專利名稱：金屬鈦萃取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種金屬鈦萃取裝置，尤其涉及一種從鈦合金(例如鈦合金廢料)中提取金屬鈦的萃取裝置。
背景技術(shù)：
鈦及其合金由于其熔點高、比重輕、強度大、耐腐蝕性強等特點，在現(xiàn)代航空、火箭導(dǎo)彈工業(yè)、航天技術(shù)、槍炮艦艇、生物醫(yī)用材料及化工設(shè)備等方面有廣大應(yīng)用。
傳統(tǒng)的制鈦方法為Kroll法，也就是采用金屬鎂從四氯化鈦中還原金屬鈦的反應(yīng)方式，反應(yīng)裝置為海綿鈦反應(yīng)爐。傳統(tǒng)的海綿鈦反應(yīng)爐效率低，能耗大，因此需要一種效率高，結(jié)構(gòu)簡單并且成本低的反應(yīng)裝置。
.
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種能有效提高萃取效率、便于新舊鈦合金的分離、結(jié)構(gòu)簡單、易于設(shè)備的安裝和拆卸且成本低的金屬鈦萃取裝置。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本實用新型的金屬鈦萃取裝置包括上部形成開口、內(nèi)部為中空的主體；遮蓋所述開口而密封所述主體的蓋板；設(shè)置于所述蓋板且延伸到所述主體的內(nèi)部的冷卻單元；i殳置于所述主體的底部與所述冷卻單元之間的多孔容器；與所述主體的內(nèi)部空間相連通的氣體導(dǎo)流管。
在此，所述冷卻單元包括從所述蓋板向所述主體的內(nèi)部凸出而形成的用于盛放冷卻劑的冷卻部；貫通所述蓋板并延伸到所述冷卻部用于供給冷卻劑的冷卻劑導(dǎo)入管；貫通所述蓋板并延伸到所述冷卻部用于排出冷卻劑的冷卻劑導(dǎo)出管。所述冷卻部可以形成為兩個以上，所述冷卻劑可以為水或其他液體或氣體。
另外，所述氣體導(dǎo)流管可以貫通所述蓋板而設(shè)置，也可以貫通所述主體的側(cè)壁而設(shè)置。
另外，在所述主體的內(nèi)部還設(shè)有用于支撐所述多孔容器的支撐部件，而該支撐部件可以為 一體形成在所述主體的內(nèi)壁的支撐臺，也可以為以單獨的部件形式設(shè)置在所述主體的底部的支架。
并且，本實用新型在所述多孔容器上形成有多個孔，而該孔的優(yōu)選直徑
為待萃取的鈦合金大小的30%~90%。
而且，本實用新型根據(jù)需要還可以包括設(shè)置于所述主體的底部的坩堝。另外，根據(jù)需要本實用新型還可包括排氣管，該排氣管可以貫通所述蓋
板而設(shè)置，也可以貫通所述主體的側(cè)壁而設(shè)置。
本實用新型作為一種從鈦合金中提取金屬鈦的萃取裝置，其結(jié)構(gòu)簡單，
安裝和拆卸方便，設(shè)備成本低，且能夠有效利用萃取劑，萃取效率高，對新
舊合金無需進(jìn)行分離。
圖1為根據(jù)本實用新型圖2為根據(jù)本實用新型符號說明


一實施例的金屬鈦萃取裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；二實施例的金屬鈦萃取裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
10:主體11蓋板20冷卻單
21:冷卻劑22冷卻部23冷卻劑
24:冷卻劑導(dǎo)出管30蚶堝31萃取劑
32:_多孔容器33待萃取的鈦合金40支撐臺
41:支架50氣體導(dǎo)流管51排氣管
具體實施方式
以下，參照附圖來詳細(xì)說明本實用新型的實施例。以下的實施例是為了
其他的變形例子，本實用新型的保護(hù)范圍并非局限在以下將要說明的實施例。圖1是根據(jù)本實用新型第一實施例的金屬鈦萃取裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如
圖1所示，本實施例的萃取裝置包括主體10、蓋板11、冷卻單元20、多孔容器32以及氣體導(dǎo)流管50。
