长晶装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种长晶装置，所述长晶装置包括主体和支承车，所述主体包括两个半球形球面壳，上下扣合形成球体，球体的内部形成空间以容纳熔分渣，球体的扣合处设有紧固件，位于上方的半球形球面壳的顶部设有渣口和渣盖，位于下方的半球形球面壳与支承车相连，所述主体伴随支承车的移动而移动。根据本发明的长晶装置从阻止热传导、热辐射和热对流三个方面全方位实现保温缓冷效果，可使熔分渣中的黑钛石相晶体粒度长大至满足后续选矿工艺要求。
【专利说明】44.曰驻罢
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【技术领域】
[0001]本发明属于钢铁冶金领域，尤其涉及一种用于从钒钛铁精矿直接还原电炉熔炼渣中回收有用元素的长晶装置。
【背景技术】
[0002]攀西地区拥有蕴藏丰富的钛矿资源，储量占全国90%以上，为发展钛渣工业提供了得天独厚的自然条件。转炉直接还原-电炉深还原是新开发的回收铁精矿中钛资源的工艺，产生的熔分渣中TiO2的含量在40%以上，该熔分渣经喷水强制冷却后直接供给钛白粉冶炼。
[0003]在上述熔分渣中TiO2的富集相为黑钛石，如若能用选矿方法选出黑钛石再进行后续处理，将使该熔分渣具有更好的回收利用价值。然而，目前电炉熔分渣中的黑钛石晶粒与其他矿物混杂一起，体积细小，无法满足选矿工艺的基本要求，可选性非常低。另一方面，由于冷却速度太快，熔分渣中的元素还未来得及全部迁移到液-固相变界面，渣体就已凝固，迁移受阻，使得部分有用元素只能与需要丢弃的元素形成均一的玻璃相，而这部分有益元素仅采用物理方法不能与丢弃元素分离。因此，需提供足够缓慢的冷却过程才能延长熔分渣中待回收的元素向晶界 迁移的时间，使晶粒长大。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种长晶装置，减慢散热速度，熔分渣出炉后立即进入长晶装置中可以保证黑钛石晶体长大至粒度符合选矿要求。
[0005]为了实现上述目的，本发明提供一种长晶装置，所述长晶装置包括主体和支承车，其特征在于，所述主体包括两个半球形球面壳，上下扣合形成球体，球体的内部形成空间以容纳熔分渣，球体的扣合处设有紧固件，位于上方的半球形球面壳的顶部设有渣口和渣盖，位于下方的半球形球面壳与支承车相连，所述主体伴随支承车的移动而移动。
[0006]进一步地，所述半球形球面壳可包括内半球形球面壳和外半球形球面壳。
[0007]进一步地，所述内半球形球面壳与外半球形球面壳之间可设有反射层。
[0008]进一步地，所述反射层可为涂敷在外半球形球面壳内壁上的银粉。
[0009]进一步地，所述半球形球面壳的内壁可设有耐火隔热的保温层。
[0010]进一步地，所述耐火隔热的保温层的内壁可涂有脱模剂。
[0011]进一步地，所述耐火隔热的保温层可为耐火砖。
[0012]进一步地，所述耐火砖的外表面和内表面为相似三角形，其外表面的面积大于内表面的面积从而使耐火砖整体具有弧度。
[0013]进一步地，所述长晶装置还包括用于挡住耐火砖的锁板，所述锁板由两个半圆环组成，它们的一端以转轴连接，另一端以紧固件连接。
[0014]进一步地，所述长晶装置还包括用于卸除锁板的扣件，所述扣件包括弯曲部分、支撑轴、手柄和弹簧，所述弯曲部分通过支撑轴与手柄连接，所述弹簧设在手柄上并与手柄之间形成倾斜角度。
[0015]进一步地，所述渣盖的顶部可设有吊环。
[0016]进一步地，所述吊环的内环上部可设有便于与吊钩脱离的斜面。
