EA007634B1 - Сепарационная система для отделения металлического порошка от шлама и способ сепарации - Google Patents

Abstract

Раскрываются система и способ, предназначенные для отделения металлического порошка от шлама, состоящего из жидкого металла, металлического порошка и соли, посредством введения шлама в первый резервуар, в котором создается атмосфера инертного газа и где жидкий металл отделяется от металлического порошка и от соли, благодаря чему преимущественно соль и металлический порошок, по существу, освобождаются от жидкого металла. Остающиеся соль и металлический порошок перемещаются во второй резервуар, в котором создается атмосфера инертного газа, причем атмосфера, создаваемая в обоих указанных резервуарах, защищается от загрязнения. Затем соль и металлический порошок обрабатываются соответствующим образом с получением при этом пассивированного металлического порошка, освобожденного, по существу, от соли и жидкого металла. Предложенный способ рекомендован, в частности, для применения его в производстве титана и его сплавов.

Description

Настоящее изобретение относится к сепарационной системе и к способу сепарации, проиллюстрированным на фигуре и предназначенным для производства продукта по методу Армстронга (ЛгтМгопд). который раскрыт и заявлен в патентах США 5 779 761, 5 958 106 и 6 409 797, при этом каждый из вышеназванных патентов в отдельности и все они вместе включаются в данное описание посредством ссылки на них.

Основной целью настоящего изобретения является создание сепарационной системы, предназначенной для осуществления процесса Армстронга, раскрытого в патентах США 5 779 761, 5 958 106 и 6 409 797.

Другая цель настоящего изобретения заключается в создании сепарационной системы непрерывного действия.

Настоящее изобретение складывается из определенных, принципиально новых отличительных признаков в сочетании с соответствующими составными частями, которые в полном объеме рассматриваются в приведенном здесь ниже описании изобретения, проиллюстрированного прилагаемыми чертежами, причем следует понимать, что допускаются различные изменения в отдельных подробностях, вносимые в пределах существа данного изобретения без какого-либо ущерба для любого из преимуществ, обеспечиваемых настоящим изобретением.

На фигуре представлено схематическое изображение сепарационной системы согласно настоящему изобретению.

Система 10 согласно настоящему изобретению предназначается для отделения такого продукта, как металл, сплав или керамика, в частности - назовем только лишь для примера - такого как титан, от продуктов реакции, получаемых при осуществлении процесса Армстронга. Хотя, в принципе, процесс Армстронга и может использоваться применительно к широкому разнообразию экзотермических реакций, тем не менее, практически применяется он, в основном, в отношении металлов, смесей, сплавов и керамических материалов, раскрытых в вышеупомянутых патентах. Продукт, получаемый при осуществлении процесса Армстронга, представляет собой шлам избыточного металла-восстановителя, вырабатываемого металла и сплава или керамического материала, а также соли, образующейся в результате реакции. Этот шлам должен быть подвергнут сепарации с тем, чтобы различные составные его части можно было затем направить на повторный цикл, а полученный металл, сплав или керамический материал отделены от шлама и, в случае необходимости, подвергнуты пассивации.

Обращаясь к схематическому изображению системы и способа, которые являются предметом настоящего изобретения и проиллюстрированы на фигуре, следует отметить, что в системе 10 предусматривается наличие источника - исключительно только лишь для примера - тетрахлорида титана 12, который вводится в реактор 15 типа, раскрытого ранее в патентных публикациях применительно к процессу Армстронга. Имеется питающий бак или резервуар 17, в котором хранится запас натрия (или другого восстановителя) 18, откуда его перекачивают при помощи насоса 19 в реактор 15, где при повышенной температуре образуется шламовый продукт 20, состоящий из восстановителя, подаваемого в избыточном количестве, а также металла, сплава или керамического материала и соли, - все это описывалось уже ранее в патентах, включенных в данное описание.

Полученный шламовый продукт 20 перемещается в резервуар 25, который на иллюстрации показан как куполообразный, но совершенно не обязательно, чтобы он имел именно эту конфигурацию, причем в резервуаре 25 предусматривается наличие внутренней части 26, в которую вводится шламовый продукт 20. Имеется также фильтр 27, предпочтительно, но совершенно необязательно, цилиндрический, который располагается внутри указанной внутренней части 26 и определяет собой кольцевое пространство 28, причем шламовый продукт 20 направляется непосредственно внутрь этого цилиндрического фильтра 27. Предусматривается также наличие кольцеобразного теплообменника 29, расположенного вокруг резервуара 25, - и все это предназначается для достижения цели настоящего изобретения, которая раскрывается здесь ниже.

