CN113175973A - 一种用于海绵钛生产的液位测量装置及液面波动测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于海绵钛生产的液位测量装置及液面波动测量方法，该装置包括密封套管、测量管、保护套管和测压装置，密封套管与还原蒸馏反应器大盖上的测量孔连接，测量管插入密封套管，并伸入还原蒸馏反应器内的液面以下，测量管和密封套管之间以密封方式固定连接，测量管上端封闭，下端开口，在测量管上端和密封套管之间的测量管管壁上设置有测压接头和充氩接头，测压接头和测压装置连接，充氩接头和氩气供气装置连接；保护套管固定在还原蒸馏反应器内壁上，并套设在测量管外；所述方法依据气泡法以非接触的方式测得反应器内液面的高度，进而计算得出反应后的液面波动情况。本发明可以为后续的液面高度控制提供数据支持，改善液面的波动情况。
Description
技术领域
本发明属于有色金属冶炼装备领域技术，具体涉及一种用于海绵钛生产的液位测量装置及液面波动测量方法。
背景技术
目前工业化的海绵钛生产主要为高温下液镁还原四氯化钛的方法。该还原反应过程首先将过量液镁加入密闭的还原蒸馏反应器中，之后不断加入液态四氯化钛，Mg元素连续将TiCl4中的Ti元素还原置换，生成海绵状的金属钛和液态氯化镁。由于容积有限，氯化镁需分阶段排出，这就会引起反应器内液面的上下波动。
液面高度是海绵钛还原生产过程中的一个重要工艺参数，在还原过程中，镁蒸汽和四氯化钛气体反应过程会存在有一定的区域，这就是俗称的“反应带”，反应带的高度取决于液面波动的范围，液面波动越剧烈，反应带覆盖的面积越多，爬壁钛生成数量就越多。另外，液面失控也会导致反应带剧烈的升高或下降，不利于还原反应温度控制，从而引起产品中杂质元素含量超标；或温度过高引起产品烧结，海绵钛中Fe、Cl等杂质增加。
液面波动幅度需要依靠液面高度的测量间接的计算得出，目前使用的液面高度检测方法和缺点为：①钢钎插入测量法；此方法测量方便、快捷、准确，但是钢钎从反应带拉出加热为通红状态，容易烫伤，危险性较大；另外，出现误操作时，反应器极易进气，导致钛坨的O、N含量升高；②估算法；依照加过液镁后初始液面、四氯化钛加料量和氯化镁排出量推算，但是加料流量计测量误差大时，测量数据准确率低。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于海绵钛生产的液位测量装置及液面波动测量方法，可以提高液位测量的连续性和准确性，并经计算得到液面波动幅度，为液面高度控制提供依据，便于液面高度的控制，以达到减少爬壁钛生成数量、合理控制反应带温度的目的。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种用于海绵钛生产的液位测量装置，该装置安装在生产海绵钛的还原蒸馏反应器大盖上，包括密封套管、测量管、保护套管和测压装置，所述密封套管与还原蒸馏反应器大盖上的测量孔连接，所述测量管插入密封套管，并伸入还原蒸馏反应器内的液面以下，测量管和密封套管之间以密封方式固定连接，测量管上端封闭，下端开口，在测量管上端和密封套管之间的测量管管壁上设置有测压接头和充氩接头，测压接头和所述测压装置连接，充氩接头和氩气供气装置连接；所述保护套管固定在还原蒸馏反应器内壁上，保护套管套设在测量管外，保护套管内壁和测量管之间留有间隙。
所述密封套管插入所述测量孔，并以焊接的方式与测量孔外侧固定连接。
所述密封套管的上端设有下法兰，所述测量管上设有上法兰，通过上法兰和下法兰的连接实现测量管与密封套管的连接。
所述上法兰和下法兰之间还设有弹性密封垫。
所述的弹性密封垫为橡胶垫。
所述的测压装置为压差变送器或压力表。
一种用于海绵钛生产的液面波动测量方法，该方法采用所述的液位测量装置进行测量，具体步骤为：首先，将测量管安装在密封套管上，然后将氩气供气装置的冲氩软管连接到所述的充氩接头上，将测压装置安装在所述的测压接头上；反应开始后，依次打开充氩接头和测压接头上的阀门，向测量管内连续不断的充入恒定压力的氩气，待测压装置的压力值稳定时，读取压力值，之后根据所读取的压力值计算出对应的实际液面高度，最后用所计算的实际液面高度减去反应开始前已知的初始液面高度，得到还原蒸馏反应器内液面的波动幅度。
本发明的有益效果是：本发明可以利用气泡法以非接触的方式测得反应器内液面的高度（即液位），进而计算得出反应后的液面波动情况，操作人员无需靠近反应器，提高了生产的安全性，而且测量结果具有较高的准确性。可以为后续的液面高度控制提供数据支持，从而改善液面的波动情况，减少爬壁钛的生成，并有利于反应带的温度控制，从而提高海绵钛的产品质量。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中A处的局部放大图；
图中标记：1、还原蒸馏反应器大盖，2、还原蒸馏反应器，3、保护套管，4、测量管，5、密封套管，6、下法兰，7、上法兰，8、测压接头，9、充氩接头，10、压差变送器，11、氩气供气装置。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不作为对发明做任何限制的依据。
