用于生產(chǎn)海綿鋯或海綿鉿的分體式還原反應(yīng)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于有色金屬熱處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于生產(chǎn)海綿鋯或海綿鉿的分體式還原反應(yīng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，新材料行業(yè)發(fā)展迅速，鋯、鉿已被廣泛應(yīng)用于航空航天、核電反應(yīng)堆、核動力反應(yīng)堆、醫(yī)療以及石油化工等領(lǐng)域。鋯鉿材料更是核能工業(yè)的核心材料，主要用作核燃料的包套材料及核反應(yīng)堆的減速和控制材料，需求量日益增加，發(fā)展前景可觀。海綿X (鋯或鉿)的生產(chǎn)工藝主要為:氧化X經(jīng)氯化、提純、還原、蒸餾、破碎得到海綿X金屬?，F(xiàn)有鎂還原設(shè)備為一體式結(jié)構(gòu)(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(tài)鎂金屬進(jìn)行還原反應(yīng)的通道，反應(yīng)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(yīng)需要在氬氣保護(hù)下進(jìn)行，因此焊接完成的坩禍要進(jìn)行正、負(fù)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(yīng)完成后還要使用切割設(shè)備將上下兩個坩禍分開才能進(jìn)行出料操作，故每次裝、出料的焊接和切割使現(xiàn)場工人的操作量非常大，影響生產(chǎn)效率。
[0004]其次，氯化X的升華溫度為350?600°C，而金屬鎂的熔點(diǎn)為800°C，反應(yīng)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(jìn)行加熱升華，所以在一體式爐體結(jié)構(gòu)中就要對爐體的上下段進(jìn)行溫度差別控制，需在加熱爐上、下坩禍焊接分界線處設(shè)置隔溫環(huán)，先加熱底部坩禍?zhǔn)规V金屬充分熔解，再對上部坩禍氯化X進(jìn)行加熱升華，使用多次后由耐火纖維模塊制成的隔溫環(huán)會產(chǎn)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(yīng)，影響海綿X的品質(zhì)。
[0005]第三，由于整個還原反應(yīng)是以壓力為主要監(jiān)測對象來控制反應(yīng)速度，現(xiàn)有一體式結(jié)構(gòu)中由于氯化X的揮發(fā)和鎂金屬蒸汽的共同影響使反應(yīng)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(zhì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種用于生產(chǎn)海綿鋯或海綿鉿的分體式還原反應(yīng)系統(tǒng)，用于海綿鋯或海綿鉿生產(chǎn)過程中的還原工序，提高生產(chǎn)效率。
[0007]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
用于生產(chǎn)海綿鋯或海綿鉿的分體式還原反應(yīng)系統(tǒng)，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(shè)置有鎂坩禍爐蓋，爐內(nèi)設(shè)置有放置鎂錠的鎂坩禍，鎂坩禍外設(shè)置有鎂錠加熱爐加熱體；
氯化X加熱爐頂部設(shè)置有氯化X坩禍爐蓋，爐內(nèi)設(shè)置有放置氯化X的氯化X坩禍，氯化X坩禍外設(shè)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(shè)置有過道加熱體。
[0008]過道管接入鎂錠加熱爐的位置設(shè)置有針型閥組件，并設(shè)置有分支，分支同樣設(shè)置有針型閥組件；
過道管接入氯化X加熱爐的位置設(shè)置有針型閥組件，并設(shè)置有分支，分支同樣設(shè)置有針型閥組件。
[0009]鎂錠加熱爐和氯化X加熱爐頂部均設(shè)置有伸入爐內(nèi)的測壓管組件。
[0010]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明通過分體式還原反應(yīng)系統(tǒng)首先將鎂坩禍和氯化X坩禍分開分別放置在兩個獨(dú)立的加熱爐中，兩個坩禍通過帶有伴熱系統(tǒng)的過道連接管連接，形成反應(yīng)通道，可見分體式還原反應(yīng)系統(tǒng)避免了一體式還原反應(yīng)系統(tǒng)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(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率。
[0011]第二，分體式還原反應(yīng)系統(tǒng)分為兩個爐體，很容易對鎂坩禍進(jìn)行800°C加熱并對氯化X進(jìn)行300°C保溫，可保證還原反應(yīng)在熔鎂完全完成后開始，提高了產(chǎn)品的品質(zhì)。
[0012]第三，分體式還原反應(yīng)系統(tǒng)主要對氯化X坩禍進(jìn)行測壓控制氯化X的升華速度，并對鎂坩禍進(jìn)行測壓，通過各個壓力值的比對，進(jìn)一步控制氯化X的升華速度，可對還原反應(yīng)速率精確控制，大大降低了黑粉的含量，進(jìn)一步提高了產(chǎn)品的品質(zhì)。
【附圖說明】
[0013]圖1為一體式還原反應(yīng)系統(tǒng)示意圖。
