RU2243274C1 - Device for production of chloride of rare-earth metals - Google Patents
Device for production of chloride of rare-earth metalsInfo
- Publication number
- RU2243274C1 RU2243274C1 RU2003119888/02A RU2003119888A RU2243274C1 RU 2243274 C1 RU2243274 C1 RU 2243274C1 RU 2003119888/02 A RU2003119888/02 A RU 2003119888/02A RU 2003119888 A RU2003119888 A RU 2003119888A RU 2243274 C1 RU2243274 C1 RU 2243274C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melt
- chamber
- circulation
- height
- chlorine
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 3
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 title abstract 3
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 title abstract 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 title 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 34
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 38
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 9
- 229910001510 metal chloride Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 abstract description 8
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 6
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 238000011109 contamination Methods 0.000 abstract description 5
- 239000010802 sludge Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 abstract description 3
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
- RJSRQTFBFAJJIL-UHFFFAOYSA-N niobium titanium Chemical compound [Ti].[Nb] RJSRQTFBFAJJIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- OEIMLTQPLAGXMX-UHFFFAOYSA-I tantalum(v) chloride Chemical class Cl[Ta](Cl)(Cl)(Cl)Cl OEIMLTQPLAGXMX-UHFFFAOYSA-I 0.000 abstract 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 15
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 10
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 5
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920005372 Plexiglas® Polymers 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- -1 metals chlorides Chemical class 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 238000007665 sagging Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229910052845 zircon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии редких металлов, а именно к устройствам для получения хлоридов редких металлов хлорированием редкометалльного оксидного сырья в расплаве солей, и может быть использовано для производства хлоридов циркония, гафния, титана, ниобия, тантала и др. металлов.The invention relates to the field of metallurgy of rare metals, and in particular to devices for producing rare metal chlorides by chlorination of rare metal oxide raw materials in molten salts, and can be used for the production of zirconium, hafnium, titanium, niobium, tantalum and other metals chlorides.
Известно устройство для получения хлоридов редких металлов (Проблемы применения хлорных методов в металлургии редких металлов. Под ред. Дробота Д.В. М.: Металлургия, 1991, стр.76, рис.26-б, в), содержащее корпус с шахтой и подиной для размещения расплава, патрубок для подачи шихты, патрубок для вывода парогазовой смеси, фурмы для подачи хлора, электроды с водоохлаждаемыми штангами, летки для слива расплава.A device for producing rare metal chlorides (Problems of the application of chlorine methods in the metallurgy of rare metals. Ed. Drobota D.V. M: Metallurgy, 1991, p. 76, fig. 26-b, c), containing a housing with a shaft and a hearth for placing the melt, a nozzle for supplying a charge, a nozzle for discharging a steam-gas mixture, tuyeres for supplying chlorine, electrodes with water-cooled rods, tap holes for draining the melt.
Недостатком данного устройства является отсутствие организованной циркуляции расплава и, как следствие, слабая интенсивность перемешивания расплава в нижней части шахты, что приводит к зашламлению подины. При этом увеличивается сопротивление фурм, снижается производительность устройства. Для обеспечения нормального режима работы требуются частые сливы расплава через нижнюю летку, что приводит к ее износу и вызывает необходимость остановки устройства на ремонт.The disadvantage of this device is the lack of organized circulation of the melt and, as a consequence, the low intensity of mixing of the melt in the lower part of the mine, which leads to the contamination of the bottom. This increases the resistance of the tuyeres, decreases the performance of the device. To ensure normal operation, frequent draining of the melt through the lower notch is required, which leads to its wear and makes it necessary to stop the device for repair.
Известно устройство для получения хлоридов редких металлов (Металлургия редких металлов. Зеликман А.Н., Меерсон Г.А. М.: Металлургия, 1973, стр.279) - прототип, содержащее корпус с шахтой и подиной для размещения расплава, патрубок для подачи шихты, патрубок для вывода парогазовой смеси, электроды с водоохлаждаемыми штангами, вертикальную перегородку, разделяющую шахту на связанные между собой переточным окном, образованным размещением перегородки над подиной, циркуляционную и барботажную камеру, снабженную фурмой для ввода хлора, и летки для слива расплава.A device for producing rare metal chlorides (Metallurgy of rare metals. Zelikman A.N., Meerson G.A. M .: Metallurgy, 1973, p. 279) is a prototype containing a housing with a shaft and a hearth for placing the melt, a pipe for supplying charges, a nozzle for discharging a gas-vapor mixture, electrodes with water-cooled rods, a vertical partition dividing the shaft into interconnected transfer windows formed by placing a partition above the bottom, a circulation and bubble chamber equipped with a tuyere for introducing chlorine, and a notch for Liva melt.
