АППАРАТ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГУБЧАТОГО ТИТАНА

Полезная модель относится к области цветной металлургии, в частности, к магниетермическому получению губчатого титана.
Известен аппарат восстановления для получения губчатого титана (А.с. 119724, опубл. 10.07.2000 г, бюл.19), включающий реторту со сферическим дном и донным патрубком, крышку, сливное устройство с центральной опорой, ложное днище, выполненное в виде концентрических ребер, свободно установленных на днище, переточных окон, образующих непрерывный сливной канал, перфорированного листа, размещенного на концентрических ребрах, к которому приварены концентрические ребра. Это позволяет снизить трудозатраты на очистку кольцевого пространства, увеличить среднюю часовую производительность аппарата за счет сокращения длительности процесса.
Недостатком конструкции аппарата является то, что реторту с такой конструкцией ложного днища трудно использовать на последующей стадии - в процессе сепарации, так как реторта-реактор перед установкой на процесс восстановления используются как реторта-конденсатор на процессе сепарации. Ложное днище, незакрепленное внутри реторты, при установке реторты-конденсатора упадет на тепловой экран и в дальнейшем потребуются затраты на дополнительную установку ложного днища в аппарат восстановления.
Известен аппарат восстановления для получения губчатого титана (А.с. 1051957, опубл.10.02.2000 г, бюл.4), включающий реторту
со сферическим дном и донным патрубком, крышку, сливное устройство с центральной кольцевой опорой и ложное днище, выполненное в виде концентрических ребер, установленных на сферическом дне и приваренных к нему, переточных окон, образующих непрерывный сливной канал, перфорированного листа, свободно размещенного на концентрических ребрах. Центральная кольцевая опора выполнена ниже дополнительных на толщину ложного днища. Такая конструкция сливного устройства позволяет повысить срок службы аппарата и улучшить качество сливаемой соли за счет снижения содержания титана в хлориде магния.
Недостатком данной конструкции является то, что расплавленный хлорид магния оседает в пространстве между стенкой аппарата и крайним концентрическим ребром, а также между концентрическими ребрами, и его невозможно удалить при сливах. В результате процесса в ложном днище остается до 150 кг хлорида магния, на удаление которого в процессе вакуумной сепарации тратится около 300 кВт час, увеличивается время разогрева и выхода на выдержку, что в конечном итоге удлиняет процесс вакуумной сепарации на 2 часа. Кроме того, за счет термической деформации металла концентрические ребра преждевременно отрываются от днища реторты, что сокращает срок службы реторты.
2
рет
Известно устройство для магниетермического получения губчатого титана (патент РФ №2265070, опубл. 27.11.2005, бюл. 33), включающее аппарат восстановления с ретортой со сферическим дном и с донным патрубком, ложным днищем и крышкой с патрубками, сливного устройства, при этом отношение высоты ложного дна к высоте реторты равно h:Н=(0,07-0,08):1.
Недостатком данной конструкции аппарата восстановления для получения губчатого титана является то, что при увеличении объема реторты возникает процесс неделения магния и хлорид магния, так
как большое количество хлорида магния оседает на ложном днище как внутри ложного днища, так и на поверхности ложного днища и его невозможно удалить при сливах. В результате чего в губке остается большое количество хлорида магния. При последующей очистке губчатого титана на удаление хлорида магния в процессе вакуумной сепарации тратится около 300 кВт час, увеличивается время разогрева и выхода на выдержку, что в конечном итоге удлиняет процесс вакуумной сепарации на 2 часа.
Известен аппарат восстановления для получения губчатого титана (патент РФ на полезную модель №44675, опубл.27.03.2005 г. бюл.9), по количеству общих признаков принятый за ближайший аналог-прототип и включающий реторту со сферическим дном и донным патрубком, крышку с фланцем, ложное днище, выполненное в виде концентрических ребер, жестко установленных на сферическом дне, переточных окон, образующих непрерывный сливной канал по высоте переточного окна и перфорированный лист, при этом переточные окна выполнены в каждом концентрическом ребре, а на боковой стенке наружного концентрического ребра выполнены радиальные ребра-опоры, на которых установлен перфорированный лист. Переточные окна размещены под углом 120°, а количество переточных окон на концентрическом ребре равно не менее трех.
