DEVICE FOR CHLORINATING TITANIUM-CONTAINING RAW MATERIALS IN MELT OF CHLORIDE SALTS
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ХЛОРИРОВАНИЯ ТИТАНОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ В РАСПЛАВЕ ХЛОРИСТЫХ СОЛЕЙ

Изобретение относится к цветной металлургии и касается устройства для хлорирования титаносодержащего сырья в расплаве хлористых солей.
Известно устройство для хлорирования титансодержащего сырья в расплаве хлоридов металлов, включающее футерованную шахту, разделенную на камеру хлорирования и камеру парогазовой смеси, с устройством для загрузки титансодержащей шихты, слива расплава, с фурмами для подачи хлора и электродами для подогрева расплава, размещенными в камере хлорирования, причем камера хлорирования выполнена в виде усеченного конуса, обращенного меньшим основанием вниз камеры, камера парогазовой смеси выполнена цилиндрической формы постоянного диаметра по всей высоте, а фурмы размещены в камере хлорирования радиально, отношение диаметра нижней части шахты к диаметру ее верхней части равно 1:(1,02-1,05), отношение высоты камеры хлорирования к высоте камеры парогазовой смеси равно 1:(2,2-2,3), патрубки для слива расплава, электродов и фурм выполнены герметичными, фурмы размещены под углом 45-55° к горизонтальной оси, соотношение высоты камеры хлорирования к общей высоте шахты равно 1:(3,2-3,3) (RU патент №2165567 от 03.08.1999, опубликовано 20.04.2001)
Недостатком конструкции является быстрое разрушение футеровки узла верхнего слива хлоратора, выполненной шамотным кирпичом, прогар кожуха и подтекание расплава, быстрый износ кожуха и фурм из-за слабого теплообмена и отсутствия их охлаждения.
Известно устройство для хлорирования, содержащее корпус, футерованный огнеупором, камеру хлорирования с суженной нижней частью подину, летки для слива расплава, хлороподвод, фурмы, футеровку из огнеупорных блоков в нижней суженной части камеры хлорирования с выполненным в них каналом, в котором размещен наконечник фурмы, причем угол наклона оси канала и наконечника к плоскости подины составляет 5-6°, на длине канала размещено не более двух огнеупорных блоков и отношение поперечного сечения наконечника к поперечному сечению хлороподвода составляет 1:(5-6).
Недостатком конструкции является быстрое разрушение футеровки узла верхнего слива хлоратора, выполненной шамотным кирпичом, прогар кожуха и подтекание расплава, быстрый износ кожуха и фурм из-за слабого теплообмена и отсутствия их охлаждения.
Наиболее близким является устройство для хлорирования титаносодержащего сырья в расплаве хлористых солей, включающее кожух, футерованные верхнюю цилиндрическую камеру парогазовой смеси и камеру хлорирования, графитовые электроды, подину, фурмы, хлороподводы, узел загрузки шихты, причем камера хлорирования выполнена в виде опрокинутого усеченного конуса с наклоном образующей к оси камеры 15-25°, при соотношении диаметров падины, камеры парогазовой смеси и высоты камеры хлорирования как 1:(1,2-1,5):(3,5-4,5), узел загрузки шихты расположен непосредственно на камере хлорирования (SU А.С. №1464490 от 20.05.1987)
Недостатком конструкции является быстрое разрушение футеровки узла верхнего слива хлоратора, выполненной шамотным кирпичом, прогар кожуха и подтекание расплава, быстрый износ кожуха и фурм из-за слабого теплообмена и отсутствия их охлаждения.
Задача, решаемая изобретением, заключается в повышении срока службы устройства и снижение потерь сырья.
Техническим результатом является увеличение срока службы устройства, снижение потерь сырья.