Недостатками данного устройства являются малый срок службы и повышенные трудозатраты на обслуживание, обусловленные выходом из строя разделительных перегородок. В процессе эксплуатации разделительные перегородки подвергаются воздействию турбулентных пульсаций со стороны циркулирующего расплава. Перегородки постепенно расшатываются и разрушаются, нарушается организованная циркуляция расплава, происходит зашламление подины аппарата, увеличивается сопротивление фурм, требуются частые сливы расплава через нижнюю летку и промывка фурм расплавом, что приводит к ускоренному износу фурм и леток нижнего слива, снижению производительности и срока службы устройства.The disadvantages of this device are the short service life and increased labor costs for maintenance due to failure of the dividing partitions. During operation, the separation walls are exposed to turbulent pulsations from the side of the circulating melt. The partitions are gradually loosened and destroyed, organized circulation of the melt is violated, the apparatus bottom becomes clogged, the tuyere resistance increases, frequent melt drainage through the lower notch and the tuyere rinsing with the melt are required, which leads to accelerated wear of the tuyeres and the lower drainage grooves, reducing the productivity and service life of the device.
Заявляемое изобретение решает задачу предотвращения зашламления подины, увеличения производительности и срока службы устройства путем оптимизации конструкции и улучшения гидродинамического режима устройства.The claimed invention solves the problem of preventing contamination of the hearth, increasing productivity and service life of the device by optimizing the design and improving the hydrodynamic mode of the device.
Технический результат достигается тем, что, в отличие от известного устройства для получения хлоридов редких металлов, включающего корпус с шахтой и подиной для размещения расплава, патрубок для подачи шихты, патрубок для вывода парогазовой смеси, электроды с водоохлаждаемыми штангами, вертикальную перегородку, разделяющую шахту на связанные между собой переточным окном, образованным размещением перегородки над подиной, циркуляционную и барботажную камеру, снабженную фурмой для ввода хлора, и летки для слива расплава, согласно заявляемому изобретению нижний срез перегородки, определяющий высоту переточного окна, размещен от подины на расстоянии 1/8-1/4 (преимущественно 1/7-1/5) высоты уровня расплава, отношение площади горизонтального сечения циркуляционной камеры к площади горизонтального сечения барботажной камеры составляет (0,8-1,2):1, а циркуляционная камера снабжена фурмой для ввода хлора.The technical result is achieved by the fact that, in contrast to the known device for producing rare metal chlorides, including a housing with a shaft and a hearth for placing the melt, a nozzle for supplying a charge, a nozzle for outputting a gas-vapor mixture, electrodes with water-cooled rods, a vertical partition dividing the mine into interconnected by a transfer window formed by the placement of a partition above the bottom, a circulation and bubble chamber equipped with a tuyere for introducing chlorine, and slots for draining the melt, according to To the invention, the lower section of the partition, which determines the height of the transfer window, is located from the bottom at a distance of 1 / 8-1 / 4 (mainly 1 / 7-1 / 5) of the melt level, the ratio of the horizontal section of the circulation chamber to the horizontal section of the bubble chamber is (0.8-1.2): 1, and the circulation chamber is equipped with a tuyere for introducing chlorine.
Размещение нижнего среза разделительной перегородки над подиной на расстояние 1/8-1/4 высоты уровня расплава позволяет удалить перегородку из зоны наиболее интенсивных турбулентных пульсаций расплава и предотвращает разрушение перегородки, обеспечивает работу хлоратора без нарушений организованной циркуляции расплава и зашламления подины хлоратора частицами хлорируемого материала и восстановителя, а также обеспечивает возможность эксплуатации аппарата при более высоких нагрузках по хлору (более высокой производительности) без уменьшения срока службы устройства.Placing the lower cut of the dividing wall above the hearth at a distance of 1 / 8-1 / 4 of the melt level height allows you to remove the wall from the zone of the most intense turbulent pulsations of the melt and prevents the destruction of the wall, ensures the operation of the chlorinator without disturbing the organized circulation of the melt and clogging the bottom of the chlorinator with particles of chlorinated material and reducing agent, and also provides the ability to operate the device at higher chlorine loads (higher performance) without the mind sheniya lifetime of the device.
Уменьшение расстояния от нижнего среза перегородки до подины менее 1/8 высоты уровня расплава приводит к увеличению скорости циркулирующего потока в сечении переточного окна, увеличению воздействия турбулентных пульсаций потоков расплава на нижнюю часть разделительной перегородки и быстрому ее разрушению.A decrease in the distance from the lower cut of the baffle to the bottom of the melt is less than 1/8 of the height of the melt level, which leads to an increase in the speed of the circulating flow in the cross-section of the transfer window, an increase in the effect of turbulent pulsations of the melt flows on the lower part of the dividing baffle, and its rapid destruction.
