CZ300346B6 - Reaktor, zejména pro výrobu titanu - Google Patents
Reaktor, zejména pro výrobu titanu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ300346B6 CZ300346B6 CZ20060104A CZ2006104A CZ300346B6 CZ 300346 B6 CZ300346 B6 CZ 300346B6 CZ 20060104 A CZ20060104 A CZ 20060104A CZ 2006104 A CZ2006104 A CZ 2006104A CZ 300346 B6 CZ300346 B6 CZ 300346B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- melting
- titanium
- section
- reactor
- chamber
- Prior art date
Links
- 239000010936 titanium Substances 0.000 title claims abstract description 43
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 42
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 42
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 17
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 49
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 49
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 11
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 5
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 5
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 claims description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 3
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 12
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 4
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 4
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910003074 TiCl4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 2
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010165 TiCu Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000003698 laser cutting Methods 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 230000005923 long-lasting effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 150000002826 nitrites Chemical class 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 150000003608 titanium Chemical class 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B4/00—Electrothermal treatment of ores or metallurgical products for obtaining metals or alloys
- C22B4/08—Apparatus
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B34/00—Obtaining refractory metals
- C22B34/10—Obtaining titanium, zirconium or hafnium
- C22B34/12—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08
- C22B34/1263—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08 obtaining metallic titanium from titanium compounds, e.g. by reduction
- C22B34/1268—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08 obtaining metallic titanium from titanium compounds, e.g. by reduction using alkali or alkaline-earth metals or amalgams
- C22B34/1272—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08 obtaining metallic titanium from titanium compounds, e.g. by reduction using alkali or alkaline-earth metals or amalgams reduction of titanium halides, e.g. Kroll process
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B34/00—Obtaining refractory metals
- C22B34/10—Obtaining titanium, zirconium or hafnium
- C22B34/12—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08
- C22B34/1295—Refining, melting, remelting, working up of titanium
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Electric arc furnaces ; Tank furnaces
- F27B3/04—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Electric arc furnaces ; Tank furnaces of multiple-hearth type; of multiple-chamber type; Combinations of hearth-type furnaces
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
- F27D3/16—Introducing a fluid jet or current into the charge
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
- F27D3/18—Charging particulate material using a fluid carrier
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D7/00—Forming, maintaining or circulating atmospheres in heating chambers
- F27D7/02—Supplying steam, vapour, gases or liquids
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
Reaktor, zejména pro výrobu titanu, je tvoren telesem (1), jehož dutý plášt je ochlazován chladicím médiem, které je opatreno tavicími elektrodami (5) a které je jednak uzpusobeno pro zajištení prívodu plynného média obsahujícího titan, pro zajištení prívodu kapalného redukcního cinidla a pro zavážení tavicích prísad, a jednak je uzpusobeno pro odvod vedlejších produktu a odber vyrobeného titanu. Vnitrní prostor reaktoru je rozdelen na redukcní sekci (2) a tavicí sekci (3), které jsou vzájemne oddeleny prepážkou (4) opatrenou prepouštecím otvorem (41). Tavicí sekce (3) je tvorena tavicí komorou (31), v níž jsou umísteny sady hlavních tavicích elektrod (5) a která je v horní cásti opatrena násypkou (32) pro zavážení tavicích prísad. Redukcní sekce (2) je tvorena reakcní komorou (21), do níž jsou vyústeny prodouvací kanály (22) vyvedené ze smešovacích komor (23), do nichž jsou shora zaústeny prívodní kanály (24) prodouvacího plynu obsahujícího titan, které jsou propojeny s nálevkovou komorou (25) sloužící k zajištení prívodu kapalného redukcního cinidla.
Description
Reaktor, zejména pro výrobu titanu
Oblast techniky
Vynález spadá do oblasti metalurgie barevných kovů a řeší konstrukci reaktoru určeného k výrobě čistého titanu jednostupňovým zpracováním chloridu titaničitého za použití sodíku nebo hořčíku.
