УСТАНОВКА ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОДАЧИ ТИТАНСОДЕРЖАЩЕЙ ШИХТЫ ИЗ БУНКЕРА В ХЛОРАТОР

Полезная модель относится к цветной металлургии, в частности, к установкам для подачи титансодержащего материала (шихты) в солевой хлоратор с целью получения тетрахлорида титана для последующего получения губчатого титана магниетермическим восстановлением.
Известно устройство для подачи шихты в хлоратор (кн. Производство четыреххлористого титана. - Байбеков М.К., Попов В.Д., Чепрасов И.М. - М. Металлургия, 1980, стр.28-31), состоящее из рабочего бункера с титансодержащей шихтой с входным и выходным патрубками, шнекового питателя, и солевого хлоратора со стальным кожухом, с патрубком для отвода парогазовой смеси и патрубком для приема титансодержащей шихты. Расход титансодержащей шихты регулируют изменением числа оборотов шнекового питателя.
Недостатком данного устройства является невозможность оперативного контроля подачи титансодержащей шихты из бункера в хлоратор. Это обусловлено тем, что истечение шихты из бункера может сопровождаться неконтролируемыми отклонениями от нормального режима, которые вызывают нештатные ситуации: «зависание» шихты и самопроизвольный «сход» шихты. Зависание сыпучего титансодержащего материала в бункерных устройствах происходит по причине сводообразования в отверстии выходного патрубка. Сход шихты происходит, по-видимому, вследствие слеживания и обрушения шихты в бункере. Указанные нарушения подачи шихты из бункера в хлоратор вызывают отклонения от нормального хода технологического процесса хлорирования титансодержащей шихты в хлораторе, снижают качество и выход готового продукта, могут привести к аварийным ситуациям.
Известна схема контроля и управления хлорированием титансодержащего сырья в расплаве (ст. Схема контроля и управления хлорированием титансодержащего шлака в расплаве. - Ятко М.Е., Вакс С.А., Бейсекеев О.Б., Попов В.Д. - Ж.Цветные металлы, №3, 1973 г. - стр.49-51), по количеству общих признаков принятая за ближайший аналог-прототип. Установка включает два отдельных бункера для подачи в хлоратор углеродсодержащего материала и титанового шлака, которые затем подаются в промежуточный бункер-смеситель для получения титансодержащей шихты. Из промежуточного бункера-смесителя титансодержащую шихту подают на шнековый питатель при постоянных оборотах шнека и из него в хлоратор. На внешней поверхности бункера для титанового шлака установлены датчики сигнала уровня в виде мембранных датчиков и вибратор, приборы для регулирования подачи шихты в хлоратор в виде соленоидного пневмоклапана, шлангового клапана, пускового реостата, который приводит к остановке шнековый питатель, выключатели. Бункер через шнековый питатель соединен течкой с хлоратором. При зависании материала в бункере контакты датчиков уровня включают соленоидный пневмоклапан, сигнал с которого поступает на закрытие шлангового клапана и на пусковой реостат, который приводит к остановке двигатель шнекового питателя. При полном закрытии шлангового клапана контакт конечного выключателя включает вибратор и он работает до тех пор, пока материал в бункере не обрушится. При обрушении материала шланговый клапан открывается, выключается вибратор, включается двигатель постоянного тока. Подача шлака в хлоратор осуществляется весовым дозатором. Для ликвидации самопроизвольного обрушения материала предусмотрено реле времени, контакт которого через определенные промежутки времени включает вибратор на заданное время. Датчик уровня выполнен в виде мембраны с жестким центром, помещенной в корпус.
Недостатком данного устройства является сложность конструкции установки и сложность конструкции датчика сигнала. В качестве датчика сигнала использованы мембранные уровнемеры, установленные на наружной поверхности бункера для подачи титанового шлака. Измерение сигнала зависит от геометрической формы бункера, объемного веса шлака и давления, воспринимаемого вертикальной стенкой бункера. Сложность измерения сигнала приводит к искажению данных и к снижению достоверности и оперативности показаний датчика сигнала. Кроме того, объемный вес титанового шлака и титансодержащей шихты разные, и датчик сигнала уровня в виде мембранного уровнемера не подходит для измерения сигнала титансодержащей шихты.
