УСТАНОВКА ДЛЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ РАСПЛАВОВ

Предлагаемая полезная модель относится к области металлургии и машиностроения и может быть использована на металлургических предприятиях для кристаллизации и последующей переработки различных отработанных расплавов металлургических производств.
Известна установка для кристаллизации расплавов (Свалов Г.Н. Исследования в области переработки отработанного электролита магниевого производства на удобрение. Автореферат, дис. к.т.н. Ленинград: ВАМИ, 1970. 29 с.). Установка включает в себя вращающийся барабан (скорость вращения 15-20 об/мин), погруженный в ванну с отработанным электролитом электролизеров магниевого производства. Ванна с расплавом (температура перегрева составляет 30-50°С) имеет соединение через циркуляционный насос с миксером исходного расплава, предназначенным для подачи расплава на поверхность барабана кристаллизатора. Закристаллизованный на поверхности барабана расплав срезается "ножом" с образованием пластинок толщиной менее 1 мм и в поперечнике до 100 мм; температура пластинок 400-500°С. Для охлаждения и передачи продукта на упаковку в установке предусмотрена пневмотранспортная линия, охлаждаемая водой. В процессе транспортировки происходит измельчение пластинок, в результате чего товарный продукт, предлагаемый для последующей утилизации потребителями представляет собой полидисперсный материал, около 20% которого имеет размер 1-3 мм и 80% менее 1 мм.
Недостатком известной установки является неудовлетворительное качество получаемого продукта в связи с его полидисперсностью. Другим недостатком известной установки является ее конструктивная особенность, связанная с наличием в составе установки циркуляционных насосов для перекачки жидкого материала (расплав с температурой 600-720°С) из ванны в миксер. Кроме того, предлагаемая установка предусматривает
необходимость поддержания вполне определенной температуры расплава -как в миксере, так и в ванне. В противном случае происходит либо затвердевание расплава в ванне и миксере, либо образование настылей на поверхности расплава, либо работа барабана - кристаллизатора "вхолостую" - без кристаллизации расплава.
Из известных аналогов наиболее близкие по технологической сущности (совокупности существенных признаков) и достигаемому при этом техническому результату является известная установка для кристаллизации расплавов (Исследование кристаллизации хлоридных расплавов // отчет по НИР: БФ ВНИИПИТ. Тема №10 77-106/ПТ. № гос. регистрации 77040865; инв. № Б 635465 от 13.01.1978. Березники, 1977, с.56-59) - принята за прототип.
Установка по прототипу ("двухбарабанный кристаллизатор") включает в себя два барабана, вращение которых обеспечивается двигателем, соединенным с барабанами через редукторы. Охлаждение внутренней поверхности каждого из барабанов осуществляется водой, подаваемой через трубу проходящей по оси барабанов, удаление нагретой воды из нижней зоны барабанов осуществляется посредством выводной трубы. Сверху барабана смонтирован зумпф для обеспечения подачи расплава на поверхность водоохлаждаемых барабанов. Под барабанами установлен противень для приемки и сбора гранулята. В результате кристаллизации хлоридных расплавов: отработанного электролита магниевых электролизеров, отработанных расплавов титановых хлораторов, шламов карналлитовых хлораторов, шламов рафинирования магния, в данной установке образуется гранулят в виде ленты, толщиной 0,6-1,2 мм и шириной равной длине ванны (длине барабана или ширине зумпфа). После охлаждения на воздухе лента гранулята легко ломается на пластины различного размера.
Недостатком известной установки является ее неудовлетворительная производительность, что связано с неудовлетворительным теплосъемом с поверхности барабана.
Предлагаемое техническое решение - полезная модель - "Установка для кристаллизации расплавов" направлена на решение задачи, заключающейся в повышении эффективности работы установки.
Технический результат, который может быть достигнут при использовании предлагаемой полезной модели, заключается в повышении производительности установки.