Dosavadnístav techniky '' ' ,
K výrobě barevných kovů se používají různé tavící pece či reaktory, jejichž konstrukce je závislá jak na druhu zpracovávané rudy a použité technologii jejího zpracování tak na požadované kva15 lité výsledného produktu.
Jsou známé konstrukce reaktorů sloužících k výrobě oxidu titaničitého, popsané například ve spisech GB 1202581 nebo GB 1429333 a obsahující různé reakční zóny, do nichž je přiváděn redukční plyn. Tyto reaktory však není možno použít k výrobě čistého titanu. Ve spise
GB 1260021 je pak popsán proces kontinuálního zpracování titanové rudy pomocí kyseliny chlorovodíkové, který využívá zařízení obsahující dva či více spojených reaktorů, které v podstatě tvoří kaskádu kotlů s míchacími zařízeními, kde teplota v každém z reaktorů je vytvářena pomocí exotermických reakcí chloridu titaničitého a stabilizuje se pomocí regulace proudu reagentů procházejících zařízením. Po vyluhování pevných suspenzí se pak pomocí hydrolýzy získává oxid titaničitý. Reaktor tedy slouží k primárnímu zpracování titanové rudy na TiCU s následnou výrobou TÍO2 a nevztahuje se k výrobě čistého titanu, K výrobě pyrogenního TiO? s jemně dispergovanými částicemi se pak vztahuje spis GB 1187864, kde je využíváno reakce plynného TíCl4 s kyslíkem, přičemž výsledná plynná směs s obsahem TiO2 prochází při teplotě 400 až 800 °C přes τ elektrické pole, které se nachází v komoře reaktoru a je .generováno pomocí elektrod. Toto elek30 trické pole brání vytváření usazenin na stěnách reaktoru. Po ochlazení se TiO2 z plynné směsi odděluje zpravidla mechanicky nebo pomocí elektrostatického odlučování prachu.
Konstrukce reaktoru k výrobě titanu je uvedena ve spise GB 814181, kde je popsán způsob kontinuální redukce par TiCL» za přítomnosti zásaditých látek či kovů alkalických zemin, rozpuště35 ných v tavenině s obsahem halidů či jiných kovů, přičemž reakce probíhají v nádobě, jejíž konstrukce zabraňuje, aby neroztavený redukční kov přišel do kontaktu s parami TiO2. Titan zformovaný v komoře reaktoru se usazuje na dno a může být vypouštěn jako suspenze v tavenině soli nebo může být vytažen vpodobě ztuhlého bloku soli s obsahem titánu. Nevýhodou tohoto září- ’ zení je nízká výrobní kapacita zařízení a skutečnost, že výsledným produktem není čistý titan ale pouze jeho suspenze v tavenině nebo ztuhlý blok soli s obsahem titanu.
Získávání titanu z jeho halidů je popsáno ve spise GB 717930, kde TiCl4 reaguje se sodíkem v inertní atmosféře od 200 °C do teploty tavení NaCI, nejlépe v rozsahu 480 až 620 °C, přičemž se v reaktoru vytváří promíchaná sypká a nelepkavá vrstva reakčních produktů s následnou redukcí titanu. Před redukcí se mohou produkty zahřívat v inertní atmosféře na více než 800 °C. NaCI může být vyloučen pomocí zahřívání v přítomnosti vody nebo jednoprocentního roztoku H2SO4 nebo se může odpařovat v inertní atmosféře při teplotě přesahující teplotu tavení titanu, který se následně slévá. Nevýhodou tohoto řešení je, že reakce TiO2 a sodíku probíhají v režimu laminámí difúze, což způsobuje, že efektivita a výrobní kapacita zařízení je nízká.
