一種大型稀土鎂中間合金真空蒸餾除鎂裝置的製作方法
2023-12-05 04:23:41 3
專利名稱：一種大型稀土鎂中間合金真空蒸餾除鎂裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種大型(例如工業化規模的噸/單爐產量)真空蒸 餾裝置，利用該裝置可使還原或熔鹽電解得到的稀土鎂中間合金中的稀 土金屬和鎂得到分離，製備純稀土金屬，屬於稀土冶金領域。
背景技術：
稀土金屬的製備方法主要有鈣熱還原法和熔鹽電解法，而鈣熱還原 法又分為直接還原法和中間合金法。其中直接還原法因還原溫度高很 難將設備擴大，中間合金法因在還原過程中添加金屬鎂使其與還原出的 稀土金屬形成了低熔點合金，從而可在較低溫度下進行還原，設備易於 擴大；利用熔鹽電解法也可得到稀土鎂中間合金。利用鎂的蒸氣壓高的 性質，將得到的稀土鎂中間合金進行真空蒸餾將鎂除去，得到海綿態稀 土金屬，進而熔煉成密實的純稀土金屬錠。
通過採用中間合金法和熔鹽電解法製備稀土鎂合金，再經過蒸餾除 去合金中的鎂進而製備稀土金屬的方法，在國外未見報導應用於工業生 產，國內在發明人單位則實現了工業化生產，其中真空蒸餾裝置在本發 明前單爐量僅達到100公斤，設備規模較小，各種消耗高，不能滿足工 業化大生產的需求。 發明內容
本實用新型的目的是提供一種大型稀土鎂中間合金真空蒸餾除鎂 裝置，該裝置提高設備生產效率、降低能耗及材料消耗。
為達到上述目的本實用新型採用以下技術方案這種大型稀土鎂中 間合金真空蒸餾除鎂裝置包括真空系統，由耐熱不鏽鋼罐和蒸餾內桶
組成的蒸餾罐，由拼合式電阻爐和溫控電源組成加熱系統(2)，蒸餾罐 與真空泵相連。
本實用新型的有益效果是:合金裝爐量可達1000kg，生產效率提高； 每千克金屬的能耗僅為百公斤級的1/3，其它材料消耗減少15%以上。
圖1為本實用新型的真空蒸餾裝置示意圖。
圖2為圖1中A-A的剖視結構圖。 圖3為分離式電阻加熱爐示意圖。
具體實施方式
圖l、圖2、圖3中，真空系統9包括擴散泵6、羅茨泵8、和機 械泵10，以保證蒸餾過程在高真空下進行，防止物料氧化。真空系統管 路中設置三個氣動閥門7 — 1、 7—2、 7—3，所述羅茨泵位於擴散泵的前 級，機械泵位於羅茨泵的前級，在蒸餾罐3的出口並接兩條管路， 一條 接擴散泵入口，另一條管路上串接閥門7—1，閥門7—1的出口並接三 條管路， 一條接羅茨泵進口， 一條接串接閥門7—2後接擴散泵出口， 另一條串接閥門7 — 3後接至羅茨泵出口與機械泵進口管的連通管，採 用上述接法後，可分別實現機械泵單獨工作、機械泵和羅茨泵共同工作 和三級泵同時工作。
蒸餾罐3由圓形耐熱不鏽鋼罐19、水冷鋼套17和蒸餾內桶5組成， 並與真空系統相連。採用耐熱鋼製造蒸餾罐體和料盤，以提高罐體和料 盤強度，解決罐體和料盤直徑加大後在高溫真空下的變形問題；在罐體 上方設置水冷鋼套為鎂蒸氣的冷凝提供一個冷區，有利於鎂的冷凝。
蒸餾內桶5為密封式，可避免蒸餾過程中蒸出的鎂逸出內桶。蒸餾 內桶包括套桶21、上擋板15、下擋板18，料盤22和連接密封組件，
連接密封組件包括中心軸16，與中心軸連接的上法蘭14、底部託盤23， 連接組件將套桶2K上擋板15、下擋板18，料盤22連成一體。上部法 蘭設置吊環可將其整體吊出。
託盤邊緣設計一個密封槽，填以氧化物密封，防止鎂蒸氣逸出，料 盤為帶中心孔圓盤，用於盛裝稀土鎂中間合金，盤與盤間距為 30 100mm，料盤22之間留有空隙，有利於鎂的蒸發。套桶21中的下 擋板18可防止熱福射到冷凝區，且可引導鎂蒸氣沿桶壁向上，有利於 鎂蒸氣及時冷凝。
料盤上方可設置多塊四分之三圓形檔板(上檔板和下檔板)，用以 降低套桶上部溫度和控制鎂蒸氣走向，以保證鎂蒸氣全部冷凝在套桶 內，檔板間隔5 15cm。
加熱系統2由電阻爐20、溫控電源1和熱電偶組成。電阻爐設計成 為兩個半圓形爐體，其中一半爐體下部裝有滾動軸承24，座在導軌25 上，當停電降溫時可沿導軌拉開，加速罐體和爐料冷卻。
