Аппарат вакуумной сепарации губчатого титана

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству губчатого титана магниетермическим восстановлением тетрахлорида титана и его очистке вакуумтермической сепарацией. Технический результат изобретения - повышение производительности аппарата сепарации за счет уменьшения трудозатрат, улучшение качества губчатого титана. Аппарат вакуумной сепарации губчатого титана состоит из реторты-реактора, закрытой заглубленной крышкой с центральным патрубком с легкоплавкой заглушкой, теплового экрана, реторты-конденсатора, охладителя и вакуум-провода. Он дополнительно снабжен цилиндрическим насадком, установленным на отверстие центрального патрубка над легкоплавкой заглушкой, при этом верх насадка выполнен из сплошного металлического листа, а в цилиндрической стенке выполнены окна. Кроме того, отношение высоты насадка к высоте центрального патрубка равно 1:(4-5). 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству губчатого титана магниетермическим восстановлением тетрахлорида титана и его очистке ваккумтермической сепарацией.

Известен аппарат вакуумной сепарации губчатого титана (кн. Титан. - Гармата В.А., Петрунько А.Н., Галицкий Н.В. и др. - М.: Металлургия. 1983, с.372-410, рис.104, 105 и 115), которое выполнено в виде реторты-реактора, закрытой заглубленной крышкой с центральным патрубком для заливки магния, на котором установлена легкоплавкая заглушка, реторты-конденсатора, теплового экрана, охладителя и вакуумотвода.

Недостатками данного аппарата является то, что во время проведения процесса сепарации легкоплавкая заглушка плавится и отверстие в центральном патрубке остается открытым до завершения процесса вакуумной сепарации. Пары магния и его хлорида очень часто выносятся в вакуумпровод, конденсируются на нем, что приводит к зарастанию вакуумпровода, к частым его остановкам и снижению производительности устройства вакуумной сепарации. Кроме того, при демонтаже аппарата и его перестановке твердый конденсат в виде магния и его хлорида через отверстие в центральном патрубке вновь попадает в реторту-реактор на очищенную губку, что приводит к большим трудозатратам по его удалению с губки и к снижению ее качества.

Известен аппарат вакуумной сепарации губчатого титана (Патент РФ №2215051, опубл. 27.10.2003 бюл.30), по количеству общих признаков принятый за ближайший аналог-прототип и состоящий из реторты-реактора, закрытой заглубленной крышкой с центральным патрубком, на котором установлена легкоплавкая заглушка, из реторты-конденсатора, теплового экрана, охладителя.

Недостатками данного устройства является то, что во время проведения процесса сепарации при плавлении легкоплавкой заглушки отверстие в центральном патрубке остается открытым до завершения процесса вакуумной сепарации. Пары магния и его хлорида очень часто выносятся в вакуумпровод, конденсируются на нем, что приводит к зарастанию вакуумпровода, к частым его остановкам и снижению производительности устройства вакуумной сепарации. Кроме того, при демонтаже аппарата и его перестановке твердый конденсат в виде магния и его хлорида через отверстие в центральном патрубке вновь попадает в реторту-реактор на очищенную губку, что приводит к большим трудозатратам по его удалению с губки и к снижению ее качества.

Технический результат направлен на устранение недостатков прототипа и позволяет повысить производительность аппарата сепарации за счет уменьшения трудозатрат, улучшить качество губчатого титана.

Технический результат достигается тем, что предложен аппарат вакуумной сепарации губчатого титана, состоящий из реторты-реактора, закрытый заглубленной крышкой с центральным патрубком, на котором установлена легкоплавкая заглушка, теплового экрана, реторты-конденсатора, охладителя и вакуумпровода, новым является то, что он дополнительно снабжен цилиндрическим насадком, установленным на отверстие центрального патрубка над легкоплавкой заглушкой, при этом верх насадка выполнен из сплошного металлического листа, а в цилиндрической стенке выполнены окна.

Кроме того, отношение высоты насадка к высоте центрального патрубка равно 1:(4-5).