-1 CZ 300346 B6
Podstata vynálezu
Uvedené nevýhody řeší vynález, kterým je reaktor, zejména pro výrobu titanu, tvořený tělesem, jehož dutý plášť je ochlazován chladicím médiem, které je opatřeno tavícími elektrodami a které je jednak uzpůsobeno pro zajištění přívodu plynného média obsahujícího titan, pro zajištění přívodu kapalného redukčního Činidla a pro zavážení tavících přísad, a jednak je uzpůsobeno pro odvod vedlejších produktů a odběr vyrobeného titanu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že vnitřní prostor reaktoru je rozdělen na redukční sekcí a tavící sekci, které jsou vzájemně odděleny io přepážkou opatřenou přepouštěcím otvorem, kde tavící sekce je tvořena tavící komorou, v níž jsou umístěny sady hlavních tavících elektrod a která je v horní části opatřena násypkou pro zavážení tavících přísad, a kde redukční sekce je tvořena reakční komorou, do níž jsou vyústěny prodouvací kanály vyvedené ze směšovacích komor, do nichž jsou shora zaústěny přívodní kanály prodouvacího plynu obsahujícího titan, a které jsou propojeny s nálevkovou komorou sloužící k zajištění přívodu kapalného redukčního činidla.
Další podstatou vynálezu je, že prodouvací kanály jsou vedeny do reakční komory směrem šikmo vzhůru a symetricky proti sobě a ve výhodném provedení jsou nakloněny vzhledem k horizontální rovině pod úhlem 30 až 60° a mají pravoúhlý průřez.
Také je podstatou vynálezu, že tavící sekce je opatřena odtahovým potrubím pro odvod par a sifonovým výtokem zakončeným pánví k odvodu kondenzované kapalné částí a strusky jako vedlejších produktů výroby.
V různých konstrukčních modifikacích jsou buď v dnové části tavící komory vytvořeny nístějové , krystalizátory, které jsou opatřeny vytahovacími mechanizmy uzpůsobenými k uchycení a vytahování ztuhlých ingotů titanu, a nebo je tavící sekce opatřena vypouštecí sekcí napojenou do tavící komory přes vypouštěcí otvor a tvořenou sifonovým průtokem, v němž jsou umístěny pomocné tavící elektrody a který je vyústěn do výstupního žlabu. , ........
Novým vynálezem se dosahuje vyššího účinku v tom, že v důsledku kinetické energie vysoké rychlosti proudícího plynu se v prodouvaných kanálech a v reakční komoře vytváří režim turbulentní difúze, díky němuž prakticky okamžitě probíhají pyrometalurgické reakce, které mají rychlý průběh a umožňují velmi rychlý průběh tavení materiálu, čímž se minimalizuje negativní vliv vzájemného působení mezi výslednými produkty a reagenty, tedy struskou, a plynem což je typickým nedostatkem stávajících typů metalurgických zařízení, jako jsou konvektory, reflektorové pece či rafinační pece. Zařízení je poměrně konstrukčně jednoduché, přičemž vykazuje mnohonásobně vyšší efektivnost výroby a téměř beze zbytku využívá veškerý hořčík, dodávaný do redukční sekce. Rychlost probíhajících reakcí je při vysokých teplotách řízena pouze pro40 střednictvím rychlosti transportních článků, tedy rychlostí podáváním reagentů do reaktoru, a rychlostí odvádění výsledných produktů z reakční sekce.
Popis obrázků na připojených výkresech
Konkrétní příklady provedení vynálezu jsou schématicky znázorněny na připojených výkresech, kde obr. 1 je podélný řez základním provedením reaktoru obr. 2 je půdorys reaktoru z obr. 1 obr. 3 je příčný řez reaktorem z obr. 1 v rovině A-A obr. 4 je podélný řez alternativním provedením reaktoru upraveným pro vypouštění roztaveného titanu.