爐體外套為普通鋼板巻制而成，爐膛由異型耐火磚砌築而成，縫隙 由保溫材料填充；加熱元件為鐵鉻鋁螺線管狀，分六組均勻設置在爐膛 內。
實施例
以釔鎂合金蒸餾除鎂為例，具體實施工藝過程如下
將1000kg釔鎂合金放入料盤22中，連接好蒸餾內桶5各部件， 吊入蒸餾罐3中，密封好後，啟動真空系統9，當真空達到要求後，電 阻爐20通電升溫，在600 95(TC分階段保溫。蒸餾過程中，鎂蒸氣冷 凝在上擋板15下部的套桶壁上，蒸餾作業完成後，吊出蒸餾內桶5，取 下套桶21，吊下料盤22，取出海綿釔，將冷凝的鎂與套桶分離。
權利要求1、一種大型稀土鎂中間合金真空蒸餾除鎂裝置，其特徵在於該裝置包括真空系統(9)，由耐熱不鏽鋼罐(19)和蒸餾內桶(5)組成的蒸餾罐(3)，由拼合式電阻爐(20)和溫控電源(1)組成加熱系統(2)，蒸餾罐與真空泵相連。
2、 如權利要求l所述大型稀土鎂中間合金真空蒸餾除鎂裝置，其 特徵在於所述的真空系統(9)包括擴散泵(6)、羅茨泵(8)和機 械泵(10)，真空系統管路中設置三個氣動閥門(7—1)、 (7 — 2)、 (7 — 3)，所述羅茨泵位於擴散泵的前級，機械泵位於羅茨泵的前級，在蒸餾 罐3的出口並接兩條管路， 一條接擴散泵入口，另一條管路上串接閥門(7—1)，閥門(7—1)的出口並接三條管路， 一條接羅茨泵進口， 一 條接串接閥門(7—2)後接擴散泵出口，另一條串接閥門(7—3)後接 至羅茨泵出口與機械泵進口管的連通管。
3、 如權利要求書1或2所述大型稀土鎂中間合金真空蒸餾除鎂裝 置，其特徵在於所述的蒸餾罐(3)的罐體的上方設有水冷鋼套。
4、 如權利要求3所述大型稀土鎂中間合金真空蒸餾除鎂裝置，其 特徵在於所述蒸餾內桶(5)包括套桶(21)、料盤(22)、上擋板(15)、下檔板(18)和連接密封組件。
5、 如權利要求4大型稀土鎂中間合金真空蒸餾除鎂裝置，其特徵 在於連接密封組件包括中心軸(16)，與中心軸連接的上法蘭(14)、 底部託盤(23)，連接組件將套桶(21)、上擋板(15)、下擋板(18), 料盤(22)連成一體，法蘭上部設置吊環，底部託盤(23)設置密封槽。
6、 如權利要求5大型稀土鎂中間合金真空蒸餾除鎂裝置，其特徵在於所述的料盤(22)為帶中心孔圓盤，盤與盤間距為30 100mrn。
7、 如權利要求l大型稀土鎂中間合金真空蒸餾除鎂裝置，其特徵 在於所述的溫控電源(1)以熱電偶為溫控元件。
8、 如權利要求7大型稀土鎂中間合金真空蒸餾除鎂裝置，其特徵 在於所述的電阻爐(20)為兩個半圓形爐體組成，爐體外套為普通鋼 板巻制而成，爐膛由異型耐火磚砌築而成，縫隙由保溫材料填充，其中 一半爐體下部裝有滾動軸承(24)，座在導軌上(25)，加熱元件為鐵鉻鋁螺線管狀，分六組均勻設置在爐膛內。
專利摘要本實用新型涉及一種大型稀土鎂中間合金真空蒸餾除鎂裝置，它包括三級泵真空系統、蒸餾罐和加熱系統。其中由擴散泵、羅茨泵和機械泵組成的真空系統以保證蒸餾過程的高真空要求；由耐熱不鏽鋼罐和蒸餾內桶組成的蒸餾罐與真空系統相連，作為稀土鎂中間合金蒸餾過程的容器和冷凝器，其中蒸餾內桶由套桶、料盤、上、下擋板和上下連接密封組件組成；加熱系統包括拼合式電阻爐、溫控系統組成，用於提供真空蒸餾所需溫度。該裝置可大量處理由還原或熔鹽電解得到的稀土鎂中間合金，通過真空蒸餾把合金中的鎂除去，得到海綿態稀土金屬，進而熔煉成密實的稀土金屬錠，本裝置提高生產效率，每千克金屬的能耗僅為百公斤級的1/3，其它材料消耗減少15％以上。
文檔編號C22B59/00GK201010682SQ200620134240
公開日2008年1月23日 申請日期2006年11月1日 優先權日2006年11月1日
發明者靜 徐, 李宗安, 李振海, 李紅衛, 楊起山, 王志強, 斌 趙, 顏世宏 申請人:北京有色金屬研究總院