全文摘要
本实用新型提供一种改进型金属镁、钙冶炼用还原罐的冷却段，属于冶金技术领域。该冷却段包括结晶器、真空管和密封垫，冷却段尺寸为还原罐尺寸的1.0～3.0倍，结晶器位于冷却段中部，冷却段管壁开口连接真空管，冷却段管壁靠近末端盖板处和结晶器内通入冷却水，盖板和冷却段之间设置密封垫，结晶器为径向平板式结构，结晶器边距离冷却段外壁为10‑15mm。该冷却段设计有利于粉尘的沉降、减少固体颗粒在金属中的夹杂；改善了金属产物的结晶状态，尤其可以通过条件结晶器中冷却介质的调节来调节金属蒸汽‑结晶面的温度，从而调整气相的过饱和度、得到所需要的金属产物的相貌，提高金属的纯度。
主设计要求
1.一种改进型金属镁、钙冶炼用还原罐的冷却段，其特征在于：包括结晶器(9)、真空管(4)和密封垫(5)，冷却段直径尺寸为还原罐直径尺寸的1.0～3.0倍，结晶器(9)位于冷却段中部，冷却段管壁开口连接真空管(4)，冷却段管壁靠近末端盖板处和结晶器(9)内均通入冷却水(10)，盖板和冷却段之间设置密封垫(5)，结晶器(9)为径向平板式结构，结晶器(9)边距离冷却段外壁为10-15mm。
设计方案
1.一种改进型金属镁、钙冶炼用还原罐的冷却段，其特征在于：包括结晶器(9)、真空管(4)和密封垫(5)，冷却段直径尺寸为还原罐直径尺寸的1.0～3.0倍，结晶器(9)位于冷却段中部，冷却段管壁开口连接真空管(4)，冷却段管壁靠近末端盖板处和结晶器(9)内均通入冷却水(10)，盖板和冷却段之间设置密封垫(5)，结晶器(9)为径向平板式结构，结晶器(9)边距离冷却段外壁为10-15mm。
2.根据权利要求1所述的改进型金属镁、钙冶炼用还原罐的冷却段，其特征在于：冷却段直径尺寸为还原罐直径尺寸的1.5倍。
3.根据权利要求1所述的改进型金属镁、钙冶炼用还原罐的冷却段，其特征在于：所述结晶器(9)设置在与金属蒸汽运动方向相垂直的面上。
4.根据权利要求1所述的改进型金属镁、钙冶炼用还原罐的冷却段，其特征在于：所述结晶器(9)对面设置金属筛网(11)。
5.根据权利要求4所述的改进型金属镁、钙冶炼用还原罐的冷却段，其特征在于：所述金属筛网(11)孔径为80～200目，金属筛网(11)层数为2～10层。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及冶金技术领域，特别是指一种改进型金属镁、钙冶炼用还原罐的冷却段。
背景技术
金属钙、镁、锶、钡的制备过程是以皮江法炼镁为代表的金属热还原过程，其基本过程为：将经过煅烧得到的金属氧化物(CaO、MgO、SrO、BaO)与适当的还原剂粉体混合均匀、压制成球，然后装入还原罐中在真空条件下加热还原得到相应的金属。上述金属冶炼过程的差别除了原料不同之外，所用还原剂也有所差别：金属镁用硅铁(常用的是含贵75％的硅铁合金)，而另外金属的冶炼则用金属铝粉做还原剂；不同金属热还原所需要的温度也略有差别。但所用的装置基本相同，常用的主要是横罐，横罐中位于加热炉高温区的耐热钢内的球团料在真空下被还原并成气态进入冷凝段，在冷凝段内壁放置的外径与冷凝器相当的铁质圆筒内表面沉积下来。
上述反应装置存在的问题主要体现在还原得到的金属纯度底、杂质含量高。尤其是当原料中碱金属含量高的时候，还原得到的金属在出炉的时候经常导致着火。为了灭火，只能用砂土铺洒，又进一步增加了杂质含量。而且，上述金属的还原过程多采用人工加料，加料过程中难免造成部分球团的粉化，在抽真空的过程中部分粉料随金属蒸汽一起裹挟进入金属结晶中。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种改进型金属镁、钙冶炼用还原罐的冷却段。
该冷却段包括结晶器、真空管和密封垫，冷却段直径尺寸为还原罐直径尺寸的1.0～3.0倍，结晶段管径尺寸的增加主要目的在于降低气相的流动速度，增加高蒸气压杂质的分离效果，同时降低了粉尘的速度，有利于粉尘的沉降、减少固体颗粒在金属中的夹杂；结晶器位于冷却段中部，冷却段管壁开口连接真空管，冷却段管壁靠近末端盖板处和结晶器内均通入冷却水，盖板和冷却段之间设置密封垫，结晶器为径向平板式结构，改善了金属产物的结晶状态，尤其可以通过条件结晶器中冷却介质的调节来调节金属蒸汽-结晶面的温度，从而调整气相的过饱和度、得到所需要的金属产物的相貌；结晶器边距离冷却段外壁为10-15mm，结晶器和管壁之间留出的间隙能够保证低熔点、高蒸气压的钾钠杂质在结晶器背部更低温度出沉积而提高金属的纯度。
