16吨及以上节能优质高效生产海绵钛的方法及其大型锥体反应器与流程

本发明涉及一种海绵钛生产方法，特别是涉及一种16吨及以上节能优质高效生产海绵钛的方法及其大型锥体反应器。

背景技术：

1、目前，在海绵钛生产中，为提高生产效率、降低能耗、减少排污、提升海绵钛品质，反应器、炉子大型化将是一种迫切需要的发展趋势。此前业内大多数人认为炉子小质量好，炉子大，海绵钛坨有硬心，破碎困难，严重影响产品质量。业内不少企业主也想采用大炉型，但长期以来若采用7吨至13吨的炉子生产海绵钛时，海绵钛坨中部都有硬心，破碎困难，严重影响海绵钛质量。

2、现有一种文献号为cn217297970u的海绵钛还原蒸馏反应器，其包括一级圆柱筒体(1)、二级圆锥台筒体(2)、三级圆锥台筒体(3)和四级圆弧封头(4)，所述二级圆锥台筒体(2)的大端与一级圆柱筒体(1)一端连接，小端与三级圆锥台筒体(3)的大端连接，三级圆锥台的小端与四级圆弧封头(4)的开口端连接；四级圆弧封头(4)内间隔设置有若干隔板(6)，隔板(6)上设置有通孔(61)，且相邻隔板(6)上的通孔(61)错开设置。所述一级圆柱筒体(1)的直径为1-2.5m，长度为二级圆锥台筒体(2)的1/2至3/4。所述二级圆锥台筒体(2)长度应为三级圆锥台筒体(3)的1/2至3/4。所述四级圆弧封头(4)长度大于0.3m。所述隔板(6)至少5块。所述隔板(6)的下端面为圆弧形结构，且所有隔板(6)的上端面在同一平面内。所述二级圆锥台筒体(2)和三级圆锥台筒体(3)的锥度为2至4°。还包括格栅(5)，所述格栅(5)铺设在隔板(6)的上端。这种设置使得整个反应器为上大下小的结构，便于海绵钛坨的取出。解决现有圆柱状反应器在还原蒸馏过程中受高温和重力影响而导致筒体上部快速变形，海绵钛坨在取出过程中易发生卡阻的问题。

3、本技术人公司申请了文献号为cn216891151u的中国发明专利，其是一种大型中空海绵钛生产装置包括配大盖的反应器筒体，大盖上设加料管，反应器底部为椭圆封头，反应器内设有筛板；筛板上面中心向上放置下粗端敞口、上细端为平顶或为凸顶，高度至少达到反应器筒体内海绵钛坨高度一半的圆锥筒。所述圆锥筒高度为反应器筒体内海绵钛坨高度的50％～100％，所述凸顶为穹顶。所述圆锥筒下部周壁设多个通孔。通孔直径为10～20mm。通孔为在圆锥筒下部周壁由上至下逐层对称交错分布的上下间隔的竖向多层。横向通孔为对称交错分布的竖向n层；n层中的奇数层为纵向对称通孔，n层中的偶数层为横向对称通孔或者n层中的偶数层为纵向对称通孔，n层中的奇数层为横向对称通孔。所有纵向对称通孔所在垂直面与横向对称通孔所在垂直面交叉垂直。所述圆锥筒锥度为5°～20°。所述圆锥筒内腔底部有用于取出圆锥筒的把持装置，圆锥筒是上细端外周直径为φ100～200mm的圆锥筒。所述把持装置是圆锥筒内腔下端上方固定设置的带下伸柄或不带下伸柄的十字抓架或者井字抓架，圆锥筒外周直径范围为φ100～200mm。具有大型反应器筒体内腔中心海绵钛不容易烧结，蒸馏时间短，并且不会流失液镁等优点。

4、但是，本技术人公司在16吨及及以上海绵钛产能的反应器大型化过程中发现，反应器内容易出现物流异常，海绵钛坨容易出现烧结，难于取出和反应器变形问题，从而影响大型反应器的节能优质高效生产。