其中，所述主體10作為萃取的容器大體呈上部開口且內(nèi)部為中空的圓柱形狀， 一般采用不銹鋼制作，在其底部將盛放萃取劑31。所述萃取劑31 —般可以使用金屬Zn或金屬Pb。另外，所述主體IO還可以為多棱柱等其他形狀，只要是中空的容器，其形狀并無特別的限定。
所述蓋板11以對應(yīng)于所述主體10的開口的形狀構(gòu)成，從而用所述蓋板11將所述主體10的開口遮蓋，以密封所述主體10的內(nèi)部空間。
所述冷卻單元20設(shè)置在所述蓋板11且延伸到所述主體10的內(nèi)部空間里。在此，所述冷卻單元20包括冷卻部22，其從所述蓋板11向所述主體10的內(nèi)部凸出而形成一定的內(nèi)部空間，在該內(nèi)部空間內(nèi)盛放有冷卻劑21;冷卻劑導(dǎo)入管23，其貫通所述蓋板11并延伸到所述冷卻部22的內(nèi)部空間，以用于向所述冷卻部22的內(nèi)部空間供應(yīng)冷卻劑21;冷卻劑導(dǎo)出管24，其貫通所述蓋板1 l并延伸到所述冷卻部22的內(nèi)部空間，以用于從所述冷卻部22的內(nèi)部空間向外部排出已被熱交換的冷卻劑21。所述冷卻劑21可以為水或低溫氣體等一切可以用于冷卻的流動性物質(zhì)。其中，向所述主體10的內(nèi)部空間凸出的冷卻部22其表面具有一定的弧度。雖然，圖1中的冷卻部22只形成為一個，但根據(jù)需要還可以形成為兩個以上。當(dāng)冷卻部22為兩個以上時，各冷卻部的內(nèi)部空間之間優(yōu)選地相互連通，以便向各冷卻部的內(nèi)部順利導(dǎo)入和導(dǎo)出冷卻劑。
所述多孔容器32設(shè)置在所述主體10的內(nèi)部，且位于所述冷卻單元20的冷卻部22的下方，并距離所述主體10的底部一定的高度。具體來講，所述多孔容器32布置在所述冷卻單元20的冷卻部22與所述主體10的底部之間的部位，并且位于盛^:在所述主體IO底部的萃耳又劑31的上方。所述多孔容器32形成有多個孔，而待萃取的鈦合金33盛放在該多孔容器32里。在此，形成于所述多孔容器32的孔的直徑小于待萃取的鈦合金的大小，且所述孔的優(yōu)選直徑為待萃取的鈦合金大小的30% 90%。
所述氣體導(dǎo)流管50貫通所述蓋板11并與主體1.0的內(nèi)部空間相連通。當(dāng)然，所述氣體導(dǎo)流管50還可以貫通所述主體10的側(cè)壁而與主體L0的內(nèi)部空間相連通。所述氣體導(dǎo)流管50用于對所述主體0的內(nèi)部空間抽真空和/或向所述主體10的內(nèi)部導(dǎo)入氬氣等惰性氣體。
根據(jù)第一實施例的萃取裝置，還可包括排氣管51,該排氣管51貫通所述蓋板11并與主體10的內(nèi)部空間相連通。在此，所述排氣管51.還可以貫通所述主體10的側(cè)壁而與主體10的內(nèi)部空間相連通。所述排氣管51用于對所述主體10的內(nèi)部空間抽真空或排放主體10內(nèi)部的空氣。
另外，根據(jù)第一實施例的萃取裝置，在主體10的內(nèi)壁還一體形成有支撐容器32支撐布置于所述主體10的內(nèi)部。
圖2為根據(jù)本實用新型第二實施例的金屬鈦萃取裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。與第一實施例相比，第二實施例中萃取裝置的結(jié)構(gòu)與第一實施例基本相同，對于相同的部件賦予同樣的符號，并省略詳細(xì)說明。
在此如圖2所示，第二實施例與第一實施例的不同之處在于，在主體10的底部還設(shè)置了坩堝30，而萃取劑31盛》文在該坩堝30的內(nèi)部。所述坩堝30一般由不銹鋼或氧化鋁材質(zhì)構(gòu)成，其形狀可以為圓柱或多棱柱等各種便于盛放萃取劑31的形狀。
另外，根據(jù)第二實施例的萃取裝置并沒有采用如第 一 實施例的支撐臺40，而是以單獨部件的形式在主體10的底部設(shè)置了支撐架41，以用于將所述多孔容器32支撐布置于所述主體10的內(nèi)部。只要能夠支撐起所述多孔容器32，所述支撐架40可以采用任意形式。
以下，參照圖1和圖2所示的實施例，對利用本實用新型的萃取裝置進(jìn)行金屬鈦萃取的工作過程進(jìn)行說明。
