CN102220605A - 一种熔盐电解钛高温炉加料方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种熔盐电解钛高温炉的加料方法，可以很好的控制漏料速度，保证电解的连续进行以及电解工艺的稳定性，在电解过程中不断补充原料二氧化钛，实现钛电解连续化，大大降低了生产成本。

Description

一种熔盐电解钛高温炉加料方法

技术领域

本发明涉及一种加料方法，特别涉及一种熔盐电解钛高温炉的加料方法。

背景技术

钛及钛合金具有比重轻、比强度高、高温下抗蠕变性能好、耐腐蚀等优良性能，在航空航天、冶金、汽车等行业广泛用做结构材料，同时还可以作为功能材料如储氢材料、形状记忆合金材料等。目前海绵钛的生产工艺为Kroll法，也称为镁热还原法，该方法是先由含钛的矿物制取四氯化钛，再用镁还原四氯化钛从而制得海绵钛，最后经过真空自耗电电弧熔炼制成致密钛锭，然后经过轧制、车削等机械手段制成最终产品。现行镁还原法虽然是比较成熟的工业生产方法，但是由于生产过程存在工艺流程长、工序多、能耗高、不能连续生产等问题，并且所用的金属还原剂镁也是由电解得到，因此生产成本高，环境污染严重，限制了钛的应用。为了解决这一问题，专利号为ZL200810118616.3的专利中提出了一种高温熔盐电解二氧化钛制备金属钛的方法，该方法是在高温下以石墨电极为阳极，以二氧化钛原料为阴极，在氟化钙熔盐中进行电解，二氧化钛被电解还有为液态的钛，由于密度的差异，钛沉到最底层，当累积的钛达到一定的量后，从高温炉底部出料。由于高温下氧阴离子扩散速度快，从而加速了脱氧速度，因而该方法电流效率高，电耗低，同时由于产品金属钛为液体，可使二氧化钛电解实现连续化，因此能够大幅度降低钛的生产成本，与传统工艺比较可节能50％，电流效率提高到90％以上。

随着电解的进行，原料在不断地消耗，为保证电解的连续进行以及电解工艺的稳定性，在电解过程中需要不断补充原料二氧化钛。钛高温熔盐电解炉盖子上方分布有电极和加料管，因此，由于钛高温电解高温炉盖子上方部分空间狭小，造成加料困难，因此加料器的设计尤为重要。

本发明的目的是为钛高温熔盐电解炉提供一种原料的加料方法，实现钛电解连续化，从而降低生产成本。

发明内容

为克服上述不足，本发明提供一种熔盐电解钛高温炉的加料方法，采用如下步骤实施：

步骤一：准备原料，所述原料为二氧化钛粉末压球，将准备好的二氧化钛粉末压球称重；

步骤二：拉起拉手(13)，打开活动盖板(10)，将称重过的原料倒入五个小箱之一的小箱内，每次每个小箱中的加料量为10～60kg；

步骤三：重复步骤一和步骤二，将5个小箱分别装入定量的原料，盖上活动盖板(10)；

步骤四：吊车通过吊耳(7)将加料装置吊到炉体加料口上方；

步骤五：将漏料钢管(19)插入炉体加料口内；

步骤六：拉动一个小箱的活动拉板(16)的拉手环(24)，颗粒原料沿斜板(4)靠重力落入漏料斗(17)内，通过金属软管(18)和漏料钢管(19)进入炉体内，放完原料后关闭活动拉板；

步骤七：通过控制活动拉板(16)的开口度来控制加入颗粒原料的流速；

步骤八：重复步骤四至步骤七，将5个小箱中的原料分别加入5个炉体加料口内，或将5个小箱中的原料连续加入一个炉体加料口内。

所述二氧化钛粉末压球的粒度为2～8mm。

所述五个小箱中的每个小箱中的原料的重量可以是不同的。

所述五个小箱中的每个小箱中的原料的种类可以是不同的。

所述加入颗粒原料的流速为5～10kg/min，优选为7～9kg/min。

附图说明

现在将参考附图通过示例描述本发明，其中：

图1是本发明加料装置的正视图；

图2是本发明加料装置的侧视图；

图3是本发明加料装置的活动拉板组件的正视、俯视图；

图4是本发明加料装置活动盖板开启和关闭的示意图；

图5示出本发明加料装置的主要尺寸，单位mm。

其中：1-第一箱体外板，2-第二箱体外板，3-隔板，4-斜板，5-第三箱体外板，6-第四箱体外板，7-吊耳，8-第一固定盖板，9-合页，10-活动盖板，11-盖板挡块，12-第二固定盖板，13-拉手，14-支撑板，15-法兰板，16-活动拉板，17-漏料斗，18-金属软管，19-漏料钢管，20-拉板，21-连接件，22-固定螺母，23-拉杆，24-拉手环

