Патент на изобретение №2315121
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ПРЕКРАЩЕНИЯ НЕУПРАВЛЯЕМОГО СЛИВА РАСПЛАВА ИЗ РЕАКТОРА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ТЕТРАХЛОРИДА ТИТАНА МАГНИЕМ
(57) Реферат:
Изобретение относится к магниетермическому производству губчатого титана, в частности к способу прекращения неуправляемого слива расплава из реактора восстановления тетрахлорида титана магнием и может быть использовано в цветной металлургии. Техническим результатом является сокращение потерь магния и губчатого титана при разгерметизации сливного устройства реактора за счет горения и вылива магния. Способ включает прекращение подачи тетрахлорида титана и аргона в реактор в случае разгерметизации сливного устройства. При разгерметизации сливного устройства создают и поддерживают вакуум в реакторе по количеству расплавленного магния, рассчитываемый по уравнению B=(0,8-0,9)×(1-K)×Hp×dMg, где В – вакуум в реакторе, кгс/см2; (0,8-0,9) – максимальный уровень магния в реакторе, доля; (1-К) – коэффициент, учитывающий неиспользованный магний в ходе процесса восстановления, доля; Нр – высота реактора, см; К – коэффициент использования магния, доля; dMg – плотность магния при 800°С, кгс/см2.
Изобретение относится к магниетермическому производству губчатого титана, может быть использовано в цветной металлургии. Известно осуществление способа получения губчатого титана в аппарате с верхним сливом хлористого магния (Родякин В.В. и др. Магниетермическое производство губчатого титана. – М.: Металлургия, 1971 г., с.128-130). При этом предотвращается вылив расплава через нижнее сливное устройство аппарата восстановления в ходе ведения процесса. Однако могут возникнуть затруднения слива хлористого магния из аппарата вследствие прогорания сливной трубы, проходящей внутри аппарата снизу вверх и забивания ее титановой губкой. Большие затруднения возникают при извлечении сливной трубы из аппарата, так как она врастает в блок титановой губки. Эта операция создает тяжелые и опасные условия труда. Кроме того, может возникнуть вылив магния и через верхнее сливное устройство, если вовремя не снизить давление в аппарате или не отключить вакуум от вакуумного ковша, которым выбирают хлористый магний из аппарата восстановления и не задать в вакуумный ковш аргон до атмосферного давления. В связи с этим способы с верхним сливом хлористого магния по внутренней трубе из аппарата восстановления не нашли применения в России и Казахстане. Если труба сливного устройства проходит снаружи аппарата (патент № 235015, публ.90.08.08, Япония), то возможно ее прогорание или механическое разрушение сварных швов труб в печи и вылив расплава в печь, а затем и на площадку обслуживания. Так что верхнее сливное устройство не может исключить вылив магния из аппарата восстановления для получения губчатого титана. В практике магниетермического производства при восстановлении тетрахлорида титана магнием со сливом хлористого магния через сливное устройство в днище аппарата восстановления при отказе сливного устройства предусматривается использование аварийного короба для слива в него расплава из аппарата. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является известное авторское изобретение СССР № 1157860 с приоритетом от 11 августа 1983 г. Отличительная особенность этого изобретения заключается в том, что в аппарате восстановления создают и поддерживают разрежение (вакуум) до устранения неисправности, отвечающее зависимости Р=(1,1-1,2)Рст, где Р – разрежение в аппарате; Pст – максимальное давление столба расплава в аппарате. Недостатком известного изобретения является то, что в аппарате восстановления в ходе процесса невозможно постоянно измерять уровень расплава, так как магний после 40% использования частично заполняет поры губчатого титана. В уравнении не учитывается размер аппарата восстановления и стадия процесса, на которой произошел вылив расплава. Коэффициент уравнения (1,1-1,2) позволяет изменить разрежение в аппарате в узких пределах, что может в определенных условиях увеличить поступление воздуха в аппарат восстановления и привести к возгоранию губчатого титана и магния. Технический результат предлагаемого изобретения – сокращение потерь магния и губчатого титана при разгерметизации сливного устройства реактора (аппарат восстановления) за счет