Кроме того, резервуар 25 дополнительно включает в свой состав также подвижный нижний затвор 30. Имеются также теплообменные пластины 32, подсоединенные, как будет указано в приведенном здесь ниже описании, к изолированной нагревательной системе 50. Предусматривается также наличие приемного резервуара 35, находящегося под резервуаром 25 и герметически разобщаемого с ним при помощи подвижного нижнего затвора 30. Приемный резервуар 35 имеет наклоненную вовнутрь нижнюю поверхность 36, которая ведет к дробилке 38 и задвижке 39, которые расположены в выпускном отверстии 40 приемного резервуара 35.

И, наконец, предусматривается наличие паропровода 42, взаимосвязывающего верхнюю часть резервуара 25, а более конкретно - внутреннюю его часть 26, с конденсационным резервуаром 45, причем указанный конденсационный резервуар имеет теплообменную пластину 46, подсоединенную, как указывается в приведенном здесь ниже описании, к изолированной охлаждающей системе 60. Конденсатор 45 подсоединен к конденсационному резервуару 49, а собираемый там конденсат направляется в питающий бак или резервуар 17 с натрием.

В состав изолированной нагревательной системы 50 входит напорный бак 52 для нагревающей текучей среды, которая перекачивается при помощи насоса 53 в нагреватель 55, как будет указано в приведенном здесь ниже описании, который подсоединен как к теплообменнику 29, окружающему собой ре

- 1 007634 зервуар 25, так и к теплообменным пластинам 32 внутренней части резервуара 25. Изолированная охлаждающая система 60 также снабжена напорным баком 62, насосом 63 и охладителем 65, который служит для охлаждения охлаждающей текучей среды, циркулирующей в изолированном контуре и направляющейся к охлаждающим пластинам 46, как будет указано в приведенном здесь ниже описании.

Под задвижкой 39 и приемным резервуаром 35 располагается конвейер 70 для получаемого продукта, имеющий отражательную перегородку, или распределитель слипшейся массы неспрессованного порошка, 71, который свешивается вниз к конвейеру 70. Указанный конвейер 70, на который из приемного резервуара 35 ссыпаются образовавшийся металл, сплав или керамический материал и соль, после удаления избыточного металла-восстановителя попадает в струю встречного потока газа 77 - предпочтительно, но совершенно необязательно, кислорода и аргона, - подаваемого нагнетателем 75, который сообщается с источником 76 кислорода и с источником инертного газа, к примеру такого, каким является аргон. Предусматривается также наличие теплообменника 79, который сообщается с нагнетателем 75, обеспечивая тем самым охлаждение кислородо-аргоновой смеси 77 по мере подачи ее в виде встречного потока по отношению к образовавшемуся металлу, сплаву или керамическому материалу, которые находятся на конвейере 70, благодаря чему обеспечивается контакт полученных частиц продукта с кислородом, необходимый для нейтрализации образовавшегося металла, сплава или керамического материала, но достаточно ограниченный с тем, чтобы не допустить загрязнение вырабатываемого материала.

Как показано на схеме технологического процесса, представленной на фигуре, имеется множество расходомеров 81, распределенных по всей системе согласно существующим требованиям, хорошо известным в данной области техники. Кроме того, имеются также датчики давления 86 и редукционные клапаны 89, расположенные там, где это требуется в полном соответствии с практикой, сложившейся в данной области техники. Предусматривается также наличие обратного клапана 91 фильтра, который предназначается для промывания фильтра 27 в случае возникновения такой необходимости. Помимо этого, дополнительно имеется также большое количество разнообразных стандартных запорных клапанов 93, расположенных в пределах контура предлагаемой системы в соответствии с существующими требованиями, как поясняется здесь ниже. Предусматривается наличие вакуумного насоса 95, предназначенного для создания разрежения в резервуаре 25, как будет разъяснено здесь далее, а мнемоническое обозначение под номером позиции 100 указывает на возможность одновременной работы некоторого множества таких же или аналогичных систем, при этом следует иметь в виду, что на прилагаемом чертеже показан только лишь один-единственный реактор 15 и один резервуар-отделитель 25, тогда как в промышленной установке, рассчитанной на широкомасштабное производство, может предусматриваться наличие некоторого множества реакторов 15, работающих одновременно, причем каждый такой реактор 15 может иметь не один, а несколько резервуаров-отделителей 25, количество которых определяется в зависимости от соответствующих технико-экономических показателей с учетом обычных соображений, принимаемых во внимание при определении масштабов производства.