技术实现思路

1、本发明目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种16吨及以上节能优质高效生产海绵钛的方法，本发明还提供用于实施该方法的大型锥体反应器。本发明能解决反应器大型化过程中出现的，反应器内容易出现物流异常，海绵钛坨容易出现烧结，难于取出和反应器变形，影响大型反应器的节能优质高效生产的问题。

2、为实现上述目的，本发明16吨及以上节能优质高效生产海绵钛的方法是应用配上口大盖的反应器身内下部设筛板，筛板上面中心向上放置下大上小的下端敞口的上端高度至少达到反应器身高度一半的锥台形散热筒的反应器内部设置进行还原海绵钛反应；其特征在于采用直径2.2米以上，长6.3米以上的反应器身，并且采用自筛板处向上为上大下小的锥管形改进型反应器身，锥台形散热筒下部和上部周壁设多个通气孔分别进行上下部通气。改用直径2.2米以上，长6.3米以上的反应器身，也就是在16吨及及以上海绵钛产能的反应器大型化实际生产过程中，由于容积过于庞大，与传统生产方法相比，会出现反应器内物流异常，从而造成海绵钛坨容易出现烧结的严重问题，使反应器大型化无法实现；然而，采用上述技术方案后，通过采用上大下小锥形的反应器内有益反应部物流作用的器身形状，增加液镁在海绵钛形成区的流通空间，优化反应物流，使液镁在还原反应过程中能得到较好地上浮参与还原反应；与之契合的是锥台形散热筒采用创新的下部和上部周壁设多个通气孔，能显著降低容易形成海绵钛烧结的锥台形散热筒中部区物流强度，进而避免海绵钛坨烧结；总之，上述两组区别技术的结合，能够解决大型反应器内物流异常问题，海绵钛坨不再容易烧结，更优化反应物流，有效避免反应器局部过温，抑制反应器变形，充分发挥大型反应器节能优质高效生产的优势。因此，具有反应器内物流顺畅，海绵钛坨不容易出现烧结，更容易取出和反应器也不再容易变形了，从而能实现大型反应器的节能优质高效生产。

3、作为优化，锥台形散热筒上端高度至少达到反应器身自筛板到其上口高度的一半，有利于在有限反应器容积前提下，相对扩大产能，并保证反应器内物流顺畅。所述通气孔直径为10～50mm。与背景技术的通孔直径为10～20mm相比，能很好地适应各种产能大型锥体反应器的需要。

4、作为优化，下部通气孔直径大于上部通气孔直径，相对减小下部通气阻力。所述锥台形散热筒下部通气孔和上部通气孔都分别至少为一层。下部每层通气孔数量大于上部每层通气孔数量。所述锥台形散热筒的锥度为1°-45°大型反应器

5、作为优化，所述锥台形散热筒的材质采用耐高温的金属材料铸造或耐高温金属板材焊制成型，在其外表面设置钛保护层，避免锥台形散热筒的异物材质脱落对海绵钛掺杂。钛保护层采用喷涂加扩散工艺形成的渗钛层厚度为2-10μm；锥台形散热筒为铸钢、铸铁、不锈钢板制、铁板制。