Технический результат направлен на устранение недостатков прототипа и позволяет упростить оперативный контроль и повысить достоверность показаний датчика сигнала при подаче титансодержащей шихты из бункера в хлоратор, снизить погрешность измерения и тем самым повысить надежность работы солевого хлоратора.
Технический результат достигается тем, что предложена установка для контроля подачи титансодержащей шихты из бункера в хлоратор, включающая приемный и рабочий бункеры с входным и выходным патрубками и с задвижками, датчик сигнала и измерительное устройство, шнековый питатель и хлоратор, новым является то, что она дополнительно снабжена источником питания датчика сигнала и регистрирующим устройством, датчик сигнала выполнен в виде электромагнитного устройства, установленного на внутренней поверхности выходного патрубка рабочего бункера после задвижки и соединенного с одной стороны с источником питания, а с другой стороны - с измерительным устройством, а измерительное устройство подключено к регистрирующему устройству, отображающему и запоминающему сигнал с измерительного устройства.
Кроме того, электромагнитное устройство выполнено в виде двух металлических пластин, плоскости которых установлены соосно друг другу.
Кроме того, в качестве источника питания использовано устройство переменного тока промышленной частоты.
Кроме того, в качестве регистрирующего устройства использован компьютер.
Кроме того, в качестве измерительного устройства использованы микроконтроллеры.
Предложенная схема установки для контроля подачи титансодержащей шихты из бункера в хлоратор позволяет упростить оперативный контроль, повысить достоверность показаний датчика сигнала, снизить погрешность измерения и тем самым повысить надежность работы солевого хлоратора.
Предложенная конструкция датчика сигнала, выполненного в виде электромагнитного устройства из двух металлических пластин, плоскости которых соосны друг другу, и установленного на внутренней поверхности выходного патрубка рабочего бункера после задвижки, позволяет упростить оперативный контроль и повысить достоверность показаний датчика сигнала при подаче титансодержащей шихты из бункера в хлоратор и оперативно отслеживать поступление шихты в хлоратор, снизить погрешность измерения и тем самым повысить надежность работы солевого хлоратора.
Подсоединение датчика сигнала с одной стороны к источнику питания, а с другой стороны - к измерительному устройству позволяет конструктивно решить вопрос получения и измерения сигнала и передачу его на измерительное устройство, что позволит достоверно отслеживать состояние подачи шихты из бункера в хлоратор и тем самым исключить неравномерность поступления шихты в хлоратор, и соответственно повысить надежность работы хлоратора.
Подключение измерительного устройства к регистрирующему устройству, отображающему и запоминающему сигнал с измерительного устройства, позволяет отображать сигнал в виде графика и достоверно установить состояние подачи шихты из бункера в хлоратор и тем самым исключить неравномерность поступления шихты в хлоратор, и соответственно повысить надежность работы хлоратора.
На фиг.1 показана установка для контроля подачи титансодержащей шихты из бункера в хлоратор, включающая приемный бункер 1, рабочий бункер 2, входной патрубок 3 и выходной патрубок 4 рабочего бункера, задвижки 5, источник питания 6, датчик сигнала 7, выполненный в виде электромагнитного устройства 8 в виде металлических пластин 9, выпрямитель 10, устройство для измерения сигнала 11, регистрирующее устройство 12, шнековый питатель 13, хлоратор 14.
На фиг.2 показана схема измерения подачи титансодержащей шихты из бункера в хлоратор.
На фиг.3 - график зависимости сигнала датчика (напряжения) от времени (мин.) подачи шихты. Пример работы установки.