Продукт 20 выходит из реактора 15 и по трубопроводу 110 поступает в резервуар 25 через верхнюю его часть. Хотя на иллюстрации и показано, что трубопровод 110 вводится над фильтром 27, тем не менее, предпочтительно было бы, чтобы трубопровод 110 и фильтр 27 были взаимно расположены друг относительно друга так, чтобы шлам 20 поступал в зону фильтра 27, находящуюся ниже его верха, либо в центре фильтра, или же в обе эти зоны одновременно. Как уже отмечено было ранее в указанных здесь выше патентах, содержание которых включено в описание настоящего изобретения, шламовый продукт 20 состоит из металла-восстановителя, находящегося в нем в избыточном количестве, соли, образующейся в результате реакции, и самого продукта реакции, которым в данном конкретном примере осуществления настоящего изобретения является титан, присутствующий в шламе в виде твердых частиц. Продукт 20 в виде шлама, выходящий из реактора 15, находится при повышенной температуре, зависящей от количества избыточного металла-восстановителя, присутствующего в этом продукте, его теплоемкости и от других факторов, имеющих место в реакторе 15 во время осуществления процесса Армстронга. Находясь внутри резервуара 25, фильтр 27 частично занимает собой внутреннюю часть 26 резервуара 25, причем указанная внутренняя часть подогревается, но не в обязательном порядке, при помощи кольцеобразного теплообменника 29. Шламовый продукт 20 направляется во внутреннюю часть фильтра 27, где шлам контактирует с теплообменными пластинами 32.

В нагревательной системе 50 жидкий теплоноситель, находящийся в пластинах 32, проходит вместе с жидким теплоносителем кольцеобразного теплообменника 29 по трубопроводу 111 в трубопровод 112, который соединяет запас текучей среды, используемой в качестве жидкого теплоносителя, который находится в напорном баке 52, с теплообменником 55. Текучая среда движется из нагревателя 55 и проходит через теплообменные пластины 32 за счет перекачивания ее при помощи насоса 53 по мере того, как нагретая текучая среда, используемая в качестве жидкого теплоносителя, вытекает из теплообменника 55 по трубопроводу 113, возвращаясь обратно в теплообменные пластины 32 и (или) направляясь в кольцеобразный теплообменник 29. Поскольку нагревательная система 50 имеет замкнутый контур, в качестве текучей среды, выполняющей функции жидкого теплоносителя, может использоваться металл-восстановитель, применяемый в реакторе 15, либо какое-нибудь иное вещество. Для примера можно назвать натриево-калиевый сплав, потому что он имеет низкую температуру плавления, однако, в качестве жидкого

- 2 007634 теплоносителя может быть также применена и любая другая текучая среда, пригодная для использования ее с этой целью. При помощи соответствующих клапанов 93 регулируется поток текучей среды, используемой в качестве жидкого теплоносителя, который вытекает из нагревателя 55 и направляется либо в теплообменник 29, либо в пластины 32, или же в оба эти устройства сразу. Предпочтительно, чтобы пластины 32 располагались сравнительно близко друг относительно друга, на расстоянии нескольких дюймов между собой, для того чтобы большее количество тепла передавалось ими слипшейся массе неспрессованного порошка, которая образуется по мере испарения избыточного металла-восстановителя. Кроме того, при более близком расположении пластин 32 друг относительно друга уменьшается длина пути, который приходится преодолевать теплоте, а также длина пути, по которому проходит избыточное количество металла-восстановителя, находящегося в парообразном состоянии, через образующуюся слипшуюся массу неспрессованного порошка, благодаря чему обеспечивается соответствующее сокращение времени, которое требуется для дистилляции избыточного металла-восстановителя и удаления его из резервуара 25. Точный размер промежутка между пластинами 32 определяется в зависимости от целого ряда факторов, в том числе, но, не ограничиваясь только ими, от таких факторов, как суммарная площадь поверхности пластин, коэффициент теплопередачи пластин, количество испаряемого металла-восстановителя и перепад температур между внутренней и наружной сторонами пластин.

Когда шламовый продукт 20 выходит из реактора 15, то он находится под давлением, при котором работает реактор 15, которое обычно достигает примерно 2 атмосфер.

