稀土冶炼虹吸出炉除氟装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种稀土冶炼虹吸出炉除氟装置，涉及氟化物体系稀土熔盐电解虹吸出炉装置中的除氟装置，其目的在于提供一种对稀土金属液虹吸出炉过程中产生的含氟气体进行有效的吸附和氟离子交换处理的虹吸出炉除氟装置。其技术方案为：包括顶层、底层和中间层三层结构，顶层、底层均为不锈钢钢丝网层，中间层为活性氧化铝层。其有益效果在于：稀土金属液在虹吸出炉过程中，产生的含氟气体经活性氧化铝层除氟后，才能进入真空泵腔，明显减少含氟气体与油的反应量，减缓油的变质速度；有效降低含氟气体对真空泵各器件的腐蚀程度，保障了真空泵的极限真空度和抽气效率，延长真空泵的使用寿命；减少含氟气体量的排放量，减少对空气的污染，环保。
【专利说明】稀土冶炼虹吸出炉除氟装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及氟化物体系稀土熔盐电解虹吸出炉除氟装置，尤其是IOKA级以上稀土金属及其合金或高温熔盐的虹吸出炉除氟装置。
【背景技术】
[0002]稀土素有“工业维生素”的美称，其广泛应用于石油、化工、冶金、纺织、陶瓷、玻璃、永磁材料等领域。随着科技的进步和应用技术的不断突破，稀土及其关联产品的价值将会越来越大。
[0003]随着稀土金属冶炼技术的不断进步，生产规模的不断扩大，稀土金属虹吸出炉方式得到广泛应用与推广。所谓虹吸出炉是利用真空泵将储气罐及其管道中的气体不断抽出之后形成的真空负压将金属从炉槽内吸出的过程。虹吸过程中，高温金属液体被吸入真空包内事先放好的模具中浇铸成型。随着我国稀土金属产业的不断发展和壮大，熔盐电解法制备稀土金属及合金的工艺技术也取得了长足进步。20世纪80年代前多为氯化物熔盐电解工艺，电解槽规模通常在2000?3000A，收率低于90%，电效小于70% ;而氟化物熔盐体系氧化物电解工艺，电解槽规模多为4000?6000A,同时万安培槽型已在国内一些规模企业投产运行，个别企业单槽容量达到25000A，稀土金属收率达到92%以上，电流效率在70%?80%，因氟化物熔盐体系氧化物电解工艺具有单槽容量大、收率高、电流效率高等优点已成为全国主流生产工艺。但氟化物熔盐体系在电解过程中会产生大量含氟气体(主要以HF和F2为主)，含氟气体化学性质活泼，腐蚀性很强，对机械设备和人体造成损害，排入大气对空气造成严重污染。虹吸过程中随着稀土金属液体从槽体内被抽出，含氟气体夹带其中被带入真空包，同时高温的稀土金属液体被抽入模具浇铸时表层的氟化物熔盐，与空气发生反应形成含氟气体，真空泵作为原动力不断将气体从真空包和储气罐内抽出，于是含氟气体随着气流进入储气罐和真空泵。现国内用于虹吸出炉的真空泵主要为旋片式真空泵因其结构简单，体积小安装方便，抽气效率高等特点而被广泛应用于稀土金属虹吸出炉，其结构主要由泵体、旋片和转子组成.其中转子和泵体之间的空腔称泵腔，泵腔内充油作为润滑和冷却用。在稀土金属虹吸过程中，真空包内的含氟气体被抽入真空泵，因其化学性质活泼与泵腔内油极易发生化学反应从而使油质变坏，影响其润滑和冷却的效果。另外含氟气体具有很强的腐蚀性被抽入真空泵后，泵腔、旋片、转子等极易被腐蚀从而影响真空泵的使用寿命。另外因泵腔、旋片和转子等被腐蚀使旋片和泵腔之间的气隙增大(旋片和泵腔之间的气隙是决定真空泵抽气效率和极限真空度的关键因素)，从而使真空泵的极限真空度降低，影响真空泵的极限抽力；泵腔和旋片之间气隙曾大，也使真空泵的抽气效率降低，使储气罐的气压缓冲时间加长，造成气压不足，严重时会因气压不足造成稀土金属液抽吸过程中虹吸管堵塞，使金属无法抽出。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种对稀土金属液虹吸出炉过程中产生的含氟气体进行有效的吸附和氟离子交换处理的虹吸出炉除氟装置。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为:
[0006]一种稀土冶炼虹吸出炉除氟装置，其特征在于:包括顶层、底层和中间层三层结构，顶层、底层均为不锈钢钢丝网层，中间层为活性氧化铝层。
[0007]进一步地，不锈钢钢丝网层为双向不锈钢钢丝网层。
[0008]进一步地，双向不锈钢钢丝网层为双层。