3
3
При производстве тетрахлорида титана применяют титансодержащее сырье, которое предварительно обогащают в руднотермических печах с получением титанового шлака. Затем приготавливают порошкообразную титансодержащую шихту в виде смеси, состоящей из титаносодержащего шлака (70 мас.%), технической соли хлорида натрия (13-15 мас.%) и восстановителя (уголь, антрацит - 13-15 мас.%) с насыпным весом 0,93-0,98 г/см без уплотнения или 1,16-1,3 г/см с уплотнением. Содержание влаги в шихте, согласно ТУ, не должно превышать 0,5-0,7 масс.%. Влажная шихта слеживается, ее сыпучесть сильно ухудшается.
Для подачи титансодержащей шихты готовят установку для контроля подачи титансодержащей шихты из рабочего бункера 2 в хлоратор 14. Для чего на входном патрубке 3 и выходном патрубке 14 устанавливают дисковые задвижки 5, а на внутренней поверхности выходного патрубка 4 устанавливают датчик сигнала 7, выполненный в виде электромагнитного устройства 8 из двух металлических пластин 9, плоскости которых установлены соосно друг другу. Датчик сигнала 7 соединен с одной стороны с источником питания 6, а с другой стороны - с выпрямителем 10 и измерительным устройством 11, подключенного к
регистрирующему устройству 12, отображающему и запоминающему сигнал с измерительного устройства 11. Датчик сигнала 7 установлен после дисковой задвижки 5.
В первоначальном состоянии в приемный бункер 1 загружают титансодержащую шихту в количестве около 120 тонн и в рабочий бункер 8 тонн, при этом дисковые задвижки 5 закрыты, то есть подача шихты в хлоратор отсутствует. С источника питания 6 типа БПН-24 подают на металлические пластины 9 электромагнитного устройства 8 датчика сигнала 7 переменное напряжение 23,2 В и частотой 50 Гц. Затем открывают обе дисковых задвижки 5 и начинают подавать титансодержащую шихту на шнековый питатель 13. Переменное напряжение промышленной частоты источника питания 6 подается на металлические пластины 9 датчика сигнала 7 С датчика сигнала 7 электрический сигнал поступает на выпрямитель 10 и далее на сопротивление R, на котором микроконтроллером устройства для измерения 11 изменяют падение напряжения U, которое заносится в память компьютера 12, которое является регистрирующим устройством 12, и отображается на мониторе.
График зависимости, иллюстрирующий подачу шихты, на регистрирующем устройстве 12 - на мониторе компьютера - показан на фиг.3 - зависимость уровня сигнала (напряжение В) от времени (мин.). В начальный момент времени выходной патрубок 4 рабочего бункера 2 заполнен шихтой, подачи в хлоратор нет, дисковые задвижки закрыты и шнековый питатель отключен. Начальный уровень сигнала 2 В. При открытии дисковых задвижек 5 включают шнековой питатель 13, и начинается движение титансодержащей шихты в выходном патрубке 4 рабочего бункера 2. Учитывая, что основным компонентом в шихте является диоксид титана (58-60 масс.%), диэлектрическая постоянная которого очень высокая (100-115), между пластинами возникает падение напряжения. При этом, уровень сигнала начинает падать и устанавливается в пределах 1,5-1,75 В (0,7-0,8 -70-80% от начального уровня). При закрытии дисковой задвижки 5 на входном патрубке 3 рабочего бункера подача шихты прекращается и величина падения напряжения падает практически до нуля (такое состояние означает зависание шихты). Таким образом, на графике 3 монитора компьютера отражаются следующие ситуации:
- выходной патрубок 4 рабочего бункера 2 заполнен шихтой (шихта неподвижна),
- выходной патрубок 4 заполнен шихтой, шихта движется равномерно,
- выходной патрубок 4 пустой, зависание шихты.
В зависимости от ситуации, оператор ПЭВМ принимает решение по нормализации подачи шихты в хлоратор.
Таким образом, предложенная установка для контроля подачи титансодержащей шихты из бункера в солевой хлоратор позволяет упростить оперативный контроль и повысить достоверность показаний датчика сигнала при подаче титансодержащей шихты из бункера в хлоратор, снизить погрешность измерения и тем самым повысить надежность работы солевого хлоратора.