一种提高海绵钛生产效率、降低能耗的装置和方法.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CN105779791A(43)申请公布日2016.07.20(21)申请号201610317739.4(22)申请日2016.05.12(71)申请人王进民地址121000辽宁省锦州市松山新区曼哈顿B2区32-15(72)发明人王进民其他发明人请求不公开姓名(51)Int.Cl.C22B34/12(2006.01)C22B5/04(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图2页(54)发明名称一种提高海绵钛生产效率、降低能耗的装置和方法(57)摘要本发明公开一种提高海绵钛生产效率、降低能耗的装置和方法。本发明是在现有还原蒸馏炉反应器的轴心部位设置一个含有可熔性柱状体的装置，该装置包括两部分：可熔性柱状体、反应器上盖引出套管。在镁热还原过程中处于液态金属镁中心部位的可熔性柱状体（金属镁锭）吸收反应热量并逐渐熔化，同时在海绵钛混合体轴心处形成孔洞。本发明不但解决了镁热还原反应器中心区域聚集的大量热量散除问题，同时还利用镁热还原反应所放出的热量将还原剂金属镁锭熔化，而且本发明能够使海绵钛混合体轴心位置形成空洞，缩短了混合体中残留金属镁和金属镁的扩散路径，蒸馏速度和蒸馏周期分别得以提高和缩短。本发明也为海绵钛还原蒸馏炉的大型化提供了前提条件。CN105779791ACN105779791A权利要求书1/1页1.一种提高海绵钛生产效率、降低能耗的装置，包括还原蒸馏反应器系统，其特征在于：在现有还原蒸馏炉反应器(5)的轴心部位设置一个含有可熔性柱状体的装置，该装置包括两部分：可熔性柱状体(7)、反应器上盖引出套管(1)；所述可熔性柱状体(7)穿过并垂直于反应器上盖(2)设置，其底部伸入金属镁初始液面(3-1)以下、稳定在反应器筛板(6)的上部、下部或者水平位置的区域；可熔性柱状体(7)位于反应器上盖(2)以上的部分被封闭在与反应器上盖密闭固定连接的反应器上盖引出套管(1)中；所述可熔性柱状体(7)的构成物质可选择自金属镁、金属钙、金属铝、金属锌、金属卤化物中的一种物质或上述一种以上物质的混合物。2.根据权利要求1一种提高海绵钛生产效率、降低能耗的装置，其特征在于：所述金属卤化物为金属氯化物、金属氟化物、金属碘化物。3.根据权利要求1一种提高海绵钛生产效率、降低能耗的装置，其特征在于：所述可熔性柱状体(7)由一个可熔性长柱状体构成，或者由一个以上的可熔性短柱状体(7-n)纵向叠加组合而成，其中的每个可熔性短柱状体(7-n)的构成物质可以是同一种物质、或者是不同种物质。4.根据权利要求1一种提高海绵钛生产效率、降低能耗的装置，其特征在于：所述可熔性柱状体(7)为实心的或空心的圆柱体、棱柱体、圆台体、棱台体、球台形体或椭球台形体中任何形状的柱体。5.根据权利要求1、3或4一种提高海绵钛生产效率、降低能耗的装置，其特征在于：所述可熔性柱状体(7)通过其内孔(8)垂直穿套固定在中心定位柱(9)上。6.根据权利要求1一种提高海绵钛生产效率、降低能耗的装置，其特征在于：所述反应器上盖引出套管(1)具有可开启的用于提供可熔性柱状体(7)补充料的密闭入口。7.一种提高海绵钛生产效率、降低能耗的装置的方法，其特征在于：本发明的工作步骤如下：⑴、在还原炉反应器系统装配时，将可熔性柱状体(7)组装就位，然后进行镁热还原产前准备工作；⑵、通过抬包往还原炉反应器内加入一定量的初始液态金属镁，并将温度升高到750－800℃，然后开始加入四氯化钛原料；⑶、随着还原反应的进行，液态金属镁中心区域的温度升高，处于液态金属镁中心部位的可熔性柱状体(7)吸收反应热量逐渐熔化，金属镁液面上部的可熔性柱状体在失去支撑力的同时逐渐下移，以此补充可熔性柱状体(7)熔化掉的部分，当可熔性柱状体(7)消耗量达到规定量（高度）时，可熔性柱状体(7)的补充料通过反应器上盖引出套管的可开启的密闭入口进行补加；⑷、在还原阶段，随着新生钛晶的沉积，由于镁热还原反应产物——海绵钛混合体的轴心区域被可熔性柱状体(7)占位，还原反应结束后，在该位置自然形成孔洞，进入蒸馏阶段后，在海绵钛混合体(4)轴心处所形成中心孔洞有利于提高海绵钛蒸馏速度，并大大缩短了海绵钛蒸馏周期。2CN105779791A说明书1/6页一种提高海绵钛生产效率、降低能耗的装置和方法技术领域[0001]本发明涉及稀有金属冶金技术领域，特别涉及镁热还原法生产钛、锆、铪、钒、铬等其他金属及其金属的合金工艺技术。背景技术[0002]本发明适用于所有金属卤化物金属热还原法生产，比如：四氯化钛镁热还原法生产海绵钛、四氯化锆镁热还原法生产海绵锆等。为便于说明和理解，本发明以海绵钛生产为特例进行具体分析和说明。[0003]镁热还原法是目前海绵钛生产的主要方法，其生产过程主要