Технический результат достигается тем, что предложено устройство для хлорирования титаносодержащего сырья в расплаве хлористых солей, включающее кожух, футерованные верхнюю цилиндрическую камеру парогазовой смеси и камеру хлорирования, выполненную в виде опрокинутого усеченного конуса с наклоном образующей к оси камеры 15-25°, графитовые электроды, подину, фурмы, хлороподводы, узел загрузки шихты, расположенного непосредственно на камере хлорирования, при соотношении диаметров подины, камеры парогазовой смеси и высоты камеры хлорирования как 1:(1,2-1,5):(3,5-4,5), отличающееся тем, что кожух в районе камеры хлорирования и кармана верхнего слива выполнены ребра жесткости, карман верхнего слива футерован графитовой плашкой, на фурмах выполнен узел подвода сжатого воздуха, включающий шланги с металлической двойной трубкой.
На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемого устройства, на фиг. 2 - конструкция кожуха в разрезе, на фиг. 3 - фурма с узлом подвода сжатого воздуха.
Устройство для хлорирования титаносодержащего сырья в расплаве хлористых солей содержит кожух 1, с приваренными ребрами жесткости 2, увеличивающие площадь поверхности теплообмена, футеровку 3 из шамотного кирпича, свод 4, газоходы 5, графитовые электроды 6, узел загрузки шихты, состоящий из бункера 7 с шихтой и питателей шихты 8, узел верхнего слива 9, карман 10 которого футерован графитовой плашкой 11, летку для слива расплава 12, фурмы 13, на каждой из которых выполнен узел подвода сжатого воздуха, включающий шланги 14 с металлической двойной трубкой 15; хлороподводы 16, камеру хлорирования 17, камеру парогазовой смеси 18, подину 19. Камера хлорирования выполнена в виде опрокинутого усеченного конуса с наклоном образующей камеры хлорирования 17 к оси камеры 15-25°.
Устройство работает следующим образом.
В предварительно футерованную камеру хлорирования 17 заливают карналлит таким образом, чтобы расплав покрывал графитовые электроды 6, подключенные к трансформатору. После этого начинается разогрев хлоратора до 650-750°С при барботировании воздухом по хлороподводам 16 через фурмы 13. Около двух суток происходит накопление объема расплава в камере хлорирования 17 подгрузкой металлов и кокса из бункера 7 через питатель 8, пропитка футеровки 3 камеры хлорирования 17 и удаление остаточной влаги из кладки, при достижении заданной температуры (650-750°С) и рабочего уровня в камере хлорирования 17 по хлороподводам 16 через фурмы 13 подается газообразный хлор, а на поверхность расплавленной ванны в камеру хлорирования 14 непрерывно грузят титаносодержащую шихту из бункера 7 питателем шихты 8, образующаяся парогазовая смесь поступает в верхнюю камеру парогазовой смеси 18 под свод 4 и удаляется по газоходу 5, электроподогрев расплавленной ванны при необходимости осуществляют при помощи графитовых электродов 6. Избыточное тепло отводят через кожух по ребрам жесткости 2 в окружающую среду.
В процессе хлорирования газообразный хлор подают по хлороподводам 16, он барботирует через расплавленную ванну вертикально в стороне от боковых стенок камеры хлорирования 17, поскольку наклон образующей камеры хлорирования 17 к оси камеры составляет 15-25°, фурмы 13 принудительно охлаждают сжатым воздухом, поступающим через шланг 14 и металлическую двойную трубку 15, что позволяет снизить их температуру и увеличить срок эксплуатации, газ, барботируя, образует пенный слой, в котором происходит хлорирование титаносодержащего сырья в центре объема камеры хлорирования. Расплав движется от центра камеры к боковым стенкам в более спокойную зону, где барботаж меньше и куда подается шихта питателем 8, в этой зоне, образованной наклоном образующей и соотношением диаметров подины 19, камеры парогазовой смеси 18 и высотой камеры хлорирования 17, расплав смачивает шихту, чем снижается ее пылеунос, и увлекает ее вниз в поток газообразного хлора на хлорирование. Шихта полностью усваивается, поскольку потери хлора через футеровку 3 камеры хлорирования 17 под кожух 1 резко снижаются.
При увеличении уровня расплав периодически сливают через узел верхнего слива 9, карман 10 которого футерован графитовой плашкой 11, что предотвращает разрушение кирпичной кладки кармана увеличивает срок службы хлоратора с 18 до 41 месяца.