[0017]进一步地，位于上方的半球形球面壳的外壁可设有起吊部件。
[0018]进一步地，位于下方的半球形球面壳可通过翻车机构与支承车相连。
[0019]进一步地，所述翻车机构可为液压自动伸缩杆。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中:
[0021]图1示出了根据本发明实施例的长晶装置的主视图；
[0022]图2示出了根据本发明实施例的长晶装置的左视图；
[0023]图3示出了根据本发明实施例的长晶装置的起吊部件的示意图；
[0024]图4示出了根据本发明实施例的长晶装置的耐火砖铺设图，
[0025]其中，(a)为耐火砖铺设完毕时形成的足球阿基米德多面体示意图，(b)为耐火砖拼接示意图，(c)为单块耐火砖的A-A截面图；
[0026]图5示出了根据本发明实施例的锁板的示意图；
[0027]图6示出了根据本发明实施例的扣件的示意图。
[0028]图7示出了根据本发明实施例的长晶装置的俯视图；
[0029]图8示出了根据本发明实施例的长晶装置的紧固件的示意图；
[0030]图9示出了根据本发明实施例的长晶装置的渣盖的示意图，
[0031]其中，(a)为渣盖主视图，(b)为渣盖左视图，(C)为渣盖俯视图。
【具体实施方式】
[0032]以下将结合实施例对本发明作进一步的阐述，然而，下述实施例仅起到示例性的说明作用，并不能够用来限制本发明，各幅附图中相同的标号始终表示相同的元件。
[0033]本发明根据热能的三种传递原理:热传导、热辐射和热对流，设计出一种球形的保温长晶装置，全面减缓熔分渣出炉后的冷却速度，可使熔分渣中的晶粒长大至粒度符合选矿要求，也为后续建立渣球的冷却和长晶过程的数学模型奠定了理论基础。
[0034]下面以钛渣的回收为例详细论述本发明，为了使描述更简洁，前一段所述的位于上方的半球形球面壳和位于下方的半球形球面壳将在后文中统称为上半球形球面壳和下半球形球面壳。
[0035]图1示出了根据本发明实施例的长晶装置的主视图。如图1所示，该长晶装置包括主体I和支承车2，主体I包括上半球形球面壳10、下半球形球面壳20、紧固件30、渣口40和渣盖50。上半球形球面壳10与下半球形球面壳20互相扣合形成球体，内部形成的空间用于容纳熔分渣，紧固件30将两个半球形球面壳连接在一起。根据同体积的物体形状为球形时表面积最小的原理，本发明的长晶装置散热面积最小，阻止热传导的效果优于其他任何形状的长晶装置。将其结构设计为上下扣合的两个半球形球面壳，解决了若采用整体不可拆分的设计则存在冷却后无法出渣的问题。[0036]在图1中，支承车2包括挡板60、支撑板70和车轮80，用于承载主体I从而使长晶装置可以移动，下半球形球面壳20与支撑板70相连，旁侧设有挡板60以定位和保护主体1，支撑板70的底部设有车轮80，支承车2可将长晶装置内的渣球运送至指定场所。此外，从电炉的出渣口至渣场之间可铺设轨道，支承车2做成轨道车的形式并包括牵引机构(未示出)，以使该长晶装置在完成保温长晶后，被方便地拖运至渣场进行卸渣。
[0037]图2示出了根据本发明实施例的长晶装置的左视图。如图2所示，本实施例的主体I可设计为双层结构的球体，其中，上半球形球面壳10包括外半球形球面壳11和内半球形球面壳12，下半球形球面壳20包括外半球形球面壳21和内半球形球面壳22，两组外半球形球面壳与内半球形球面壳之间可采用内陷螺栓连接。
[0038]优选地，本实施例在外半球形球面壳11、21与内半球形球面壳12、22之间设有反射层13、23，从球体中心辐射出来的热量，透过内半球形球面壳又被反射层折回球体内无法向外界辐射，这一设计大幅度降低了热量的散失速度，类似于日常生活中的保温暖水瓶效果，本实施例的反射层13、23为涂敷在外半球形球面壳11、21内壁上的银粉。
