ПЕЧЬ С СОЛЕВЫМ ОБОГРЕВОМ

Полезная модель относится к цветной металлургии, в частности к конструкциям печей с солевым обогревом для плавки и рафинирования магния.
Известна печь с солевым обогревом для плавки лома цветных металлов (Патент РФ №1313088, опубл.20.06.1996), включающая футерованный кожух с электродами, установленными в футеровке с выводом в рабочее пространство ванны печи. Футеровка печи выполнена из огнеупорного и теплоизоляционного слоев.
Недостатком данной конструкции печи является низкий срок службы печи и низкий межремонтный пробег из-за ослабления футеровки печи за счет наличия резервных электродов и теплового расширения токоподводов, размещенных в огнеупорной футеровке. Другим недостатком является то, что температура расплава солей хлоридов металлов по высоте печи является неравномерной: в нижней части печи из-за наличия электродов температура расплава выше, чем в нижней части. Это приводит к низкому качеству расплавленной смеси хлоридов металлов и не позволяет получать смесь хлоридов металлов однородного состава, используемую в качестве сырья для электролитического получения магния.
Известна печь с солевым обогревом для плавки магниевых ломов (патент РФ №1254830, опубл.10.5.1996), включающая
футерованный кожух с электродами, установленными в футеровке печи с выводом в рабочее пространство ванны печи. Футеровка печи выполнена из огнеупорного и теплоизоляционного слоев. Электроды установлены в печи на расстоянии от подины равном 0,18-0,25 глубины шахты печи и выполнены выступающими над футеровкой печи в шахту на 0,06-0,15 толщины футеровки.
Недостатком данной конструкции печи является низкий срок службы печи и низкий межремонтный пробег из-за ослабления футеровки печи за счет наличия резервных электродов и теплового расширения токоподводов, размещенных в огнеупорной футеровке. Другим недостатком является то, что температура расплава солей хлоридов металлов по высоте печи является неравномерной: в нижней части печи из-за наличия электродов температура расплава выше, чем в нижней части. Это приводит к низкому качеству расплавленной смеси хлоридов металлов и не позволяет получать смесь хлоридов металлов однородного состава, используемую в качестве сырья для электролитического получения магния.
Известна печь с солевым обогревом (авт. свид. ссср №664003, опубл.20.05.1996), по количеству общих признаков принятая за ближайший аналог-прототип и включающая кожух с футеровкой из огнеупорного и теплоизоляционного слоя, образующей ванну с перекрытием, в котором выполнено отверстие для загрузки солей и магния. Через огнеупорный слой футеровки печи проходят электроды с выводом торцевой части в рабочее пространство ванны печи, расположенные вдоль боковых стен на расстоянии от подины, равном 1/6-1/7 высоты ванны с выводом токоподвода под сводом печи.
Недостатком такой конструкции печи является то, что печь предназначена для рафинирования магния и по своему функциональному назначению предназначена только для отстоя и
отделения примесей и не предназначена для получения смеси расплавленных солей хлоридов металлов, пригодную для электролитического получения магния. Кроме того, расположение токоподводов в огнеупорной части футеровки печи приводит к преждевременному ее разрушению из-за термического расширения токоподводов.
Технический результат направлен на устранение недостатков печи с солевым обогревом и позволяет повысить срок службы печи за счет исключения разрушения футеровки печи и получать солевую смесь хлоридов металлов заданного состава для получения магния электролизом расплавленных солей из-за расположения дополнительных электродов на одном уровне по вертикали ванны печи.
Технический результат достигается тем, что предложена печь с солевым обогревом, включающая кожух печи с футеровкой из теплоизоляционного и огнеупорного слоев, с образованием ванны, закрытой перекрытием с отверстием для загрузки сырья, в футеровке установлены стационарные электроды с выводом торцевой части в рабочее пространство ванны печи и с токоподводами, проходящими через футеровку печи, новым является то, что она снабжена дополнительными электродами, установленными в проемах перекрытия с возможностью их перемещения по высоте ванны, при этом нижний торец дополнительных электродов размещен от верхней торцевой части стационарных электродов на расстоянии, равном 0,5-0,7 их высоты.