Недостатком данной конструкции аппарата восстановления для получения губчатого титана является то, что при увеличении объема реторты возникает процесс неделения магния и хлорид магния, так как большое количество хлорида магния оседает на ложном днище как внутри ложного днища, так и на поверхности ложного днища и его невозможно удалить при сливах. В результате чего в губке остается большое количество хлорида магния. При последующей очистке губчатого титана на удаление хлорида магния в процессе вакуумной
сепарации тратится около 300 кВт час, увеличивается время разогрева и выхода на выдержку, что в конечном итоге удлиняет процесс вакуумной сепарации на 2 часа.
Технический результат направлен на устранение недостатков прототипа и позволяет за счет усовершенствования конструкции аппарата и увеличения объема накопления хлорида магния в ложном днище значительно повысить процесс разделения магния и хлорида магния. За счет этого снижаются затраты на удаление хлорида магния из ложного днища и простои аппарата и улучшается процесс слива хлорида магния, что позволяет повысить производительность процесса получения губчатого титана и улучшить качество губчатого титана.
Технический результат заключается в том, что предложен аппарат восстановления для получения губчатого титана, включающий, реторту со сферическим дном, с фланцем и донным патрубком, крышку, ложное днище, выполненное в виде центральной опоры, концентрических ребер, жестко установленных на сферическом дне и снабженных переточными окнами, и перфорированного листа, размещенного на концентрических ребрах, новым является то, что отношение высоты h нижней части реторты от перфорированного листа ложного днища до нижней части донного патрубка к высоте Н реторты от донного патрубка до фланца реторты равно h:Н=(0,11-0,13):1.
Выбранное соотношение высоты нижней части реторты от перфорированного листа ложного днища до донного патрубка к высоте реторты от донного патрубка до фланца реторты, равного (0,11-0,13):1, позволяет увеличить объем в нижней части реторты от перфорированного листа в ложном днище до донного патрубка, что позволяет улучшить разделение хлорида магния и магния и за счет
этого повысить качество губчатого титана и производительность аппарата для получения губчатого титана, снизить простои аппарата.
На фиг.1 показан аппарат восстановления для получения губчатого титана, включающий реторту 1 со сферическим дном 2, фланцем 3 и донным патрубком 4, крышку 5, ложное днище 6, с центральной опорой 7, концентрических ребер 8, переточных окон 9, перфорированного листа 10.
Аппарат работает следующим образом.
Пример 1.
Монтаж аппарата восстановления осуществляют следующим образом. Внутри реторты 1 к сферическому дну 2 приваривают центральную опору 7 и концентрические ребра 8 в количестве 2 шт. В каждом концентрическом ребре 8 выполнены по всей его высоте три переточных окна 9. На боковой стенке наружного концентрического ребра приваривают радиальные ребра-опоры, на которые свободно устанавливают перфорированный лист 10. Отношение высоты нижней части реторты 1 от перфорированного листа 10 ложного днища 6 до нижней части донного патрубка 4 к высоте реторты 1 от донного патрубка 4 до фланца реторты 3 равно h:H=0,13:1.
Затем на реторту 1 устанавливают герметичную крышку 5. Реторту 1 аппарата вакуумируют, задают аргон и через центральный патрубок крышки 5 загружают расплавленный магний в количестве 8,3 тонны. При достижении температуры 780-800°С периодически подают через приставной патрубок тетрахлорид титана со скоростью 400 кг/час в количестве 20,0 тонн. В ходе процесса восстановления образуется расплавленный хлорид магния, который периодически сливают из аппарата через донный патрубок 4 и сливное устройство. На перфорированном листе 10 формируется титановая губка. Хлорид магния через переточные окна 9 концентрических ребер 8 стекает в
центральную опору 7 и через донный патрубок 4 и сливное устройство выводится из аппарата. Получаемый в аппарате восстановления губчатый титан в количестве 4,8 тонн поступает на процесс вакуумной сепарации, где реторту-реактор 1 нагревают до температуры 980-1020°С и под вакуумом отделяют от примесей магний и хлорид магния. За поддержания отношения высоты нижней части реторты от перфорированного листа 10 ложного днища 6 до нижней части донного патрубка 4 к высоте реторты 1 от донного патрубка 4 до фланца реторты 3 равно h:Н=0,13:1 в конструкции аппарата хлорид магния, образующийся в процессе восстановления размещается в ложном днище аппарата и исключается забивание пор губчатого титана хлоридом магния. Это позволяет снизить затраты на последующую очистку губчатого титана.
Пример 2.