[0014]圖2為分體式還原反應(yīng)系統(tǒng)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(huán)，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(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0017]本發(fā)明涉及的用于生產(chǎn)海綿鋯或海綿鉿的分體式還原反應(yīng)系統(tǒng)，主要用于海綿X生產(chǎn)過程中的還原工序，即經(jīng)氯化后的氯化X和金屬鎂在分體式還原爐中進(jìn)行鎂熱還原反應(yīng)，從而得到海綿X錠。
[0018]結(jié)構(gòu)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(shè)置有鎂坩禍爐蓋205，爐內(nèi)設(shè)置有放置鎂錠204的鎂坩禍203，鎂坩禍203外設(shè)置有鎂錠加熱爐加熱體202。氯化X加熱爐211頂部設(shè)置有氯化X坩禍爐蓋210，爐內(nèi)設(shè)置有放置氯化X214的氯化X坩禍213，氯化X坩禍213外設(shè)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(shè)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(shè)置有針型閥組件207，并設(shè)置有分支，分支同樣設(shè)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(shè)置有針型閥組件207，并設(shè)置有分支，分支同樣設(shè)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(shè)置有伸入爐內(nèi)的測壓管組件206。
[0022]由圖1可見，一體式還原反應(yīng)系統(tǒng)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(jìn)抱圈抱緊形成上下兩個加熱區(qū)，進(jìn)而進(jìn)行還原反應(yīng)，在裝出料過程中需要焊接和切割工序，影響生產(chǎn)效率的提高。
[0023]由圖2可見，分體式還原反應(yīng)系統(tǒng)無需對兩個坩禍進(jìn)行焊接，而是通過帶有加熱體的過道管連接進(jìn)行反應(yīng)，金屬鎂熔解完成后，對氯化X進(jìn)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(jìn)入鎂坩禍進(jìn)行還原反應(yīng)，通過獨(dú)立的測壓系統(tǒng)，即測壓管組件206更好的控制還原反應(yīng)的速度，提高了海綿X的回收率及其品質(zhì)。
[0024]本發(fā)明的內(nèi)容不限于實(shí)施例所列舉，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過閱讀本發(fā)明說明書而對本發(fā)明技術(shù)方案采取的任何等效的變換，均為本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.用于生產(chǎn)海綿鋯或海綿鉿的分體式還原反應(yīng)系統(tǒng)，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(shè)置有鎂坩禍爐蓋(205 )，爐內(nèi)設(shè)置有放置鎂錠(204 )的鎂坩禍(203)，鎂坩禍(203)外設(shè)置有鎂錠加熱爐加熱體(202)； 氯化X加熱爐(211)頂部設(shè)置有氯化X坩禍爐蓋(210)，爐內(nèi)設(shè)置有放置氯化X (214)的氯化X坩禍(213)，氯化X坩禍(213)外設(shè)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(shè)置有過道加熱體(208 )。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于生產(chǎn)海綿鋯或海綿鉿的分體式還原反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于: 過道管(209)接入鎂錠加熱爐(201)的位置設(shè)置有針型閥組件(207)，并設(shè)置有分支，分支同樣設(shè)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(shè)置有針型閥組件(207 )，并設(shè)置有分支，分支同樣設(shè)置有針型閥組件(207 )。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于生產(chǎn)海綿鋯或海綿鉿的分體式還原反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于: 鎂錠加熱爐(201)和氯化X加熱爐(211)頂部均設(shè)置有伸入爐內(nèi)的測壓管組件(206 )。
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)海綿鋯或海綿鉿的分體式還原反應(yīng)系統(tǒng)?，F(xiàn)有的一體式還原反應(yīng)系統(tǒng)需使用切割設(shè)備將上下兩個坩堝分開才能進(jìn)行出料操作。本發(fā)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(jìn)行焊接，過道管外設(shè)置有過道加熱體。本發(fā)明降低了現(xiàn)場操作人員的勞動強(qiáng)度，提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率；精確控制了熔鎂溫度和氯化X的升華溫度及其反應(yīng)壓力，大大提高了產(chǎn)品的收得率及其品質(zhì)，降低了生產(chǎn)成本，為鋯、鉿等材料的品質(zhì)提升起到重要作用。
【IPC分類】C22B34/14
【公開號】CN105063378
【申請?zhí)枴緾N201510587954
【發(fā)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