CN102100999A - 惰性气体的净化提纯方法及所用的提纯装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种惰性气体的净化提纯方法即所用的提纯装置，该方法使惰性气体在应用前先通过加热的金属钛，进行吸收净化处理后进入下一道工序。该提纯装置包括内胆(2)，内胆(2)底部设置有支撑板(8)，顶部设置有盖板(6)，内部设置有过滤板(7)，外面套装有加热炉(1)，在支撑板(8)与过滤板(7)之间填充有金属钛(3)，在盖板(6)上插接有进气管(4)和出气管(12)，进气管(4)的下端深入支撑板(8)的下方。本发明将惰性气体中的杂质气体降低到微量，减少杂质气体对产品的影响，提高产品质量，所使用的金属钛可以采用工业废弃的海绵钛和废钛屑，成本低下，而且本发明的装置结构简单，工艺易实现，易控制。

Description

惰性气体的净化提纯方法及所用的提纯装置
技术领域
本发明涉及一种惰性气体的净化提纯方法及所用的提纯装置，特别是一种适用于钛、锆、铪生产以及真空熔铸采用惰性气体为保护性气体时该惰性气体的净化提纯方法和提纯装置，属于气体净化提纯技术领域。
背景技术
在钛、锆、铪、高纯合金生产以及真空熔铸过程中，采用惰性气体为保护性气体，特别是在生产高纯钛、镁、原子能级的锆、铪、合金以及真空熔铸的生产过程中。在外购的惰性气体中含有少量的杂质气体(如氧气、氮气、氢气、H2O等)，在生产过程中杂质气体在高温下与生产的金属进行反应(在实际生产中，控制温度大于1000℃)，从而降低产品的品质，为了得到高品质的产品减少从保护气体带入的杂质的含量，要求保护性气体和原料的杂质含量尽量的少，特别是部分杂质直接影响产品的性能，如在海绵钛、海绵锆生产中氧氮的含量直接影响产品的硬度。目前在这一类的生产中大都直接采用外购的惰性气体作为保护性气体，其中保护的惰性气体杂质气体基本都进入产品中。
例如在海绵钛的生产中杂质含微量的杂质会使钛的强度显著增高，降低其可塑性；当同时几种杂质存在时，对钛的硬度是加成性的。其中影响较大的元素微氮、氧等，少量的杂质氢明显的增高钛的脆性，降低其冲击韧性。海绵锆、铪的产品也有同样的影响。
所以从降低产品的杂质含量提供产品质量的角度考虑必需探索与开发新的工艺方法来净化提纯保护性惰性气体，提高惰性气体的品质。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种惰性气体的净化提纯方法及所用的提纯装置，以提高产品质量。
本发明的技术方案：为解决上述技术问题，本发明对惰性气体采用了以下净化提纯方法，该方法利用钛能吸收惰性气体中所含的氮、氢、氧等杂质气体的性质，使惰性气体在应用前先通过加热的金属钛，进行吸收净化处理后进入下一道工序。
金属钛的加热温度≥850℃。
惰性气体通过加热的金属钛后，根据下一道工序对惰性气体的温度要求确定对其进行冷却或保温处理。
所述的金属钛放置在内胆中，内胆外面用加热炉进行加热，未经处理的惰性气体经管道进入内胆，再经过缓冲罐进入下一工序。
所述的金属钛置入内胆前，先对内胆进行气密性检查，检查合格后将金属钛装入内胆，密封封口，将系统内空气抽出至负压，充入惰性气体至微正压，再次将系统中气体抽出，充入惰性气体后升温至850℃，恒温，连续将惰性气体通过系统。
所述的金属钛的粒度≤50mm，按照从上到下粒度减小的原则排列放置。
所述的金属钛为海绵钛或废钛屑。
为实现上述净化提纯方法，本发明配备了以下结构的提纯装置，该装置包括内胆，内胆底部设置有支撑板，顶部设置有盖板，内部设置有过滤板，外面套装有加热炉，在支撑板与过滤板之间填充有金属钛，在盖板上插接有进气管和出气管，进气管的下端深入支撑板的下方。
所述的盖板的周围设置有密封垫。
在进气管和出气管上均设置有阀门；在内胆的上方设置有测压装置，内胆的中部设置有测温装置。
与现有技术相比，采用金属钛对惰性气体进行净化提纯，可将惰性气体中的杂质气体降低到微量，减少杂质气体对生产的产品的影响，提高产品的质量，特别是在生产高纯度的海绵钛、原子能级的海绵锆、铪以及生产高品质的合金起到隔绝杂质提高成品率的作用，所使用的金属钛可以采用工业废弃的海绵钛和废钛屑，成本低下，而且本发明的装置结构简单，工艺易实现，易控制。
附图说明
图1是本发明的工艺设备连接示意图；
图2是本发明的提纯装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明的实施例1：本发明对惰性气体的净化提纯方法，主要是利用钛能吸收惰性气体中所含的氮、氢、氧等杂质气体的性质，使惰性气体在应用前先通过加热的金属钛，进行吸收净化处理后进入下一道工序。该净化提纯工艺过程见图1所示。作为吸收介质的金属钛选用海绵钛(也可采用废弃的海绵钛，以节省成本)或废钛屑等，粒度≤50mm，将其按照从上到下粒度减小的原则排列放置在内胆中2中，金属钛置入内胆2前，先对内胆2进行气密性检查，检查合格后将金属钛装入内胆2，密封封口，将系统内空气抽出至负压，充入惰性气体至微正压，再次将系统中气体抽出，充入惰性气体后利用内胆2外面的加热炉1进行加热升温，至800～850℃，恒温，连续将惰性气体通过系统，经过处理的惰性气体经过缓冲罐3进入下一道工序。另外，根据下一道工序对惰性气体的温度要求确定对其进行冷却或保温处理。
在净化提纯过程中，通过测压装置4和测温装置5对系统内压力与温度进行实时监测。利用连接管道中的阀门6控制惰性气体流量与流速。
本发明的实施例2：为有效实现惰性气体的净化提纯方法，采用了以下结构的提纯装置，如图2所示，它包括内胆2，内胆2底部设置有支撑板8，顶部设置有盖板6，内部设置有过滤板7，外面套装有加热炉1，在支撑板8与过滤板7之间填充有金属钛3，在盖板6上插接有进气管4和出气管12，进气管4的下端深入支撑板8的下方。
盖板6的周围设置有密封垫9。
在进气管4和出气管12上均设置有阀门11；在内胆2的上方设置有测压装置10，内胆2的中部设置有测温装置5。