首先，將萃取劑31放入主體IO的底部(如圖1所示)或放入位于主體10底部的坩堝30的內(nèi)部(如圖2所示)。然后，將裝有待萃取的鈦合金33的多孔容器32固定到主體10內(nèi)部的支撐部件上。在此，所述支撐部件可以為如圖1所示的支撐臺40或如圖2所示的支撐架41。接著，用蓋板i]蓋住主體10的上部開口 ，從而密封所述主體10的內(nèi)部空間。然后，對主體10的內(nèi)部空間抽真空，且通過冷卻劑導(dǎo)入管23和冷卻劑導(dǎo)出管24使冷卻劑21流入和流出冷卻部22的內(nèi)部空間。在此，需要說明的是當(dāng)萃取裝置不具有排氣管51時-，通過氣體導(dǎo)流管50對主體IO抽真空，而當(dāng)萃取裝置還設(shè)有排氣管51時，可以通過該排氣管51對主體IO抽真空。4妄著，對主體10進(jìn)行加熱使之升溫，當(dāng)溫度達(dá)到萃取劑31的熔點之后，萃取劑31的蒸汽會迅速上升，遇到冷卻部22，萃取劑31的蒸汽就會冷凝在冷卻部22的表面。此時，向真空的主體10內(nèi)部通入氬氣，冷凝在冷卻部22表面的萃取劑31就會滴落到多孔容器32上，與里面的待萃取的鈦合金33反應(yīng)，將其中的鈦萃取出來，形成液態(tài)，并通過多孔容器32上所形成的孔落入主體IO的底部(如圖l所示)或坩堝30的內(nèi)部(如圖2所示)。在此，需要說明的是萃取裝置無論是否具
f 都通過該氣體導(dǎo)流管50向真空的主體10內(nèi)部通入氬氣。萃取
降溫，此時新形成的鈦合金處于主體10的底部(如圖1所示)或蚶堝30的內(nèi)部(如圖2所示)，而原來的合金位于多孔容器32里。
在上述的過程中，抽真空并非為必要的步驟。對主體IO的內(nèi)部抽真空是 為了在加熱時使萃取劑31更容易蒸發(fā)，以及為金屬鈦的萃取營造更加良好的 氬氣氛圍。當(dāng)萃取裝置還設(shè)有排氣管51時，對主體10的內(nèi)部空間可以不用 抽真空。此時，通過氣體導(dǎo)流管50向主體10的內(nèi)部空間導(dǎo)入一定時間的氬 氣，由于氬氣的密度大于空氣，所以隨著氬氣的導(dǎo)入，從主體10內(nèi)部的底部 開始?xì)鍤鈺饾u取代空氣，在此過程中，空氣會通過排氣管51向外排出。
以下，參照上述的萃取過程說明利用圖l所示的萃取裝置，通過金屬Pb 萃取劑對Si-Fe-Ti合金進(jìn)行萃取的實驗示例1。
取120g制備好的Si-Fe-Ti合金，放在多孔容器32內(nèi)，同時稱量250克 金屬Pb加入到主體10的底部。在真空條件下升溫，達(dá)到反應(yīng)的溫度時(800。C), 向主體內(nèi)通入氬氣，使反應(yīng)在常壓下的氬氣氛圍中反應(yīng)2小時，冷卻降溫， 從而得到Pb-Ti合金。取樣，進(jìn)行化學(xué)分析，這種合金經(jīng)化學(xué)分析表明含Ti 為11.98%, Pb為87.89%。根據(jù)化學(xué)分析結(jié)果進(jìn)行計算，該反應(yīng)萃取效率為 83%。
以下，參照上述的萃取過程說明利用圖2所示的萃取裝置，通過金屬Zn 萃取劑對Sn-Ti合金進(jìn)行萃取的實驗示例2。
取130克制備好的Sn-Ti合金，放在多孔容器32內(nèi)，同時稱量250克金 屬Zn加入到坩堝30中。在真空條件下升溫，達(dá)到反應(yīng)的溫度時(80(TC),向主 體內(nèi)通入氬氣，使反應(yīng)在常壓下的氬氣氛圍中反應(yīng)2小時，冷卻降溫，從而 得到Zn-Ti合金。取樣，進(jìn)行化學(xué)分析，這種合金經(jīng)化學(xué)分析表明含Ti為 13.67%, Z.n為86.04%。根據(jù)化學(xué)分析結(jié)果進(jìn)行計算，該反應(yīng)萃取效率為86%。
由于Pb和Zn的熔點低且易揮發(fā)，所以可以將上述實驗示例得到的產(chǎn)物 Pb-Ti合金或Zn-Ti合金于真空條件下按照800。C至120CTC的溫度進(jìn)行蒸餾， 最終將金屬鈦提取出來。