具体实施方式

本发明提供一种熔盐电解钛高温炉的加料方法。参见图1，所使用的熔盐电解钛高温炉加料装置包括箱体，漏料斗17，金属软管18和漏料钢管19，其中漏料钢管的内径为46mm，外径为50mm考虑到电解速度，加料的快慢对电解产物的质量有着很大影响，控制漏料钢管的内径可直接控制加料的数量，从而控制电解速度，使电解池中的原料在一定范围内维持稳定。现有技术中对加料的速度并未进行明确限定，申请人在生产中发现，过快和过慢的加料都会导致电解产物的质量，本发明采用的漏料钢管的内径尺寸可以很好的控制漏料速度，提高电解产物的质量。高温炉炉体的进料口内径为52mm。由于加料装置是由车间的行吊吊至炉体进料口上方，如果依靠操作行吊将外径50mm的漏料钢管插入内径52mm的炉体进料口有一定难度，所以在漏料斗17和漏料钢管19之间加一段金属软管18。当加料装置吊至炉体进料口上方后，由人工将漏料钢管19插入炉体进料口。漏料斗17一端为矩形开口，通过法兰板15与箱体的下端开口固定连通，另一端为圆形开口，该圆形开口与金属软管18的一端固定连通，该金属软管18的另一端与漏料钢管19的一端连接。所述箱体为立方体，包括第一箱体外板1，第二箱体外板2，第三箱体外板5，第四箱体外板6，所述第一箱体外板、第二箱体外板、第三箱体外板、第四箱体外板构成箱体的四个箱壁，其中第一箱体外板与第二箱体外板对置，第三箱体外板与第四箱体外板对置，该箱体上端开口由盖板覆盖，所述盖板由第一固定盖板8，合页9，活动盖板10，盖板挡块11和第二固定盖板12及拉手13组成，第一固定盖板和第二固定盖板沿中心线对称固定在箱体上端开口的两端，第一固定盖板与第二固定盖板之间具有小开口，活动盖板设置在盖板的中间部分，用于覆盖所述小开口，所述活动盖板10的一端通过合页与第一固定盖板连接，另一端与第二固定盖板抵接，该活动盖板与第二固定盖板抵接的一端的接缝处固定设置用于止挡活动盖板的盖板挡块11，可在活动盖板上沿中心线对称焊接两块盖板挡块。拉手固定设置在活动盖板上用于开启活动盖板。在四个箱体外板的外壁上端对称焊接四个吊耳7，吊装工具穿过吊耳，与行车吊钩连接，达到行车吊运加料装置的目的。该箱体内部的底部倾斜设置斜板4，斜板4的倾斜角度是45°，该斜板的倾斜角过大会导致加料过快，斜板的倾斜角过小会导致物料无法全部放入，本发明考虑到加料装置所装物料的静止安息角是40°，并选择45°的倾斜角为最佳，可以良好的控制原料加入速度，并确保加料装置在放料时不会存在物料放不干净的状况。斜板4与第一箱体外板1和第二箱体外板2垂直，同时与第三箱体外板内壁抵接，并与第一箱体外板、第二箱体外板和第三箱体外板的内壁固定连接。在箱体内沿平行于第三箱体外板的方向均匀设置四块隔板3，所述四块隔板3与第三箱体外板5和第四箱体外板6垂直。该四块隔板与斜板4共同将箱体隔成5个容积相同、具有下端口的小箱体，所述5个小箱体的下端口通过5个相应的活动拉板16活动封闭，所述四块隔板为五边形隔板，该隔板的五条边分别与盖板，第三箱体外板内壁，斜板，第四箱体外板内壁和活动拉板16抵接。该活动拉板穿过第三箱体外板下端的开槽封闭小箱体的下端口，并可用多个支撑板14支撑。采用该活动拉板可使加料装置体积小、重量轻、吊运方便、操作灵活、造价低、制作周期短、几乎无需维护。分别拉动活动拉板16，可分别打开每个小箱体的下端口，使箱体内的物料漏到漏料斗17内，物料再通过金属软管18、漏料钢管19进入炉体。该活动拉板由拉板20、连接件21、固定螺母22、拉杆23和拉手环24组成。拉板为一能封闭小箱体下端口的矩形板。拉板20一端采用焊接的方法与连接件21固定在一起，连接件21中心具有螺纹孔，拉杆23前端加工有外螺纹，拉杆23通过外螺纹与连接件21的螺纹孔连接，在拉杆23的螺纹上还具有固定螺母22，该固定螺母可在拉杆23的螺纹段上移动，拉开活动拉板时固定螺母可以被箱体壁挡住以控制活动拉板的位置，可通过调整固定螺母22的位置，定位活动拉板16的位置，从而控制下端口打开的大小，拉杆23的另一端固定连接拉手环24。

