CN201010682Y - 一种大型稀土镁中间合金真空蒸馏除镁装置 - Google Patents

一种大型稀土镁中间合金真空蒸馏除镁装置 Download PDF

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颜世宏
李宗安
李红卫
李振海
赵斌
徐静
杨起山
王志强
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Abstract

本实用新型涉及一种大型稀土镁中间合金真空蒸馏除镁装置，它包括三级泵真空***、蒸馏罐和加热***。其中由扩散泵、罗茨泵和机械泵组成的真空***以保证蒸馏过程的高真空要求；由耐热不锈钢罐和蒸馏内桶组成的蒸馏罐与真空***相连，作为稀土镁中间合金蒸馏过程的容器和冷凝器，其中蒸馏内桶由套桶、料盘、上、下挡板和上下连接密封组件组成；加热***包括拼合式电阻炉、温控***组成，用于提供真空蒸馏所需温度。该装置可大量处理由还原或熔盐电解得到的稀土镁中间合金，通过真空蒸馏把合金中的镁除去，得到海绵态稀土金属，进而熔炼成密实的稀土金属锭，本装置提高生产效率，每千克金属的能耗仅为百公斤级的1/3，其它材料消耗减少15％以上。

Description

一种大型稀土镁中间合金真空蒸馏除镁装置
技术领域
本实用新型涉及一种大型(例如工业化规模的吨/单炉产量)真空蒸馏装置，利用该装置可使还原或熔盐电解得到的稀土镁中间合金中的稀土金属和镁得到分离，制备纯稀土金属，属于稀土冶金领域。
背景技术
稀土金属的制备方法主要有钙热还原法和熔盐电解法，而钙热还原法又分为直接还原法和中间合金法。其中：直接还原法因还原温度高很难将设备扩大，中间合金法因在还原过程中添加金属镁使其与还原出的稀土金属形成了低熔点合金，从而可在较低温度下进行还原，设备易于扩大；利用熔盐电解法也可得到稀土镁中间合金。利用镁的蒸气压高的性质，将得到的稀土镁中间合金进行真空蒸馏将镁除去，得到海绵态稀土金属，进而熔炼成密实的纯稀土金属锭。
通过采用中间合金法和熔盐电解法制备稀土镁合金，再经过蒸馏除去合金中的镁进而制备稀土金属的方法，在国外未见报道应用于工业生产，国内在发明人单位则实现了工业化生产，其中真空蒸馏装置在本发明前单炉量仅达到100公斤，设备规模较小，各种消耗高，不能满足工业化大生产的需求。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种大型稀土镁中间合金真空蒸馏除镁装置，该装置提高设备生产效率、降低能耗及材料消耗。
为达到上述目的本实用新型采用以下技术方案：这种大型稀土镁中间合金真空蒸馏除镁装置包括：真空***，由耐热不锈钢罐和蒸馏内桶组成的蒸馏罐，由拼合式电阻炉和温控电源组成加热***(2)，蒸馏罐与真空泵相连。
本实用新型的有益效果是：合金装炉量可达1000kg，生产效率提高；每千克金属的能耗仅为百公斤级的1/3，其它材料消耗减少15％以上。
附图说明
图1为本实用新型的真空蒸馏装置示意图。
图2为图1中A-A的剖视结构图。
图3为分离式电阻加热炉示意图。
具体实施方式
图1、图2、图3中，真空***9包括：扩散泵6、罗茨泵8、和机械泵10，以保证蒸馏过程在高真空下进行，防止物料氧化。真空***管路中设置三个气动阀门7-1、7-2、7-3，所述罗茨泵位于扩散泵的前级，机械泵位于罗茨泵的前级，在蒸馏罐3的出口并接两条管路，一条接扩散泵入口，另一条管路上串接阀门7-1，阀门7-1的出口并接三条管路，一条接罗茨泵进口，一条接串接阀门7-2后接扩散泵出口，另一条串接阀门7-3后接至罗茨泵出口与机械泵进口管的连通管，采用上述接法后，可分别实现机械泵单独工作、机械泵和罗茨泵共同工作和三级泵同时工作。
蒸馏罐3由圆形耐热不锈钢罐19、水冷钢套17和蒸馏内桶5组成，并与真空***相连。采用耐热钢制造蒸馏罐体和料盘，以提高罐体和料盘强度，解决罐体和料盘直径加大后在高温真空下的变形问题；在罐体上方设置水冷钢套为镁蒸气的冷凝提供一个冷区，有利于镁的冷凝。
蒸馏内桶5为密封式，可避免蒸馏过程中蒸出的镁逸出内桶。蒸馏内桶包括：套桶21、上挡板15、下挡板18，料盘22和连接密封组件，连接密封组件包括中心轴16，与中心轴连接的上法兰14、底部托盘23，连接组件将套桶21、上挡板15、下挡板18，料盘22连成一体。上部法兰设置吊环可将其整体吊出。
托盘边缘设计一个密封槽，填以氧化物密封，防止镁蒸气逸出，料盘为带中心孔圆盘，用于盛装稀土镁中间合金，盘与盘间距为30～100mm，料盘22之间留有空隙，有利于镁的蒸发。套桶21中的下挡板18可防止热辐射到冷凝区，且可引导镁蒸气沿桶壁向上，有利于镁蒸气及时冷凝。
料盘上方可设置多块四分之三圆形档板(上档板和下档板)，用以降低套桶上部温度和控制镁蒸气走向，以保证镁蒸气全部冷凝在套桶内，档板间隔5～15cm。
加热***2由电阻炉20、温控电源1和热电偶组成。电阻炉设计成为两个半圆形炉体，其中一半炉体下部装有滚动轴承24，座在导轨25上，当停电降温时可沿导轨拉开，加速罐体和炉料冷却。
炉体外套为普通钢板卷制而成，炉膛由异型耐火砖砌筑而成，缝隙由保温材料填充；加热元件为铁铬铝螺线管状，分六组均匀设置在炉膛内。
实施例
以钇镁合金蒸馏除镁为例，具体实施工艺过程如下：
将1000kg钇镁合金放入料盘22中，连接好蒸馏内桶5各部件，吊入蒸馏罐3中，密封好后，启动真空***9，当真空达到要求后，电阻炉20通电升温，在600～950℃分阶段保温。蒸馏过程中，镁蒸气冷凝在上挡板15下部的套桶壁上，蒸馏作业完成后，吊出蒸馏内桶5，取下套桶21，吊下料盘22，取出海绵钇，将冷凝的镁与套桶分离。