горения и вылива магния. Технический результат достигается тем, что в способе получения губчатого титана, включающего восстановление тетрахлорида титана магнием, прекращение подачи тетрахлорида титана и аргона в реактор в случае разгерметизации сливного устройства, новым является то, что в способе прекращения неуправляемого слива расплава из реактора восстановления тетрахлорида титана магнием, включающего прекращение подачи тетрахлорида титана и аргона в реактор и создание в нем вакуума, новым является то, что величину создаваемого вакуума определяют по количеству расплавленного магния, рассчитываемого по уравнению B=(0,8-0,9)×(1-K)×Hp×dMg, где В – вакуум в реакторе, кгс/см2; (0,8-0,9) – максимальный уровень магния в реакторе, доля; (1-К) – коэффициент, учитывающий неиспользованный магний в ходе процесса восстановления, доля; Нр – высота реактора, см; К – коэффициент использования магния, доля; dMg – плотность магния при 800°С, кг/см3. Данное уравнение позволяет вычислить количество магния в реакторе в ходе процесса без непосредственного его измерения. Поэтому при разгерметизации сливного устройства реактора можно сразу вычислить величину необходимого вакуума с помощью машинного обеспечения и после отключения подачи тетрахлорида титана и аргона срочно вакуумировать реактор на вычисленную величину; чтобы удержать расплавленный магний в реакторе до ликвидации разгерметизации сливного устройства и предотвратить попадание значительной массы воздуха в реактор и потери магния и губчатого титана за счет горения. Таким образом, более точное определение столба расплавленного магния (количество магния) в реакторе позволяет более точно определить требуемый вакуум и тем самым избежать и вылива расплавленного магния из реактора, и натекания значительного количества воздуха в реактор, что снижает потери магния и губчатого титана за счет горения. Способ прекращения вылива расплава из реактора при разгерметизации сливного устройства осуществляется следующим образом. В герметичный реактор (высота реактора Нр=3,6 м=360 см) с нижним сливным устройством загружают 7,0 т расплавленного магния при 720°С, задают в реактор аргон до избыточного давления 0,35 кг/см2, разогревают магний в реакторе до 800°С, после чего подают жидкий тетрахлорид титана. Образующийся в результате взаимодействия магния с тетрахлоридом титана хлористый магний в виде расплава при 800°С сливают периодически по 500 кг в ковш, открывая нижнее сливное отверстие при помощи сливного устройства. Образующийся титан оседает на ложное дно реактора. В начале процесса восстановления шток сливного устройства заклинивает из-за перекоса и сливное отверстие не закрывается иглой штока. Печевой, обслуживающийся это сливное устройство, включает кнопку на местном щите. По этому сигналу оператор отключает подачу тетрахлорида титана и аргона в реактор с аварийным сливным устройством и создает в нем вакуум, равный (К в начале процесса равен 0): 1. В=0,8×360×1,55 2. При К=0,35 создается в реакторе вакуум следующей величины: В=0,8×0,65×360×1,55 3. При К=0,58 создается в реакторе вакуум следующей величины: В=0,8×0,42×1,55 Таким образом, заявленное уравнение позволяет определить довольно точно величину вакуума в реакторе в ходе процесса восстановления при возникновении аварийной ситуации со сливным устройством. Создаваемый вакуум позволяет удержать в реакторе расплавленный магний и не допустить попадания довольно большого количества воздуха в реактор, что предотвращает горение в реакторе магния и губчатого титана и значительно снижает их потери за счет горения.
Формула изобретения
Способ прекращения неуправляемого слива расплава из реактора восстановления тетрахлорида титана магнием при разгерметизации сливного устройства, включающий прекращение подачи тетрахлорида титана и аргона в реактор и создание в нем вакуума, отличающийся тем, что величину создаваемого вакуума определяют по количеству расплавленного магния и рассчитывают ее по уравнению B=(0,8-0,9)·(1-K)·Hp·dMg, где В – вакуум в реакторе, кгс/см2; (0,8-0,9) – максимальный уровень магния в реакторе, доля; (1-К) – коэффициент, учитывающий неиспользованный магний в ходе процесса восстановления, доля; Нр – высота реактора, см; К – коэффициент использования магния, доля; dMg – плотность магния при 800°С, кгс/см2.
|
||||||||||||||||||||||||||
0,5 кгс/см2.