-2CZ 300346 B6
Příklady provedení vynálezu
Podle vynálezu je reaktor tvořen tvarovaným tělesem i, jehož dutý plášť sestává z redukční sekce
2 a tavící sekce 3, které jsou vzájemně odděleny přepážkou 4 opatřenou přepouštěcím otvorem
4Í, která vytváří teplotní předěl mezi oběma zónami, když v redukční sekci 2 je udržována teplota cca 650 °C a v taviči sekci 3 teplota v rozmezí 1800 až 2000 °C. Plášť tělesa 1 je ochlazován chladicím médiem, například směsí dusitanů a dusičnanů KNO3, NaNO3 a NaNO2, které je přiváděno a odváděno chladicím potrubím 101.
io
Redukční sekce '2 je tvořena reakční komorou 21, do níž jsou vyústěny směrem šikmo vzhůru symetricky proti sobě směrované prodouvací kanály 22, vyvedené ze směšovacích komor 23, do nichž jsou shora zaústěny přívodní kanály 24 prodouvacího plynu obsahujícího titan, například plynného TÍCI4, a které jsou propojeny s nálevkovou komorou 25 opatřenou trychtýřovitými hrdly 26 a sloužící k zajištění přívodu kapalného redukčního činidla, například hořčíku nebo sodíku. Prodouvací kanály 22 mají pravoúhlý, s výhodou obdélníkový, průřez a jsou nakloněny vzhledem k horizontální rovině pod úhlem 30 až 60° a jsou konstruovány tak, aby jejich optimální pracovní parametry byly dány hodnotami:
- rychlost plynu v kanálu...........................................50 až 300 m/s
- specifická spotřeba taveniny rafinačního plynu...... 0,5 až 3 kg/m
Taviči sekce 3 je tvořena tavící komorou 31, v níž jsou umístěny sady hlavních tavících elektrod 5 á která je v horní části opatřena jednak násypkou 32 pro umožnění zavážení tavících přísad, například CaF2, a jednak profukovacími tryskami 34 pro přívod a odvod argonu, sloužícího k vytvoření inertní atmosféry při tavení. V dnové části tavící komory 31 jsou vytvořeny nístějové krystal i zátory 33, které jsou opatřeny vytahovacími mechanizmy 6 uzpůsobenými k uchycení a vytahování ztuhlých ingotů 7 titanu. Tavící sekce 3 je dále opatřena odtahovým potrubím 35 pro odvod par MgCl2 a bočně vyvedeným sifonovým výtokem 36 zakončeným pánví 37 sloužícím k ' odvodu kondenzované kapalné části MgCl2 á střusky.
Před zahájením výrobního procesu se celý reaktor profukuje argonem, který je do jeho vnitřního prostoru vháněn pomocí profukovacích trysek 34 do okamžiku odstranění zbytků atmosféry obsahující kyslík. Vytahovací mechanizmy 6 jsou zdviženy do horní polohy a jako první náplň jsou do nístějových kry stal izátórů 33 umístěny chladné titanové ingoty 7, čímž je umožněno za dalšího běžného provozu reaktoru nepřetržité vytahování ingotů 7 z tavící sekce 3T . . Při výrobě je do redukční sekce 2 vpouštěn přívodními kanály 24 pod tlakem 0,5 až 1,5 kPa plynný TiCl4 a přes nálevkovou komoru 25 je dodáván kapalný hořčík o teplotě 550 až 750 °C, který částečně zaplňuje prodouvací kanály 22 prodouvané T1CI4. Díky své kinetické energii s sebou T1CI4 unáší kapalný hořčík a bezprostředně jej drobí na velké množství kapek. Prakticky okamžitě dochází k redukčním pyrometalurgickým reakcím podle vzorce
2Mg + TiCl4 -» Ti + 2MgCl2 + 85 kcal/mol při nichž se s využitím kapalného hořčíku získává z T1CI4 elementární titan. Rychlost pyrometalurgických reakcí se zvyšuje v reakční komoře 21, v níž dochází ke vzájemnému střetu proudů plynu vycházejících ze dvou prodouvacich kanálů 22 a obsahujících kapky kapalného hořčíku, zbytky plynného T1CI4 a částice titanu. V důsledku silné turbulence, vznikající v proudu plynu a taveniny, která je štěpena na malé kapky o rozměru 50 až 400 pm a pěnu s vysoce rozvinutým aktivním heterogenním povrchem. Tím jsou vytvořeny nezbytné podmínky k rychlému průběhu pyrometalurgických reakcí mezi složkami taveniny a raftnačním plynem a dochází k dokončení chemických reakcí, když TiCl4 je prakticky okamžitě a stoprocentně redukován na Čistý titan a výsledným produktem jsou částice pevného titanu a páry MgCI2. Z reakční komory 21 jsou částice pevného titanu a tavenina MgCl2 odváděny přepouštěcím otvorem 41 mezi dělicí přepážkou 4
-3CZ 300346 B6 a pláštěm tělesa I do tavící sekce 3. Přibližně polovina par MgCL se nepřetržitě odvádí z tavící komory 3J_ přes odtahové potrubí 35 a zbývající polovina MgCb kondenzuje a v podobě kapaliny je odváděna, tedy slévána, přes sifonový výtok 36 pomocí pánve 37.