Увеличение расстояния от нижнего среза перегородки до подины более 1/4 высоты уровня расплава приводит к уменьшению скорости циркулирующего потока в сечении переточного окна, к ускорению зашламления подины и снижению производительности хлоратора.An increase in the distance from the lower cut of the septum to the bottom more than 1/4 of the height of the melt level leads to a decrease in the speed of the circulating flow in the cross-section of the overflow window, to accelerate sludge sinking and reduce the performance of the chlorinator.
Выполнение перегородки таким образом, что площадь сечения циркуляционной камеры относится к площади сечения барботажной камеры, как (0,8-1,2):1, преимущественно как 1:1, обеспечивает близость величин скоростей циркулирующих потоков в барботажной и циркуляционной камерах и, соответственно, одинаковые интенсивности воздействия гидравлических потоков циркулирующего расплава на противоположные боковые грани перегородки, что также способствует предотвращению разрушения перегородки, нарушения организованных циркуляционных потоков и зашламления подины устройства.The implementation of the partition so that the cross-sectional area of the circulation chamber relates to the cross-sectional area of the bubble chamber, as (0.8-1.2): 1, mainly as 1: 1, ensures the closeness of the values of the speeds of the circulating flows in the bubble and circulation chambers and, accordingly , the same intensity of the impact of the hydraulic flows of the circulating melt on the opposite side faces of the partition, which also helps to prevent the destruction of the partition, the violation of organized circulation flows and sludge bottom of the device.
Выполнение циркуляционной камеры с площадью сечения, меньшей 0,8 площади сечения барботажной камеры, обуславливает увеличение скорости потока жидкости в циркуляционной камере при одновременном снижении скорости потока в барботажной камере, что приводит к снижению способности расплава суспендировать твердые частицы шихты и ускорению зашламления подины, а также к увеличению неравномерности гидравлических нагрузок, испытываемых перегородкой со стороны циркуляционной и барботажной камер, и к ускоренному ее разрушению.The implementation of the circulation chamber with a cross-sectional area less than 0.8 of the cross-sectional area of the bubble chamber causes an increase in the flow rate of the liquid in the circulation chamber while reducing the flow rate in the bubble chamber, which reduces the ability of the melt to suspend the solid particles of the charge and accelerate sludge sinking, as well as to increase the unevenness of hydraulic loads experienced by the partition from the side of the circulation and bubble chamber, and to its accelerated destruction.
Выполнение циркуляционной камеры с площадью сечения, большей 1,2 площади сечения барботажной камеры, нежелательно, поскольку снижает эффективность использования объема расплава и производительность хлоратора, а также приводит к увеличению неравномерности гидравлических нагрузок, испытываемых перегородкой со стороны циркуляционной и барботажной камер.The implementation of the circulation chamber with a cross-sectional area greater than 1.2 of the cross-sectional area of the bubble chamber is undesirable, since it reduces the efficiency of using the melt volume and the productivity of the chlorinator, and also leads to an increase in the unevenness of the hydraulic loads experienced by the partition from the side of the circulation and bubble chamber.
Снабжение фурмами для подачи хлора, кроме барботажной камеры, также и циркуляционной камеры обеспечивает возможность периодического изменения направления циркуляции расплава, увеличения скорости организованной циркуляции расплава и выбора оптимального направления циркуляции потоков расплава в зависимости от степени изношенности фурм, и, тем самым, способствует предотвращению зашламления подины устройства в течение длительного времени.The supply of chlorine tuyeres, in addition to the bubble chamber, also of the circulation chamber, makes it possible to periodically change the direction of melt circulation, increase the speed of organized melt circulation and select the optimal direction of melt circulation depending on the degree of wear of the tuyeres, and thereby helps to prevent sagging of the bottom devices for a long time.
Таким образом, все отличительные признаки предлагаемого устройства для получения хлоридов редких металлов способствуют достижению поставленной задачи - предотвращению зашламления подины хлоратора.Thus, all the distinguishing features of the proposed device for producing rare metal chlorides contribute to the achievement of the task - to prevent sludge from the bottom of the chlorinator.
