[发明专利]一种用于制取高疏松度海绵钛的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种有色金属冶炼装备领域技术，特别是一种用于制取高疏松度海绵钛的装置。

背景技术

海绵钛是钛合金熔炼中的初级原材料，目前工业上生产海绵钛的主要方法是Kroll法，该方法是首先利用Mg与TiCl₄的还原反应生成Ti，然后通过真空蒸馏除去过量的Mg、反应产物MgCl₂和少量钛氯化物，最后得到海绵状的钛坨。

大型10吨还原蒸馏炉是Kroll法生产海绵钛的主要炉型，但在生产中该炉型生产的海绵钛存在中心局部过热、海绵化率低、钛块致密难以破碎的问题。而通过改变加料方式是当前国内外减少钛坨中心局部烧结的一个重要举措。中请号为200620133754.5的中国专利介绍了一种镁法生产海绵钛的四氯化钛气化装置，该装置基本原理是利用熔融金属液镁的热量使四氯化钛充分气化后再与镁均匀的发生反应。该实用新型虽然一定程度的缓解了液态四氯化钛在反应器中心部位与金属镁剧烈反应，有利于海绵钛的产品质量的提高，但是在实际使用过程中仍然存在以下问题：

(1)一定料速情况下，由于传热时间短，不能提供TiCl₄完全气化所需的热量，因此气化程度低；

(2)加料装置部分插入到Mg熔体中，加上加料过程中液面的上升，加料管孔容易被生成的钛块堵塞；

(3)加料装置靠近反应带中心位置，加料管端部会熔化，不仅造成Fe含量超标，而且失去了气化效果。

因此该实用新型在实际推广中有一定难度。

此外申请号为200610051291.2的中国专利涉及的一种镁法生产海绵钛的四氯化钛加料方法，该方法的基本原理是：在四氯化钛输送加料管道进入反应器前设有一外加热装置，液态的四氯化钛在经过这一外加热装置时，被加热至沸点温度以上并气化，再经四氯化钛加料管加入到反应器内，气态的四氯化钛与金属液镁均匀接触进行还原反应。采用该方法虽然可以使四氯化钛充分气化，但是有一个重要缺点，就是由于TiCl₄完全气化需要大量的热，而采用外加热源气化四氯化钛实际增加了反应炉的散热负荷，在散热负荷一定的情况下，不仅增加了能源消耗，还限制了料速的提高，延长了还原周期。

申请号为200610051187.3的中国专利涉及的一种镁法生产海绵钛的四氯化钛雾化方法，其中提到利用旋流喷嘴形成微小雾滴喷射到金属镁之上，进行还原反应，该专利认为四氯化钛雾化后，反应器内的还原反应均匀地进行，不会出现热量聚积的状况，从而保证了海绵钛的产品质量。但该专利实际使用过程中，仅使用旋流喷嘴并不能四氯化钛完全散开，且由于喷嘴和管道的阻力，料速上限受到较大限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于制取高疏松度海绵钛的装置，利用该装置可以使得TiCl₄充分雾化，且能够避免当前技术存在的问题。这些问题包括四氯化钛不能完全散开，料速上限受到较大限制；采用外加热源气化四氯化钛增加了反应炉的散热负荷，增加能源消耗，限制了料速的提高，延长了还原周期；TiCl₄气化程度低，加料管孔容易被生成的钛块堵塞，加料装置加料管端部会熔化失去气化效果等。

为了实现解决上述技术问题的目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明的一种用于制取高疏松度海绵钛的装置，该装置由四氯化钛入口、进料缓冲罐、充氩管、第一管道、出口缓冲罐、加压泵泵体、第二管道、加料管、喷嘴构成。其中，第一管道连接于进料缓冲罐底部，另一端连接于加压泵泵体上，加压泵泵体出口端连接一个出口缓冲罐，反应器通过第二管道、加料管与加压泵泵体出口连接，喷嘴位于加料管末端，延伸进入反应器。

所述的用于制取高疏松度海绵钛的装置，其优选的是技术方案是：所述的装置还包括第一截止阀、第二截止阀、出料缓冲罐压力表、第三截止阀。其具体结构为第一截止阀安装在四氯化钛入口和进料缓冲罐中间，第二截止阀和充氩管连接在进料缓冲罐上，第一管道连接于进料缓冲罐底部，另一端连接于加压泵泵体上，加压泵泵体出口端连接一个出口缓冲罐，出料缓冲罐压力表安装在出口缓冲罐上；反应器通过第二管道、第三截止阀、加料管与加压泵泵体出口连接，喷嘴位于加料管末端，延伸进入反应器。

上述技术方案或者优选的技术方案中，所述的加压泵泵体上可以设置调级装置。

上述技术方案或者优选的技术方案中，所述的第二管道由耐压耐TiCl₄腐蚀的材料构成。