EA006615B1

EA006615B1 - Механизм с отжимом через фильтр

Info

Publication number: EA006615B1
Application number: EA200500464A
Authority: EA
Inventors: Ричард Андерсон; Донн Армстронг; Ланс Якобсен
Original assignee: Интернэшнл Тайтейнием Паудер, Ллк
Priority date: 2002-09-07
Filing date: 2003-09-03
Publication date: 2006-02-24
Also published as: CN1681950A; JP2005537936A; AU2003268427A1; EA200500464A1; CA2497997A1; WO2004022798A1

Abstract

Транспортирующий механизм, размещенный между первым резервуаром, содержащим суспензию из жидкости и твердой фазы, и вторым резервуаром, находящимся под вакуумом. Корпус сообщается с первым и вторым резервуарами и содержит шнек, в котором объем между соседними витками шнека и корпус уменьшаются между первым и вторым резервуарами с образованием пробки, изолирующей второй резервуар от первого. Кроме того, описан способ образования изолирующего объема. Суспензия, как правило, может содержать жидкий щелочной металл, частицы металлического титана и частицы соли галогенида, полученные, например, в процессе производства титана путем восстановления галогенида титана с помощью щелочного металла.

Description

Уровень техники, к которому относится изобретение

Настоящее изобретение относится к технологическому процессу, предложенному Армстронгом, описанному в патентах США №№ 5779761, 5958106, 6409797, при этом раскрытие каждого их них включено в данное описание посредством ссылки на эти патенты. При осуществлении изобретения, раскрытого в вышеуказанных патентах, в реакционной камере производят суспензию, состоящую из избытка восстановительного металла, полученных частиц соли и полученных частиц или порошка одноэлементного металла или сплава. После этого полученную суспензию обрабатывают различными методами. Однако, общим для всех этих методов является отделение избыточного жидкого металла от суспензии и последующее отделение остального жидкого металла и полученной соли от целевого продукта, который представляет собой простой металл или сплав. В частном случае, раскрытом в трех указанных патентах, жидкий натрий используют в качестве восстановителя тетрахлорида титана с целью получения порошка титана.

Раскрытие изобретения

В связи с изложенным задача настоящего изобретения заключается в создании транспортирующего механизма и способа перемещения суспензии, состоящей из жидкости и частиц, между двумя емкостями или резервуарами, по меньшей мере один из которых находится под вакуумом или в атмосфере инертного газа.

Еще одной задачей изобретения является создание транспортирующего механизма такого типа, который используют при проведении технологического процесса Армстронга для передачи суспензии из сосуда или резервуара с инертной атмосферой в вакуумную камеру с целью ее дальнейшей обработки, и в котором образован изолирующий объем, разделяющий сосуды или резервуары.

Следующая задача настоящего изобретения состоит в создании транспортирующего механизма, размещенного между первым резервуаром, содержащим суспензию из жидкости и твердых частиц, и вторым резервуаром, находящимся под вакуумом, при этом транспортирующий механизм содержит корпус, сообщающийся с первым и вторым резервуарами, шнек, имеющий большое количество спиральных витков вдоль продольного вала, установленный внутри корпуса, предназначенный для транспортирования материала из первого резервуара во второй резервуар, причем объем, заключенный между соседними витками шнека и корпусом, убывает в направлении от первого резервуара ко второму, за счет чего твердая фаза суспензии, поступающей во внутренний объем корпуса из первого резервуара, концентрируется в процессе транспортирования суспензии шнеком в направлении второго резервуара, в то же время по мере концентрации твердой фазы жидкость отжимается из суспензии до тех пор, пока концентрированная твердая фаза не образует пробку, изолирующую второй резервуар от первого.

Кроме того, задачей данного изобретения является создание транспортирующего механизма, размещенного между первым резервуаром, содержащим суспензию из жидкого щелочного или щелочноземельного металла или смеси указанных металлов, частицы металла или сплава или керамики, и частицы соли галоидного соединения, и вторым резервуаром, находящимся под вакуумом, при этом транспортирующий механизм содержит корпус, сообщающийся с первым и вторым резервуарами, шнек с большим количеством спиральных витков вдоль продольного вала, установленный внутри корпуса и предназначенный для транспортирования материала из первого резервуара во второй резервуар, причем объем, заключенный между соседними витками шнека и корпусом, уменьшается в направлении от первого резервуара ко второму, за счет чего частицы суспензии, поступающей во внутренний объем корпуса из первого резервуара, концентрируются в процессе транспортирования суспензии шнеком в направлении второго резервуара, в то же время по мере концентрации частиц жидкость вытекает из суспензии до тех пор, пока концентрированные частицы не образуют пробку, изолирующую второй резервуар от первого.

