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，更具体地讲，本实用新型涉及一种从钛合 金(例如钛合金废料)中提取金属钛的萃取装置。
背景技术：
由于钛以及钛合金具有熔点高、比重轻、强度大、耐腐蚀性强等优点，所以被广泛 用于现代航空、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。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金属钛萃取装置，所述金属钛萃取装置能够有效 提高萃取效率，并且所述金属钛萃取装置结构简单、易于安装和拆卸，另外，所述金属钛萃 取装置成本低。本实用新型的目的在于提供一种钛合金萃取装置，该金属钛萃取装置包括主体， 上端敞开，用于容纳萃取剂；盖子，密封主体的敞开的上端；冷却单元，围绕盖子的顶板和 侧壁之间的角按照密封的形式形成在盖子的内侧，冷却剂容纳在该冷却单元中；多孔容器， 围绕主体的侧壁形成，钛合金容纳在该多孔容器中；气体通孔，设在盖子的顶板或者侧壁 上。根据本实用新型的金属钛萃取装置，所述冷却单元可包括侧壁、冷却剂入口和冷 却剂出口，所述冷却单元的侧壁围绕盖子的侧壁倾斜地形成在盖子的顶板和侧壁之间，所 述冷却单元的侧壁的一端固定到盖子的顶板上，所述冷却单元的侧壁的另一端固定在盖子 的侧壁上。根据本实用新型的金属钛萃取装置，所述侧壁可按照弯曲的形状形成。根据本实用新型的金属钛萃取装置，所述侧壁可呈弧形。根据本实用新型的金属钛萃取装置，多孔容器可形成在冷却单元的下方，并包括 底板，所述底板从所述主体的侧壁向内向上延伸。根据本实用新型的金属钛萃取装置，多孔容器还可包括侧壁，所述侧壁从底板的 远离主体的侧壁的端部向上延伸。根据本实用新型的金属钛萃取装置，所述萃取装置还可包括通孔。根据本实用新型的金属钛萃取装置，所述多孔容器的孔径可以为待处理的钛合金 大小的30% "90% O根据本实用新型的金属钛萃取装置，所述萃取装置还可包括坩埚，该坩埚形成在 多孔容器的下方。根据本实用新型的金属钛萃取装置结构简单，能够有效提高金属钛的萃取效率，不需要对新旧合金进行分离，设备的安装和拆卸简单，成本低。
图1是根据本实用新型的金属钛萃取装置的剖视图。
具体实施方式
以下结合附图描述根据本实用新型的金属钛萃取装置。参照图1，根据本实用新型的金属钛萃取装置包括主体10、盖子11、冷却单元40、多孔容器12、气体通孔20。所述主体10可按照中空的圆柱形形成，并且所述主体10的上端敞开。萃取剂30 容纳在该主体10中，用于对钛合金31进行萃取，萃取剂30可以是例如锌(Zn)、铅(Pb)或 者其它合适的金属。另外，根据本实用新型的金属钛萃取装置的主体10可按照各种适合的 形状形成，而不限于图1所公开的中空的圆柱形形状。盖子11可按照中空的圆柱形形成，并且该盖子11的下端敞开，覆盖在主体10的 敞开的上端，并密封主体10。相应地，根据本实用新型的金属钛萃取装置的盖子11可按照 各种适合的形状形成，而不限于图1所公开的中空的圆柱形形状。冷却单元40包括侧壁13、冷却剂入口 41和冷却剂出口 42，所述侧壁13倾斜地形 成在盖子11的顶板和侧壁之间，具体地讲，所述侧壁13的一端固定到盖子11的顶板上，所 述侧壁13的另一端固定在盖子11的侧壁上。也就是说，冷却单元40可以是由盖子11的 顶板的一部分、盖子11的侧壁的全部或者一部分以及侧壁13所形成的封闭空间。可选地， 侧壁13可沿着圆周方向围绕盖子11的侧壁形成一整圈，或者侧壁13可根据需要沿着圆周 方向围绕盖子11的侧壁按照小于360度的任意合适的角度形成。侧壁13的形状不限于图 1中所示出的直线形，侧壁13也可按照弯曲的形状、呈弧形的形状或者其它合适的形状形 成。冷却剂32 (例如水或者其它合适的流体)容纳在该冷却单元40中，所述冷却单元40 用于冷却萃取剂30的蒸汽。多孔容器12可包括底板122，所述底板122从主体10的侧壁朝着主体10的内部 按照倾斜的方式向上延伸。