[0039]优选地，在内半球形球面壳12、22的内壁设有耐火隔热保温层14、24以阻止热对流和热传导。进一步地，可在耐火隔热保温层14、24的内表面涂一层脱模剂。由于本实施例的耐火隔热保温层14、24为耐火砖，因此脱模剂15、25涂在耐火砖与渣球相接触的内表面，以便于在长晶结束后卸渣时渣球容易与耐火砖脱离。
[0040]此外，本实施例的上半球形球面壳10的外壁设有起吊部件16，用于在长晶结束后用吊车(未示出)将上半球形球面壳10吊离，该起吊部件16的形状和结构将在图3中示出。本实施例的下半球形球面壳20通过翻车机构26与支承车2相连以将冷却后的渣球从长晶装置中倾翻出来，优选地，该翻车机构26可为液压自动伸缩杆。
[0041]图3示出了根据本发明实施例的长晶装置的起吊部件的示意图，如图3所示，本实施例的起吊部件16为环状吊耳，优选地，该起吊部件16总共设有3个，在上半球形球面壳10的外壁上间距120°均匀排布，以防在起吊时因各方向用力不均匀而破坏渣球的完整性。
[0042]本实施例的耐火隔热保温层优选为耐火砖，然而，受现行烧制工艺的制约耐火砖无法烧成与主体I相匹配的球形。为此，本发明巧妙地将耐火砖设计为两种规格的三角形，拼接在一起后形成足球阿基米德多面体，解决了耐火砖的铺设难题。
[0043]图4示出了根据本发明实施例的长晶装置的耐火砖铺设图，其中图4 (a)示出耐火砖铺设完毕后的整体形状，由于该足球阿基米德多面体包括12个正五边形与20个正六边形，因此，如图4(b)所示，将耐火砖设计成两种规格的三角形，大规格的耐火砖411为正三角形，可以拼接成正六边形410，小规格的耐火砖422为等腰三角形，可以拼接成正五边形420,小规格耐火砖422的底边长度与大规格耐火砖411的边长相等。
[0044]下面以小规格的耐火砖422为例对其结构进行阐述，图4(c)示出了小规格的耐火砖422的A-A截面图，如图4(c)所示，耐火砖422包括外表面422a和内表面422b，其外表面422a和内表面422b为相似三角形,外表面422a的面积大于内表面422b的面积,从而使耐火砖422整体具有弧度，此弧度可使耐火砖422的顶棱422c和底棱422d的延长线相交于球心O。
[0045]在铺设耐火砖时，先按照足球阿基米德多面体的拼接方式将每块耐火砖在下半球形球面壳20内铺好，然后将上半球形球面壳10倒置，按照同样方法将耐火砖铺好，顶部渣口 40处留一块五边形不作铺设，再将半球形球面壳10、20上下扣合，由于耐火砖具有弧度，砖与砖之间的作用力可以形成拱桥支撑住上半球形球面壳10内的耐火砖不会落下。
[0046]进一步地，本发明还设计了用于使铺设好耐火砖后的两个半球形球面壳上下扣合的锁板和扣件，其结构将在图5和图6中示出。
[0047]图5示出了根据本发明实施例的锁板的示意图。如图5所示，本实施例的锁板由两个半圆环100组成，它们的一端以转轴200连接，另一端以紧固件300连接，本实施例的紧固件300包括分别设在两个半圆环100末端的两个耳孔301和用于连接耳孔301的螺栓302，抽出螺栓302后两个半圆环100即可通过转轴200打开或闭合。
[0048]图6示出了根据本发明实施例的扣件的示意图。如图6所示，本实施例的扣件包括弯曲部分500、手柄501、支撑轴502和弹簧503，弯曲部分500通过支撑轴502与手柄501相连，弹簧503设在手柄501上并与手柄501之间形成倾斜角度a。