Изобретение имеет некоторые новые особенности и комбинацию частей, подробно описанных ниже и иллюстрируемых на сопровождающих чертежах, и, в особенности, раскрытых в приложенных пунктах формулы, очевидно, что в указанных частях могут быть сделаны различные изменения без отклонения от сущности настоящего изобретения или без утраты какого-либо из его преимуществ.

Краткое описание чертежей

В целях облегчения понимания изобретения на сопровождающих описание чертежах иллюстрируются предпочтительные варианты выполнения, из анализа которых с учетом нижеследующего описания, данное изобретение, его сущность, практическая реализация и многие из преимуществ очевидны.

Фиг. 1 - схематичный чертеж, отображающий два резервуара и пример осуществления размещенного между ними транспортирующего механизма.

Фиг. 2 - схематичный чертеж предпочтительного варианта выполнения настоящего изобретения.

Фиг. 3 - схематично чертеж примера выполнения настоящего изобретения.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 показан транспортирующий механизм 10, который содержит канал, образованный двойной стенкой, ограниченный внешней стенкой 11 канала, в которой выполнен патрубок 12 для выхода жидкости и торцевые стенки 13, при этом стенка 11 предпочтительно, но не обязательно, выполнена цилиндрической. Внутри объема, образованного цилиндрической стенкой 11, размещена внутренняя труба или трубопровод 15 с участком 17, который выполнен с отверстиями и может быть выполнен в виде сет ки с ячейками любого подходящего размера. Внутренняя труба или трубопровод 15 может быть или цилиндрическим, как это показано на фиг.1, или коническим, о чем будет пояснено ниже. Внутренний трубопровод 15 имеет открытый выходной торец 18, входящий внутрь вакуумной камеры 25, и входной торец 19, который открыт и входит внутрь резервуара 20 или емкости, сообщающейся с реактором, как это иллюстрируется в патентных документах, выданных Армстронгу, упомянутых выше и включенных в данное описание путем ссылки.

Во внутреннем трубопроводе 15 размещен питающий шнек 30, который содержит вращаемый вал 31 со спиралевидным винтом 32, установленным на валу 31 (т.е. шнек, выполненный известным из уровня техники образом). Винт 32 шнека может иметь постоянный или переменный шаг. Шаг винта представляет собой расстояние между соседними его витками, и переменный шаг предпочтительно может меняться постепенно так, что он увеличивается в направлении от резервуара 20 к емкости или резервуару 25, с целью, указанной ниже.

В предпочтительном, но не ограничивающем примере выполнения настоящего изобретения, транспортирующий механизм 10 используют применительно к материалу, получаемому при проведении технологического процесса Армстронга. В частности, только в целях иллюстрации, в данном случае суспензия представляет собой смесь, состоящую из жидкого натрия, частиц хлорида натрия и частиц титана и/или титанового сплава. В соответствии с изложенным в указанных патентах, выданных на имя Армстронга, в результате проведения этого процесса могут быть получены разнообразные металлические и не металлические продукты, и настоящее изобретение не ограничивается получением какого-либо конкретного продукта с помощью процесса, предложенного Армстронгом, и определенно оно не ограничено предпочтительным продуктом, описанным здесь.

В резервуаре 20 или емкости, в которой рабочий процесс предпочтительно ведут в инертной атмосфере или под вакуумом, находится суспензия, включающая ранее упомянутые частицы. Когда суспензия поступает на участок 19 внутреннего канала или трубы 15, и подающий шнек 30 вращается, как показано на чертежах, посредством вращения вала 31 эта суспензия перемещается вдоль подающего шнека слева направо, так, как показано на фиг. 1. За счет постепенного изменения шага подающего шнека 30 на фиг. 1, а именно, сближения его витков 32 с уменьшением шага шнека слева направо, материал концентрируется по мере его перемещения от резервуара 20 или емкости к резервуару 25 или емкости. Кроме того, поскольку участок 17 трубопровода или трубы 15 выполнен с отверстиями или из пористого материала, жидкий натрий вытекает через отверстия или поры и отводится из выходного патрубка 12 для дальнейшей обработки. Следовательно, суспензия, по мере ее перемещения от резервуара 20 или емкости к резервуару 25 или емкости, становится более концентрированной, поскольку из потока дренируется жидкость, и плотность суспензии возрастает с уменьшением шага между соседними витками.

