專利名稱：多功能還原罐強(qiáng)化器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)皮江金屬提煉工藝設(shè)備的改進(jìn)，更確切地說(shuō)，涉及一種多功能還原罐強(qiáng)化 器的制造、安裝和工作原理，其功能包括提髙還原罐的傳熱效率、增加還原罐的螨變抗 力、為金屬蒸氣提供擴(kuò)散通道、產(chǎn)生用于卸料和清除還原罐內(nèi)壁料渣粘結(jié)物的水蒸汽高壓 氣流、和為水蒸汽高壓氣流提供導(dǎo)向噴嘴。
背景技術(shù)：
在中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)朇N200410042640. 5、 CN200410070116. 9和CN200510074923中，本 文作者提供了 -種可以顯著提高還原罐傳熱效率和蠕變抗力的強(qiáng)化器裝置。這是一根與還 原罐罐壁緊密接觸(或連成一體)的金屬構(gòu)件，具有雙重作用1)其良好的導(dǎo)熱性能可以 將罐壁所提供的熱量迅速傳遞到溫度較低的罐中心區(qū)使全體料球都能被更快和更均勻地加 熱到反應(yīng)溫度以上，從而縮短還原周期；2)其對(duì)罐壁的支撐可以抵消還原罐所承受的大氣 壓力，從而提高還原罐的蠕變抗力和使用壽命。該強(qiáng)化器裝置已經(jīng)被成功地應(yīng)用在臥式和立式皮江煉鎂還原罐中，并顯著地縮短了金屬 鎂還原周期、延長(zhǎng)了還原罐的使用壽命。然而，決定皮江法金屬還原速率的不僅是還原罐的傳熱效率，還原金屬蒸氣的擴(kuò)散阻力 也是重要影響因素之。在傳統(tǒng)皮江法中，還原金屬蒸氣擴(kuò)散通道是由料球之間的空隙來(lái) 提供的。在立式還原罐中，料球間的空隙通道過(guò)長(zhǎng)，且極易被料球碎塊堵塞；從而增大還 原金屬蒸氣的擴(kuò)散阻力，造成還原反應(yīng)(特別是在立式還原罐的下部)不充分。清除還原罐內(nèi)壁十.的料渣粘結(jié)物是皮江工藝方法中-個(gè)尚未很好解決的問(wèn)題。目前使用 的機(jī)械清除法不僅勞動(dòng)強(qiáng)度人，而且因?yàn)榍宄粡氐自斐蛇€原罐導(dǎo)熱系數(shù)的下降和還原時(shí) 間的拖長(zhǎng)。伴隨還原罐強(qiáng)化器的使用而產(chǎn)生的--個(gè)新問(wèn)題是卸料難度的加大。強(qiáng)化器令還原罐截面 連續(xù)空間減小。這使臥式還原罐的卸料難度增加，使小直徑立式還原罐內(nèi)的殘?jiān)鼰o(wú)法在重 力作用下自動(dòng)落下。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目標(biāo)是改進(jìn)在中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)朇N200410042640. 5、 CN200410070116. 9和 CN200510074923中所提供的還原罐強(qiáng)化器使其在保持原有特性的基礎(chǔ)上能夠用來(lái)克服上述 的皮江法現(xiàn)有缺陷。為達(dá)成此目標(biāo)，本發(fā)明的首要目的是為還原罐提供一種金屬蒸氣低阻力擴(kuò)散通道，以此 來(lái)降低還原反應(yīng)區(qū)內(nèi)金屬蒸氣的分壓，加快還原反應(yīng)速率。 本發(fā)明的另目的是提供種利用水蒸汽高壓氣流的降溫作用和沖擊力來(lái)清除還原罐 內(nèi)壁料渣粘結(jié)物的方法。本發(fā)明的另一目的是提供一種利用水蒸汽定向高壓氣流產(chǎn)生的推力來(lái)幫助卸料的方法。本發(fā)明的另目的是提供一種在還原罐內(nèi)即時(shí)產(chǎn)生可控制水蒸汽高壓氣流的方法和裝置。