优选的，冷却段直径尺寸为还原罐直径尺寸的1.5倍。
结晶器设置在与金属蒸汽运动方向相垂直的面上。
结晶器对面设置金属筛网。
金属筛网孔径为80～200目，金属筛网层数为2～10层。
本实用新型的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，有利于粉尘的沉降、减少固体颗粒在金属中的夹杂；改善了金属产物的结晶状态，尤其可以通过条件结晶器中冷却介质的调节来调节金属蒸汽-结晶面的温度，从而调整气相的过饱和度、得到所需要的金属产物的相貌，提高金属的纯度。
附图说明
图1为本实用新型的改进型金属镁、钙冶炼用还原罐的冷却段结构示意图；
图2为现有横罐还原罐结构示意图。
其中：1-遮热板；2-冷凝器；3-冷却段；4-真空管；5-密封垫；6-盖板；7-高蒸气压金属分离器；8-金属钙\/镁；9-结晶器；10-冷却水；11-金属筛网。
具体实施方式
为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本实用新型提供一种改进型金属镁、钙冶炼用还原罐的冷却段，如图2所示，为现有常用还原罐，还原罐一端设置遮热板1，冷却段3一端设置冷凝器2，另一端设置高蒸气压金属分离器7，高蒸气压金属分离器7后设有真空管4、盖板6，盖板6和还原罐之间设置密封垫5，金属钙\/镁8位于还原罐内。本实用新型所改进的为其中的冷却段，如图1所示，该冷却段包括结晶器9、真空管4和密封垫5，冷却段直径尺寸为还原罐直径尺寸的1.0～3.0倍，结晶器9位于冷却段中部，冷却段管壁开口连接真空管4，冷却段管壁靠近末端盖板处和结晶器9内均通入冷却水10，盖板和冷却段之间设置密封垫5，结晶器9为径向平板式结构，结晶器9边距离冷却段外壁为10-15mm。
与原有还原罐相比，本实用新型还原罐的特征是冷凝段的结构和冷却方式的变化。原有还原罐的结晶器是沿轴向分布在冷凝段的圆筒状金属桶，冷却方式为向冷却壁上通入冷却水来获得低温。这样的好处是结构简单，但是却导致所还原金属的纯度低，不仅高沸点杂质不易分离，而且粉尘进入所还原的金属中导致金属活性降低。
下面结合具体实施例予以说明。
实施例1
以直径350㎜的耐热钢还原罐，装球团料200公斤(煅白+硅铁)。冷却段直径530毫米、长1500毫米，在1250℃、真空5Pa条件下，经过12小时，开炉，得到金属镁48.9公斤。经过分析，金属镁的纯度为99.5％，高于普通还原罐得到的金属镁98％的纯度。
实施例2
以直径350㎜的耐热钢还原罐，装球团料200公斤(CaO+Al)。冷却段直径530毫米、长1500毫米，在1250℃、真空5Pa条件下，经过12小时，开炉，得到金属钙45.3公斤。经过分析，金属钙的纯度为98.9％，高于普通还原罐得到的金属镁97.5％的纯度。
实施例3
以直径350㎜的耐热钢还原罐，装球团料200公斤(CaO+Al)。冷却段直径700毫米、长1500毫米，在1250℃、真空5Pa条件下，经过12小时，开炉，得到金属钙45.2公斤。经过分析，金属钙的纯度为99.5％，高于普通还原罐得到的金属镁97.5％的纯度。
实施例4
以直径350㎜的耐热钢还原罐，装球团料200公斤(CaO+Al)。冷却段直径850毫米、长1500毫米，在1250℃、真空5Pa条件下，经过12小时，开炉，得到金属钙44.0公斤。经过分析，金属钙的纯度为99.8％，高于普通还原罐得到的金属镁97.5％的纯度。
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920002718.2
申请日:2019-01-02
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:11(北京)
授权编号:CN209508364U
授权时间:20191018
主分类号:C22B 5/04
专利分类号:C22B5/04;C22B9/02;C22B26/22;C22B26/20
范畴分类:25C;
申请人:北京科技大学
第一申请人:北京科技大学
申请人地址:100083 北京市海淀区学院路30号
发明人:马瑞新;王成彦;陈永强;马保中;张佳靓
第一发明人:马瑞新
当前权利人:北京科技大学
代理人:张仲波
代理机构:11237
代理机构编号:北京市广友专利事务所有限责任公司
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计