该多孔容器12还可包括侧壁121，所述侧壁121从所述底板122 的远离主体10的端部向上延伸，并且所述侧壁121可以与主体10的侧壁平行，所述多孔容 器12用于容纳待处理的钛合金31。所述多孔容器12形成有多个孔，所述多个孔的孔径小 于待处理的钛合金31的直径，使得待处理的钛合金31不会从多孔容器12的多个孔漏下； 另外，为了使萃取得到的液体产物顺利地从多孔容器12流下，所述孔径不能太小。优选地， 所述孔径为待萃取的钛合金大小的30% 90%。可选地，所述侧壁121和底板122的形状 不限于图1中所示出的形状，侧壁121和底板122可按照弯曲的形状、呈弧形的形状或者其 它合适的形状形成。本实用新型的金属钛萃取装置的多孔容器12的形状不限于图1中示 出的形状，其可按照弯曲的形状、弧形形状或者其它任何合适的形状形成。气体通孔20可形成在盖子11的顶板或者侧壁上，用于向主体内通入惰性气体 (例如氦气、氖气、氩气等)，以防止金属钛与空气中的氧气、氮气、水以及二氧化碳等发生 反应而导致钛的纯度降低、性能变差。可选地，根据本实用新型的金属钛萃取装置，气体通 孔20可形成在金属钛萃取装置的其它合适的位置。[0022]根据本实用新型的金属钛萃取装置还可以包括通孔21，该通孔21可形成在盖子 11的顶板、盖子11的侧壁或者金属钛萃取装置的其它合适的位置。该通孔21可用于对金 属钛萃取装置进行抽真空，以进一步防止金属钛与空气中的氧气、氮气、水以及二氧化碳等 发生反应而导致钛的纯度降低、性能变差。根据本实用新型的金属钛萃取装置还可以包括坩埚，所述坩埚形成在多孔容器12 的下方，用于收集从多孔容器12落下的产物。以下将参照图1描述使用根据本实用新型的金属钛萃取装置进行萃取的过程。参照图1，通过主体10的敞开的上端将萃取剂30放入主体10的底部，将适量的 待萃取的钛合金31放入多孔容器12内，将盖子11覆盖在主体10上，以将主体10密封好。 然后，通过通孔21对主体10进行抽真空。可选地，根据本实用新型的金属钛萃取装置可不 具有通孔21，在不具有通孔21的情况下，可通过气体通孔20对所述金属钛萃取装置进行 抽真空。作为另一种方案，也可以不对金属钛萃取装置进行抽真空，在不对金属钛萃取装置 抽真空的情况下，当通过气体通孔20将惰性气体注入金属钛萃取装置中时，金属钛萃取装 置中的空气可通过通孔21排放到外部。通过冷却剂入口 41将冷却剂32注入到冷却单元 40中。接着，通过加热装置(未示出)对主体10进行加热，在主体10内部的温度达到萃取 剂30的熔点之后，萃取剂30蒸发，并迅速上升，当蒸汽遇到侧壁13时，冷凝在侧壁13上。 经过预定时间之后，通过气体通孔20将惰性气体注入到主体10内，此时，主体10内部的压 力升高，冷凝在侧壁13上的萃取剂30就滴落在多孔容器12内，与其中的钛合金31反应， 将其中的钛萃取出来，形成液态，滴落在主体 10的底部。萃取结束后，通过冷却装置(未示 出)对萃取装置进行冷却，此时，新形成的钛合金处于主体10的底部，原来的合金位于多孔 容器12内，不需要再进行分离。打开盖子11，取出产物。可选地，当在多孔容器12的下方形成坩埚时，萃取得到的液体产物会滴落在坩埚 中，在萃取结束并且萃取装置冷却之后，打开盖子11，取出坩埚，通过使用坩埚，可以将萃取 得到的产物容易地从金属钛萃取装置中取出。以下，将参照上述萃取过程描述利用图1所示的萃取装置通过萃取剂(例如铅) 对Si-Fe-Ti合金进行萃取的实验示例1。将120克Si-Fe-Ti合金放在多孔容器12内，同时取250克金属Pb放到主体10 的底部。在真空条件下，对萃取装置进行加热，当达到反应温度(例如800°C)时，将氩气 注入到主体10内，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%，含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，将参照上述萃取过程描述利用图1所示的萃取装置通过萃取剂(例如锌) 对Sn-Ti合金进行萃取的实验示例2。