Вариант двухкамерного цилиндрического устройства с диаметрально расположенной разделительной перегородкой для переработки редкометалльного сырья в солевом расплаве представлен на фиг.1 и фиг.2. Возможна также реализация четырех или шестикамерных вариантов устройства с радиально расположенными перегородками и чередующимися секторными (в горизонтальном сечении) барботажными и циркуляционными камерами. Устройство имеет металлический кожух 1, футерованный огнеупорным материалом 2, разделительную перегородку 3 с переточным окном 4, фурмы 51 и 52 для ввода хлора, верхнюю 6 и нижнюю 7 летки для слива расплава, электроды 8 с водоохлаждаемыми штангами 9, патрубки 10, 11, 12 соответственно для загрузки шихты, ввода пульпы на основе жидких хлоридов (например, титана, кремния) и вывода парогазовой смеси. Перегородка 3 делит шахту устройства на барботажную 13 и циркуляционную 14 камеры. Расстояние l от нижнего среза разделительной перегородки 3 до подины 15 составляет 1/8-1/4 высоты уровня расплава. Площадь горизонтального сечения циркуляционной камеры 14 составляет (0,8-1,2) площади горизонтального сечения барботажной камеры 13. Циркуляционная камера 14 снабжена фурмой 52 для ввода хлора.A variant of a two-chamber cylindrical device with a diametrically located dividing wall for processing rare-metal raw materials in salt melt is presented in FIG. 1 and FIG. 2. It is also possible to implement four or six-chamber device variants with radially located partitions and alternating sectorial (in horizontal section) bubblers and circulation chambers. The device has a metal casing 1, lined with refractory material 2, a
Устройство работает следующим образом. Расплав хлоридов щелочных и щелочно-земельных металлов заливают в шахту устройства в таком количестве, чтобы зеркало расплава достигло уровня сливного отверстия верхней летки 6. По фурме 51 в расплав (в барботажную камеру 13) подают хлор. Шихту редкометалльного оксидного сырья и углеродсодержащего восстановителя с помощью загрузочных устройств, например шнеков, подают на поверхность расплава через патрубок 10. Благодаря подаче хлора и образованию в процессе хлорирования парообразных (хлориды металлов) и газообразных (двуокись углерода и др.) продуктов возникает организованная циркуляция расплава в шахте, поскольку в камере 13 при подаче хлора образуется парогазожидкостная смесь, которая вытесняется вверх расплавом с большей плотностью, поступающим из циркуляционной камеры 14, отделенной от камеры 13 перегородкой 3 с переточным окном 4. Парогазожидкостная смесь выходит из барботажной камеры 13 в пенный слой над перегородкой 3. В пенном слое происходит выделение парообразных и газообразных продуктов из расплава. Последний опускается по циркуляционной камере 14 вниз и через переточное окно 4 поступает в барботажную камеру 13. Подача хлора в фурму 52, находящуюся в циркуляционной камере, с расходом, не превышающим 12-43% расхода хлора в фурму 51, как показывают примеры 12-17 работы модели устройства, приводит к увеличению скорости циркуляции потока расплава, что обусловливает дополнительную турбулизацию расплава у подины устройства и предотвращает зашламление подины оседающими частицами шихты. При необходимости, например при повышенном износе фурмы 51 и невозможности подачи в нее необходимого количества хлора, камера 13 может эксплуатироваться в качестве циркуляционной, а камера 14 - в качестве барботажной. В этом случае направление циркулирующего потока изменится на противоположное, и расход хлора в фурму 51 не должен превышать по величине 12-43% расхода хлора в фурму 52. Возможность работы устройства при одновременной подаче хлора в фурмы барботажной и циркуляционной камер без нарушения организованной циркуляции потока расплава является характерной особенностью заявляемого устройства, обусловленной заявляемыми соотношениями площадей сечений камер и пределами расстояния от подины, на котором размещен нижний срез разделительной перегородки 3. Парообразные и газоообразные продукты хлорирования через патрубок 12 выводятся из устройства в систему конденсации. Вывод расплава, содержащего нелетучие продукты хлорирования и труднохлорируемые окислы, осуществляют через верхнюю летку 6. Нагрев расплава в пусковой период и в периоды работы устройства с низкой производительностью осуществляется с помощью электродов 8, снабженных водоохлаждаемыми штангами 9.The device operates as follows. The melt of chlorides of alkali and alkaline-earth metals is poured into the device shaft in such an amount that the melt mirror reaches the level of the drain hole of the
Примеры выполнения устройства.Examples of the device.
На моделях заявляемого устройства и прототипа выполнены сопоставительные оценки величин гидравлических нагрузок, испытываемых противоположными гранями разделительной перегородки, а также способности организованного циркулирующего потока жидкости поддерживать во взвешенном состоянии суспендированные в жидкости частицы в зависимости от расположения разделительной перегородки и соотношения площадей сечений циркуляционной и барботажной камер. Испытания проведены на системе вода-воздух. В воде суспендировали цирконовый концентрат фракции менее 0,05 мм.On the models of the claimed device and prototype, comparative evaluations of the hydraulic loads experienced by the opposite faces of the dividing wall, as well as the ability of the organized circulating fluid flow to keep particles suspended in the liquid in suspension, depending on the location of the dividing wall and the ratio of the cross-sectional areas of the circulation and bubbling chambers, are made. Tests carried out on a water-air system. A zircon concentrate fraction of less than 0.05 mm was suspended in water.