Шламовый продукт 20 поступает внутрь фильтра 27 под повышенным давлением, и, в результате воздействия собственного веса, металл-восстановитель, находящийся в жидком состоянии, просачивается сквозь фильтр 27 в кольцевое пространство 28 и по трубопроводу 120 подается в резервуар 17. Движущей силой для осуществления этой части процесса сепарации является собственный вес шламового продукта и перепад давлений между реактором 15 и внутренним давлением, развиваемым насосом 19. Если потребуется, то в кольцевом пространстве 28 во время работы установки может быть создано разрежение, способствующее удалению металла-восстановителя, находящегося в жидком состоянии, либо с этой же целью может быть увеличено давление в резервуаре 25 во время перехода металла-восстановителя в жидкотекучее состояние. После того как при осуществлении вышеупомянутого процесса через фильтр 27 стечет достаточно большое количество жидкого металла, редукционный клапан 89 закрывается, а также закрываются все другие клапаны 93, изолирующие резервуар 25, после чего открывается соответствующий клапан 93, ведущий к вакуумному насосу 95, в результате чего во внутренней части 26 резервуара 25 создается разрежение. Нагревающая текучая среда (жидкая или парообразная, например пары натрия) направляется в теплообменные пластины 32 с тем, чтобы вызвать кипение остаточного металла-восстановителя 18, в результате чего образуется отфильтрованный осадок. Температура в резервуаре 25 повышается в достаточной степени для того, чтобы обеспечить окончательное испарение находящегося в нем в жидком виде остаточного металла-восстановителя 18, который отводится по каналу 42 в конденсационный резервуар 45. При этом требуется, чтобы канал 42 имел сравнительно большой диаметр для того, чтобы обеспечивалась возможность быстрого вакуумирования внутренней части 26 резервуара 25. Поскольку перепад давлений между резервуаром 25 и конденсационным резервуаром 45 во время испарения металла-восстановителя 18 поддерживается на низком уровне, наблюдаются высокие значения удельного объема и низкие значения массообмена, что и требует наличия канала 42, имеющего большой диаметр. Кипение металла-восстановителя со стороны кожуха обеспечивается благодаря теплообмену с нагретой текучей средой, находящейся со стороны трубы.

Режим работы кольцеобразного теплообменника 29 выдерживается, но не в обязательном порядке, таким образом, чтобы просочившаяся жидкая среда находилась в кольцевом пространстве 28 при достаточно высокой температуре, при которой обеспечивается хорошая ее текучесть, и (или) обеспечивался дополнительный подвод тепла к резервуару 25 с тем, чтобы способствовать испарению избыточного количества металла-восстановителя из внутренней части этого резервуара. После того как пары находящегося в жидком состоянии металла-восстановителя будут полностью удалены из внутренней части 26 резервуара 25, там остается лежать отфильтрованный из шлама 20 осадок в виде слипшейся массы неспрессованного порошка. Соответствующие клапаны 93 при этом закрываются, и вакуумный насос 95 разобщается с системой.

В конденсационном резервуаре 45 теплообменные пластины 46 располагаются таким образом, чтобы обеспечивать охлаждение поступающих в него паров металла-восстановителя. Охлаждающая система 60 работает по схеме замкнутого контура и поддерживает достаточно низкую температуру для того, чтобы происходила конденсация паров металла-восстановителя, поступающих в конденсационный резервуар 45, с образованием при этом конденсата, вытекающего из конденсационного резервуара, как это будет раскрыто далее в приведенном здесь ниже описании. Охлаждающая система 60 содержит охладитель 65, рассмотренный ранее в приведенном здесь выше описании, а также насос 63. Охлаждающая среда выходит из охладителя 65 по трубопроводу 114, который подведен к теплообменным пластинам 46, и далее выходит оттуда по трубопроводу 115, который подсоединяется к трубопроводу 116, связывающему между собой напорный бак 62 и охладитель 65. Как показано схематически на фигуре, жидкий теплоноситель, используемый в нагревательной системе 50 и в охлаждающей системе 60, может быть одним и тем

- 3 007634 же, либо можно предусмотреть применение разных теплоносителей в системах 50 и 60, который могут иметь раздельное или же взаимосвязанное исполнение.

Как резервуар 25, так и конденсационный резервуар 45 работают, по меньшей мере, часть времени в защитной атмосфере аргона или какого-нибудь иного инертного газа, пригодного для использования его с этой целью, причем аргон поступает из соответствующего его источника 85, давление в котором непрерывно контролируется при помощи датчика 86, при этом источник 85 инертного газа (аргона) соединяется с конденсационным резервуаром 45 при помощи трубопровода 117, причем конденсационный резервуар 45 сообщается также с резервуаром 25 при помощи соответствующего канала 42 увеличенного размера. Кроме того, как можно видеть на приведенной иллюстрации, каждая из двух систем - нагревательная система 50 и охлаждающая система 60 - снабжена своим собственным насосом, соответственно 53 и 63. Как предполагается применительно к схеме, изображенной на фигуре, в качестве нагревающей и охлаждающей текучей среды может предпочтительно, но не в обязательном порядке, использоваться натриево-калиевый сплав благодаря своей низкой температуре плавления, и в альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения этот же сплав может также быть применен и в качестве металлавосстановителя, находящегося либо в жидкой, либо в парообразной фазе, как раскрывается в данном описании.