参照附图所示，一种用于海绵钛生产的液位测量装置，包括密封套管5、测量管4、保护套管3和测压装置，所述密封套管5与还原蒸馏反应器大盖1上的测量孔连接，所述测量管4插入密封套管5，并伸入还原蒸馏反应器2内的液面以下，测量管4和密封套管5之间以密封方式固定连接，测量管4上端封闭，下端开口，在测量管4上端和密封套管5之间的测量管4管壁上设置有测压接头8和充氩接头9，测压接头8和所述测压装置连接，充氩接头9和氩气供气装置11连接；所述保护套管3固定在还原蒸馏反应器2内壁上，保护套管3套设在测量管4外，保护套管3内壁和测量管4外壁之间留有间隙，所设置的保护套管3可以将所生成的海绵钛颗粒隔离在保护套管3外，以免堵塞测量管4，并减少液面波动对测量准确性的不利影响。
进一步的，密封套管5和测量孔外侧焊接固定，密封套管5的下端伸出测量孔内侧的开口。
所述密封套管5的上端设有下法兰6，所述测量管4上设有上法兰7，上法兰7和下法兰6在连接时可以设置弹性密封垫，以进一步的确保连接的气密性，通过螺栓将上法兰7、下法兰6以及作为弹性密封垫的橡胶垫连接在一起，以实现测量管4和密封套管5之间的密封连接。弹性密封垫还可以是其他材料制成的，只要可以依靠外力弹性形变以形成密封即可。
所述的测压装置为压差变送器10或压力表。
进一步的，所述保护套管3平行于还原蒸馏反应器2内氯化镁排出管（图中未显示）的上部。
采用上述液位测量装置对还原蒸馏反应器2内液面波动的测量方法包括如下步骤：
第一步，将测量管4安装在所述的密封套管5上，并确保连接处的气密性，并且测量管4的下端插入还原蒸馏反应器2液镁的初始液面以下；
第二步，选择压差变送器10作为测压装置与所述的测压接头8连接，并确认测压接头8上阀门处于关闭状态，同时将将氩气供气装置11的冲氩软管连接到所述的充氩接头9上，也要确认充氩接头9上的阀门也处于关闭状态；
第三步，在向还原蒸馏反应器2加入液态四氯化钛开始反应后，依次打开充氩接头9和测压接头8上的阀门，向测量管4内连续不断的充入恒定压力的氩气，待压差变送器10的压力值稳定时，读取压力值；
第四步，根据P=r液gh计算得出该压力值所对应的实际液面高度，其中P为测量压强、r液为液镁密度、g为重力加速度、h为液面高度；再用实际液面高度减去反应开始前已知的初始液面高度，得到还原蒸馏反应器2内液面的波动幅度。
上述方法中，初始液面高度由所添加的液镁的量决定，因此在液镁加入后即可确定。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，所属领域的普通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换均在申请待批的权利要求保护范围之内。
Claims (7)
1.一种用于海绵钛生产的液位测量装置，该装置安装在生产海绵钛的还原蒸馏反应器大盖上，其特征在于，包括密封套管、测量管、保护套管和测压装置，所述密封套管与还原蒸馏反应器大盖上的测量孔连接，所述测量管插入密封套管，并伸入还原蒸馏反应器内的液面以下，测量管和密封套管之间以密封方式固定连接，测量管上端封闭，下端开口，在测量管上端和密封套管之间的测量管管壁上设置有测压接头和充氩接头，测压接头和所述测压装置连接，充氩接头和氩气供气装置连接；所述保护套管固定在还原蒸馏反应器内壁上，保护套管套设在测量管外，保护套管内壁和测量管外壁之间留有间隙。
2.根据权利要求1所述的一种用于海绵钛生产的液位测量装置，其特征在于，所述密封套管插入所述测量孔，并以焊接的方式与测量孔外侧固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于海绵钛生产的液位测量装置，其特征在于，所述密封套管的上端设有下法兰，所述测量管上设有上法兰，通过上法兰和下法兰的连接实现测量管与密封套管的连接。
4.根据权利要求3所述的一种用于海绵钛生产的液位测量装置，其特征在于，所述上法兰和下法兰之间还设有弹性密封垫。
5.根据权利要求4所述的一种用于海绵钛生产的液位测量装置，其特征在于，所述的弹性密封垫为橡胶垫。
6.根据权利要求1所述的一种用于海绵钛生产的液位测量装置，其特征在于，所述的测压装置为压差变送器或压力表。
7.一种海绵钛生产中液面波动测量方法，其特征在于，该方法采用如权利要求1~6任一项所述的液位测量装置进行测量，具体步骤为：首先，将测量管安装在密封套管上，然后将氩气供气装置的冲氩软管连接到所述的充氩接头上，将测压装置安装在所述的测压接头上；反应开始后，依次打开充氩接头和测压接头上的阀门，向测量管内连续不断的充入恒定压力的氩气，待测压装置的压力值稳定时，读取压力值，之后根据所读取的压力值计算出对应的实际液面高度，最后用所计算的实际液面高度减去反应开始前已知的初始液面高度，得到还原蒸馏反应器内液面的波动幅度。
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