способ прекращения неуправляемого слива расплава из реактора восстановления тетрахлорида титана магнием

Формула изобретения

Способ прекращения неуправляемого слива расплава из реактора восстановления тетрахлорида титана магнием при разгерметизации сливного устройства, включающий прекращение подачи тетрахлорида титана и аргона в реактор и создание в нем вакуума, отличающийся тем, что величину создаваемого вакуума определяют по количеству расплавленного магния и рассчитывают ее по уравнению

B=(0,8-0,9)·(1-K)·H _p·d_Mg,

где В - вакуум в реакторе, кгс/см²;

(0,8-0,9) - максимальный уровень магния в реакторе, доля;

(1-К) - коэффициент, учитывающий неиспользованный магний в ходе процесса восстановления, доля;

Н_р - высота реактора, см;

К - коэффициент использования магния, доля;

d _Mg - плотность магния при 800°С, кгс/см ².

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к магниетермическому производству губчатого титана, может быть использовано в цветной металлургии.

Известно осуществление способа получения губчатого титана в аппарате с верхним сливом хлористого магния (Родякин В.В. и др. Магниетермическое производство губчатого титана. - М.: Металлургия, 1971 г., с.128-130). При этом предотвращается вылив расплава через нижнее сливное устройство аппарата восстановления в ходе ведения процесса. Однако могут возникнуть затруднения слива хлористого магния из аппарата вследствие прогорания сливной трубы, проходящей внутри аппарата снизу вверх и забивания ее титановой губкой. Большие затруднения возникают при извлечении сливной трубы из аппарата, так как она врастает в блок титановой губки. Эта операция создает тяжелые и опасные условия труда. Кроме того, может возникнуть вылив магния и через верхнее сливное устройство, если вовремя не снизить давление в аппарате или не отключить вакуум от вакуумного ковша, которым выбирают хлористый магний из аппарата восстановления и не задать в вакуумный ковш аргон до атмосферного давления. В связи с этим способы с верхним сливом хлористого магния по внутренней трубе из аппарата восстановления не нашли применения в России и Казахстане.

Если труба сливного устройства проходит снаружи аппарата (патент № 235015, публ.90.08.08, Япония), то возможно ее прогорание или механическое разрушение сварных швов труб в печи и вылив расплава в печь, а затем и на площадку обслуживания. Так что верхнее сливное устройство не может исключить вылив магния из аппарата восстановления для получения губчатого титана.

В практике магниетермического производства при восстановлении тетрахлорида титана магнием со сливом хлористого магния через сливное устройство в днище аппарата восстановления при отказе сливного устройства предусматривается использование аварийного короба для слива в него расплава из аппарата.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является известное авторское изобретение СССР № 1157860 с приоритетом от 11 августа 1983 г. Отличительная особенность этого изобретения заключается в том, что в аппарате восстановления создают и поддерживают разрежение (вакуум) до устранения неисправности, отвечающее зависимости

Р=(1,1-1,2)Р_ст,

где Р - разрежение в аппарате;

P_ст - максимальное давление столба расплава в аппарате.

Недостатком известного изобретения является то, что в аппарате восстановления в ходе процесса невозможно постоянно измерять уровень расплава, так как магний после 40% использования частично заполняет поры губчатого титана. В уравнении не учитывается размер аппарата восстановления и стадия процесса, на которой произошел вылив расплава. Коэффициент уравнения (1,1-1,2) позволяет изменить разрежение в аппарате в узких пределах, что может в определенных условиях увеличить поступление воздуха в аппарат восстановления и привести к возгоранию губчатого титана и магния.

Технический результат предлагаемого изобретения - сокращение потерь магния и губчатого титана при разгерметизации сливного устройства реактора (аппарат восстановления) за счет горения и вылива магния.

Технический результат достигается тем, что в способе получения губчатого титана, включающего восстановление тетрахлорида титана магнием, прекращение подачи тетрахлорида титана и аргона в реактор в случае разгерметизации сливного устройства, новым является то, что в способе прекращения неуправляемого слива расплава из реактора восстановления тетрахлорида титана магнием, включающего прекращение подачи тетрахлорида титана и аргона в реактор и создание в нем вакуума, новым является то, что величину создаваемого вакуума определяют по количеству расплавленного магния, рассчитываемого по уравнению

B=(0,8-0,9)×(1-K)×H _p×d_Mg,

где В - вакуум в реакторе, кгс/см²;

(0,8-0,9) - максимальный уровень магния в реакторе, доля;

(1-К) - коэффициент, учитывающий неиспользованный магний в ходе процесса восстановления, доля;

Н_р - высота реактора, см;

К - коэффициент использования магния, доля;

d _Mg - плотность магния при 800°С, кг/см ³.

Данное уравнение позволяет вычислить количество магния в реакторе в ходе процесса без непосредственного его измерения.

Поэтому при разгерметизации сливного устройства реактора можно сразу вычислить величину необходимого вакуума с помощью машинного обеспечения и после отключения подачи тетрахлорида титана и аргона срочно вакуумировать реактор на вычисленную величину; чтобы удержать расплавленный магний в реакторе до ликвидации разгерметизации сливного устройства и предотвратить попадание значительной массы воздуха в реактор и потери магния и губчатого титана за счет горения.

Таким образом, более точное определение столба расплавленного магния (количество магния) в реакторе позволяет более точно определить требуемый вакуум и тем самым избежать и вылива расплавленного магния из реактора, и натекания значительного количества воздуха в реактор, что снижает потери магния и губчатого титана за счет горения.

Способ прекращения вылива расплава из реактора при разгерметизации сливного устройства осуществляется следующим образом.

В герметичный реактор (высота реактора Нр=3,6 м=360 см) с нижним сливным устройством загружают 7,0 т расплавленного магния при 720°С, задают в реактор аргон до избыточного давления 0,35 кг/см², разогревают магний в реакторе до 800°С, после чего подают жидкий тетрахлорид титана. Образующийся в результате взаимодействия магния с тетрахлоридом титана хлористый магний в виде расплава при 800°С сливают периодически по 500 кг в ковш, открывая нижнее сливное отверстие при помощи сливного устройства. Образующийся титан оседает на ложное дно реактора. В начале процесса восстановления шток сливного устройства заклинивает из-за перекоса и сливное отверстие не закрывается иглой штока. Печевой, обслуживающийся это сливное устройство, включает кнопку на местном щите. По этому сигналу оператор отключает подачу тетрахлорида титана и аргона в реактор с аварийным сливным устройством и создает в нем вакуум, равный (К в начале процесса равен 0):

1. В=0,8×360×1,55 0,5 кгс/см².

2. При К=0,35 создается в реакторе вакуум следующей величины:

В=0,8×0,65×360×1,55 0,35 кгс/см².

3. При К=0,58 создается в реакторе вакуум следующей величины:

В=0,8×0,42×1,55 0,2 кгс/см².

Таким образом, заявленное уравнение позволяет определить довольно точно величину вакуума в реакторе в ходе процесса восстановления при возникновении аварийной ситуации со сливным устройством. Создаваемый вакуум позволяет удержать в реакторе расплавленный магний и не допустить попадания довольно большого количества воздуха в реактор, что предотвращает горение в реакторе магния и губчатого титана и значительно снижает их потери за счет горения.