). Оно состоит из конденсатора с холодильником, паропровода, совмещенного аппарата восстановления-сепарации, помещенного в совмещенную электропечь, состоящую из кожуха и футеровки, в которой размещены на двух горизонтальных уровнях каналы с патрубками для подвода воздуха и вакуумирования печи и для отвода горячего воздуха, соединенные с коллекторами, расположенными вне футеровки. В печь помещается совмещенный аппарат. Во время ведения процесса восстановления в совмещенном аппарате в верхний ряд каналов печи подается воздух. Из нижнего ряда он выходит. Аппарат имеет нижнее сливное устройство.

Во время ведения процесса вакуумной сепарации к верхнему патрубку подсоединяется вакуумная система, отверстие в подине заглушается металлическим колпаком. Аппарат с помощью паропровода подсоединяется к конденсатору, установленному в холодильнике.

Недостатком описанного устройства является плохая теплоизоляция пода печи, коллекторов печи, зон подвода и отвода воздуха. Размещение и теплоизоляция термодатчиков вообще отсутствует. Плохая теплоизоляция приводит к увеличению длительности процесса, следовательно, к уменьшению производительности устройства.

Целью данного изобретения является увеличение производительности устройства. Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве для получения губчатого титана, включающем конденсатор с холодильником, паропровод, совмещенный аппарат восстановления-сепарации, помещенный в совмещенную электропечь, состоящую из кожуха и футеровки, в которой размешены на двух горизонтальных уровнях каналы с патрубками для подвода воздуха, вакуумирования печи и для отвода горячего воздуха, соединенные с коллекторами термодатчики, каналы для подвода и отвода воздуха расположены в футеровке под углом 25 - 35^o к касательной поверхности футеровки и имеют разную направленность по уровням, коллектора размещены в футеровке печи, а термодатчики снабжены герметичными компенсаторами перемещения.

Размещение каналов подвода и отвода воздуха под углом 25 - 35^o к касательной поверхности футеровки и разная направленность их на уровнях ввода и вывода воздуха исключает большую потерю тепла через кожух печи путем излучения, обеспечивает равномерное охлаждение стенки аппарата по его периметру при ограничении количества каналов, подводящих воздух. При разной направленности каналов на уровнях подвода и отвода воздуха обеспечивается отвод горячего воздуха при ограничении количества отводящих каналов. Все эти меры направлены на лучшую теплоизоляцию печи, следовательно, на сокращение длительности процесса, на повышение производительности устройства.

Размещение коллектора в футеровке печи направлено на повышение теплоизоляции шахты печи, сокращение длительности процесса вакуумной сепарации, т. е. повышение производительности устройства.

Снабжение термодатчиков герметичными компенсаторами перемещения также сокращает длительность их установки, следовательно, способствует повышению производительности устройства.

На чертеже изображено устройство для получения губчатого титана, включающее совмещенный аппарат восстановления-сепарации 1 со сливным устройством 2, помещенный в совмещенную электропечь 3, состоящую из кожуха 4, футеровки 5, в которой размещены на двух горизонтальных уровнях каналы 6, 7 соответственно для подвода воздуха и отвода воздуха под углом 25 - 35^o к касательной поверхности футеровки, противоположно направленные коллектора 8, 9, герметично размещенные в футеровке, термодатчики 10 с герметичными компенсаторами 11 перемещения, нагреватели 12, патрубки 13, 14. Совмещенный аппарат 1 паропроводом 15 соединен с конденсатором 16, помещенным в холодильник 17.

Устройство для получения губчатого титана работает следующим образом. В совмещенную электропечь 3 помещают совмещенный аппарат восстановления-сепарации 1 со сливным устройством 2. С помощью герметичных компенсаторов 10 перемещения (например сильфона) к стенке аппарата прижимают термодатчики. Затем включают нагреватели 11 электропечи 3 и разогревают аппарат 1 до 800^oC. В аппарат заливают 6,5 т магния, который разогревают до 800^oC и подают тетрахлорид титана со скоростью 350 кг/ч в количестве 16,0 т. Периодически сливают хлорид магния из аппарата через сливное устройство 2 по 700 кг. Во время ведения процесса температура стенки аппарата в зоне реакции поддерживается в пределах 780 - 850^oC с помощью охлаждающего воздуха, подаваемого через коллектор 8, нижний ряд каналов 6, наклоненных в горизонтальной плоскости к касательной поверхности футеровки под углом 25^o и выходящего через верхний ряд каналов 7, противоположно направленных каналам 6, но также под углом 25^o к касательной футеровки 5 в горизонтальной плоскости, коллектор 9 и патрубок 14. При этом воздух подают с большой скоростью, с которой справляются противоположно направленные каналы для его отвода из печи. Интенсивность охлаждения аппарата в зоне реакции способствует повышению его производительности. Охлаждение аппарата потоком воздуха, направленного под углом 25^o к касательной поверхности футеровки, происходит равномерно по всему периметру, т. е. процесс за счет плохого охлаждения стенки аппарата не задерживают, скорость подачи TiCl₄ не снижают из-за перегревов. Следовательно, производительность такого аппарата высокая. Периодически из аппарата во время ведения процесса восстановления сливают хлорид магния через сливное устройство 2 по 700 кг. По окончании процесса восстановления получают реакционную массу, в которую входит 4 т титана. По окончании процесса восстановления к совмещенному аппарату подсоединяют помещенный в холодильник 17 конденсатор 16 с помощью паропровода 15, заглушают патрубок 14, патрубок 13 подсоединяют к вакуумной системе, создают вакуум в конденсаторе, нагревают печь и аппарат 1 до 980^oC, отгоняют из губчатого титана под вакуумом магний и хлорид магния. После очистки титана совмещенный аппарат охлаждают и демонтируют. Размещение коллекторов внутри футеровки печи повышает ее теплоизоляционные свойства, способствует сокращению длительности процесса, повышению производительности устройства. Снабжение термодатчиков герметичными компенсаторами перемещения также повышает теплоизоляционные свойства печи, способствует сокращению длительности процесса и повышению производительности устройства. Размещение каналов под углом 25^o к касательной поверхности футеровки исключает потери тепла путем излучения, следовательно, сокращается длительность процесса, повышается производительность устройства.