专利名称：金属钛萃取装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种金属钛萃取装置，尤其涉及一种从钛合金(例如钛合金废料)中提取金属钛的萃取装置。
背景技术：
钛及其合金由于其熔点高、比重轻、强度大、耐腐蚀性强等特点，在现代航空、火箭导弹工业、航天技术、枪炮舰艇、生物医用材料及化工设备等方面有广大应用。
传统的制钛方法为Kroll法，也就是采用金属镁从四氯化钛中还原金属钛的反应方式，反应装置为海绵钛反应炉。传统的海绵钛反应炉效率低，能耗大，因此需要一种效率高，结构简单并且成本低的反应装置。
.
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种能有效提高萃取效率、便于新旧钛合金的分离、结构简单、易于设备的安装和拆卸且成本低的金属钛萃取装置。
为了实现上述目的，根据本实用新型的金属钛萃取装置包括上部形成开口、内部为中空的主体；遮盖所述开口而密封所述主体的盖板；设置于所述盖板且延伸到所述主体的内部的冷却单元；i殳置于所述主体的底部与所述冷却单元之间的多孔容器；与所述主体的内部空间相连通的气体导流管。
在此，所述冷却单元包括从所述盖板向所述主体的内部凸出而形成的用于盛放冷却剂的冷却部；贯通所述盖板并延伸到所述冷却部用于供给冷却剂的冷却剂导入管；贯通所述盖板并延伸到所述冷却部用于排出冷却剂的冷却剂导出管。所述冷却部可以形成为两个以上，所述冷却剂可以为水或其他液体或气体。
另外，所述气体导流管可以贯通所述盖板而设置，也可以贯通所述主体的侧壁而设置。
另外，在所述主体的内部还设有用于支撑所述多孔容器的支撑部件，而该支撑部件可以为 一体形成在所述主体的内壁的支撑台，也可以为以单独的部件形式设置在所述主体的底部的支架。
并且，本实用新型在所述多孔容器上形成有多个孔，而该孔的优选直径
为待萃取的钛合金大小的30%~90%。
而且，本实用新型根据需要还可以包括设置于所述主体的底部的坩埚。另外，根据需要本实用新型还可包括排气管，该排气管可以贯通所述盖
板而设置，也可以贯通所述主体的侧壁而设置。
本实用新型作为一种从钛合金中提取金属钛的萃取装置，其结构简单，
安装和拆卸方便，设备成本低，且能够有效利用萃取剂，萃取效率高，对新
旧合金无需进行分离。
图1为根据本实用新型图2为根据本实用新型符号说明
一实施例的金属钛萃取装置的结构示意图；二实施例的金属钛萃取装置的结构示意图。
10:主体11盖板20冷却单
21:冷却剂22冷却部23冷却剂
24:冷却剂导出管30蚶埚31萃取剂
32:_多孔容器33待萃取的钛合金40支撑台
41:支架50气体导流管51排气管
具体实施方式
以下，参照附图来详细说明本实用新型的实施例。以下的实施例是为了
其他的变形例子，本实用新型的保护范围并非局限在以下将要说明的实施例。图1是根据本实用新型第一实施例的金属钛萃取装置的结构示意图。如
图1所示，本实施例的萃取装置包括主体10、盖板11、冷却单元20、多孔容器32以及气体导流管50。
其中，所述主体10作为萃取的容器大体呈上部开口且内部为中空的圓柱形状， 一般采用不锈钢制作，在其底部将盛放萃取剂31。所述萃取剂31 —般可以使用金属Zn或金属Pb。另外，所述主体IO还可以为多棱柱等其他形状，只要是中空的容器，其形状并无特别的限定。
所述盖板11以对应于所述主体10的开口的形状构成，从而用所述盖板11将所述主体10的开口遮盖，以密封所述主体10的内部空间。
所述冷却单元20设置在所述盖板11且延伸到所述主体10的内部空间里。在此，所述冷却单元20包括冷却部22，其从所述盖板11向所述主体10的内部凸出而形成一定的内部空间，在该内部空间内盛放有冷却剂21;冷却剂导入管23，其贯通所述盖板11并延伸到所述冷却部22的内部空间，以用于向所述冷却部22的内部空间供应冷却剂21;冷却剂导出管24，其贯通所述盖板1 l并延伸到所述冷却部22的内部空间，以用于从所述冷却部22的内部空间向外部排出已被热交换的冷却剂21。所述冷却剂21可以为水或低温气体等一切可以用于冷却的流动性物质。其中，向所述主体10的内部空间凸出的冷却部22其表面具有一定的弧度。虽然，图1中的冷却部22只形成为一个，但根据需要还可以形成为两个以上。当冷却部22为两个以上时，各冷却部的内部空间之间优选地相互连通，以便向各冷却部的内部顺利导入和导出冷却剂。