采用本加料装置的加料方法如下：

步骤一：准备原料，所述原料为二氧化钛粉末压球，小球的粒度为2～8mm，粒度的选择主要是考虑加料的方便，因为加入到电解池中后会变成熔融状态，由于炉体的进料口内径52mm，进料通道500mm长，粒度大容易产生堵料现象，粒度小则造粒难度增加，成本增加。上述粒度即能满足顺畅加料，又能采购到标准的造粒设备，提高了反应的顺畅程度，大大降低成本。将制备好的二氧化钛粉末压球称重，根据电解过程中二氧化钛的消耗情况，每次每个加料箱中的加料量为10～60kg。如果反应速度快加料量需要增加，如果反应速度慢，加料量需要减少。由于高温电解炉上部的空间有限，不能采用过大的加料箱。加料箱中的加料量过小，无法满足电解反应的需要，只能采用多次加料的办法，这就增加了空气进入高温电解炉内的量，破坏电解炉内的气氛，造成电解产物钛的氧化，上述加料量既满足了电解反应的需要，又无需多次加料，同时能防止空气进入高温电解炉内，提高了所制造产物的质量；

步骤二：拉起拉手13，打开活动盖板10，将称重过的原料倒入五个小箱之一的小箱内；

步骤三：重复步骤一和步骤二，将5个小箱分别装入定量的原料，盖上活动盖板10，由于钛高温炉电解时石墨阳极是可以分开控制的，因此每根电极处原料的消耗也可以是不同的，因此每个小箱中的原量可以不同，其具体数量可以根据电极附近原料的消耗量来定。而且本发明采用多个小箱而并不是单一箱体还使得可以在不同的小箱中添加不同的原料，使加料更加灵活、方便；

步骤四：吊车通过吊耳7将加料装置吊到炉体加料口上方；

步骤五：将漏料钢管19插入炉体加料口内；

步骤六：拉动一个小箱的活动拉板16的拉手环24，颗粒原料沿斜板4靠重力落入漏料斗17内，通过金属软管18和漏料钢管19进入炉体内，放完原料后关闭插板；

步骤七：通过控制活动拉板16的开口度来控制颗粒原料的流速，选择流速的原则是在使原料进入炉体的过程中不产生堵料现象，本发明的流速在5～10kg/min，优选为7～9kg/min，选择上述加料流速，加料过程顺畅，不会造成加料管的堵管，同时加料时间短，可以减少空气进入高温电解炉内，防止破坏炉内的气氛；

步骤八：重复步骤四至步骤七，将5个小箱中的原料分别加入5个炉体加料口内，也可以将5个小箱中的原料连续加入一个炉体加料口内。

采用本发明提供的熔盐电解钛高温炉加料方法，可以很好的控制漏料速度，保证电解的连续进行以及电解工艺的稳定性，在电解过程中不断补充原料二氧化钛，实现钛电解连续化，大大降低了生产成本。

Claims (5)

1.一种熔盐电解钛高温炉的加料方法，采用如下步骤实施：

步骤一：准备原料，所述原料为二氧化钛粉末压球，将准备好的二氧化钛粉末压球称重；

步骤二：拉起拉手(13)，打开活动盖板(10)，将称重过的原料倒入五个小箱之一的小箱内，每次每个小箱中的加料量为10～60kg；

步骤三：重复步骤一和步骤二，将5个小箱分别装入定量的原料，盖上活动盖板(10)；

步骤四：吊车通过吊耳(7)将加料装置吊到炉体加料口上方；

步骤五：将漏料钢管(19)插入炉体加料口内；

步骤六：拉动一个小箱的活动拉板(16)的拉手环(24)，颗粒原料沿斜板(4)靠重力落入漏料斗(17)内，通过金属软管(18)和漏料钢管(19)进入炉体内，放完原料后关闭活动拉板；

步骤七：通过控制活动拉板(16)的开口度来控制加入颗粒原料的流速；

步骤八：重复步骤四至步骤七，将5个小箱中的原料分别加入5个炉体加料口内，或将5个小箱中的原料连续加入一个炉体加料口内。

2.权利要求1所述的熔盐电解钛高温炉的加料方法，其特征在于所述二氧化钛粉末压球的粒度为2～8mm。

3.如权利要求1所述的熔盐电解钛高温炉的加料方法，其特征在于所述五个小箱中的每个小箱中的原料的重量可以是不同的。

4.如权利要求1所述的熔盐电解钛高温炉的加料方法，其特征在于所述五个小箱中的每个小箱中的原料的种类可以是不同的。

5.如权利要求1所述的熔盐电解钛高温炉的加料方法，其特征在于所述加入颗粒原料的流速为5～10kg/min，优选为7～9kg/min。

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