[0049]使用时，铺设好耐火砖的上半球形球面壳10倒置，将锁板盖在上半球形球面壳10的扣合面上，拧紧锁板的紧固件300，再用扣件的弯曲部分500压住锁板翻转上半球形球面壳10，耐火砖被锁板挡住而不会掉落，半球形球面壳10、20扣合后锁板被夹在中间。然后，打开锁板的紧固件300，调整扣件的角度使弹簧503抵住上半球形球面壳10的外壁，用力压手柄501，通过杠杆原理扣件将以支撑轴502为着力点使两个半球形球面壳撬开缝隙，此时迅速抽出锁板，耐火砖在重力的作用下落实为一体，将两个半球形球面壳扣合处的紧固件30拧紧，本实施例的长晶装置 即组装完成。
[0050]图7示出了根据本发明实施例的长晶装置的俯视图。如图7所示，本实施例的半球形球面壳10、20通过紧固件30连接，其结构和连接关系将在图8中示出。上半球形球面壳10的顶部设有渣口 40和渣盖50，渣盖50的结构和形状将在图9中示出。
[0051]图8示出了根据本发明实施例的长晶装置的紧固件的示意图，如图8所示，本实施例的紧固件30为螺栓，在半球形球面壳10、20的对应位置分别设有耳孔31、32，螺栓33穿过耳孔31、32实现连接，紧固件30在半球形球面壳扣合处的四周间距90°布置4个，然而本发明不限于此，紧固件30可为本领域常用的套扣、锁闩或插销等，也可根据长晶装置的体积布置更多的紧固件以使两个半球形球面壳连接紧密，避免运输时移动错位。
[0052]图9示出了根据本发明实施例的长晶装置的渣盖的示意图，其中图9(a)为渣盖的主视图，图9(b)为渣盖的左视图，图9(c)为渣盖的俯视图。如图9(a)所示，本实施例的渣盖50包括盖体51和吊环52，吊环52设在盖体51上并与吊车(未示出)的吊钩相连，当长晶装置出满熔分渣后，吊钩吊起渣盖50盖住渣口 40靠重力自然盖合。进一步地，如图9(b)所示，吊环52的内环上部设有斜面53以便于吊钩放下后可自然滑脱。如图9(c)所示，渣盖50的形状可为与渣口 40相匹配的正五边形。
[0053]下面，将具体描述根据本发明的长晶装置的工作过程。
[0054]出渣:先将长晶装置运至预定位置，使渣口 40对准电炉出渣口，熔分渣全部沿渣口 40流到主体I中。再将长晶装置移至宽敞处，利用吊车的吊钩吊起渣盖50盖住渣口 40，将长晶装置拖至渣场进行缓慢冷却。
[0055]吊包:待长晶装置内的晶体长大至符合规定的粒度，将连接两个半球形球面壳的紧固件30全部打开，用吊车将上半球形球面壳10吊走，由于耐火砖14上涂抹有脱模剂15，因此吊起上半球形球面壳10后，耐火砖14直接从渣球上脱落下来。
[0056]卸渣:再利用设在支承车2上的液压自动伸缩杆26将下半球形球面壳20倾翻，由于耐火砖24的内表面涂有脱模剂25，因此，一颗完整的渣球可与耐火砖24脱离而翻滚出来，同时铺设在下半球形球面壳20内的耐火砖24也被倾倒出来。需要注意的是，如果有少数耐火砖粘连在半球形球面壳10或20的内壁或者渣球上，可使用锤子将其敲击下来。
[0057]合罐:在渣场内完成卸渣后，将长晶装置的主体I进行重新装配，耐火砖14和24可循环使用，将半球形球面壳10、20分别铺好耐火砖并重新扣合为一个整体，紧固件30拧紧，从电炉至渣场可铺设轨道，支承车2沿轨道运回电炉前进行下一轮出渣。
[0058]将长晶装置设计为球形，不但可以最大限度减小散热面积，在将来的实验中还便于建立整个长晶装置中各处熔渣冷却的模型，因为球形渣体只有距离中心位置不同，其散热模型能够简化，而其他形状的保温长晶装置散热模型非常复杂，由于角落区域与其他区域所处位置不均等，这种不均等区域的散热会相互影响而造成模型建立的困难。