После удаления достаточного количества металла-восстановителя 18 из шлама 20 при помощи фильтра 27 с отводом удаляемого металла-восстановителя по каналу 42 в составе шлама продолжает оставаться смесь такого продукта, как, например, титан в порошкообразном виде с солью, образовавшейся в процессе проведения экзотермической реакции в реакторе 15. Поскольку получаемая в результате слипшаяся масса неспрессованного порошка имеет меньший объем, чем поступающий шламовый продукт 20, то при открывании подвижного нижнего затвора 30 эта слипшаяся масса неспрессованного порошка падает вниз из фильтра 27 в приемный резервуар 35, после чего смесь соли с титаном продолжает падать дальше вниз, попадая оттуда в дробилку 38, куда соскальзывает по наклонным нижним стенкам 36 резервуара. В том случае, если эта слипшаяся масса неспрессованного порошка не будет в достаточной степени легко падать вниз самостоятельно, возможно применение различных стандартных механизмов, вызывающих вибрацию, либо соответствующих механизмов, обеспечивающих разрушение слипшейся массы неспрессованного порошка, что способствует перемещению слипшейся массы неспрессованного порошка в приемный резервуар 35. Внутри приемного резервуара 35, как указано, создается атмосфера инертного газа и поддерживается приблизительно атмосферное давление, и, после того как слипшаяся масса неспрессованного порошка пройдет сквозь дробилку 38, она поступает на выход, или в выпускное отверстие, 40, откуда указанная слипшаяся масса неспрессованного порошка проходит дальше вниз через задвижку 39 и попадает на конвейер 70. Имеется распределитель слипшейся массы неспрессованного порошка, или отражательная перегородка, 71, расположенная дальше по ходу движения указанной массы относительно задвижки 39 и предназначенная для того, чтобы осуществлять более или менее равномерное распределение слипшейся массы неспрессованного порошка, благодаря чему обеспечивается необходимый контакт этого порошка со смесью 77 инертных газов, предпочтительно аргона и кислорода, которые движутся встречным потоком относительно направления движения вырабатываемого продукта, при этом происходит пассивирование и охлаждение титанового порошка. Хотя на фигуре и показано, что конвейер 70 имеет горизонтальное расположение, тем не менее, определенные преимущества могут быть получены также и в том случае, когда данный конвейер движется вверх с небольшим наклоном, что представляет собой своеобразную меру обеспечения безопасности на случай, если произойдет падение затвора 30, и тогда избыточный металл-восстановитель не будет течь по направлению к соответствующему оборудованию для промывки водой. Помимо этого, при таком расположении конвейера могут быть также получены и соответствующие преимущества по производственным затратам, обеспечиваемые в результате размещения оборудования для промывки вырабатываемого продукта водой на одном уровне с сепарационным оборудованием.

Охлаждение и пассивирование осуществляются в охладителе 79 при помощи нагнетателя 75, который обеспечивает подачу охлажденной смеси аргона и кислорода по каналу 121 на обдув вырабатываемого продукта, причем на представленной схеме видно, что встречный поток аргона и кислорода по отношению к направлению движения вырабатываемого продукта имеет самую высокую концентрацию кислорода в том месте, где этот поток встречается с движущимся навстречу ему и уже пассивированным и охлажденным титаном, благодаря чему сводится к минимуму общее количество кислорода, потребляемого в процессе пассивирования. Кислород направляется в предлагаемую систему из его источника 76 через клапан 93 и по трубопроводу 122, а его концентрация, как правило, выдерживается в пределах примерно от 0,1 и примерно до 3% по весу. Смесь пассивированного титана и соли затем подается в соответствующую систему для промывки водой, которая на приведенной схеме не показана. В предлагаемой системе предусматривается применение различных расходомеров 81, конкретное расположение которых определяется существующими требованиями, и, кроме того, имеются также соответствующие редукционные клапаны 89 и датчики давления 86. Фильтр снабжен клапаном 91 для противоточный его промывки, который расположен таким образом, чтобы обеспечивалась возможность противоточной промывки фильтра 27 в случае, когда потребуется промыть этот фильтр таким способом, потому что про

- 4 007634 изошло его засорение, либо когда противоточную промывку фильтра нужно будет провести по какойнибудь другой причине. Стандартные технические узлы, к примеру клапаны 93, вакуумный насос 95 и датчики давления 86, размещаются в соответствии с существующими требованиями. Мнемоническое обозначение 100 указывает на возможность одновременной или последовательной работы параллельных систем, которые идентичны или аналогичны всей предложенной системе 10 в целом, которая представлена на прилагаемой здесь иллюстрации, либо какой-нибудь отдельной ее части.

