一种生产海绵钛的系统及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107881352A(43)申请公布日2018.04.06(21)申请号201711460283.8(22)申请日2017.12.28(71)申请人神雾科技集团股份有限公司地址102200北京市昌平区科技园区昌怀路155号(72)发明人宋敏洁李康钟贵全王志军陈珊吴道洪(74)专利代理机构北京连城创新知识产权代理有限公司11254代理人刘伍堂(51)Int.Cl.C22B34/12(2006.01)C22B26/22(2006.01)C01F5/30(2006.01)权利要求书2页说明书10页附图4页(54)发明名称一种生产海绵钛的系统及方法(57)摘要本发明涉及一种生产海绵钛的系统及方法，主要包括：反应系统和燃烧系统，其中，所述反应系统包括：反应室、导管和换热装置，其中，所述导管设置在所述反应室的一端，所述导管的外围设置有套管；所述导管的入口端位于所述反应室的外部，所述导管的出口端延伸至所述反应室的内部的金属镁液中，所述导管的出口端为缩径结构；所述换热装置设置于所述反应室的内腔；所述燃烧系统包括：至少一对燃烧室，所述燃烧室分别位于所述反应室的两侧，且与环布于所述反应室外壁的烟气通道相连。本发明采用蓄热式燃气加热方式，通过设置炉内换热装置，解决了镁热还原法制备海绵钛能耗高、效率低等问题，有效降低了海绵钛生产成本，降低了劳动强度。CN107881352ACN107881352A权利要求书1/2页1.一种生产海绵钛的系统，包括：反应系统和燃烧系统，其特征在于，其中，所述反应系统包括：反应室、导管和换热装置，其中，所述导管设置在所述反应室的一端，用于向所述反应室内输入四氯化钛气体，所述导管的外围设置有套管，所述套管用于向所述反应室内通入氩气；所述导管的入口端位于所述反应室的外部，所述导管的出口端延伸至所述反应室的内部的金属镁液中，所述导管的出口端为缩径结构，用于提高所述氩气的流速，防止所述导管的出口端堵塞；所述换热装置设置于所述反应室的内腔，用于通入冷却介质降低所述内腔的温度；所述燃烧系统包括：至少一对燃烧室，所述燃烧室分别位于所述反应室的两侧，且与环布于所述反应室外壁的烟气通道相连。2.根据权利要求1所述的生产海绵钛的系统，其特征在于，还包括：真空系统和真空蒸馏系统，所述真空系统的真空抬包与所述反应室底部的混料出口相连，用于抽出沉淀在所述反应室底部的金属钛和氯化镁反应产物，所述真空蒸馏系统与真空抬包相连。3.根据权利要求2所述的生产海绵钛的系统，其特征在于，还包括：四氯化钛加热罐、冷却罐和引风机，其中，所述四氯化钛加热罐与所述导管的入口端相连，通过所述导管向所述金属镁液中喷入四氯化钛气体；所述冷却罐的一端与所述反应室顶部的排气口相连，另一端与所述引风机相连。4.根据权利要求1所述的生产海绵钛的系统，其特征在于，所述换热装置包括：管式换热管，其进口端和出口端分别通过所述反应室的顶部的换热进口和换热出口延伸至所述反应室的外部。5.根据权利要求4所述的生产海绵钛的系统，其特征在于，所述管式换热管的出口端与所述燃烧系统的蓄热室或汽包相连。6.根据权利要求5所述的生产海绵钛的系统，其特征在于，所述燃烧系统还包括：燃气管道、换向阀、助燃风管道和烟气管道，其中，所述燃烧室分别与所述蓄热室相连，所述换向阀与所述蓄热室和所述烟气管道相连，所述燃气管道与所述蓄热室或所述燃烧室相连。7.根据权利要求6所述的生产海绵钛的系统，其特征在于，所述冷却介质为空气或冷却水，所述冷却水为软化水。8.根据权利要求7所述的生产海绵钛的系统，其特征在于，当所述冷却介质为空气时，所述助燃风管道的第一支路与所述管式换热管的进口端相连，所述助燃风管道的第二支路通过所述换向阀与所述蓄热室相连；当所述冷却介质为冷却水时，所述助燃风管道通过所述换向阀与所述蓄热室相连。9.一种利用权利要求1-8中任一项所述的生产海绵钛的系统生产海绵钛的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将四氯化钛和金属镁原料按比例分别加入四氯化钛加热罐和反应室中，使用氩气置换整个系统，并开启真空系统；（2）将空气与常温燃气通入一侧燃烧系统燃烧，产生的烟气通过烟气通道加热所述反应室后，经另一侧燃烧系统的蓄热室蓄热后，经烟气管道排出；（3）一段时间后，换向阀换向，将空气与常温燃气通入所述另一侧燃烧系统燃烧，产生的烟气通过烟气通道加热所述反应室后，经所述一侧燃烧系统的蓄热室蓄热后，经烟气管道排出；2CN107881352A权利要求书2/2页（4）所述一侧燃烧系统和另一侧燃烧系统交替运行，使反应室内的温度达到750℃-900℃，所述金属镁熔融为金属镁液；（5）将四氯化钛加热罐升温至136℃以上，得到四氯化钛蒸汽，所述四氯化钛蒸汽通过所述导管喷入所