В процессе возгонки пары магния и хлорида магния после плавления легкоплавкой заглушки проходят через центральный патрубок и через окна насадка. Это позволяет равномерно распределить конденсат по поверхности реторты-конденсатора и уменьшить попадание паров магния и хлорида магния в вакуумпровод. Кроме того, насадок, выполненный сверху из сплошного металлического листа, не позволяет конденсату попадать в реторту-реактор, что значительно уменьшит трудозатраты и качество губчатого титана.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволило установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном аппарате вакуумной сепарации губчатого титана, изложенных в пунктах формулы изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного аппарата. В результате поиска не обнаружено новых источников и заявленные объекты не вытекают явным образом для специалиста, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата - повышение производительность аппарата вакуумной сепарации. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

На фиг.1 показан аппарат вакуумной сепарации губчатого титана, на фиг.2 крышка с насадком, на фиг.3 - вид насадка.

Аппарат содержит реторту-реактор 1 с заглубленной крышкой 2, центральным патрубком 3 с легкоплавкой заглушкой 4, насадка 5, выполненного в виде сплошного металлического листа 6 с цилиндрической стенкой 7, в который выполнены окна 8, теплового экрана 9, реторты-конденсатора 10, вакуумпровода 11 и охладителя 12.

Устройство работает следующим образом.

На монтажном стенде на реторту-реактор 1 с оборотным конденсатом устанавливают герметичную заглубленную крышку 2. В центре крышки приваривают центральный патрубок 3, на патрубок герметично устанавливают легкоплавкую заглушку 4. Смонтированный аппарат восстановления устанавливают в печь, проводят проверку герметичности аппарата. В аппарат 1 заливают из вакуум-ковша магний через центральный патрубок 3 при температуре 680-700°С, предварительно демонтировав легкоплавкую заглушку 4. После заливки магния легкоплавкую заглушку 4 снова устанавливают на центральный патрубок 3. На материальный патрубок устанавливают съемный узел подачи тетрахлорида титана и начинают подачу тетрахлорида титана в реторту-реактор при скорости подачи 0,2 т/час. Процесс восстановления осуществляют при температуре 750-780°С и при избыточном давлении 5,1-25,3 кПа. После проведения процесса восстановления демонтируют съемным узел подачи тетрахлорида титана. На центральный патрубок 3 устанавливают насадок 5, выполненный сверху в виде сплошного листа 6 и цилиндрической стенки 7 с окнами 8 с размером окон 30×60. На крышку 2 устанавливают тепловой экран 9 и реторту-конденсатор 10. Собранный аппарат сепарации устанавливают в печь, монтируют вакумм-провод 11 и охладитель 12. Первоначально реторту-реактор 1 разогревают в условиях низких температур до 150-650°С при перепаде давления. При температуре 650°С при одновременном вакуумировании насосами разрушается легкоплавкая заглушка 4, выполненна из металлического алюминия, и пары магния и хлорида магния начинают возгоняться через центральный патрубок 3, и, проходя через окна 8 боковой стенки 7 насадка 5, пары осаждаются в реторте-конденсаторе 10 при охлаждении реторты-конденсатора охладителем 12. После окончания процесса вакуумной сепарации аппарат охлаждают, задают аргон не ниже 10,1-14,9 кПа. Переносят в холодильник, охлаждают до комнатной температуры и начинают демонтаж аппарата сепарации. Реторту-конденсатор 10 с осажденным конденсатом возвращают на процесс восстановления, а из реторты-реактора 1 извлекают титановую губку.

Таким образом, предложенный аппарат вакуумной сепарации губчатого титана позволяют повысить производительность за счет снижения трудозатрат и улучшить качество губчатого титана за счет снижения попадания конденсата в очищенную губку.

1. Аппарат вакуумной сепарации губчатого титана, состоящий из реторты-реактора, закрытой заглубленной крышкой с центральным патрубком, на котором установлена легкоплавкая заглушка, теплового экрана, реторты-конденсатора, охладителя и вакуумпровода, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен цилиндрическим насадком, установленным на отверстие центрального патрубка над легкоплавкой заглушкой, при этом верх насадка выполнен из сплошного металлического листа, а в цилиндрической стенке выполнены окна.

2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что отношение высоты насадка к высоте центрального патрубка равно 1:(4-5).