Модель была выполнена из оргстекла в масштабе 1:10 и позволяла изменять площадь сечения циркуляционной камеры и высоту переточного окна (расстояние нижнего среза перегородки от подины) заменой соответствующих перегородок. Расход воздуха в фурмы модели измеряли ротаметрами.The model was made of plexiglass at a scale of 1:10 and allowed changing the cross-sectional area of the circulation chamber and the height of the transfer window (the distance of the lower cut of the partition from the bottom) by replacing the corresponding partitions. Air consumption in the tuyeres of the model was measured by rotameters.
Величины гидравлических нагрузок, испытываемых противоположными гранями перегородки, а также действующих на уровне нижнего среза перегородки, оценивали по амплитуде пульсаций уровня воды в U-образных манометрах, измеряющих давление соответственно на уровне середин граней перегородки со стороны барботажной и циркуляционной камер и низа перегородки. Способность циркулирующего потока жидкости поддерживать в суспендированном состоянии твердые частицы оценивали по концентрации твердого в пробах суспензии, отбираемых из барботажной камеры на уровне верхнего среза перегородки (на глубине 0,1 м от поверхности жидкости). Условия экспериментов: высота жидкости в модели - 0,4 м; площадь сечения барботажной камеры модели - 0,01 м2; площадь сечения циркуляционной камеры модели изменяли от 0,002 до 0,02 м2; расстояние от нижнего среза перегородки до подины меняли от 2 см (1/20 от высоты уровня жидкости) до 13,3 см (1/3 от высоты уровня жидкости); расход воздуха в фурму модели - 2,0 м3/ч; порошок концентрата загружали из расчета 200 г на литр воды. Результаты экспериментов по определению влияния расстояния от нижнего среза перегородки до подины на исследуемые параметры (примеры 1-6) приведены в таблице 1.The values of hydraulic loads experienced by opposite sides of the septum, as well as those acting at the lower cut of the septum, were estimated by the amplitude of the water level pulsations in U-shaped pressure gauges measuring pressure, respectively, at the level of the midpoints of the septum faces from the bubble and circulation chambers and the bottom of the septum. The ability of a circulating fluid flow to maintain suspended solids was evaluated by the concentration of solids in suspension samples taken from the bubble chamber at the level of the upper cut of the septum (at a depth of 0.1 m from the liquid surface). Experimental conditions: the height of the fluid in the model is 0.4 m; the cross-sectional area of the bubble chamber of the model is 0.01 m 2 ; the cross-sectional area of the circulation chamber of the model was changed from 0.002 to 0.02 m 2 ; the distance from the lower cut of the septum to the bottom was varied from 2 cm (1/20 of the height of the liquid level) to 13.3 cm (1/3 of the height of the liquid level); air consumption in the lance of the model - 2.0 m 3 / h; concentrate powder was loaded at a rate of 200 g per liter of water. The results of experiments to determine the effect of the distance from the lower cut of the septum to the hearth on the studied parameters (examples 1-6) are shown in table 1.
Для модели прототипа (пример 1) площади поперечных сечений циркуляционной и барботажной камер составляют соответственно 0,002 и 0,01 м2, расстояние от низа перегородки до подины составляет 2 см (1/20 высоты уровня жидкости). Площади сечений барботажной и циркуляционной камер модели заявляемого устройства равны и составляют 0,01 м2 (примеры 2-6).For the prototype model (example 1), the cross-sectional areas of the circulation and bubbling chambers are 0.002 and 0.01 m 2 , respectively, the distance from the bottom of the partition to the bottom is 2 cm (1/20 of the liquid level height). The cross-sectional areas of the bubbler and circulation chambers of the model of the claimed device are equal and amount to 0.01 m 2 (examples 2-6).
Из приведенных в таблице 1 примеров следует, что наиболее высока способность циркулирующего потока жидкости суспендировать твердые частицы в случае, когда расстояние низа перегородки от подины составляет 1/8-1/4 высоты уровня жидкости (примеры 3-5). В этом заявляемом диапазоне расстояний от низа перегородки до подины содержание твердого в суспензии, отбираемой на уровне верха перегородки, составляет 115-143 г/л. Для модели прототипа (пример 1) способность суспендировать твердые частицы намного ниже и составляет 16 г/л.From the examples in table 1, it follows that the highest ability of the circulating fluid flow to suspend solid particles in the case when the distance of the bottom of the septum from the bottom is 1 / 8-1 / 4 of the height of the liquid level (examples 3-5). In this claimed range of distances from the bottom of the septum to the bottom, the solids content in the suspension taken at the top of the septum is 115-143 g / l. For the prototype model (example 1), the ability to suspend solid particles is much lower and is 16 g / l.