Кроме того, нижняя часть торца стационарного электрода размещена от подины на расстоянии, равном 0,1-0,15 высоты ванны печи.
Кроме того, токоподвод стационарного электрода установлен в теплоизоляционном слое футеровки печи.
Установка дополнительных электродов в проемах перекрытия позволяет обеспечить равномерное по высоте печи перемешивание смеси расплавленных хлоридных солей за счет конвективных потоков при одновременной работе стационарных и дополнительных электродов. Перемещение дополнительных электродов по высоте печи позволяет достигнуть эффективного перемешивания при различном уровне заполнения ванны печи расплавленными хлоридами металлов.
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, характеризующихся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам установки для нанесения термодиффузионного покрытия на поверхность реторты для получения губчатого титана. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителю техническому результату отличительных признаков в заявленной установке. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».
На фиг.1 показана печь для рафинирования магния с солевым обогревом, выполненная в виде кожуха 1, футеровки из огнеупорного слоя 2 и теплоизоляционного слоя 3, образующую ванну 4 для загрузки солей хлоридов металлов, закрытую перекрытием 5 с отверстием 6 для загрузки хлоридных солей и проемами 7 для установки дополнительных электродов 8 с торцами 9, установленными в проемах перекрытия с возможностью их перемещения по высоте ванны. Внутри ванны
4
3
2
1
через боковые стенки футеровки печи установлены стационарные электроды 10 с торцами 11, а в теплоизоляционном слое 3 футеровки печи размещены токоподводы 12, при этом нижний торец дополнительных электродов размещен на расстоянии Н от верхнего торца стационарных электродов равном 240 мм, что составляет 0,6 высоты Н стационарных электродов равной 400 мм. Торец стационарного электрода расположен на расстоянии H от подины печи равном 260 мм, что составляет 0,13 высоты H ванны печи равной 2000 мм.
Пример работы устройства
2
Печь с солевым обогревом предназначена для приготовления синтетического карналлита путем смешивания и плавления хлоридов магния, калия и натрия. В печь через отверстие 6 перекрытия 5 в ванну 4 загружают последовательно в количестве шести тонн расплавленную смесь хлоридов калия, натрия и магния следующего состава, масс.%: 75KCl, 20NaCl и 5MgCl. В качестве смеси используют отработанный электролит магниевых электролизеров. (ТУ 48-0501-343-90). Отработанный электролит получают в процессе электролиза карналлита при получении магния и хлора, который периодически накапливают в электролизере и удаляют периодически из электролизера при достижении содержания хлорида магния в нем менее 6%. Затем заливают 6 тонн расплавленного хлорида магния. Хлорид магния получают как побочный продукт в результате химической реакции тетрахлорида титана с магнием, который периодически удаляют из процесса восстановления путем слива в вакуум-ковши. Уровень расплава солей составляет 500 мм от верхнего торца 11 стационарных электродов 10. Подключают стационарные электроды 10 через токоподвод 12 к источнику тока и подают на него переменный электрический ток. В ванне 4 загруженную смесь расплавленных
1
2
хлоридов нагревают до температуры 700°С и перемешивают за счет тепловых полей. Через 10 минут вновь в ванну 4 заливают 8 тонн смеси расплавленных солей хлоридов калия, натрия и магния (отработанного электролита) и 8 тонн расплавленного или твердого хлорида магния. На дополнительные электроды 8 подают переменный электрический ток от источника тока. В результате происходит нагрев смеси до температуры 720°С и перемешивание верхнего слоя смеси расплавленных солей. Затем отключают все электроды (стационарные 10 и дополнительные 8), расплав отстаивают в течение 30 минут. Осветленную часть - однородную по содержанию основных компонентов солевую смесь хлоридов металлов по всей высоте H ванны 4 состава, масс.%: 50+1MgCl, 40+1 KCI и 10+0,5 NaCI направляют на процесс электролитического получения магния.
Таким образом, предложенная конструкция печи с солевым обогревом позволяет повысить срок службы печи и получить смесь хлоридов металлов однородного состава, пригодного для электролитического получения магния.