Další část výrobního procesu probíhá v taviči komoře 31 taviči sekce 3, kam je přes násypku. 32 zavážen pevný materiál určený k tavení včetně tavících přísad, např. CaF2, a kde jsou umístěny hlavní tavící elektrody 5 připojené k neznázorněnému zdroji střídavého proudu a ponořené do taveniny soli MgCI2 a strusek. Pomocí hlavních tavících elektrod 5 se tavenina obsahující suspendované částice pevného titanu zahřívá na teplotu 1800 až 2000 °C a roztavený titan, jehož teplota tavení je 1668 °C, následně plní spodní část tavící komory 31, spojuje se s ingoty 7 a po zchlazení je v závislosti na míře vytvoření pevné struktury z reaktoru vytahován pomocí vytahovacích mechanizmů 6 a následně je řezán na kusy neznázoměnými laserovými řezacími nástroji.
Při provozu reaktoru se na vnitřním povrchu chlazeného pláště taviči sekce 3 a rovněž chlazené přepážky 4 vytváří ochranná vrstva gamisáže 9 složená z částic titanu, MgCI2 a chloridů titanu, která zabezpečuje dlouhotrvající chod reaktoru bez potřeby speciální žáruvzdorné vyzdívky. Tloušťka ochranné vrstvy činí od 3 do 50 cm, v průměru 10 až 20 cm, v závislosti na toku tepla a tepelném výkonu reaktoru.
Popsaná konstrukce reaktoru není jediným možným řešením podle vynálezu, ale podle obr. 4 je možno v případě potřeby nepřetržitého nebo periodického odvádění kapalného titanu nahradit nístějové katalyzátory 33 vypouštěcí sekcí 8 napojenou přes vypouštěcí otvor 38 tavící sekce 3 a tvořenou sifonovým průtokem 81., v němž jsou umístěny pomocné tavící elektrody 82 a který je vyústěn do výstupního žlabu 83.
Průmyslová využitelnost
Reaktor s konstrukčními znaky charakterizovanými ve. vynálezu lze využít .v. metalurgii barev30 nýeh kovů pro výrobu čistého titanu.
Claims (7)
1. Reaktor, zejména pro výrobu titanu, tvořený tělesem (l), jehož dutý plášť je ůchlázován chladicím médiem, které je opatřeno tavícími elektrodami (5) a které je jednak uzpůsobeno pro
40 zajištění přívodu plynného média obsahujícího titan, pro zajištění přívodu kapalného redukčního činidla a pro zavážení tavících přísad, a jednak je uzpůsobeno pro odvod vedlejších produktů a odběr vyrobeného titanu, vyznačující se tím, že vnitřní prostor reaktoru je rozdělen na redukční sekci (2) a tavící sekci (3), které jsou vzájemně odděleny přepážkou (4) opatřenou přepouštěcím otvorem (41), kde tavící sekce (3) je tvořena tavící komorou (31), v níž jsou umístěny
45 sady hlavních tavících elektrod (5) a která je v horní části opatřena násypkou (32) pro zavážení tavících přísad, a kde redukční sekce (2) je tvořena reakční komorou (21), do níž jsou vyústěny prodouvací kanály (22) vyvedené ze směšovacích komor (23), do nichž jsou shora zaústěny přívodní kanály (24) přodouvacího plynu obsahujícího titan, a které jsou propojeny s nálevkovou komorou (25) sloužící k zajištění přívodu kapalného redukčního činidla.