本發(fā)明的另目的是提供一種在還原罐內(nèi)對(duì)水蒸汽高壓氣流進(jìn)行導(dǎo)向的方法和裝置。上述諸目的是通過(guò)提供一種多功能還原罐強(qiáng)化器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其功能包括提高還原罐的 傳熱效率、增加還原罐的攝變抗力、為金屬蒸氣提供擴(kuò)散通道、瞬間產(chǎn)生水蒸汽高壓氣流、 為水蒸汽高壓氣流提供導(dǎo)向噴嘴。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。圖1是還原罐強(qiáng)化器截面剖視圖，顯示金屬蒸氣擴(kuò)散通道。圖2是水蒸汽高壓氣流發(fā)生器(金屬蒸汽擴(kuò)散通道)與噴水槍的連接示意圖。閣3是還原罐強(qiáng)化器中心部位截面剖視閣，顯示水蒸汽高壓氣流發(fā)生器(金屬蒸汽擴(kuò)散 通道)及導(dǎo)向噴嘴。圖4是圖3A-A剖視圖，顯示罐壁噴嘴。圖5是圖3B"B剖視圖，顯示葉片噴嘴。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，還原瞎強(qiáng)化器由數(shù)片呈輻射狀均勻分布的、由熱的良導(dǎo)體耐熱材料制成的 導(dǎo)熱板(101)構(gòu)成。輻射狀導(dǎo)熱板(101)始于一個(gè)稱作金屬蒸氣擴(kuò)散通道(102)的中心 孔上，其另一端與還原罐內(nèi)壁(未示出)緊密接觸。金屬蒸氣擴(kuò)散通道(102)的孔壁上開 有多個(gè)通孔U03)使其與還原罐的反應(yīng)區(qū)空間相聯(lián)通。導(dǎo)熱板(101)的數(shù)量以3或4片 為宜。圖1所示的是-四片式強(qiáng)化器。還原罐強(qiáng)化器以鑄造工藝制成，并被通過(guò)合適的工 藝，如熱壓配合、焊接等，安裝到還原罐的反應(yīng)區(qū)段。金屬蒸氣擴(kuò)散通道(102)可以顯著降低沿還原罐，特別是立式還原罐，軸向的金屬還 原速率梯度。這是因?yàn)椋趥鹘y(tǒng)皮江法中，還原反應(yīng)中所產(chǎn)生的金屬蒸氣是通過(guò)料球之間 的空隙擴(kuò)散到結(jié)晶R的。這樣，在立式還原罐反應(yīng)K下部所產(chǎn)生的金屬蒸氣必須通過(guò)長(zhǎng)達(dá) 數(shù)米的料球間空隙通道才能到達(dá)結(jié)晶區(qū)而且這些料球空隙又極易被積聚的料球碎塊所堵 塞。這就增加了金屬蒸氣擴(kuò)散的阻力，令還原罐下部的金屬蒸氣分壓力隨之提高，從而阻 礙了還原反應(yīng)的進(jìn)行。在還原罐強(qiáng)化器中增設(shè)了金屬蒸氣擴(kuò)散通道(102)后，還原反應(yīng)中
所產(chǎn)生的金屬蒸氣只需要在料球間擴(kuò)散很短的距離即可通過(guò)其孔壁上的通孔(103)進(jìn)入低 擴(kuò)散阻力的金屬蒸氣擴(kuò)散通道(102)中。所以金屬蒸氣擴(kuò)散通道(102)可以有效降低立 式還原罐下部反應(yīng)區(qū)內(nèi)的金屬蒸氣分壓力，保證了還原反應(yīng)速率沿還原罐軸向的一致。還原鐮內(nèi)壁上料渣粘結(jié)物的清除是皮江工藝方法中個(gè)尚未很好解決的問(wèn)題。目前使用 的機(jī)械清除法不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且因?yàn)榍宄粡氐自斐蛇€原罐導(dǎo)熱系數(shù)的下降和還原時(shí) 間的拖長(zhǎng)。水蒸汽高壓氣流的降溫和沖擊作用可以有效地將料渣粘結(jié)物從罐壁上剝離下來(lái)。 卸料困難是皮江工藝方法長(zhǎng)期面臨的另一難題。特別是還原罐強(qiáng)化器使操作空間進(jìn)一步減 小，令卸料更加困難。這一難題也可以利用水蒸汽高壓氣流的定向沖擊作用得到解決。