RU2017111743A - Способ и устройство восстановления металлов в шаровом аппарате с внутренним нагревателем - Google Patents

Claims (20)

1. Способ восстановления металлов в аппарате, заключающийся в том, что хлорид металла подается на расплав магния, удерживаемого в обогреваемой нагревателем реторте-реакторе с последующим получением крицы и возгонкой газовой фазы продуктов реакции, осаждающихся через трубопровод в охлаждаемой реторте-конденсаторе и сливом жидкой фазы продуктов реакции отличающегося тем, что экономия тепла во внутреннем пространстве реторты-реактора и реторты-конденсатора обеспечивается за счет установки нагревателя и холодильника внутри аппарата, который имеет шаровую форму способствующей уменьшению тепловых потерь за счет уменьшения площади сферической поверхности стенок реторт, усиленной тепловой изоляцией от внешнего пространства, а увеличение скорости производства обеспечено за счет мембраны разделяющей реторты, где с одной плоскости производится нагрев реагентов и проходят паровой и жидкостные трубопроводы, имеющие минимально возможную длину.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для изменения температуры внутри реторты-реактора применяется регулировка мощности нагревателя, а в теплоизоляционное пространство между наружной и внутренней стенками реторты может подаваться газ, вода или пар определенной температуры или в этом пространстве может создаваться вакуум.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для отделения крицы металла от полусферической части реторты-реактора и мембраны можно применять их попеременный нагрев и охлаждение с целью воспроизводства циклических колебаний поверхности под действием термических расширений, способствующих разрушению слоя прилегающей крицы и окончательному ее отделению от поверхности реторты.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что слив жидкой фазы продуктов реакции производится как сверху, так и снизу, а удаление газообразной фазы может производиться, как через один, так и несколько паропроводов, которые могут быть вертикальной продолговатой формы.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что температура нагрева внутри аппарата может регулироваться на отдельных частях ее объема, как по высоте, так и по ширине внутреннего пространства аппарата, принимая заданную температуру в зависимости от заданной компьютерной программы.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что извлечение крицы возможно производить без контакта с воздухом используя специальную гибкую оболочку, где можно удерживать крицу используя вакуум или инертные газы.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ускорение процесса производства крицы достигается за счет использования дополнительных нагревателей, размещенных в пластинах разделяющих крицу на сектора (дольки), а так же дополнительных холодильников - пластинах, разделяющих пространство реторты-конденсатора на сектора (дольки).

8. Устройство для восстановления металлов в аппарате содержит нагреватель обогревающий реторту-реактор, где производится крица, паровой трубопровод по которому газовые реагенты поступают в реторту-конденсатор, жидкостные трубопроводы для подачи и удаления реагентов, систему охлаждения и слежения отличающееся тем, что реторты, выполненные в виде полусфер, совмещаются в шаровой аппарат через круглую разделительную вертикальную мембрану, которая нагревается со стороны реторты-реактора и охлаждается со стороны реторты-конденсатора, где паровой трубопровод как минимум один проходит через верхнюю часть мембраны, а жидкостные трубопроводы расположены по периметру мембраны.

9. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что мембрана, выполненная в виде круглой плоской плиты с одной стороны может нагревать, а с другой стороны охлаждать пространство реторты, нагрев плиты производится электросопротивлением или индуктором, а охлаждение за счет протока воды по внутренним полостям плиты, нагреваемая и охлаждаемая плиты разделены центральным тепловым экраном, который может быть выполнен из меди охлаждаемой водой.

10. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что для усиления теплоизоляции реторт от внешней среды применяется, как минимум два корпуса размещенных на определенном расстоянии друг от друга, где внутренний корпус реторты соприкасается с реагентами, а наружный утепляется дополнительной специальной теплоизоляционной оболочкой. По сравнению с обычными теплопроводящими ретортами, полусферичная реторта, состоящая как минимум из двух корпусов, превращается в термос.

11. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что внутренний корпус полусферической реторты, где производится титан, возможно, выполнить из листового технически чистого титана, а где производится цирконий из циркония, то есть внутренний корпус выполняется из металла, который восстанавливается в аппарате.

12. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что плита, через которую производятся нагрев титана, может иметь достаточную толщину, усиленную ребрами жесткости, между которыми размещается индуктор, что позволяет более эффективно ее обогревать и обеспечивает конструкционную прочность для того, чтобы плиту можно было изготовить из технически чистого титана, циркония или других металлов, которые восстанавливаются в аппарате.

13. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что индуктор работает на определенной резонансной частоте, которая настроена на нагрев определенного металла, в частности на металл плиты, при этом разделительный тепловой экран, выполненный из меди и охлаждаемый водой, нагреваться не будет, при этом экран дополнительно изолируется от инфракрасного излучения, исходящего от нагретой плиты, теплоизоляционной прокладкой.

14. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что замена материала плиты и внутреннего корпуса реторты на более тугоплавкие металлы такие, как ниобий и тантал, которые в восстанавливаемом металле не образуют интерметаллидных соединений, позволит вести процесс восстановления и особенно сепарации при более высоких температурах, снижая время производства продукции.

15. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что экономический эффект по энергосбережению связан с возможностью регулировки температуры на выборочной площади плиты и внутреннего корпуса реторты, то есть нагреватели вмонтированные в плиту включаются и нагревают определенный ее сектор плиты по заданной программе, а пар или вода по аналогии охлаждают внутренний корпус реторты.

16. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что информация о ходе процесса восстановления и сепарации собирается специализированными датчиками, размещенными внутри корпуса реторты и плиты, обрабатывается и в соответствие с заданной компьютерной программой идет заданный нагрев в определенных участках аппарата, куда поступают и удаляются реагенты в заданном объеме.

17. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что при нагреве и охлаждении плиты и корпуса реторты происходит деформация плоскостей, которые, прогибаясь, отрываются от блока металла, для гарантированного отделения металла от плоскостей, возможно применять их попеременный нагрев и охлаждения.

18. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что перед открытием реторта снаружи помещается в гибкую оболочку, в которой создается вакуум и далее оболочка заполняются аргоном, после этого идет открытие реторты, перемещение блока в оболочку и затем снова оболочка вакуумируется, обволакивая блок губчатого металла по принципу вакуумной упаковки.

19. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что с целью увеличения эффективности работы шарового аппарата большого диаметра в пространство полусферической реторты-реактора устанавливаются дополнительные полукруглые нагревательные пластины, а в реторту-конденсатор устанавливаются аналогичные охлаждаемые пластины.

20. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что полукруглые пластины, возможно выполнить из метла, восстанавливаемого в аппарате или более тугоплавких металлов, с целью увеличения температуры нагрева и повышения скорости процесса, после извлечения крицы из реактора, пластины от долек крицы, возможно, отделять ленточной или дисковой пилой.