[0009]进一步地，双层双向不锈钢钢丝网层的钢丝直径为l~2mm、网孔为内边长l~3mm的正方形孔。
[0010]进一步地，活性氧化铝层为球状活性氧化铝层。
[0011 ] 进一步地，球状活性氧化铝层包括上、中、下三层结构。
[0012]进一步地，中层球状活性氧化铝层的单粒球状活性氧化铝的直径均小于上层球状活性氧化铝层和下层球状活性氧化铝层的单粒球状活性氧化铝的直径。
[0013]进一步地，上层球状活性氧化铝层和下层球状活性氧化铝层的单粒球状活性氧化铝的直径为3~5mm，中层球状活性氧化铝层的单粒球状活性氧化铝的直径为l~3mm。
[0014]进一步地，上层球状活性氧化铝层和下层球状活性氧化铝层的厚度为10~30mm，中层球状活性氧化铝层的厚度为10~20mm。
[0015]本实用新型的有益效果在于:
[0016]1、稀土金属液在虹吸出炉过程中，产生的含氟气体经活性氧化铝层除氟后，才能进入真空泵腔，明显减少含氟气体与油的反应量，减缓油的变质速度；有效降低含氟气体对真空泵各器件的的腐蚀程度，保障了真空泵的极限真空度和抽气效率，延长真空泵的使用寿命；减少含氟气体量的排放量，减少对空气的污染，环保。
[0017]2、本实用新型采用双层双向不锈钢钢丝网层，大大提高了不锈钢钢丝网层的强度、成形性、耐腐蚀疲劳性能和磨损腐蚀性能。
[0018]3、活性氧化铝层采用三层结构，上下层活性氧化铝颗粒较低大而中间颗粒层颗粒较小，有利于活性氧化铝层的空隙填充，以达到更好的除氟效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为现有虹吸出炉装置的结构示意图；
[0020]图2为本实用新型的结构示意图；
[0021]图3为本实用新型在虹吸出炉装置中的示意图；
[0022]其中附图标记为:1 一顶层、2—中间层、3—底层、4一上层球状活性氧化铝层、5—中层球状活性氧化铝层、6—下层球状活性氧化铝层、7—单粒球状活性氧化铝、8—电解槽、9一虹吸车、10—除尘装置、11一除氟装置、12—活性氧化铝、13—真空泵、14一储气罐。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图，对本实用新型做进一步说明:
[0024]实施例一
[0025]如图所示，一种稀土冶炼虹吸出炉除氟装置，包括顶层1、中间层2和底层3三层结构。其中，顶层I和底层3均为不锈钢钢丝网层，不锈钢钢丝网层优选双层双向不锈钢钢丝网，其目的在于提高了不锈钢钢丝网层的强度、成形性、耐腐蚀疲劳性能和磨损腐蚀性能，该不锈钢钢丝层的钢丝直径为l~2mm，优选Imm ;网孔为正方形，该正方形的内边长为l~3mm，优选2mm;为了提高不锈钢钢丝网层的开孔率，可将网孔设为长条形，长度与宽度的比值为2:1~3:1，其中宽度方向控制网孔的大小，长度方向控制开孔率。中间层2为活性氧化铝层，活性氧化铝层优选球状活性氧化铝层。该活性氧化铝层为活性氧化铝主要成分为y_A1203和IrA12 03，其化学性很高、与氟离子有很强的交换能力，类似于阴离子交换树脂，但对氟离子的选择性比阴离子树脂更大；同时活性氧化铝吸附性很强，其吸附容量是活性炭的3-9倍，因此含氟气体经除氟剂吸附和离子交换后，几乎消耗殆尽。中间层2的活性氧化铝层设置成三层结构，分别为:上层球状活性氧化铝层4、中层球状活性氧化铝层5、下层球状活性氧化铝层6。为了达到更好的除氟效果，上层球状活性氧化铝层4和下层球状活性氧化铝层6的单粒球状活性氧化铝的直径大于中层球状活性氧化铝层5单粒球状活性氧化铝的直径，此举有利于对空隙的填充，以达到更好的除氟效果。其中上层球状活性氧化铝层4和下层球状活性氧化铝层6的单粒球状活性氧化铝7的直径均为3~5mm，优选4mm，铺设单粒球状活性氧化铝7的厚度为10~30mm，优选20mm ;中层球状活性氧化铝层5的单粒球状活性氧化铝7的直径为l~3mm，优选2臟，铺设单粒球状活性氧化铝7的厚度为10~20臟，优选10mm。
[0026]稀土金属液在虹吸出炉过程中，产生的含氟气体经活性氧化铝层除氟后，才能进入真空泵腔，明显减少含氟气体与油的反应量，减缓油的变质速度；有效降低含氟气体对真空泵各器件的的腐蚀程度，保障了真空泵的极限真空度和抽气效率，延长真空泵的使用寿命；减少含氟气体量的排放量，减少对空气的污染，环保；本实用新型采用双层双向不锈钢钢丝网层，大大提高了不锈钢钢丝网层的强度、成形性、耐腐蚀疲劳性能和磨损腐蚀性能；活性氧化铝层采用三层结构，上下层活性氧化铝颗粒较低大而中间颗粒层颗粒较小，有利于活性氧化铝层的空隙填充，以达到更好的除氟效果。