При осуществлении процесса Армстронга производство соответствующего металла, сплава или керамического материала происходит непрерывно в течение всего времени, пока производится подача в реактор соответствующих реагентов. Настоящее изобретение направлено на создание сепарационной системы, устройства для осуществления сепарации и способа сепарации, которые позволяют проводить сепарацию либо непрерывно, либо последовательными партиями и которыми предусматривается возможность настолько быстрого переключения при помощи соответствующего клапанного управления с одного режима работы на другой, что обеспечивается практически любая требуемая длительность рабочего процесса. Целью настоящего изобретения является создание сепарационной системы, устройства для осуществления сепарации и способа сепарации, которые обеспечивали бы возможность эксплуатации реактора(ов) 15 в составе промышленной установки, рассчитанной на широкомасштабное производство, при непрерывном осуществлении производственного процесса или же при выпуске продукции отдельными экономичными партиями. Сокращение затрат времени на дистилляцию получаемой продукции, осуществляемую в резервуаре 25, играет важную роль для обеспечения экономичной эксплуатации промышленной установки, и именно экономическими соображениями диктуется выбор окончательных размерных показателей, количества и конфигурации применяемых сепарационных систем и иных производственных систем. Хотя данное описание настоящего изобретения и ведется в расчете на производство порошкообразного титана, тем не менее, настоящее изобретение может быть также применено и при сепарации любого другого металла, сплава металлов или керамического материала, производство которых основывается на применении процесса Армстронга или каких-либо иных промышленных процессов.

Показанный здесь механизм нагревания основан на использовании теплообмена, осуществляемого при помощи соответствующей текучей среды, однако, в качестве нагревателей могут использоваться также и различные электрические или иные эквивалентные им нагревательные устройства, которые все включаются в данное описание изобретения посредством ссылки на них. Показанный здесь нижний затвор 30 имеет шарнирное крепление и выпускается в промышленных масштабах. Затвор 30 может быть закреплен в закрытом положении и перемещаться в открытое положение с помощью соответствующего гидропривода; однако, возможно также и применение затворов скользящего типа, к примеру таких, как соответствующие задвижки, которые выпускаются производством и включаются в данное описание изобретения посредством ссылки на них. Хотя в данном описании изобретения и показано, что реактор 20 выполнен отдельно от резервуара 25, тем не менее, в настоящее изобретение могут быть внесены рядовым специалистом в данной области соответствующие технические изменения, к примеру такие, как, но не ограничиваясь только ими, совмещение реактора 20 с резервуаром 25. Хотя резервуар 35 иллюстрируется здесь в виде только лишь одного варианта его исполнения, тем не менее, резервуар 35 может быть сравнительно легко выполнен также и в виде трубы. Кроме того, дробилка 38 может быть также расположена в резервуаре 25 либо между резервуаром 25 и резервуаром 35. Кроме того, слипшаяся масса неспрессованного порошка, образующаяся в фильтре 27, может быть разрушена еще до того, как из нее будет удален жидкий металл, либо во время удаления из нее жидкого металла, либо уже после того, как этот металл будет из нее удален. Аналогично, под инертной окружающей атмосферой понимается также вакуум, а не только лишь инертный газ. Важным признаком настоящего изобретения является разделение резервуаров 25 и 35 между собой, благодаря чему в каждом из них будет создаваться своя особая окружающая атмосфера. То есть ни в одном из этих резервуаров не может присутствовать кислород, загрязняющий создаваемую в них атмосферу.

В одном из конкретных вариантов осуществления настоящего изобретения реактор 15, рассчитанный на производительность в 2 млн фунтов порошкообразного титана или же порошкообразного сплава в год, требует применения двух резервуаров 25 высотой 14 футов и диаметром 7 футов каждый, снабженных соответствующим клапанным управлением, причем такой реактор 15 работал бы непрерывно все время, а по заполнении одного из резервуаров 25 происходило бы автоматическое переключение подачи шламового продукта из реактора на второй такой резервуар 25. При этом время, требующееся для заполнения каждого резервуара 25, должно быть точно таким же или несколько большим, чем время, которое затрачивается на то, чтобы осуществить переход в жидкотекучее состояние, дистилляцию и вакуумирование в таком же резервуаре 25.

Для того чтобы осуществить изменение производительности реактора 15 требуется всего лишь просто провести соответствующие инженерные расчеты с целью определения размеров и количества резервуаров 25 и связанного с ними оборудования и сепарационных систем. Настоящее изобретение в раскрываемом здесь его виде позволяет организовать непрерывное производство и сепарацию металлического или керамического порошка, тогда как конкретный пример осуществления изобретения, рассмотренный в данном описании, позволяет непрерывно проводить сепарацию в двух или же, в крайнем случае, в трех

- 5 007634 резервуарах 25, которыми снабжается каждый реактор 15. При наличии некоторого множества реакторов общее количество резервуаров 25 и относящегося к ним соответствующего оборудования и сепарационных систем было бы, вероятно, в 2-3 раза больше, чем общее количество реакторов.