6、作为优化，锥台形散热筒内周设加强筋。所述加强筋为自锥台形散热筒内周底部向上延伸的螺旋形加强筋或周向间隔分布的轴向加强筋。

7、用于实现本发明16吨及以上节能优质高效生产海绵钛的方法的大型锥体反应器用于配上口大盖的反应器身内下部设筛板，筛板上面中心向上放置下大上小的下端敞口的上端高度至少达到反应器身高度一半的锥台形散热筒；其特别之处在于直径2.2米以上，长6.3米以上的反应器身自筛板处向上为上大下小的锥管形，锥台形散热筒下部和上部周壁设多个通气孔。改用直径2.2米以上，长6.3米以上的反应器身，也就是在16吨及及以上海绵钛产能的反应器大型化实际生产过程中，由于容积过于庞大，与传统的中小型反应器相比，会出现反应器内物流异常，从而造成海绵钛坨容易出现烧结的严重问题，使反应器大型化无法实现；然而，采用上述技术方案后，通过采用上大下小锥形的反应器内有益反应部物流作用的器身形状，增加液镁在海绵钛形成区的流通空间，优化反应物流，使液镁在还原反应过程中能得到较好地上浮参与还原反应；与之契合的是锥台形散热筒采用创新的下部和上部周壁设多个通气孔，能显著降低容易形成海绵钛烧结的锥台形散热筒中部区物流强度，进而避免海绵钛坨烧结；总之，上述两组区别技术的结合，能够解决大型反应器内物流异常问题，海绵钛坨不再容易烧结，更使反应器内物流顺畅，有效避免反应器局部过温，抑制反应器变形，充分发挥大型反应器节能优质高效生产的优势。因此，具有优化反应物流，海绵钛坨不容易出现烧结，更容易取出和反应器也不再容易变形了，从而能实现大型反应器的节能优质高效生产。

8、作为优化，锥台形散热筒上端高度至少达到反应器身自筛板到其上口高度的一半。有利于在有限反应器容积前提下，相对扩大产能，并保证反应器内物流顺畅。所述通气孔直径为10～50mm。与背景技术的通孔直径为10～20mm相比，能很好地适应各种产能大型锥体反应器的需要。下部通气孔直径大于上部通气孔直径。能适应各种产能大型锥体反应器的需要。所述圆台筒下部通气孔和上部通气孔都分别至少为一层。可根据需要加层，适应各种产能大型锥体反应器的需要。下部每层通气孔数量大于上部每层通气孔数量。能适应各种产能大型锥体反应器的需要。所述圆台筒的锥度为1°-45°能适应各种产能大型锥体反应器的需要。

9、作为优化，所述圆台筒的材质采用耐高温的金属材料铸造或耐高温金属板材焊制成型，在其外表面设置钛保护层，能防止圆台筒本体成份进入海绵钛，避免圆台筒中的fe元素对海绵钛污染及异物带入，保证产品化学元素的稳定性。钛保护层采用喷涂加扩散工艺形成的渗钛层厚度为2-10μm；圆台筒为铸钢、铸铁、不锈钢板制、铁板制。其中，钢铁板制是钢铁板冲压成形，再焊接制成。

10、作为优化，圆台筒内周设加强筋。显著增强抗变形能力，特别是抗拉能力，特别是延长外表面钛保护层寿命。所述加强筋为自圆台筒内周底部向上延伸的螺旋形加强筋或周向间隔分布的轴向加强筋。

11、采用本发明技术方案，我公司成功生产出了16吨及16吨及以上的大型海绵钛钛坨，并且质量、成材率、生产力大幅提高！能耗、排污大幅降低(8吨以下小炉型生产海绵钛，还原蒸馏段，炉前吨海绵钛电耗400度左右，本发明技术采用16吨及16吨及以上的大型锥体反应器及配套装备和生产海绵钛新的生产方法！解决了海绵钛大钛坨中间温度高而造成硬心，影响质量问题，并且在生产海绵钛还原蒸馏段降低能耗50％左右，排污相对应减少50％左右，质量1等品以上产品提高10％以上，产能提高13％以上。大幅提高企业经营效益和社会效益！也就是，我公司已自主研发生产出了世上最大的第一炉14吨、15吨、16吨及、17吨、18吨、19吨、20吨海绵钛钛坨！其中20吨的海绵钛坨于2022年9月30日高质量成功问世。

12、总之，试验结果证明：采用此散热器筒配制此大型锥体反应器生产海绵钛，钛坨中部没有烧结硬心，并且质量大幅提高，能耗显著降低，排污相对应减少；出人意料地实现：生产海绵钛的炉子和反应器越大，质量越好，能耗越低，排污越少。

13、采用上述技术方案后，本发明16吨及以上节能优质高效生产海绵钛的方法及其大型锥体反应器具有在16吨及及以上海绵钛产能的反应器大型化生产中，优化反应物流，海绵钛坨不容易出现烧结，且容易取出和反应器也不再容易变形了，从而能实现大型反应器的节能优质高效生产的优点。