據(jù)此可以得知，通過本實用新型的萃取裝置無需對主體里的新舊鈦合金 進(jìn)行分離，并且可以得到相當(dāng)高的萃取效率。
盡管已經(jīng)示出并描述了本實用新型的一些實施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人 員應(yīng)認(rèn)識到在不脫離本實用新型的原理和精神的情況下，可對這些實施例 進(jìn)行改變，其中，本實用新型的范圍在權(quán)利要求及其等同物中限定。
權(quán)利要求1、一種金屬鈦萃取裝置，其特征在于包括上部形成開口、內(nèi)部為中空的主體；遮蓋所述開口而密封所述主體的蓋板；設(shè)置于所述蓋板且延伸到所述主體的內(nèi)部的冷卻單元；設(shè)置于所述主體的底部與所述冷卻單元之間的多孔容器；與所述主體的內(nèi)部空間相連通的氣體導(dǎo)流管。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬鈦萃取裝置，其特征在于所述冷卻單元包括從所述蓋板向所述主體的內(nèi)部凸出而形成的用于盛放冷卻劑的冷卻部；述蓋板并延伸到所述冷卻部用于排出制冷劑的冷卻劑導(dǎo)出管。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬鈦萃取裝置，其特征在于所述冷卻部形成為兩個以上。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬鈦萃取裝置，其特征在于所述冷卻劑為液體或氣體。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬鈦萃取裝置，其特征在于所述氣體導(dǎo)流管貫通所述蓋板或所述主體的側(cè)壁。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬鈦萃取裝置，其特征在于在所述主體的內(nèi)部還設(shè)有支撐部件，以用于支撐所述多孔容器。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的金屬鈦萃取裝置，其特征在于所述支撐部件為一體形成在所述主體的內(nèi)壁的支撐臺或以單獨的部件設(shè)置在所述主體的底部的支架。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬鈦萃取裝置，其特征在于形成在所述多孔容器的孔徑為待萃取的鈦合金大小的30%~90% 。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬鈦萃取裝置，其特征在于還包括設(shè)置于所述主體的底部的坩禍。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1至9中任意一項所述的金屬鈦萃取裝置，其特征在于還包括排氣管，該排氣管貫通所述蓋板或所述主體的側(cè)壁。
專利摘要本實用新型公開一種金屬鈦萃取裝置，該金屬鈦萃取裝置包括上部形成開口、內(nèi)部為中空的主體；遮蓋所述開口而密封所述主體的蓋板；設(shè)置于所述蓋板且延伸到所述主體的內(nèi)部的冷卻單元；設(shè)置于所述主體的底部與所述冷卻單元之間的多孔容器；與所述主體的內(nèi)部空間相連通的氣體導(dǎo)流管。根據(jù)本實用新型的金屬鈦萃取裝置，其結(jié)構(gòu)簡單，安裝和拆卸方便，設(shè)備成本低，且能夠有效利用萃取劑，萃取效率高，對新舊鈦合金無需進(jìn)行分離。
文檔編號C22B7/00GK201416028SQ20092015505
公開日2010年3月3日 申請日期2009年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月10日
發(fā)明者弓麗霞, 彭衛(wèi)星, 朱福興, 穆天柱, 穆宏波, 趙三超, 斌 鄧, 閆蓓蕾 申請人:攀鋼集團(tuán)研究院有限公司;攀枝花鋼鐵(集團(tuán))公司;攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司