Выше настоящее изобретение раскрывается на примере предпочтительного варианта его осуществления, но при этом следует понимать, что могут быть внесены различные изменения, касающиеся отдельных его элементов в пределах существа данного изобретения и без какого-либо ущерба для обеспечиваемых им преимуществ.

Claims (32)

1. Способ сепарации, предназначенный для отделения металлического порошка от шлама, содержащего жидкий металл, металлический порошок и соль, и предусматривающий введение шлама в первый резервуар, в котором создается атмосфера инертного газа и/или вакуумная атмосфера при достаточных температуре и давлении, обеспечивающая отделение жидкого металла испарением от металлического порошка и соли, благодаря чему преимущественно соль и металлический порошок, по существу, освобождаются от жидкого металла, перемещение соли и металлического порошка, освобожденных, по существу, от жидкого металла, во второй резервуар, в котором создается атмосфера инертного газа, и последующую обработку соли и металлического порошка кислородом и/или водой с получением при этом пассивированного металлического порошка, освобожденного, по существу, от соли и жидкого металла.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что атмосфера инертного газа представляет собой атмосферу аргона.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что соль и металлический порошок перед пассивированием подвергаются дроблению с образованием кусков, имеющих диаметр меньше примерно чем 5 см.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что жидкий металл отделяется от соли и металлического порошка в первом резервуаре, как в виде жидкости, так и в виде паров.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что пары жидкого металла перемещаются из первого резервуара в конденсационный резервуар, в котором создается атмосфера инертного газа.

6. Способ по п.4, отличающийся тем, что жидкий металл представляет собой щелочной металл, или щелочно-земельный металл, либо смесь этих металлов.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что соль представляет собой галоидное соединение.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что металлический порошок представляет собой порошок титана или титанового сплава.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что порошок титана или титанового сплава представляет собой материал марки с СР 1 по СР 4.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что металлический порошок имеет частицы диаметром примерно от 0,1 и примерно до 10 мкм.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что пассивирование осуществляется на конвейере.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что металлический порошок непрерывно охлаждается и пассивируется.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе производства металлического порошка, по существу, не содержащего соли и жидкого металла, атмосфера в первом и втором резервуарах защищена от загрязнения кислородом.

14. Способ сепарации, предназначенный для отделения металлического порошка от шлама, содержащего жидкий металл, металлический порошок и соль и получаемого посредством введения паров металлического галоидного соединения на уровне, находящемся ниже поверхности жидкого металла, при этом вызывают экзотермическую реакцию, в результате которой образуются соль и металлический порошок в присутствии жидкого металла в количестве, превышающем требуемое стехиометрическое количество, и предусматривающий введение шлама в первый резервуар, в котором создается атмосфера инертного газа и/или вакуумная атмосфера, обеспечивающая фильтрацию и испарение жидкого металла из металлического порошка и соли, благодаря чему преимущественно соль и металлический порошок, по существу, освобождаются от жидкого металла, перемещение паров жидкого металла в конденсационный резервуар, в котором создается атмосфера инертного газа, с целью преобразования в нем паров жидкого металла в жидкость, направляемую на повторный цикл для использования ее в процессе производства дополнительных количеств металлического порошка, перемещение соли и металлического порошка, освобожденных, по существу, от жидкого металла, во второй резервуар, в котором создается атмосфера инертного газа, и последующую обработку соли и металлического порошка с получением при этом пассивированного металлического порошка, освобожденного, по существу, от соли и жидкого металла.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что шлам нагревают в первом резервуаре благодаря обеспечению контакта его с теплообменником, находящимся внутри первого резервуара, и через который с помощью насоса прогоняется жидкий теплоноситель.

16. Способ по п.14, отличающийся тем, что пары жидкого металла, поступающие из первого резер

- 6 007634 вуара, охлаждают благодаря обеспечению контакта их с теплообменником, находящимся внутри конденсационного резервуара, и через который с помощью насоса прогоняется жидкий теплоноситель.

17. Способ по п.14, отличающийся тем, что первый резервуар нагревают с помощью внутреннего и наружного теплообменников.

18. Способ по п.14, отличающийся тем, что шлам вводят внутрь керамического фильтра, расположенного внутри первого резервуара, причем жидкий металл проходит сквозь керамический фильтр и вытекает из первого резервуара.

19. Способ по п.14, отличающийся тем, что атмосфера инертного газа, создаваемая в первом и втором резервуарах, представляет собой атмосферу аргона.

20. Способ по п.19, отличающийся тем, что в конденсационном резервуаре создается атмосфера аргона.

21. Способ по п.14, отличающийся тем, что в процессе производства металлического порошка, по существу, не содержащего соли и жидкого металла, атмосфера в первом и втором резервуарах защищена от загрязнения кислородом.