Поставленная задача решается с достижением вышеуказанного технического результата предлагаемой установкой для кристаллизации расплавов, включающей водоохлаждаемый барабан (1), соединенный с электродвигателем (9) через редуктор (10), узла слива расплава на поверхность барабана (2), систему подачи воды в барабан и вывода ее из нижней зоны барабана (3), сборник кристаллизованного продукта (11). Новым в установке является то, что соотношение длины (L) барабана к его диаметру (-D)L:D=(1-10):1, система подачи воды в барабан выполнена в виде подводящей трубы диаметром равным 0,03-0,15 от диаметра барабана, подводящая труба соединена с двумя или более вертикальными распределяющими трубами, общая площадь сечения которых равна площади сечения подводящей трубы, вертикальные распределяющие трубы имеют соединение с горизонтальной неподвижно-закрепленной в верхней части барабана распределительной трубой, длина которой 0,80-0,99 от длины барабана и диаметр равный 0,02-0,15 от диаметра барабана, на верхней поверхности распределительной трубы имеются равномерно-распределенные отверстия, общая площадь которых на 10-50% меньше площади сечения распределительной трубы, отверстия снабжены коническими разбрызгивателями, направленными к внутренней поверхности барабана, между разбрызгивателями и внешней поверхностью барабана имеется зазор, составляющий 0,02-0,05 от диаметра барабана.
Вышеперечисленные особенности конструкции "Установки" по предлагаемой полезной модели обеспечивают, как показали результаты испытаний, решение поставленной задачи и достижение технического результата, заключающегося в повышении эффективности работы установки.
Анализ совокупности существенных признаков заявляемой полезной модели (наличие новых элементов, взаимного расположения узлов, форма их выполнения) и достигаемого результата показывает, что между ними существует причинно-следственная связь, выражающаяся в экспериментально установленном факте: при включении в состав установки предлагаемых конструктивных элементов, форма их выполнения, взаимное расположение, соотношение размеров отдельных составных частей установки обеспечивает достижение вышеуказанного технического результата; при этом важным в заявленной "Установке" является одновременное наличие всех вышеперечисленных отличительных и известных признаков - отсутствие хотя бы одного из них препятствует достижению вышеуказанного результата.
Проверка соответствия заявляемой полезной модели требованиям новизны и изобретательского уровня в отношении совокупности существенных признаков свидетельствует о том, что предлагаемая конструкция в книжной, журнальной и патентной литературе не описана, а достигаемый при этом технический результат явным образом не следует и не вытекает.
На рисунке показана предлагаемая полезная модель - "Установка для грануляции расплавов", включающая: водоохлаждаемый барабан (1), узел слива исходного расплава на поверхность барабана (2), системы подачи воды в барабан и вывода ее из нижней зоны барабана (3), подводящей трубы (4), вертикальных распределяющих труб (5), горизонтальной неподвижно-закрепленной распределительной трубы с отверстиями (6), коническими разбрызгивателями воды (7), выводящей трубы (8), электродвигателя (9), редуктора (10) и сборника кристаллизованного продукта (11).
Реализация полезной модели
Предлагаемое техническое решение "Установка для кристаллизации расплавов" работает следующим образом.
Исходный расплав, подлежащий кристаллизации (например отработанный электролит магниевых электролизеров, расплавленные хлоридные отходы титанового и/или магниевого производств) заливают в узел слива расплава (2), расположенный над поверхностью вращающегося (посредством двигателя (9)и редуктора (10)) водоохлаждаемого барабана (1). Для охлаждения внутренней поверхности барабана (1) и обеспечения затвердевания и кристаллизации расплава поверхность барабана охлаждается водой, подаваемой через систему подвода воды в барабан и отвода ее из нижней зоны барабана (3), охлаждающая вода последовательно проходит через подводящую трубу (4), затем через вертикальные распределяющие трубы (5) попадает в горизонтальную неподвижно-закрепленную распределительную трубу (6) с равномерно распределенными по верхней поверхности отверстиями, на отверстиях расположены конические разбрызгиватели (7), через которые вода под давлением подается на внутреннюю поверхность вращающегося барабана (1). Нагретая вода стекает в нижнюю зону барабана, откуда сливается или откачивается насосом через выводящую трубу (8) для последующего охлаждения и повторного использования. Расплав после отверждения и кристаллизации сбрасывается в сборник кристаллизованного продукта (11).