Claims (8)

1.一种大型稀土镁中间合金真空蒸馏除镁装置，其特征在于：该装置包括真空***(9)，由耐热不锈钢罐(19)和蒸馏内桶(5)组成的蒸馏罐(3)，由拼合式电阻炉(20)和温控电源(1)组成加热***(2)，蒸馏罐与真空泵相连。
2.如权利要求1所述大型稀土镁中间合金真空蒸馏除镁装置，其特征在于：所述的真空***(9)包括：扩散泵(6)、罗茨泵(8)和机械泵(10)，真空***管路中设置三个气动阀门(7-1)、(7-2)、(7-3)，所述罗茨泵位于扩散泵的前级，机械泵位于罗茨泵的前级，在蒸馏罐3的出口并接两条管路，一条接扩散泵入口，另一条管路上串接阀门(7-1)，阀门(7-1)的出口并接三条管路，一条接罗茨泵进口，一条接串接阀门(7-2)后接扩散泵出口，另一条串接阀门(7-3)后接至罗茨泵出口与机械泵进口管的连通管。
3.如权利要求书1或2所述大型稀土镁中间合金真空蒸馏除镁装置，其特征在于：所述的蒸馏罐(3)的罐体的上方设有水冷钢套。
4.如权利要求3所述大型稀土镁中间合金真空蒸馏除镁装置，其特征在于：所述蒸馏内桶(5)包括：套桶(21)、料盘(22)、上挡板(15)、下档板(18)和连接密封组件。
5.如权利要求4大型稀土镁中间合金真空蒸馏除镁装置，其特征在于：连接密封组件包括中心轴(16)，与中心轴连接的上法兰(14)、底部托盘(23)，连接组件将套桶(21)、上挡板(15)、下挡板(18)，料盘(22)连成一体，法兰上部设置吊环，底部托盘(23)设置密封槽。
6.如权利要求5大型稀土镁中间合金真空蒸馏除镁装置，其特征在于：所述的料盘(22)为带中心孔圆盘，盘与盘间距为30～100mm。
7.如权利要求1大型稀土镁中间合金真空蒸馏除镁装置，其特征在于：所述的温控电源(1)以热电偶为温控元件。
8.如权利要求7大型稀土镁中间合金真空蒸馏除镁装置，其特征在于：所述的电阻炉(20)为两个半圆形炉体组成，炉体外套为普通钢板卷制而成，炉膛由异型耐火砖砌筑而成，缝隙由保温材料填充，其中一半炉体下部装有滚动轴承(24)，座在导轨上(25)，加热元件为铁铬铝螺线管状，分六组均匀设置在炉膛内。
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