Из примеров 2-6 также следует, что с удалением низа перегородки от подины уменьшаются гидравлические нагрузки, действующие на нижнюю часть перегородки вследствие снижения скорости потока, текущего через переточное окно. В заявляемом диапазоне расстояний низа перегородки от подины (примеры 3-5) амплитуда колебаний уровня жидкости в манометре, измеряющем давление на уровне низа перегородки, составляет 7-9 мм, что меньше, чем в примере 1, на 10-30%. Для модели прототипа (пример 1) пульсации давления циркулирующего потока на уровне низа перегородки составляют 10 мм.From examples 2-6 it also follows that with the removal of the bottom of the partition from the bottom, the hydraulic loads acting on the lower part of the partition are reduced due to a decrease in the flow rate flowing through the transfer window. In the claimed range of distances of the bottom of the septum from the bottom (examples 3-5), the amplitude of the fluctuations in the liquid level in the pressure gauge measuring pressure at the bottom of the septum is 7-9 mm, which is 10-30% less than in example 1. For the prototype model (example 1), the pressure pulsations of the circulating flow at the bottom of the septum are 10 mm.
Результаты экспериментов по определению влияния отношения площадей горизонтальных сечений циркуляционной и барботажной камер на исследуемые параметры (примеры 7-11) приведены в таблице 2.The results of the experiments to determine the effect of the ratio of the areas of horizontal sections of the circulation and bubbling chambers on the studied parameters (examples 7-11) are shown in table 2.
Для модели прототипа (пример 1) площадь сечения циркуляционной камеры составляет 0,002 м2, барботажной камеры - 0,01 м2, расстояние от низа перегородки до подины составляет 2 см (1/20 высоты уровня жидкости). Для модели заявляемого устройства (примеры 7-11) расстояние от низа перегородки до подины составляет 6,6 см (1/6 высоты уровня жидкости), площадь сечения барботажной камеры составляет 0,01 м2.For the prototype model (example 1), the cross-sectional area of the circulation chamber is 0.002 m 2 , the bubble chamber is 0.01 m 2 , the distance from the bottom of the partition to the bottom is 2 cm (1/20 of the liquid level height). For the model of the claimed device (examples 7-11), the distance from the bottom of the partition to the bottom is 6.6 cm (1/6 of the height of the liquid level), the cross-sectional area of the bubble chamber is 0.01 m 2 .
Из приведенных в таблице 2 примеров 8-10 следует, что наиболее высока способность циркулирующего потока жидкости суспендировать твердые частицы в случае, когда отношение площади циркуляционной камеры к площади барботажной камеры находится в диапазоне 0,8-1,2. В этом заявляемом диапазоне соотношений площадей горизонтальных сечений циркуляционной и барботажной камер содержание твердого в суспензии, отбираемой на уровне верха перегородки, составляет 131-146 г/л.From table 2 of examples 8-10 it follows that the highest ability of the circulating fluid flow to suspend solid particles in the case when the ratio of the area of the circulation chamber to the area of the bubble chamber is in the range of 0.8-1.2. In this claimed range of ratios of the horizontal cross-sectional areas of the circulation and bubbling chambers, the solids content in the suspension taken at the top of the septum is 131-146 g / l.
Из примеров 8-10 также следует, что величины амплитуд колебаний давления, измеряемые U-образными манометрами на уровне середин разделительной перегородки со стороны барботажной и циркуляционной камер, составляют соответственно 3 мм и 2-4 мм и различаются не более, чем в 1,5 раза в заявляемом диапазоне соотношений площадей горизонтальных сечений циркуляционной и барботажной камер. Для модели прототипа соответствующие величины амплитуд составляют менее 1 мм и 8 мм.From examples 8-10 it also follows that the magnitudes of the amplitudes of the pressure fluctuations, measured by U-shaped pressure gauges at the level of the middle of the dividing wall on the side of the bubble and circulation chambers, are 3 mm and 2-4 mm, respectively, and differ by no more than 1.5 times in the claimed range of ratios of the areas of horizontal sections of the circulation and bubble chamber. For the prototype model, the corresponding amplitudes are less than 1 mm and 8 mm.
Таким образом, для заявляемого устройства характерны как большая равномерность испытываемых перегородками нагрузок со стороны барботажных и циркуляционных камер, так и меньшая их абсолютная величина.Thus, the claimed device is characterized by both greater uniformity of the loads tested by the partitions from the side of the bubblers and circulation chambers, and their lower absolute value.
Следует также отметить, что в заявляемом диапазоне соотношений площадей горизонтальных сечений циркуляционной и барботажной камер амплитуда колебаний уровня жидкости в манометре, измеряющем давление на уровне низа перегородки, составляет 6-8 мм, что меньше, чем в примере 1, для модели прототипа (10 мм) на 20-40%.It should also be noted that in the claimed range of ratios of horizontal cross-sectional areas of the circulation and bubbling chambers, the amplitude of fluctuations in the liquid level in the manometer measuring pressure at the bottom of the septum is 6-8 mm, which is less than in example 1, for the prototype model (10 mm ) by 20-40%.
