專利名稱：多功能還原罐強化器的制作方法
技術領域：
本發明涉及對皮江金屬提煉工藝設備的改進，更確切地說，涉及一種多功能還原罐強化 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、為金屬蒸氣提供擴散通道、產生用于卸料和清除還原罐內壁料渣粘結物的水蒸汽高壓 氣流、和為水蒸汽高壓氣流提供導向噴嘴。
背景技術：
在中國專利申請號CN200410042640. 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)的金屬構件，具有雙重作用1)其良好的導熱性能可以 將罐壁所提供的熱量迅速傳遞到溫度較低的罐中心區使全體料球都能被更快和更均勻地加 熱到反應溫度以上，從而縮短還原周期；2)其對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。該強化器裝置已經被成功地應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，還原金屬蒸氣的擴散阻力 也是重要影響因素之。在傳統皮江法中，還原金屬蒸氣擴散通道是由料球之間的空隙來 提供的。在立式還原罐中，料球間的空隙通道過長，且極易被料球碎塊堵塞；從而增大還 原金屬蒸氣的擴散阻力，造成還原反應(特別是在立式還原罐的下部)不充分。清除還原罐內壁十.的料渣粘結物是皮江工藝方法中-個尚未很好解決的問題。目前使用 的機械清除法不僅勞動強度人，而且因為清除不徹底造成還原罐導熱系數的下降和還原時 間的拖長。伴隨還原罐強化器的使用而產生的--個新問題是卸料難度的加大。強化器令還原罐截面 連續空間減小。這使臥式還原罐的卸料難度增加，使小直徑立式還原罐內的殘渣無法在重 力作用下自動落下。發明內容本發明的目標是改進在中國專利申請號CN200410042640. 5、 CN200410070116. 9和 CN200510074923中所提供的還原罐強化器使其在保持原有特性的基礎上能夠用來克服上述 的皮江法現有缺陷。為達成此目標，本發明的首要目的是為還原罐提供一種金屬蒸氣低阻力擴散通道，以此 來降低還原反應區內金屬蒸氣的分壓，加快還原反應速率。 本發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清除還原罐 內壁料渣粘結物的方法。本發明的另一目的是提供一種利用水蒸汽定向高壓氣流產生的推力來幫助卸料的方法。本發明的另目的是提供一種在還原罐內即時產生可控制水蒸汽高壓氣流的方法和裝置。本發明的另目的是提供一種在還原罐內對水蒸汽高壓氣流進行導向的方法和裝置。上述諸目的是通過提供一種多功能還原罐強化器來實現的，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、為金屬蒸氣提供擴散通道、瞬間產生水蒸汽高壓氣流、 為水蒸汽高壓氣流提供導向噴嘴。
下面結合附圖對本發明做進一步的說明。圖1是還原罐強化器截面剖視圖，顯示金屬蒸氣擴散通道。圖2是水蒸汽高壓氣流發生器(金屬蒸汽擴散通道)與噴水槍的連接示意圖。閣3是還原罐強化器中心部位截面剖視閣，顯示水蒸汽高壓氣流發生器(金屬蒸汽擴散 通道)及導向噴嘴。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。
具體實施方式
如圖1所示，還原瞎強化器由數片呈輻射狀均勻分布的、由熱的良導體耐熱材料制成的 導熱板(101)構成。輻射狀導熱板(101)始于一個稱作金屬蒸氣擴散通道(102)的中心 孔上，其另一端與還原罐內壁(未示出)緊密接觸。金屬蒸氣擴散通道(102)的孔壁上開 有多個通孔U03)使其與還原罐的反應區空間相聯通。導熱板(101)的數量以3或4片 為宜。圖1所示的是-四片式強化器。還原罐強化器以鑄造工藝制成，并被通過合適的工 藝，如熱壓配合、焊接等，安裝到還原罐的反應區段。金屬蒸氣擴散通道(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。這是因為，在傳統皮江法中，還原反應中所產生的金屬蒸氣是通過料球之間 的空隙擴散到結晶R的。這樣，在立式還原罐反應K下部所產生的金屬蒸氣必須通過長達 數米的料球間空隙通道才能到達結晶區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 礙了還原反應的進行。在還原罐強化器中增設了金屬蒸氣擴散通道(102)后，還原反應中
所產生的金屬蒸氣只需要在料球間擴散很短的距離即可通過其孔壁上的通孔(103)進入低 擴散阻力的金屬蒸氣擴散通道(102)中。所以金屬蒸氣擴散通道(102)可以有效降低立 式還原罐下部反應區內的金屬蒸氣分壓力，保證了還原反應速率沿還原罐軸向的一致。還原鐮內壁上料渣粘結物的清除是皮江工藝方法中個尚未很好解決的問題。目前使用 的機械清除法不僅勞動強度大，而且因為清除不徹底造成還原罐導熱系數的下降和還原時 間的拖長。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物從罐壁上剝離下來。 卸料困難是皮江工藝方法長期面臨的另一難題。特別是還原罐強化器使操作空間進一步減 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 決上述問題的關鍵是提供一種在還原罐內即時產生水蒸汽高壓氣流和對其噴射方向進行控 制的方法。本發明提供一種利用還原罐強化器中的金屬蒸氣擴散通道產生水蒸汽高壓氣流的方法。 