Во время функционирования транспортирующего механизма, при перемещении материала подающим шнеком 30 от резервуара 20 или емкости к резервуару 25 или емкости, объем, заключенный между соседними витками шнека и стенкой цилиндра или участком 16 трубы, уменьшается. Со временем суспензия концентрируется и достигает участка 16, а именно, сплошного участка 16 внутренней трубы или трубопровода 15, при этом между резервуаром 25 и резервуаром 20 формируется герметизирующий объем, который заполнен суспензией, поступающей из реактора. Образование с помощью транспортирующего механизма 10 герметизирующего объема представляет собой важный аспект настоящего изобретения, поскольку, в соответствии с изложенным в патентных документах Армстронга, отделение жидкого натрия и соли от целевого продукта - частиц из керамического материала или металлического сплава может содержать дистилляцию в вакуумной камере или резервуаре 25, а реактор, согласно предложенному Армстронгом процессу, может представлять собой емкость с инертным газом, например, аргоном. Соответственно, для образования между этими двумя резервуарами или емкостями герметизирующего объема важно обеспечить непрерывность рабочего процесса, осуществляемого в разделяющем их промежутке, при отсутствии необходимости перекрытия одного из указанных резервуаров в процессе перемещения материала или в случае нарушения защитной атмосферы в резервуаре 20 или вакуума в резервуаре 25.

На фиг. 2 и 3 представлены предпочтительные варианты выполнения изобретения. Эти варианты характеризуются такой же важной особенностью, состоящей в том, что объем, заключенный между соседними витками шнека и корпусом, в котором установлен подающий шнек, уменьшается в направлении от резервуара 20А к резервуару 25А. Как видно из фиг. 2, транспортирующий механизм содержит корпус 15А конической формы и шнек 30 А, при этом шнек может быть выполнен как с постепенно меняющимся шагом, так и без изменения шага. Для примера выполнения, показанного на фиг. 2, отсутствует необходимость в постепенном сближении соседних витков шнека, а именно, отсутствует необходимость в постепенном изменении шага для уменьшения объема материала между соседними витками и стенкой корпусом, когда этот материал перемещают слева направо или от резервуара 20А к резервуару 25А. Однако может быть предпочтительным использование внутреннего корпуса 15 А конической формы для шнека 30А, выполненного как с постепенным изменением шага витков, так и без изменения шага, исходя из соображений, связанных с техническими условиями проведения процесса.

-2006615

На фиг. 3 представлен еще один пример осуществления настоящего изобретения, в котором вал 31В шнека 30В имеет коническую форму, при этом больший торец конуса прилегает к резервуару 25В, а шаг между соседними витками 32В шнека сохраняется постоянным или постепенно меняется. В обоих последних случаях объем, заключенный между соседними витками и внутренним корпусом 15В, уменьшается по мере перемещения материала от резервуара 20В к резервуару 25В.

Хотя настоящее изобретение было раскрыто применительно к резервуарам с инертным газом и под вакуумом, изобретение распространяется на перемещение материала из одного резервуара в другой и его концентрирование, без риска нарушения условий проведения технологического процесса, и в случае любого другого резервуара. Резервуарами могут быть соединенные трубы или сосуды, а рабочими условиями в них могут быть вакуум, инертная атмосфера или какие-либо иные условия. Основной особенностью данного изобретения является концентрирование твердой фазы в суспензии, транспортирующей эту твердую фазу из одних рабочих условий в другие с одновременным формированием между резервуарами герметичного объема с тем, чтобы изолировать одни рабочие условия от других .

