用于生產海綿鋯或海綿鉿的分體式還原反應系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于有色金屬熱處理技術領域，具體涉及一種用于生產海綿鋯或海綿鉿的分體式還原反應系統。
【背景技術】
[0002]近年來，新材料行業發展迅速，鋯、鉿已被廣泛應用于航空航天、核電反應堆、核動力反應堆、醫療以及石油化工等領域。鋯鉿材料更是核能工業的核心材料，主要用作核燃料的包套材料及核反應堆的減速和控制材料，需求量日益增加，發展前景可觀。海綿X (鋯或鉿)的生產工藝主要為:氧化X經氯化、提純、還原、蒸餾、破碎得到海綿X金屬。現有鎂還原設備為一體式結構(參見圖1)，下方坩禍中裝入金屬鎂錠，裝填完成后將鎂錠坩禍焊接于上方坩禍的底部，焊接完成后在上方坩禍中裝入氯化X，上方坩禍底部中心有若干孔洞和下方坩禍相通，是氯化X加熱升華后與下方液態鎂金屬進行還原反應的通道，反應完成后由于海綿X比重大沉積于下部坩禍的底部。
[0003]由于整個還原反應需要在氬氣保護下進行，因此焊接完成的坩禍要進行正、負壓檢漏，所以對每次裝料過程中的焊接密封性要求較高，而且還原反應完成后還要使用切割設備將上下兩個坩禍分開才能進行出料操作，故每次裝、出料的焊接和切割使現場工人的操作量非常大，影響生產效率。
[0004]其次，氯化X的升華溫度為350?600°C，而金屬鎂的熔點為800°C，反應前首先需保證將下方坩禍中的金屬鎂熔解完成，之后才能對上方坩禍中的氯化X進行加熱升華，所以在一體式爐體結構中就要對爐體的上下段進行溫度差別控制，需在加熱爐上、下坩禍焊接分界線處設置隔溫環，先加熱底部坩禍使鎂金屬充分熔解，再對上部坩禍氯化X進行加熱升華，使用多次后由耐火纖維模塊制成的隔溫環會產生縫隙，隔溫效果下降，造成熔鎂時下部熱量上行使氯化X提前升華與下部部分熔解的鎂金屬熔液反應，影響海綿X的品質。
[0005]第三，由于整個還原反應是以壓力為主要監測對象來控制反應速度，現有一體式結構中由于氯化X的揮發和鎂金屬蒸汽的共同影響使反應罐壓力難以控制，造成大量“黑粉”(X的低價氯化物)的生成影響海綿X的回收率，并且影響海綿X品質。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是提供一種用于生產海綿鋯或海綿鉿的分體式還原反應系統，用于海綿鋯或海綿鉿生產過程中的還原工序，提高生產效率。
[0007]本發明所采用的技術方案是:
用于生產海綿鋯或海綿鉿的分體式還原反應系統，其特征在于:
包括鎂錠加熱爐和氯化X加熱爐；
鎂錠加熱爐頂部設置有鎂坩禍爐蓋，爐內設置有放置鎂錠的鎂坩禍，鎂坩禍外設置有鎂錠加熱爐加熱體；
氯化X加熱爐頂部設置有氯化X坩禍爐蓋，爐內設置有放置氯化X的氯化X坩禍，氯化X坩禍外設置有氯化X加熱爐加熱體；
鎂錠加熱爐和氯化X加熱爐通過連接于二者各自頂部的過道管相接通，過道管外設置有過道加熱體。
[0008]過道管接入鎂錠加熱爐的位置設置有針型閥組件，并設置有分支，分支同樣設置有針型閥組件；
過道管接入氯化X加熱爐的位置設置有針型閥組件，并設置有分支，分支同樣設置有針型閥組件。
[0009]鎂錠加熱爐和氯化X加熱爐頂部均設置有伸入爐內的測壓管組件。
[0010]本發明具有以下優點:
本發明通過分體式還原反應系統首先將鎂坩禍和氯化X坩禍分開分別放置在兩個獨立的加熱爐中，兩個坩禍通過帶有伴熱系統的過道連接管連接，形成反應通道，可見分體式還原反應系統避免了一體式還原反應系統在裝出料過程中的焊接和切割工序，大大降低了操作人員的勞動強度，提高了生產效率。
[0011]第二，分體式還原反應系統分為兩個爐體，很容易對鎂坩禍進行800°C加熱并對氯化X進行300°C保溫，可保證還原反應在熔鎂完全完成后開始，提高了產品的品質。
[0012]第三，分體式還原反應系統主要對氯化X坩禍進行測壓控制氯化X的升華速度，并對鎂坩禍進行測壓，通過各個壓力值的比對，進一步控制氯化X的升華速度，可對還原反應速率精確控制，大大降低了黑粉的含量，進一步提高了產品的品質。
【附圖說明】
[0013]圖1為一體式還原反應系統示意圖。
[0014]圖2為分體式還原反應系統示意圖。
[0015]圖中:
101-針型閥組件，102-測壓管組件，103-爐蓋，104-加熱爐，105-氯化X，106-氯化X坩禍，107-活動隔溫環，108-推動氣缸，109-鎂錠，110-鎂坩禍，111-加熱體；
