[发明专利]一种用于生产海绵钛的15吨倒U型联合装置及生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种海绵钛还原蒸馏反应装置，尤其涉及一种用于生产海绵钛的15吨倒U型联合装置及生产工艺。 

背景技术

当前海绵钛生产主要工艺是镁热还原法，其基本原理是在氩气的保护下，向反应器内加入四氯化钛使之与镁反应，生成海绵钛和氯化镁，再采用真空蒸馏法除去海绵钛中的镁和氯化镁等杂质，得到纯净的海绵钛。 

由于海绵钛生产工艺复杂，生产成本高。尤其是海绵钛生产过程采用小炉型原料消耗高、产能小、合格率低、能耗高，世界上各国海绵钛生产厂家都在进行各种炉型的试验，海绵钛生产技术取得突破的首推日本，日本最大炉型为10t，其产品质量和各种消耗指标均是世界领先。大型炉的优点在于能耗低、产能大，质量稳定劳动生产率高，随着海绵钛生产技术的进步，炉型向大型化方向发展。 

国内倒U型炉经过几十年的摸索单炉产能已达到十吨，但是仍然存在诸多问题，首先产品能耗偏高，国内已经尝试采用先进硅酸铝代替耐火砖做为保温材料，能耗水平远高于国外，其次钛坨存在较为严重硬芯问题，产品的疏松度较差，硬芯通常含有较高的氯元素，严重影响产品质量。硬芯破碎难得大，下游客户压制电极非常困难，影响客户对质量的评价。另外生产工艺与设备不相匹配，造成成品率低，优级品率低等问题。 

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于生产海绵钛的15吨倒U型联合装置及生产工艺，降低能耗，提高质量。 

为了实现上述发明目的，本申请提供了以下技术方案： 

一种用于生产海绵钛的15吨倒U型联合装置，由反应炉、反应,28、反应器盖11、冷却水套25组成。其中，反应器28包括并列的冷端反应器与热端反应器，两个反应器通过上方的反应器盖11相连通，冷端反应器位于冷却水套25内，热端反应器位于反应炉内。

其中，所述反应炉由硅酸铝纤维棉1、电阻带2、炉壳3、托架4、热电偶5、炉壳抽空管6、进风口7和出风口8组成，电阻炉内衬材料均使用硅酸铝纤维棉1，炉壳3上设置有托架4，防止硅酸铝纤维棉下沉，电阻带2用刚玉钉固定在纤维棉1上，热电偶5用来监控炉内温度，采用5段或6段控温，额外增加一个热电偶，专门检测反应区域温度。炉壳3上设置有上下两排通风口，分别是进风口7和出风口8，通风口穿过硅酸铝纤维棉1直接与炉膛内部相通，可以通过强制对流散热将还原过程产生的热量带走，一排通风口数量为4~10个，可以根据加料速度进行设计，炉壳3上还设置有炉壳抽空管路6，在蒸馏过程对炉壳内进行抽真空，防止热端反应器变形。 

其中，所述反应器盖11由充氩口12、加镁通道13、放气管14、带布料器的加料管15、蒸馏过道17和中心管24组成，在还原过程通过充氩口12向反应器内通入氩气避免空气进入，同时用高压气线连接压力变送器，监视还原压力，在蒸馏过程中冷端大盖上安装真空计22，检测蒸馏真空度；放气管14用法兰连接固定在加镁通道13上，在反应压力过大时排出一定的气体，保证反应压力维持在一定范围内；热端反应器盖中心管24上是加料管15，加料管15上带有布料器，防止加料速度过大，反应中心温度过高；在冷端反应器盖中心管24上安装热电偶用来检测冷端反应器温度，在冷端反应器加镁通道13上安装抽空管路20，抽空管路20上有真空阀门21，抽空管路20与真空系统相连；冷端反应器与热端反应器通过两个反应器盖上的蒸馏过道17相联通，两个反应器盖上的蒸馏过道17对焊在一起，保证密封，过道外部可安装过道加热器16，防止蒸馏过程氯化镁蒸汽在过道冷凝。 

其中，所述反应器28由反应器法兰23、排镁管18、排镁管竖管26和筛板27组成。反应器法兰23是上下两层的双法兰结构，反应器底部有筛板27，筛板27主要作用是减少硬芯，避免排镁管堵死，筛板27刚好能够罩住排镁管竖管的下管口，排镁管18横管位于两个冷却法兰中间，排镁管竖管26沿着反应器内壁焊接，一直延伸至反应器封头底部筛板27内，冷端反应器座在冷却水套25上，热端反应器座在反应炉上，反应器与28大盖之间有胶圈10，用来保证密封。 

一种海绵钛的生产工艺，包括使用所述的联合装置，步骤如下：步骤一：入炉温度300～500℃，在此温度范围恒温脱气2h，向反应器内充氩至0.01MPa后，恒温5～8小时进行熔化蒸馏镁，排放氯化镁直到见镁，等待加入夜镁，若有蒸馏镁返回冷凝物，加入15吨～16吨液镁，若空反应器直接加入22～23吨液镁；