[0027]实施例二
[0028]在实施例一的基础上，将该除氟装置安装于储气罐内。所述储气罐高为190cm、直径为120cm，除氟装置安装于距离储气罐底部约80cm处。
[0029]采用此种方式设置除氟装置，便于将除氟装置中的钢丝网和活性氧化铝的取出、清洗或更换。
[0030]实施例三
[0031]在实施例一的基础上，将该除氟装置安装于虹吸出炉装置的管路内。
[0032]本实用新型的工作原理及过程为:稀土金属出炉前真空包的出气球阀和进气球阀均处于关闭状态，先将真空泵13启动，真空泵13将储气罐14及其管路中的的气体逐渐抽出，形成真空。当储气罐14真空压力达到要求后，将虹吸车9推至炉前，将虹吸管(普遍采用钛管)深入电解槽8底部，打开出气球阀，稀土金属液在真空吸力作用下沿虹吸管，被抽入真空包内事先准备好的模具当中浇铸成型。含氟气体夹带其中，并同时被吸入真空包，同时覆盖金属表层的氟化物熔盐在高温作用下与真空包内空气反应产生含氟气体。在真空泵13原动抽力作用下，含氟气体沿管路进入储气罐14，经除氟装置11三层活性氧化铝12除氟后，气体在真空泵13原动抽力作用下经真空泵13吸气口进入泵腔并最终由真空泵13排气口排入大气。
[0033]本实用新型通过设置除氟装置，对稀土金属液虹吸过程中产生的含氟气体进行有效吸附和氟离子交换，使进入真空泵的含氟气体量得到有效控制，从而减缓了油的变质速度，使油的润滑和冷却效果的到保证，进而保证了真空泵的使用寿命；因明显降低了含氟气体进入真空泵腔的量，从而有效降低含氟气体对旋片、泵腔以及转子的腐蚀程度，保证了真空泵的使用寿命。同时旋片和泵腔之间的气隙得到保证，也使真空泵的极限真空度和抽气效率得到保证，从而促使整个稀土金属虹吸过程得以顺利进行；对稀土金属液虹吸过程中产生的含氟气体进行有效吸附和氟离子交换，明显减少含氟气体排入大气量，对于提高空气质量减少环境污染有一定成效。
[0034]最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所述领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围中。
【权利要求】
1.一种稀土冶炼虹吸出炉除氟装置，其特征在于:包括顶层(I)、底层(3)和中间层(2)三层结构，顶层(I)、底层(3)均为不锈钢钢丝网层，中间层(2)为活性氧化铝层。
2.如权利要求1所述的稀土冶炼虹吸出炉除氟装置，其特征在于:不锈钢钢丝网层为双向不锈钢钢丝网层。
3.如权利要求2所述的稀土冶炼虹吸出炉除氟装置，其特征在于:双向不锈钢钢丝网层为双层。
4.如权利要求3所述的稀土冶炼虹吸出炉除氟装置，其特征在于:双层双向不锈钢钢丝网层的钢丝直径为l~2mm、网孔为内边长l~3mm的正方形孔。
5.如权利要求1所述的稀土冶炼虹吸出炉除氟装置，其特征在于:活性氧化铝层为球状活性氧化铝层。
6.如权利要求5所述的稀土冶炼虹吸出炉除氟装置，其特征在于:球状活性氧化铝层包括上、中、下三层结构。
7.如权利要求6所述的稀土冶炼虹吸出炉除氟装置，其特征在于:中层球状活性氧化铝层(5)的单粒球状活性氧化铝(7)的直径小于上层球状活性氧化铝层(4)和下层球状活性氧化铝层(6)的单粒球状活性氧化铝(7)的直径。
8.如权利要求7所述的稀土冶炼虹吸出炉除氟装置，其特征在于:上层球状活性氧化铝层(4)和下层球状活性氧化铝层(6)的单粒球状活性氧化铝(7)的直径为3~5mm，中层球状活性氧化铝层(5)的单粒球状活性氧化铝(7)的直径为l~3mm。
9.如权利要求8所述的稀土冶炼虹吸出炉除氟装置，其特征在于:上层球状活性氧化铝层(4)和下层球状活性氧化铝层(6)的厚度为10~30mm，中层球状活性氧化铝层(5)的厚度为 10~20mm。
【文档编号】C22B9/02GK203782207SQ201420144642
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年3月28日 优先权日:2014年3月28日
【发明者】徐明钟 申请人:四川江铜稀土有限责任公司