2. Reaktor podle nároku 1, vy z n aČ u j í c í se tím, že prodouvací kanály (22) jsou vedeny do reakční komory (21) směrem šikmo vzhůru a symetricky proti sobě.
3. Reaktor podle nároků 1 a2, vyzna č u j í cí se t í m , že prodouvací kanály (22) jsou
55 nakloněny vzhledem k horizontální rovině pod úhlem 30 až 60°.
-4CZ 300346 B6
4. Reaktor podle některého z nároků 1 až 3, v y z n a č u j í c í se t í m , že prodouvací kanály (22) mají pravoúhlý průřez.
5 5. Reaktor podle některého z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že tavící sekce (3) je opatřena odtahovým potrubím (35) pro odvod par a sifonovým výtokem (36) zakončeným pánví (37) k odvodu kondenzované kapalné části a strusky jako vedlejších produktů výroby.
6. Reaktor podle některého z nároků laž 5, vyznačující se t í m , že v dnové části io tavící komory (31) jsou vytvořeny nístějové krystal izátory (33), které jsou opatřeny vytahovacími mechanizmy (6) uzpůsobeným i k uchycení a vytahování ztuhlých ingotů (7) titánu.
7. Reaktor podle některého z nároků 1 až 5, v y z n a č u j í c í se t í m , že tavící sekce (3) je opatřena vypouštěcí sekcí (8) napojenou do tavící komory (31) přes vypouštěcí otvor (38) a tvo15 řenou sifonovým průtokem (81), v němž jsou um ístěny pomocné tavící elektrody (82) a který je vyústěn do výstupního žlabu (83).
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20060104A CZ300346B6 (cs) | 2006-02-17 | 2006-02-17 | Reaktor, zejména pro výrobu titanu |
| PCT/CZ2006/000032 WO2007093135A1 (en) | 2006-02-17 | 2006-05-15 | Reactor primarily intended for titanium production |
| EP06742216A EP1989336B1 (en) | 2006-02-17 | 2006-05-15 | Reactor intended for titanium production |
| AT06742216T ATE533868T1 (de) | 2006-02-17 | 2006-05-15 | Reaktor, der für die herstellung von titan vorgesehen ist |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20060104A CZ300346B6 (cs) | 2006-02-17 | 2006-02-17 | Reaktor, zejména pro výrobu titanu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2006104A3 CZ2006104A3 (cs) | 2007-08-29 |
| CZ300346B6 true CZ300346B6 (cs) | 2009-04-29 |
Family
ID=37075134
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20060104A CZ300346B6 (cs) | 2006-02-17 | 2006-02-17 | Reaktor, zejména pro výrobu titanu |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1989336B1 (cs) |
| AT (1) | ATE533868T1 (cs) |
| CZ (1) | CZ300346B6 (cs) |
| WO (1) | WO2007093135A1 (cs) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11150021B2 (en) | 2011-04-07 | 2021-10-19 | Ati Properties Llc | Systems and methods for casting metallic materials |
| US9050650B2 (en) | 2013-02-05 | 2015-06-09 | Ati Properties, Inc. | Tapered hearth |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB814181A (en) * | 1955-12-31 | 1959-06-03 | Mini Of Supply | Improvements in or relating to the production of titanium |
| GB2231883A (en) * | 1989-05-24 | 1990-11-28 | Nkr Co Ltd | Method for manufacturing titanium powder or titanium composite powder |
| US20030196514A1 (en) * | 2002-04-19 | 2003-10-23 | Toho Titanium Co., Ltd. | Process for producing titanium sponge |