所述多孔容器32设置在所述主体10的内部，且位于所述冷却单元20的冷却部22的下方，并距离所述主体10的底部一定的高度。具体来讲，所述多孔容器32布置在所述冷却单元20的冷却部22与所述主体10的底部之间的部位，并且位于盛^:在所述主体IO底部的萃耳又剂31的上方。所述多孔容器32形成有多个孔，而待萃取的钛合金33盛放在该多孔容器32里。在此，形成于所述多孔容器32的孔的直径小于待萃取的钛合金的大小，且所述孔的优选直径为待萃取的钛合金大小的30% 90%。
所述气体导流管50贯通所述盖板11并与主体1.0的内部空间相连通。当然，所述气体导流管50还可以贯通所述主体10的侧壁而与主体L0的内部空间相连通。所述气体导流管50用于对所述主体0的内部空间抽真空和/或向所述主体10的内部导入氩气等惰性气体。
根据第一实施例的萃取装置，还可包括排气管51,该排气管51贯通所述盖板11并与主体10的内部空间相连通。在此，所述排气管51.还可以贯通所述主体10的侧壁而与主体10的内部空间相连通。所述排气管51用于对所述主体10的内部空间抽真空或排放主体10内部的空气。
另外，根据第一实施例的萃取装置，在主体10的内壁还一体形成有支撑容器32支撑布置于所述主体10的内部。
图2为根据本实用新型第二实施例的金属钛萃取装置的结构示意图。与第一实施例相比，第二实施例中萃取装置的结构与第一实施例基本相同，对于相同的部件赋予同样的符号，并省略详细说明。
在此如图2所示，第二实施例与第一实施例的不同之处在于，在主体10的底部还设置了坩埚30，而萃取剂31盛》文在该坩埚30的内部。所述坩埚30一般由不锈钢或氧化铝材质构成，其形状可以为圆柱或多棱柱等各种便于盛放萃取剂31的形状。
另外，根据第二实施例的萃取装置并没有采用如第 一 实施例的支撑台40，而是以单独部件的形式在主体10的底部设置了支撑架41，以用于将所述多孔容器32支撑布置于所述主体10的内部。只要能够支撑起所述多孔容器32，所述支撑架40可以采用任意形式。
以下，参照图1和图2所示的实施例，对利用本实用新型的萃取装置进行金属钛萃取的工作过程进行说明。
首先，将萃取剂31放入主体IO的底部(如图1所示)或放入位于主体10底部的坩埚30的内部(如图2所示)。然后，将装有待萃取的钛合金33的多孔容器32固定到主体10内部的支撑部件上。在此，所述支撑部件可以为如图1所示的支撑台40或如图2所示的支撑架41。接着，用盖板i]盖住主体10的上部开口 ，从而密封所述主体10的内部空间。然后，对主体10的内部空间抽真空，且通过冷却剂导入管23和冷却剂导出管24使冷却剂21流入和流出冷却部22的内部空间。在此，需要说明的是当萃取装置不具有排气管51时-，通过气体导流管50对主体IO抽真空，而当萃取装置还设有排气管51时，可以通过该排气管51对主体IO抽真空。4妄着，对主体10进行加热使之升温，当温度达到萃取剂31的熔点之后，萃取剂31的蒸汽会迅速上升，遇到冷却部22，萃取剂31的蒸汽就会冷凝在冷却部22的表面。此时，向真空的主体10内部通入氩气，冷凝在冷却部22表面的萃取剂31就会滴落到多孔容器32上，与里面的待萃取的钛合金33反应，将其中的钛萃取出来，形成液态，并通过多孔容器32上所形成的孔落入主体IO的底部(如图l所示)或坩埚30的内部(如图2所示)。在此，需要说明的是萃取装置无论是否具
f 都通过该气体导流管50向真空的主体10内部通入氩气。萃取
降温，此时新形成的钛合金处于主体10的底部(如图1所示)或蚶埚30的内部(如图2所示)，而原来的合金位于多孔容器32里。
在上述的过程中，抽真空并非为必要的步骤。对主体IO的内部抽真空是 为了在加热时使萃取剂31更容易蒸发，以及为金属钛的萃取营造更加良好的 氩气氛围。当萃取装置还设有排气管51时，对主体10的内部空间可以不用 抽真空。此时，通过气体导流管50向主体10的内部空间导入一定时间的氩 气，由于氩气的密度大于空气，所以随着氩气的导入，从主体10内部的底部 开始氩气会逐渐取代空气，在此过程中，空气会通过排气管51向外排出。