Таким образом, в заявляемом устройстве разделительные перегородки будут испытывать меньшие гидравлические нагрузки по сравнению с прототипом по всей высоте перегородки, как в нижней ее части, так и в средней.Thus, in the inventive device, the separation partitions will experience less hydraulic load compared with the prototype along the entire height of the partition, both in its lower part and in the middle.
Проведены опыты по определению инерционности циркулирующего потока жидкости в шахте модели, т.е. по определению способности циркулирующего потока жидкости сохранять направление циркуляции при неизменном расходе воздуха в барботажную камеру и медленном увеличении расхода воздуха в фурму циркуляционной камеры. В ходе экспериментов фиксировался критический расход воздуха в циркуляционную камеру, при котором поток воздуха, выходящий из циркуляционной камеры, перестает полностью увлекаться потоком жидкости под перегородку и сливаться с потоком воздуха барботажной камеры, но начинает частично подниматься вверх в самой циркуляционной камере против движения циркулирующего потока жидкости (начинается проскок воздуха в циркуляционную камеру), нарушая тем самым организованную циркуляцию жидкости. Опыты проведены на модели с отношением площадей горизонтальных сечений циркуляционной и барботажной камер 1:1 (площадь сечения каждой камеры составляла 0,01 м2), при расстоянии от нижнего среза разделительной перегородки до подины модели, равном 1/6 высоты уровня жидкости (6,6 см). В таблице 3 приведены значения критического расхода воздуха в циркуляционную камеру в зависимости от расхода воздуха в барботажную камеру.Experiments were carried out to determine the inertia of the circulating fluid flow in the model shaft, i.e. to determine the ability of the circulating fluid flow to maintain the direction of circulation with a constant flow rate of air into the bubble chamber and a slow increase in air flow into the lance of the circulation chamber. During the experiments, a critical air flow into the circulation chamber was fixed, in which the air flow leaving the circulation chamber ceases to be completely carried away by the fluid flow under the partition and merges with the air flow of the bubble chamber, but begins to partially rise upward in the circulation chamber itself against the movement of the circulating fluid flow (air breaks into the circulation chamber), thereby disrupting the organized circulation of the liquid. The experiments were carried out on a model with a ratio of the horizontal cross-sectional areas of the circulation and bubble chamber 1: 1 (the cross-sectional area of each chamber was 0.01 m 2 ), with a distance from the lower cut of the dividing wall to the bottom of the model equal to 1/6 of the liquid level height (6, 6 cm). Table 3 shows the critical air flow into the circulation chamber, depending on the air flow into the bubble chamber.
Из данных таблицы 3 следует, что при увеличении расхода воздуха в барботажную камеру модели и, соответственно, увеличении скорости циркулирующего потока жидкости увеличивается значение критического расхода воздуха в циркуляционную камеру. Так, при расходе воздуха в барботажную камеру 0,4 м3/ч (пример 12) критический расход воздуха в циркуляционную камеру равен нулю, т.е. не был зафиксирован минимальный расход воздуха в циркуляционную камеру, при котором отсутствовал бы проскок воздуха в нее. При расходе воздуха в барботажную камеру 4,0 м3/ч (пример 17) критический расход воздуха в циркуляционную камеру составляет 1,7 м3/ч, или 43% от величины расхода воздуха в барботажную камеру.From the data of table 3 it follows that with an increase in air flow into the bubble chamber of the model and, accordingly, an increase in the speed of the circulating fluid flow, the value of the critical air flow into the circulation chamber increases. So, when the air flow into the bubble chamber is 0.4 m 3 / h (Example 12), the critical air flow into the circulation chamber is zero, i.e. the minimum air flow into the circulation chamber was not fixed, at which there would be no air leakage into it. When the air flow into the bubble chamber is 4.0 m 3 / h (Example 17), the critical air flow into the circulation chamber is 1.7 m 3 / h, or 43% of the air flow into the bubble chamber.