解 決上述問(wèn)題的關(guān)鍵是提供一種在還原罐內(nèi)即時(shí)產(chǎn)生水蒸汽高壓氣流和對(duì)其噴射方向進(jìn)行控 制的方法。本發(fā)明提供一種利用還原罐強(qiáng)化器中的金屬蒸氣擴(kuò)散通道產(chǎn)生水蒸汽高壓氣流的方法。 在這種情況下，金屬蒸氣擴(kuò)散通道(102)與水蒸汽發(fā)生器(102)等同。如圖2所示，當(dāng) 連接水蒸汽發(fā)生器的噴水槍(細(xì)節(jié)未示出)將一定量水柱(104)射入水蒸汽發(fā)生器(102) 后，在超過(guò)1000eC的高溫作用下，水柱(104)可以被瞬間氣化并使水蒸汽發(fā)生器(102) 內(nèi)的壓力急劇升髙。通過(guò)控制水柱(104)射入量可以控制水蒸汽發(fā)生器(102)內(nèi)的壓力。 通過(guò)控制射入間隔時(shí)間和次數(shù)可以控制水蒸汽高壓氣流的噴射頻率和次數(shù)。本發(fā)明提供一種利用還原罐強(qiáng)化器中的金屬蒸氣擴(kuò)散通道孔壁通孔控制水蒸汽高壓氣 流噴射方向的方法。在這種情況下，孔壁通孔原有的供金屬蒸氣通過(guò)的作用由水蒸汽高壓 氣流罐壁噴嘴(105)和葉片噴嘴(106)來(lái)完成。如圖3和圖4所示，罐壁噴嘴(105)與 還原嫌的卸料口 (注意傳統(tǒng)臥式還原罐的裝料口和卸料口為同-個(gè))方向呈銳角。這樣， 水蒸汽發(fā)生器中的高壓氣體經(jīng)罐壁噴嘴(105)噴出后將在還原罐卸料口方向上對(duì)料渣產(chǎn)生 --個(gè)推力分力，F(xiàn)。在推力F和重力的雙重作用下，立式還原罐中的料渣可以被直接全部卸 出。盡管因?yàn)闆](méi)有重力的幫助，臥式還原罐中的料渣可能無(wú)法被全部卸出，但是也可以得 到有效的松動(dòng)，有助于后續(xù)的機(jī)械卸料。料渣被卸除后，經(jīng)罐壁噴嘴(105)噴出的水蒸汽 高壓氣流將直接作用到還原罐罐壁上。這樣，還原罐罐壁上處于熔融狀態(tài)的料渣粘結(jié)物將 被急劇冷卻到其熔點(diǎn)之下，并由于膨脹系數(shù)的不同而在其與罐壁基體的介面上生成-個(gè)應(yīng) 力。此應(yīng)力加上水蒸汽高壓氣流的沖擊作用可以有效地把料渣粘結(jié)物從罐壁上剝落下來(lái)。基于同樣原理，示于圖3和圖5的葉片噴嘴(106)將水蒸汽發(fā)生管內(nèi)的高壓氣體噴射 到還原罐強(qiáng)化器的葉片表面將那里可能的料渣粘結(jié)物清除掉。為防止水蒸汽的無(wú)效泄露，水蒸汽發(fā)生器末端是封閉的。為方便還原罐強(qiáng)化器的制造和 按裝，可以對(duì)其采用分段制造，再在還原罐中裝配到規(guī)定長(zhǎng)度。需要強(qiáng)調(diào)指出的是，上面給出的具體實(shí)施例僅為方便闡述本發(fā)明之工作原理。實(shí)施者可 以應(yīng)用本發(fā)明之工作原理對(duì)上述具體實(shí)施例進(jìn)行多種多樣的修改和細(xì)節(jié)完善。但所有如此 產(chǎn)生的實(shí)施例變種都屬于本發(fā)明之工作原理的具體體現(xiàn)，因此亦被包含在本發(fā)明之權(quán)利要 求書中所要求的權(quán)利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種多功能還原罐強(qiáng)化器裝置，其特征是a.包含一個(gè)起金屬蒸氣擴(kuò)散通道作用的中心孔；b.所述金屬蒸氣擴(kuò)散通道的孔壁上開有多個(gè)用于連接所述金屬蒸氣通道和還原罐反應(yīng)空間的通孔；c.包含3或4片由熱的良導(dǎo)體耐熱材料制成的、以所述金屬蒸氣通道為幾何中心呈輻射狀分布的導(dǎo)熱板，其外端與還原罐內(nèi)壁緊密接觸或結(jié)合為一體；導(dǎo)熱板的功能是1)將還原罐罐壁所提供的熱量迅速傳遞到還原罐的中心區(qū)，2)抵消施加在還原罐罐壁上的大氣壓力。