22. Сепарационная система, предназначенная для отделения металлического порошка от шлама, содержащего жидкий металл, металлический порошок и соль и получаемого посредством введения паров металлического галоидного соединения на уровне, находящемся ниже поверхности жидкого металла, при этом вызывают экзотермическую реакцию, в результате которой образуются соль и металлический порошок в присутствии жидкого металла в количестве, превышающем требуемое стехиометрическое количество, и содержащая первый резервуар, в котором создается атмосфера инертного газа и который сообщается с нагревателем и фильтром для отфильтровывания жидкого металла от шлама и для нагревания жидкого металла с целью испарения жидкого металла из соли и металлического порошка с образованием при этом отфильтрованного осадка слипшейся массы соли и неспрессованного металлического порошка, конденсационный резервуар, в котором создается атмосфера инертного газа и который сообщается с упомянутым первым резервуаром, получая оттуда пары металла и преобразуя их в жидкий металл, второй резервуар, в котором создается атмосфера инертного газа и который сообщается через соответствующую задвижку с упомянутым первым резервуаром, получая оттуда отфильтрованный осадок слипшейся массы соли и неспрессованного металлического порошка; дробилку, находящуюся внутри упомянутого второго резервуара, в котором создается атмосфера инертного газа, или сообщающуюся с этим резервуаром и предназначенную для дробления отфильтрованного осадка слипшейся массы соли и неспрессованного металлического порошка; охлаждающе-пассивирующую секцию для получения раздробленного отфильтрованного осадка и для воздействия на него кислородом, достаточным для пассивации порошка, а также механизм, выполненный в виде задвижек, расположенный между упомянутыми первым и вторым резервуарами и между упомянутым вторым резервуаром и упомянутой охлаждающепассивирующей секцией и предназначенный для предотвращения попадания загрязняющего воздуха внутрь упомянутых первого и второго резервуаров во время перемещения отфильтрованного осадка слипшейся массы соли и неспрессованного металлического порошка из упомянутого первого резервуара в упомянутую охлаждающе-пассивирующую секцию.

23. Система по п.22, отличающаяся тем, что упомянутый нагреватель, сообщающийся с упомянутым первым резервуаром, в котором создается атмосфера инертного газа, расположен внутри упомянутого резервуара.

24. Система по п.23, отличающаяся тем, что упомянутый нагреватель, расположенный внутри упомянутого первого резервуара, сообщается с источником жидкого теплоносителя, который выделен, но не в обязательном порядке, специально только лишь для снабжения упомянутого нагревателя жидким теплоносителем.

25. Система по п.22, отличающаяся тем, что упомянутый фильтр, сообщающийся с упомянутым первым резервуаром, в котором создается атмосфера инертного газа, расположен внутри упомянутого резервуара.

26. Система по п.25, отличающаяся тем, что упомянутый фильтр представляет собой такой фильтр, который образует вместе с упомянутым первым резервуаром, в котором создается атмосфера инертного газа, кольцевое пространство, в которое просачивается жидкий металл, а также тем, что она дополнительно содержит канал, сообщающийся с упомянутым кольцевым пространством и предназначенный для перемещения жидкого металла из упомянутого первого резервуара, в котором создается атмосфера инертного газа, в приемный резервуар для жидкого металла, внутри которого создается атмосфера инертного газа.

27. Система по п.22, отличающаяся тем, что атмосфера инертного газа, создаваемая в упомянутых первом и втором резервуарах, представляет собой атмосферу такого инертного газа как аргон.

28. Система по п.27, отличающаяся тем, что атмосфера инертного газа, создаваемая в упомянутом конденсационном резервуаре, представляет собой атмосферу такого инертного газа, как аргон.

29. Система по п.28, отличающаяся тем, что упомянутый конденсационный резервуар, в котором создается атмосфера инертного газа, сообщается с резервуаром, в котором создается атмосфера аргона, используемого в качестве инертного газа, и который предназначается для сбора жидкого металла, обра

- 7 007634 зующегося из конденсирующихся паров металла.

30. Система по п.22, отличающаяся тем, что упомянутый конденсационный резервуар сообщается с источником жидкого теплоносителя, который выделен, но не в обязательном порядке, специально только лишь для снабжения упомянутого конденсационного резервуара жидким теплоносителем.

31. Система по п.22, отличающаяся тем, что упомянутая задвижка, расположенная между упомянутыми первым и вторым резервуарами, в которых создается атмосфера инертного газа, имеет шарнирное крепление и открывается внутрь упомянутого второго резервуара, в котором создается атмосфера инертного газа.

32. Система по п.22, отличающаяся тем, что упомянутые первый и второй резервуары совмещены друг с другом и выполнены за одно целое.