Таким образом, примеры 12-17 показывают возможность эксплуатации предлагаемого устройства с одновременной подачей хлора в фурмы барботажной и циркуляционной камер без нарушения организованной циркуляции расплава при условии, что расход хлора в фурму циркуляционной камеры не будет превышать 12-43% от расхода хлора в фурму барботажной камеры. Это позволит увеличить скорость организованной циркуляции расплава в предлагаемом устройстве и уменьшить зашламление подины, а также увеличить общую производительность устройства на 12-43%.Thus, examples 12-17 show the possibility of operating the proposed device with the simultaneous supply of chlorine in the tuyeres of the bubbler and circulation chambers without disturbing the organized circulation of the melt, provided that the chlorine consumption in the tuyere of the circulation chamber does not exceed 12-43% of the consumption of chlorine in the bubbler tuyere cameras. This will increase the speed of organized circulation of the melt in the proposed device and reduce the contamination of the hearth, as well as increase the overall productivity of the device by 12-43%.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003119888/02A RU2243274C1 (en) | 2003-06-30 | 2003-06-30 | Device for production of chloride of rare-earth metals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003119888/02A RU2243274C1 (en) | 2003-06-30 | 2003-06-30 | Device for production of chloride of rare-earth metals |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2243274C1 true RU2243274C1 (en) | 2004-12-27 |
| RU2003119888A RU2003119888A (en) | 2005-01-20 |
Family
ID=34388309
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003119888/02A RU2243274C1 (en) | 2003-06-30 | 2003-06-30 | Device for production of chloride of rare-earth metals |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2243274C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112996932A (en) * | 2018-07-11 | 2021-06-18 | 乌斯季卡面诺戈尔斯克钛和镁种植股份有限公司 | Device for chlorinating titanium-containing raw material in chloride salt melt |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3977864A (en) * | 1973-09-18 | 1976-08-31 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Process for selectively chlorinating the titanium content of titaniferous materials |
| RU95118266A (en) * | 1995-10-27 | 1997-07-27 | Акционерное общество "Российский научно-исследовательский и проектный институт титана и магния" | PLANT FOR PRODUCTION OF RARE METAL CHLORIDES |
| RU2095313C1 (en) * | 1995-10-27 | 1997-11-10 | Акционерное общество "Российский научно-исследовательский и проектный институт титана и магния" АО "РИТМ" | Rare metal chloride production plant |
| JP2003139474A (en) * | 2001-11-02 | 2003-05-14 | Toho Titanium Co Ltd | Adhering material removing device and method for chlorination furnace opening |
-
2003
- 2003-06-30 RU RU2003119888/02A patent/RU2243274C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3977864A (en) * | 1973-09-18 | 1976-08-31 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Process for selectively chlorinating the titanium content of titaniferous materials |
| RU95118266A (en) * | 1995-10-27 | 1997-07-27 | Акционерное общество "Российский научно-исследовательский и проектный институт титана и магния" | PLANT FOR PRODUCTION OF RARE METAL CHLORIDES |
| RU2095313C1 (en) * | 1995-10-27 | 1997-11-10 | Акционерное общество "Российский научно-исследовательский и проектный институт титана и магния" АО "РИТМ" | Rare metal chloride production plant |
| JP2003139474A (en) * | 2001-11-02 | 2003-05-14 | Toho Titanium Co Ltd | Adhering material removing device and method for chlorination furnace opening |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЗЕЛИКМАН А.Н. и др. Металлургия редких металлов. - М.: Металлургия, 1973, с.273-281. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112996932A (en) * | 2018-07-11 | 2021-06-18 | 乌斯季卡面诺戈尔斯克钛和镁种植股份有限公司 | Device for chlorinating titanium-containing raw material in chloride salt melt |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2003119888A (en) | 2005-01-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101647341B1 (en) | Water treatment apparatus for aquaculture tank | |
| CN105937377A (en) | Air lift reverse circulation borehole cleaning method | |
| CN110744036A (en) | Tundish air curtain weir argon blowing inclusion removing device | |
| US4504388A (en) | Reactor for injection of gas into a liquid | |
| CA1131813A (en) | Marine sewage disposal | |
| RU2243274C1 (en) | Device for production of chloride of rare-earth metals | |
| CA2216558C (en) | Process and apparatus for controlling gravity settling system | |
| US5409618A (en) | Fluid classifier | |
| KR100982833B1 (en) | Apparatus of daf for advanced treatment of sewage treated water | |
| JP5071395B2 (en) | Pressure floating separator | |
| KR101229011B1 (en) | Decanter having monitoring and the sbr wastewater treatment system therewith | |
| JP4281732B2 (en) | Pressure floating separator | |
| JP5239653B2 (en) | Pressure levitation treatment method | |
| KR102733892B1 (en) | Wastewater monitoring and purification system for civil engineering work site | |
| JP4930340B2 (en) | Pressure levitation device | |
| CN105937376A (en) | Hole clearing system for drilling construction pile | |
| JP4281702B2 (en) | Pressure floating separator | |
| JP2672200B2 (en) | Ozone contact reaction tank | |
| CN215713401U (en) | Controllable formula solution hybrid system | |
| CN222033953U (en) | A water quality monitoring device for wastewater treatment | |
| CN223705413U (en) | A cubic environmental protection tank wastewater separation and treatment equipment | |
| JP4811191B2 (en) | Pressure floating separator | |
| JPH0462762B2 (en) | ||
| JPH02108900A (en) | Pumping device in sewage disposal | |
| US20230357061A1 (en) | Eroding assembly for chlorinator with removable sieve and weir |