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的還原罐強(qiáng)化器裝置，其特征是所述金屬蒸氣擴(kuò)散通道也可以同時(shí)作 為水蒸汽發(fā)生器使用，即利用其高溫特性將噴水槍射入的水柱即吋轉(zhuǎn)化為高溫高壓水蒸 汽。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的還原鏞強(qiáng)化器裝置，其特征是所述金屬蒸氣擴(kuò)散通道孔哮通孔也可 以同時(shí)作為水蒸汽高壓氣流噴嘴使用，包括罐壁噴嘴和葉片噴嘴。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的罐壁噴嘴，其特征是其與還原罐卸料方向呈銳角；經(jīng)過(guò)該罐壁噴嘴 的水蒸汽高壓氣流可以沿卸料方向?qū)α蠞?jì)施加一均勻的推力，利于料淹的卸除；料渣卸除 后，水蒸汽高壓氣流直接沖擊還原罐罐壁上的料渣粘結(jié)物并將其剝離。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的葉片噴嘴，其特征是其將水蒸汽高壓氣流噴射到還原罐強(qiáng)化器葉片 表面，用于剝離葉片表面上的料渣粘結(jié)物。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的水蒸汽發(fā)生器，其特征是其頂端具有一合適的接口端面用以連接噴 水槍的噴嘴，其末端是封閉的。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的還原鐮強(qiáng)化器裝置，其特征是其可以被分段制造，然后在還原罐中 裝配至ij規(guī)定長(zhǎng)度。
8. —種利用還原罐自身高溫瞬間產(chǎn)生可控水蒸汽高壓氣流的方法，其特征是3.將一定量水柱射入一位于還原罐內(nèi)的隔離空腔；b. 通過(guò)控制所述水柱的射入量來(lái)控制所述隔離空腔內(nèi)的壓力和氣流量；c. 利用預(yù)設(shè)在所述隔離空腔壁上的噴嘴將其內(nèi)的水蒸汽高壓氣流按規(guī)定角度引導(dǎo)到 還原罐內(nèi)的規(guī)定位置；d. 通過(guò)控制所述水柱的'射入頻率和次數(shù)來(lái)控制水蒸汽高壓氣流對(duì)還原罐內(nèi)部空間的沖擊頻率和次數(shù)。
9. 一種利用水蒸汽高壓氣流的降溫作用和定向沖擊力實(shí)現(xiàn)還原罐罐橫除潘和卸料的方法，其特征是a. 定向水蒸汽高壓氣流在卸料方向?qū)α显a(chǎn)生推力；b. 在水蒸汽高壓氣流的沖擊下，還原罐罐壁和強(qiáng)化器葉片卜.的熔融態(tài)粘結(jié)物首先被急 速冷卻到其熔點(diǎn)以下，隨后因?yàn)榕蛎浵禂?shù)的不同，與其基體間產(chǎn)生應(yīng)力，最后該 應(yīng)力與水蒸氣高壓氣流的機(jī)械沖擊力一起把粘結(jié)物剝離下來(lái)。
全文摘要
一種用于皮江金屬還原法的多功能還原罐強(qiáng)化器的制造、安裝和工作原理，其功能包括提高還原罐的傳熱效率、增加還原罐的蠕變抗力、為金屬蒸氣提供擴(kuò)散通道、產(chǎn)生用于卸料和清除還原罐內(nèi)壁料渣粘結(jié)物的水蒸汽高壓氣流、和為水蒸汽高壓氣流提供導(dǎo)向噴嘴。
文檔編號(hào)C22B5/00GK101210282SQ20061016749
公開日2008年7月2日 申請(qǐng)日期2006年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月28日
發(fā)明者劉偉杰 申請(qǐng)人:劉偉杰