Claims (10)

1.一种惰性气体的净化提纯方法，其特征在于：该方法利用钛能吸收惰性气体中所含的氮、氢、氧等杂质气体的性质，使惰性气体在应用前先通过加热的金属钛，进行吸收净化处理后进入下一道工序。
2.根据权利要求1所述的惰性气体的净化提纯方法，其特征在于：金属钛的加热温度≥850℃。
3.根据权利要求2所述的惰性气体的净化提纯方法，其特征在于：惰性气体通过加热的金属钛后，根据下一道工序对惰性气体的温度要求确定对其进行冷却或保温处理。
4.根据权利要求1所述的惰性气体的净化提纯方法，其特征在于：所述的金属钛放置在内胆中，内胆外面用加热炉进行加热，未经处理的惰性气体经管道进入内胆，再经过缓冲罐进入下一工序。
5.根据权利要求4所述的惰性气体的净化提纯方法，其特征在于：所述的金属钛置入内胆前，先对内胆进行气密性检查，检查合格后将金属钛装入内胆，密封封口，将系统内空气抽出至负压，充入惰性气体至微正压，再次将系统中气体抽出，充入惰性气体后升温至850℃，恒温，连续将惰性气体通过系统。
6.根据权利要求1所述的惰性气体的净化提纯方法，其特征在于：所述的金属钛的粒度≤50mm，按照从上到下粒度减小的原则排列放置。
7.根据权利要求1所述的惰性气体的净化提纯方法，其特征在于：所述的金属钛为海绵钛或废钛屑。
8.一种按照权利要求1至7任一项权利要求所述的惰性气体的净化提纯方法中所使用的提纯装置，其特征在于：该装置包括内胆(2)，内胆(2)底部设置有支撑板(8)，顶部设置有盖板(6)，内部设置有过滤板(7)，外面套装有加热炉(1)，在支撑板(8)与过滤板(7)之间填充有金属钛(3)，在盖板(6)上插接有进气管(4)和出气管(12)，进气管(4)的下端深入支撑板(8)的下方。
9.根据权利要求8所述的提纯装置，其特征在于：所述的盖板(6)的周围设置有密封垫(9)。
10.根据权利要求8所述的提纯装置，其特征在于：在进气管(4)和出气管(12)上均设置有阀门(11)；在内胆(2)的上方设置有测压装置(10)，内胆(2)的中部设置有测温装置(5)。
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