201-鎂錠加熱爐，202-鎂錠加熱爐加熱體，203-鎂坩禍，204-鎂錠，205-鎂坩禍爐蓋，206-測壓管組件，207-針型閥組件，208-過道加熱體，209-過道管，210-氯化X坩禍爐蓋，211-氯化X加熱爐，212-氯化X加熱爐加熱體，213-氯化X坩禍，214-氯化X。
【具體實施方式】
[0016]下面結合【具體實施方式】對本發明進行詳細的說明。
[0017]本發明涉及的用于生產海綿鋯或海綿鉿的分體式還原反應系統，主要用于海綿X生產過程中的還原工序，即經氯化后的氯化X和金屬鎂在分體式還原爐中進行鎂熱還原反應，從而得到海綿X錠。
[0018]結構具體包括鎂錠加熱爐201和氯化X加熱爐211。鎂錠加熱爐201頂部設置有鎂坩禍爐蓋205，爐內設置有放置鎂錠204的鎂坩禍203，鎂坩禍203外設置有鎂錠加熱爐加熱體202。氯化X加熱爐211頂部設置有氯化X坩禍爐蓋210，爐內設置有放置氯化X214的氯化X坩禍213，氯化X坩禍213外設置有氯化X加熱爐加熱體212。
[0019]鎂錠加熱爐201和氯化X加熱爐211通過連接于二者各自頂部的過道管209相接通，過道管209外設置有過道加熱體208。
[0020]過道管209接入鎂錠加熱爐201的位置設置有針型閥組件207，并設置有分支，分支同樣設置有針型閥組件207 ;過道管209接入氯化X加熱爐211的位置設置有針型閥組件207，并設置有分支，分支同樣設置有針型閥組件207。
[0021]鎂錠加熱爐201和氯化X加熱爐211頂部均設置有伸入爐內的測壓管組件206。
[0022]由圖1可見，一體式還原反應系統由上下兩個坩禍焊接而成，在裝爐膽時將氣缸收回，由耐火纖維模塊制成的隔熱抱圈打開，裝入爐膽后氣缸推進抱圈抱緊形成上下兩個加熱區，進而進行還原反應，在裝出料過程中需要焊接和切割工序，影響生產效率的提高。
[0023]由圖2可見，分體式還原反應系統無需對兩個坩禍進行焊接，而是通過帶有加熱體的過道管連接進行反應，金屬鎂熔解完成后，對氯化X進行加熱使其升華，打開過道連接管上的針型閥組件，氯化X升華氣體進入鎂坩禍進行還原反應，通過獨立的測壓系統，即測壓管組件206更好的控制還原反應的速度，提高了海綿X的回收率及其品質。
[0024]本發明的內容不限于實施例所列舉，本領域普通技術人員通過閱讀本發明說明書而對本發明技術方案采取的任何等效的變換，均為本發明的權利要求所涵蓋。
【主權項】
1.用于生產海綿鋯或海綿鉿的分體式還原反應系統，其特征在于: 包括鎂錠加熱爐(201)和氯化X加熱爐(211); 鎂錠加熱爐(201)頂部設置有鎂坩禍爐蓋(205 )，爐內設置有放置鎂錠(204 )的鎂坩禍(203)，鎂坩禍(203)外設置有鎂錠加熱爐加熱體(202)； 氯化X加熱爐(211)頂部設置有氯化X坩禍爐蓋(210)，爐內設置有放置氯化X (214)的氯化X坩禍(213)，氯化X坩禍(213)外設置有氯化X加熱爐加熱體(212)； 鎂錠加熱爐(201)和氯化X加熱爐(211)通過連接于二者各自頂部的過道管(209)相接通，過道管(209 )外設置有過道加熱體(208 )。2.根據權利要求1所述的用于生產海綿鋯或海綿鉿的分體式還原反應系統，其特征在于: 過道管(209)接入鎂錠加熱爐(201)的位置設置有針型閥組件(207)，并設置有分支，分支同樣設置有針型閥組件(207); 過道管(209 )接入氯化X加熱爐(211)的位置設置有針型閥組件(207 )，并設置有分支，分支同樣設置有針型閥組件(207 )。3.根據權利要求2所述的用于生產海綿鋯或海綿鉿的分體式還原反應系統，其特征在于: 鎂錠加熱爐(201)和氯化X加熱爐(211)頂部均設置有伸入爐內的測壓管組件(206 )。
【專利摘要】本發明涉及用于生產海綿鋯或海綿鉿的分體式還原反應系統。現有的一體式還原反應系統需使用切割設備將上下兩個坩堝分開才能進行出料操作。本發明包括鎂錠加熱爐和氯化X加熱爐，通過連接于二者各自頂部的過道管相接通，無需對兩個坩堝進行焊接，過道管外設置有過道加熱體。本發明降低了現場操作人員的勞動強度，提高了產品的生產效率；精確控制了熔鎂溫度和氯化X的升華溫度及其反應壓力，大大提高了產品的收得率及其品質，降低了生產成本，為鋯、鉿等材料的品質提升起到重要作用。
【IPC分類】C22B34/14
【公開號】CN105063378
【申請號】CN201510587954
【發明人】劉峰, 李小杰, 張建華, 王利花
【申請人】西安電爐研究所有限公司
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年9月16日