| US20040103751A1 (en) * | 2002-12-03 | 2004-06-03 | Joseph Adrian A. | Low cost high speed titanium and its alloy production |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2816828A (en) * | 1956-06-20 | 1957-12-17 | Nat Res Corp | Method of producing refractory metals |
| US3549140A (en) * | 1967-06-22 | 1970-12-22 | Dal Y Ingersoll | Apparatus for producing titanium and other reactive metals |
-
2006
- 2006-02-17 CZ CZ20060104A patent/CZ300346B6/cs not_active IP Right Cessation
- 2006-05-15 WO PCT/CZ2006/000032 patent/WO2007093135A1/en active Application Filing
- 2006-05-15 EP EP06742216A patent/EP1989336B1/en not_active Not-in-force
- 2006-05-15 AT AT06742216T patent/ATE533868T1/de active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB814181A (en) * | 1955-12-31 | 1959-06-03 | Mini Of Supply | Improvements in or relating to the production of titanium |
| GB2231883A (en) * | 1989-05-24 | 1990-11-28 | Nkr Co Ltd | Method for manufacturing titanium powder or titanium composite powder |
| US20030196514A1 (en) * | 2002-04-19 | 2003-10-23 | Toho Titanium Co., Ltd. | Process for producing titanium sponge |
| US20040103751A1 (en) * | 2002-12-03 | 2004-06-03 | Joseph Adrian A. | Low cost high speed titanium and its alloy production |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2007093135A1 (en) | 2007-08-23 |
| CZ2006104A3 (cs) | 2007-08-29 |
| EP1989336A1 (en) | 2008-11-12 |
| EP1989336B1 (en) | 2011-11-16 |
| ATE533868T1 (de) | 2011-12-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS6121290B2 (cs) | ||
| JPS6318652B2 (cs) | ||
| JP2002524656A (ja) | 直接製錬法 | |
| RU2573849C2 (ru) | Способ прямой плавки | |
| EP3084012A1 (en) | Smelting process and apparatus | |
| EA001768B1 (ru) | Пирометаллургический способ обработки металлсодержащих материалов | |
| AU2010321669B2 (en) | Method for removing slag from a furnace | |
| Peterson | A historical perspective on dross processing | |
| WO2009114155A2 (en) | Feed material compostion and handling in a channel induction furnace | |
| WO2009114157A2 (en) | Feed material compostion and handling in a channel induction furnace | |
| US7785389B2 (en) | Feed material composition and handling in a channel induction furnace | |
| CZ300346B6 (cs) | Reaktor, zejména pro výrobu titanu | |
| US7776126B2 (en) | Processing parameters for operation of a channel induction furnace | |
| US6210463B1 (en) | Process and apparatus for the continuous refining of blister copper | |
| RU2146650C1 (ru) | Способ рафинирования кремния и его сплавов | |
| CN114667428A (zh) | 改进的等离子体诱导烟化炉 | |
| JP3969522B2 (ja) | 銅製錬炉の操業方法 | |
| WO1999041420A1 (en) | Process and apparatus for the continuous refining of blister copper | |
| EP2021518B1 (en) | Method and device for chlorination of ore-bearing materials | |
| KR102820014B1 (ko) | 알루미늄 스크랩의 용탕 내 불순물 제어 방법 | |
| JP7636730B2 (ja) | 直接還元鉄の溶解方法、固体鉄の製造方法および土木建築用資材の製造方法 | |
| JPS622012B2 (cs) | ||
| JP2002228365A (ja) | 出湯口構造及びそれを使用した塩化第一銅製造用反応炉 | |
| RU2280703C2 (ru) | Способ получения алюминия | |
| US6520388B1 (en) | Casting furnace and method for continuous casting of molten magnesium |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20130217 |