[0059]根据结晶理论，非球形的渣体其各个区域的冷却速度都不一样，结晶粒度大小也就不一样，由于其散热模型的复杂性，冷却结晶后的矿物嵌布粒度的检测必须整个渣体进行检测，难度与工作量都非常大，因此，非球形的长晶装置获得的晶体粒度只能是估计值，并且该估计值的准确度与整个渣体量的大小有关，渣量越大、体积越大其中心周围的渣体冷却过程才能越接近球形渣体的冷却模型。因此，采用根据本发明的长晶装置不仅能够使晶体的粒度长大还能使获得的晶体粒度均匀，易于测定和控制。
[0060]综上所述，本发明设计了一种长晶装置，通过热传导、热辐射和热对流三方面最大限度地减慢了冷却速度，保证元素向固-液界面迁移的时间以使晶粒长大，采用两个半球形球面壳分体设计可方便地倾渣，还有效地解决了在球形壳内铺设耐火砖的困难，根据本发明的长晶装置可以使熔分渣的保温缓冷长晶过程顺利进行，实现黑钛石相晶体的富集，为攀西地区高钛熔分渣的低成本回收利用奠定了坚实基础。
[0061]然而，本发明并不受限于上述实施例，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求书中所界定的范围为准。
【权利要求】
1.一种长晶装置，所述长晶装置包括主体和支承车，其特征在于，所述主体包括两个半球形球面壳，上下扣合形成球体，球体的内部形成空间以容纳熔分渣，球体的扣合处设有紧固件，位于上方的半球形球面壳的顶部设有渣口和渣盖，位于下方的半球形球面壳与支承车相连，所述主体伴随支承车的移动而移动。
2.根据权利要求1所述的长晶装置，其特征在于，所述半球形球面壳包括内半球形球面壳和外半球形球面壳。
3.根据权利要求2所述的长晶装置，其特征在于，所述内半球形球面壳与外半球形球面壳之间设有反射层。
4.根据权利要求3所述的长晶装置，其特征在于，所述反射层为涂敷在外半球形球面壳内壁上的银粉。
5.根据权利要求1所述的长晶装置，其特征在于，所述半球形球面壳的内壁设有耐火隔热的保温层。
6.根据权利要求5所述的长晶装置，其特征在于，所述耐火隔热的保温层的内壁涂有脱模剂。
7.根据权利要求5所述的长晶装置，其特征在于，所述耐火隔热的保温层为耐火砖。
8.根据权利要求7所述的长晶装置，其特征在于，所述耐火砖的外表面和内表面为相似三角形，其外表面的面积大于内表面的面积从而使耐火砖整体具有弧度。
9.根据权利要求8所述的 长晶装置，其特征在于，所述长晶装置还包括用于挡住耐火砖的锁板，所述锁板由两个半圆环组成，它们的一端以转轴连接，另一端以紧固件连接。
10.根据权利要求9所述的长晶装置，其特征在于，所述长晶装置还包括用于卸除锁板的扣件，所述扣件包括弯曲部分、支撑轴、手柄和弹簧，所述弯曲部分通过支撑轴与手柄连接，所述弹簧设在手柄上并与手柄之间形成倾斜角度。
11.根据权利要求1所述的长晶装置，其特征在于，所述渣盖的顶部设有吊环。
12.根据权利要求11所述的长晶装置，其特征在于，所述吊环的内环上部设有便于与吊钩脱离的斜面。
13.根据权利要求1所述的长晶装置，其特征在于，位于上方的半球形球面壳的外壁设有起吊部件。
14.根据权利要求1所述的长晶装置，其特征在于，位于下方的半球形球面壳通过翻车机构与支承车相连。
15.根据权利要求14所述的长晶装置，其特征在于，所述翻车机构为液压自动伸缩杆。
【文档编号】C22B34/12GK103740952SQ201310731608
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月26日 优先权日:2013年12月26日
【发明者】肖良初, 汪传松, 王勇, 王洪彬 申请人:攀钢集团矿业有限公司