以下，参照上述的萃取过程说明利用图l所示的萃取装置，通过金属Pb 萃取剂对Si-Fe-Ti合金进行萃取的实验示例1。
取120g制备好的Si-Fe-Ti合金，放在多孔容器32内，同时称量250克 金属Pb加入到主体10的底部。在真空条件下升温，达到反应的温度时(800。C), 向主体内通入氩气，使反应在常压下的氩气氛围中反应2小时，冷却降温， 从而得到Pb-Ti合金。取样，进行化学分析，这种合金经化学分析表明含Ti 为11.98%, Pb为87.89%。根据化学分析结果进行计算，该反应萃取效率为 83%。
以下，参照上述的萃取过程说明利用图2所示的萃取装置，通过金属Zn 萃取剂对Sn-Ti合金进行萃取的实验示例2。
取130克制备好的Sn-Ti合金，放在多孔容器32内，同时称量250克金 属Zn加入到坩埚30中。在真空条件下升温，达到反应的温度时(80(TC),向主 体内通入氩气，使反应在常压下的氩气氛围中反应2小时，冷却降温，从而 得到Zn-Ti合金。取样，进行化学分析，这种合金经化学分析表明含Ti为 13.67%, Z.n为86.04%。根据化学分析结果进行计算，该反应萃取效率为86%。
由于Pb和Zn的熔点低且易挥发，所以可以将上述实验示例得到的产物 Pb-Ti合金或Zn-Ti合金于真空条件下按照800。C至120CTC的温度进行蒸馏， 最终将金属钛提取出来。
据此可以得知，通过本实用新型的萃取装置无需对主体里的新旧钛合金 进行分离，并且可以得到相当高的萃取效率。
尽管已经示出并描述了本实用新型的一些实施例，但是本领域的技术人 员应认识到在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下，可对这些实施例 进行改变，其中，本实用新型的范围在权利要求及其等同物中限定。
权利要求1、一种金属钛萃取装置，其特征在于包括上部形成开口、内部为中空的主体；遮盖所述开口而密封所述主体的盖板；设置于所述盖板且延伸到所述主体的内部的冷却单元；设置于所述主体的底部与所述冷却单元之间的多孔容器；与所述主体的内部空间相连通的气体导流管。
2、 根据权利要求1所述的金属钛萃取装置，其特征在于所述冷却单元包括从所述盖板向所述主体的内部凸出而形成的用于盛放冷却剂的冷却部；述盖板并延伸到所述冷却部用于排出制冷剂的冷却剂导出管。
3、 根据权利要求2所述的金属钛萃取装置，其特征在于所述冷却部形成为两个以上。
4、 根据权利要求2所述的金属钛萃取装置，其特征在于所述冷却剂为液体或气体。
5、 根据权利要求1所述的金属钛萃取装置，其特征在于所述气体导流管贯通所述盖板或所述主体的侧壁。
6、 根据权利要求1所述的金属钛萃取装置，其特征在于在所述主体的内部还设有支撑部件，以用于支撑所述多孔容器。
7、 根据权利要求6所述的金属钛萃取装置，其特征在于所述支撑部件为一体形成在所述主体的内壁的支撑台或以单独的部件设置在所述主体的底部的支架。
8、 根据权利要求1所述的金属钛萃取装置，其特征在于形成在所述多孔容器的孔径为待萃取的钛合金大小的30%~90% 。
9、 根据权利要求1所述的金属钛萃取装置，其特征在于还包括设置于所述主体的底部的坩祸。
10、 根据权利要求1至9中任意一项所述的金属钛萃取装置，其特征在于还包括排气管，该排气管贯通所述盖板或所述主体的侧壁。
专利摘要本实用新型公开一种金属钛萃取装置，该金属钛萃取装置包括上部形成开口、内部为中空的主体；遮盖所述开口而密封所述主体的盖板；设置于所述盖板且延伸到所述主体的内部的冷却单元；设置于所述主体的底部与所述冷却单元之间的多孔容器；与所述主体的内部空间相连通的气体导流管。根据本实用新型的金属钛萃取装置，其结构简单，安装和拆卸方便，设备成本低，且能够有效利用萃取剂，萃取效率高，对新旧钛合金无需进行分离。
文档编号C22B7/00GK201416028SQ20092015505
公开日2010年3月3日 申请日期2009年6月10日 优先权日2009年6月10日
发明者弓丽霞, 彭卫星, 朱福兴, 穆天柱, 穆宏波, 赵三超, 斌 邓, 闫蓓蕾 申请人:攀钢集团研究院有限公司;攀枝花钢铁(集团)公司;攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司