在這種情況下，金屬蒸氣擴散通道(102)與水蒸汽發生器(102)等同。如圖2所示，當 連接水蒸汽發生器的噴水槍(細節未示出)將一定量水柱(104)射入水蒸汽發生器(102) 后，在超過1000eC的高溫作用下，水柱(104)可以被瞬間氣化并使水蒸汽發生器(102) 內的壓力急劇升髙。通過控制水柱(104)射入量可以控制水蒸汽發生器(102)內的壓力。 通過控制射入間隔時間和次數可以控制水蒸汽高壓氣流的噴射頻率和次數。本發明提供一種利用還原罐強化器中的金屬蒸氣擴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的作用由水蒸汽高壓 氣流罐壁噴嘴(105)和葉片噴嘴(106)來完成。如圖3和圖4所示，罐壁噴嘴(105)與 還原嫌的卸料口 (注意傳統臥式還原罐的裝料口和卸料口為同-個)方向呈銳角。這樣， 水蒸汽發生器中的高壓氣體經罐壁噴嘴(105)噴出后將在還原罐卸料口方向上對料渣產生 --個推力分力，F。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。盡管因為沒有重力的幫助，臥式還原罐中的料渣可能無法被全部卸出，但是也可以得 到有效的松動，有助于后續的機械卸料。料渣被卸除后，經罐壁噴嘴(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的料渣粘結物將 被急劇冷卻到其熔點之下，并由于膨脹系數的不同而在其與罐壁基體的介面上生成-個應 力。此應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物從罐壁上剝落下來。基于同樣原理，示于圖3和圖5的葉片噴嘴(106)將水蒸汽發生管內的高壓氣體噴射 到還原罐強化器的葉片表面將那里可能的料渣粘結物清除掉。為防止水蒸汽的無效泄露，水蒸汽發生器末端是封閉的。為方便還原罐強化器的制造和 按裝，可以對其采用分段制造，再在還原罐中裝配到規定長度。需要強調指出的是，上面給出的具體實施例僅為方便闡述本發明之工作原理。實施者可 以應用本發明之工作原理對上述具體實施例進行多種多樣的修改和細節完善。但所有如此 產生的實施例變種都屬于本發明之工作原理的具體體現，因此亦被包含在本發明之權利要 求書中所要求的權利范圍內。
權利要求
1. 一種多功能還原罐強化器裝置，其特征是a.包含一個起金屬蒸氣擴散通道作用的中心孔；b.所述金屬蒸氣擴散通道的孔壁上開有多個用于連接所述金屬蒸氣通道和還原罐反應空間的通孔；c.包含3或4片由熱的良導體耐熱材料制成的、以所述金屬蒸氣通道為幾何中心呈輻射狀分布的導熱板，其外端與還原罐內壁緊密接觸或結合為一體；導熱板的功能是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，2)抵消施加在還原罐罐壁上的大氣壓力。
2. 根據權利要求l所述的還原罐強化器裝置，其特征是所述金屬蒸氣擴散通道也可以同時作 為水蒸汽發生器使用，即利用其高溫特性將噴水槍射入的水柱即吋轉化為高溫高壓水蒸 汽。
3. 根據權利要求l所述的還原鏞強化器裝置，其特征是所述金屬蒸氣擴散通道孔哮通孔也可 以同時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. 根據權利要求3所述的罐壁噴嘴，其特征是其與還原罐卸料方向呈銳角；經過該罐壁噴嘴 的水蒸汽高壓氣流可以沿卸料方向對料濟施加一均勻的推力，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物并將其剝離。
5. 根據權利要求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化器葉片 表面，用于剝離葉片表面上的料渣粘結物。
6. 根據權利要求2所述的水蒸汽發生器，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. 根據權利要求l所述的還原鐮強化器裝置，其特征是其可以被分段制造，然后在還原罐中 裝配至ij規定長度。
8. —種利用還原罐自身高溫瞬間產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的隔離空腔；b. 通過控制所述水柱的射入量來控制所述隔離空腔內的壓力和氣流量；c. 利用預設在所述隔離空腔壁上的噴嘴將其內的水蒸汽高壓氣流按規定角度引導到 還原罐內的規定位置；d. 通過控制所述水柱的'射入頻率和次數來控制水蒸汽高壓氣流對還原罐內部空間的沖擊頻率和次數。
9. 一種利用水蒸汽高壓氣流的降溫作用和定向沖擊力實現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對料渣產生推力；b. 在水蒸汽高壓氣流的沖擊下，還原罐罐壁和強化器葉片卜.的熔融態粘結物首先被急 速冷卻到其熔點以下，隨后因為膨脹系數的不同，與其基體間產生應力，最后該 應力與水蒸氣高壓氣流的機械沖擊力一起把粘結物剝離下來。
全文摘要
一種用于皮江金屬還原法的多功能還原罐強化器的制造、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、為金屬蒸氣提供擴散通道、產生用于卸料和清除還原罐內壁料渣粘結物的水蒸汽高壓氣流、和為水蒸汽高壓氣流提供導向噴嘴。
文檔編號C22B5/00GK101210282SQ20061016749
公開日2008年7月2日 申請日期2006年12月28日 優先權日2006年12月28日
發明者劉偉杰 申請人:劉偉杰