将130克Sn-Ti合金放在多孔容器12内，同时将250克金属Zn放到主体10的底 部。在真空条件下，对萃取装置进行加热，当达到反应温度(例如SO(TC)时，将氩气注入到 主体10内，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%，含Zn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1200°C的温度进行蒸馏，最终将金属钛提取出来。通过上面的描述可以看出，通过本实用新型的萃取装置无需对主体10中的新旧 钛合金进行分离，并且可以得到相当高的萃取效率。虽然已参照本实用新型的示例性实施例表示和描述了本实用 新型，但本领域技术 人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本实用新型的精神和范围的情况下，可在形式 和细节上对其进行各种修改。
权利要求一种金属钛萃取装置，其特征在于包括主体(10)，上端敞开，用于容纳萃取剂；盖子(11)，密封主体(10)的敞开的上端；冷却单元(40)，围绕盖子(11)的顶板和侧壁之间的角按照密封的形式形成在盖子(11)的内侧，冷却剂容纳在该冷却单元(40)中；多孔容器(12)，围绕主体(10)的侧壁形成，钛合金容纳在该多孔容器(12)中；气体通孔(20)，设在主体(10)或者盖子(11)上。
2.如权利要求1所述的萃取装置，其特征在于所述冷却单元(40)包括侧壁(13)、冷却 剂入口(41)和冷却剂出口(42)，所述侧壁(13)围绕盖子(11)的侧壁倾斜地形成在盖子 (11)的顶板和侧壁之间，所述冷却单元(40)的侧壁(13)的一端固定到盖子(11)的顶板 上，所述冷却单元(40)的侧壁(13)的另一端固定在盖子(11)的侧壁上。
3.如权利要求2所述的萃取装置，其特征在于所述侧壁(13)按照弯曲的形状形成。
4.如权利要求2所述的萃取装置，其特征在于所述侧壁(13)呈弧形。
5.如权利要求1所述的萃取装置，其特征在于多孔容器(12)形成在冷却单元(40)的 下方，并包括底板(122)，所述底板(122)从所述主体(10)的侧壁向内向上延伸。
6.如权利要求5所述的萃取装置，其特征在于多孔容器(12)还包括侧壁(121)，所述 侧壁(121)从底板(122)的远离主体(10)的侧壁的端部向上延伸。
7.如权利要求1所述的萃取装置，其特征在于所述萃取装置还包括通孔(21)。
8.如权利要求1所述的萃取装置，其特征在于所述多孔容器(12)的孔径为待处理的钛 合金大小的30% -90%。
9.如权利要求1-8中任一项所述的萃取装置，其特征在于还包括坩埚，该坩埚形成在 多孔容器(12)的下方。
专利摘要本实用新型公开了一种金属钛萃取装置，其特征在于包括主体(10)，上端敞开，用于容纳萃取剂；盖子(11)，密封主体(10)的敞开的上端；冷却单元(40)，围绕盖子(11)的顶板和侧壁之间的角按照密封的形式形成在盖子(11)的内侧，冷却剂容纳在该冷却单元(40)中；多孔容器(12)，围绕主体(10)的侧壁形成，钛合金容纳在该多孔容器(12)中；气体通孔(20)，形成在主体(10)或者盖子(11)上。本实用新型作为从含钛合金中提取金属钛的萃取装置，能够有效利用萃取剂，明显提高萃取效率，由于不需要对新旧合金进行分离，从而结构简单，安装和拆卸方便，设备成本低。
文档编号C22B7/00GK201560228SQ20092015505
公开日2010年8月25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, 邓斌, 闫蓓蕾 申请人:攀钢集团研究院有限公司;攀钢集团有限公司;攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司;攀钢集团钢铁钒钛股份有限公司