Монтаж аппарата восстановления осуществляют следующим образом. Внутри реторты 1 к сферическому дну 2 приваривают центральную опору 7 и концентрические ребра 8 в количестве 2 шт. В каждом концентрическом ребре 8 выполнены по всей его высоте три переточных окна 9. На боковой стенке наружного концентрического ребра приваривают радиальные ребра-опоры, на которые свободно устанавливают перфорированный лист 10. Отношение высоты нижней части реторты 1 от перфорированного листа 10 ложного днища 6 до нижней части донного патрубка 4 к высоте реторты 1 от донного патрубка 4 до фланца реторты 3 равно h:Н=0,11:1.
Затем на реторту 1 устанавливают герметичную крышку 5. Реторту 1 аппарата вакуумируют, затем задают аргон и через центральный патрубок крышки 5 загружают расплавленный магний в количестве 8,3 тонны. При достижении температуры 780-800°С периодически подают через приставной патрубок тетрахлорид
титана со скоростью 400 кг/час в количестве 20,0 тонн. В ходе процесса восстановления образуется расплавленный хлорид магния, который периодически сливают из аппарата через донный патрубок 4 и сливное устройство. На перфорированном листе 10 формируется титановая губка. Хлорид магния через переточные окна 9 концентрических ребер 8 стекает в центральную опору 7 и через донный патрубок 4 и сливное устройство выводится из аппарата. Получаемый в аппарате восстановления губчатый титан в количестве 4,8 тонн поступает на процесс вакуумной сепарации, где реторту-реактор 1 нагревают до температуры 980-1020°С и под вакуумом отделяют от примесей магний и хлорид магния. За поддержания отношения высоты нижней части реторты 1 от перфорированного листа 10 ложного днища 6 до нижней части донного патрубка 4 к высоте реторты 1 от донного патрубка 4 до фланца реторты 3 равно h:Н=0,11:1 в конструкции аппарата хлорид магния, образующийся в процессе восстановления размещается в ложном днище аппарата и исключается забивание пор губчатого титана хлоридом магния. Это позволяет снизить затраты на последующую очистку губчатого титана.
Пример 3.
Монтаж аппарата восстановления осуществляют следующим образом. Внутри реторты 1 к сферическому дну 2 приваривают центральную опору 7 и концентрические ребра 8 в количестве 2 шт. В каждом концентрическом ребре 8 выполнены по всей его высоте три переточных окна 9. На боковой стенке наружного концентрического ребра приваривают радиальные ребра-опоры, на которые свободно устанавливают перфорированный лист 10. Отношение высоты нижней части реторты 1 от перфорированного листа 10 ложного днища 6 до нижней части донного патрубка 4 к высоте реторты 1 от донного патрубка 4 до фланца реторты 3 равно h:Н=0,12:1.
Затем на реторту 1 устанавливают герметичную крышку 5. Реторту 1 аппарата вакуумируют, затем задают аргон и через центральный патрубок крышки 5 загружают расплавленный магний в количестве 8,3 тонны. При достижении температуры 780-800°С периодически подают через приставной патрубок тетрахлорид титана со скоростью 400 кг/час в количестве 20,0 тонн. В ходе процесса восстановления образуется расплавленный хлорид магния, который периодически сливают из аппарата через донный патрубок 4 и сливное устройство. На перфорированном листе 10 формируется титановая губка. Хлорид магния через переточные окна 9 концентрических ребер 8 стекает в центральную опору 7 и через донный патрубок 4 и сливное устройство выводится из аппарата. Получаемый в аппарате восстановления губчатый титан в количестве 4,8 тонн поступает на процесс вакуумной сепарации, где реторту-реактор 1 нагревают до температуры 980-1020°С и под вакуумом отделяют от примесей магний и хлорид магния. За поддержания отношения высоты нижней части реторты от перфорированного листа 10 ложного днища 6 до нижней части донного патрубка 4 к высоте реторты 1 от донного патрубка 4 до фланца реторты 3 равно h:Н=0,12:1 в конструкции аппарата хлорид магния, образующийся в процессе восстановления размещается в ложном днище аппарата и исключается забивание пор губчатого титана хлоридом магния. Это позволяет снизить затраты на последующую очистку губчатого титана.
За счет усовершенствования конструкции аппарата и увеличения объема накопления хлорида магния в ложном днище и донном патрубке значительно повышается процесс разделения магния и хлорида магния, за счет этого снижаются простои аппарата и улучшается процесс слива хлорида магния, что позволяет повысить производительность процесса восстановления, улучшить качество губчатого титана.