Хотя выше был раскрыт предпочтительный вариант выполнения изобретения, очевидно, что различные изменения в определенных деталях могут быть произведены без отхода от сущности изобретения или без ущерба для каких-либо преимуществ настоящего изобретения.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Транспортирующий механизм, размещенный между первым резервуаром, содержащим суспензию из жидкости и твердых частиц, и вторым резервуаром, находящимся под вакуумом, содержащий корпус, сообщающийся с первым и вторым резервуарами, шнек, выполненный с множеством спиральных витков вдоль продольного вала, установленный внутри корпуса, предназначенный для транспортировки материала из первого резервуара во второй резервуар, при этом объем, заключенный между соседними витками шнека и корпусом, убывает в направлении от первого резервуара ко второму, посредством чего твердая фаза суспензии, поступающей во внутренний объем корпуса из первого резервуара, концентрируется в процессе транспортирования суспензии шнеком в направлении второго резервуара, причем по мере концентрации твердой фазы жидкость отжимается из суспензии, пока концентрированная твердая фаза не образует пробку, изолирующую второй резервуар от первого.
2. Транспортирующий механизм по п.1, в котором шнек выполнен с переменным шагом витков.
3. Транспортирующий механизм по п.1, в котором шнек выполнен с постепенно меняющимся шагом витков, при этом самый малый шаг расположен ближе ко второму резервуару.
4. Транспортирующий механизм по п.1, в котором корпус, в основном, выполнен цилиндрическим.
5. Транспортирующий механизм по п.1, в котором корпус выполнен коническим, при этом самый малый торец корпуса расположен ближе ко второму резервуару.
6. Транспортирующий механизм по п.1, в котором по меньшей мере в части корпуса, сообщающейся по жидкости с первым резервуаром, выполнено множество отверстий и дополнительно выполнено выходное отверстие в корпусе для отделения жидкости, протекающей через отверстия из суспензии.

6. Транспортирующий механизм по п.1, в котором по меньшей мере в части корпуса, сообщающейся по жидкости с первым резервуаром, выполнено множество отверстий, при этом корпус снабжен выходным патрубком, предназначенным для отделения жидкости, отводимой из суспензии через отверстия.
7. Транспортирующий механизм, размещенный между первым резервуаром, содержащим суспензию из жидкого щелочного или щелочно-земельного металла или смеси указанных металлов, частицы металла, или сплава, или керамики и частицы соли галоидного соединения, и вторым резервуаром, находящимся под вакуумом, при этом транспортирующий механизм содержит корпус, сообщающийся с первым и вторым резервуарами, шнек с множеством винтообразных витков вдоль продольного вала, установленный внутри корпуса и предназначенный для транспортирования материала из первого резервуара во второй резервуар, причем объем, заключенный между соседними витками шнека и корпусом, убывает в направлении от первого резервуара ко второму, за счет чего частицы суспензии, поступающей во внутренний объем корпуса из первого резервуара, концентрируются в процессе транспортирования суспензии шнеком в направлении второго резервуара, при этом по мере концентрации частиц жидкость вытекает из суспензии, пока концентрированные частицы не образуют пробку, изолирующую второй резервуар от первого.
8. Транспортирующий механизм по п.7, в котором шнек выполнен с постепенно меняющимся шагом витков, при этом самый малый шаг расположен ближе ко второму резервуару, а корпус, в основном, выполнен цилиндрическим.
9. Транспортирующий механизм по п.7, в котором корпус выполнен коническим, при этом самый малый торец корпуса расположен ближе ко второму резервуару.
10. Транспортирующий механизм по п.7, в котором корпус выполнен коническим, при этом самый малый его торец расположен ближе ко второму резервуару, а шнек имеет витки с постоянным шагом или же диаметр вала увеличивается в направлении второго резервуара.

-3006615
11. Транспортирующий механизм по п.7, в котором по меньшей мере в части корпуса, сообщающейся по жидкости с первым резервуаром, выполнено множество отверстий и дополнительно в корпусе выполнено выходное отверстие, предназначенное для отделения жидкости, отводимой из суспензии через отверстия.
12. Транспортирующий механизм по п.7, в котором корпус имеет внутреннюю и внешнюю стенки, при этом часть внутренней стенки выполнена с отверстиями, а часть - сплошной, причем внешняя стенка снабжена выходным патрубком, при этом внутри внутренней стенки размещен шнек.
13. Способ концентрирования и транспортирования суспензии из одного резервуара в другой с одновременной изоляцией резервуаров друг от друга, в котором обеспечивают сообщение между резервуарами, транспортируют суспензию из одного резервуара в направлении другого, при этом производят отжим жидкости из суспензии с увеличением за счет этого концентрации твердой фазы, пока между двумя резервуарами не сформируется пробка, твердую фазу которой транспортируют к другому резервуару.
14. Способ по п.13, в котором процесс в одном резервуаре проводят в условиях атмосферы инертного газа и/или в одном резервуаре процесс проводят под вакуумом относительно другого резервуара.
15. Способ по п.13, в котором суспензия содержит жидкий натрий или магний, и частицы титана или его сплава, и хлорид натрия или магния.