一种气相还原法制备高纯钛粉的装置的制作方法

1.本实用新型涉及冶金及化工技术领域，特别是指一种气相还原法制备高纯钛粉的装置。


背景技术：

2.金属钛因为具有低密度、高熔点、超高的比强度和优异的耐腐蚀性能，被广泛的应用在航天、海洋工程、交通运输等领域。其中钛随着航空航天、电子信息快速发展，高纯钛的需求量也在不断地增加，发展高品质、低成本的高纯钛制备方法对这些领域的发展至关重要。
3.高纯钛的制备方法有物理法和化学精炼法两大类。其中得到产业化应用的主要有克劳尔法、碘化物热分解法、熔盐电解精炼法和电子束熔炼法。kroll法制备钛粉工艺过程复杂、杂质含量高、制得的粉末形状不规则，间歇式生产。熔盐电解法去除mn、v等与钛电位接近的杂质元素效果差；电子束熔炼法需要将产物中的氧和重金属元素必须要提前去除，一般不能作为一个独立的提纯钛的方法；气相金属热还原法是一种有效的获得高纯度、球形度好、流动相好的金属钛粉的方法。
4.但是目前其工艺的研究相对较少，其工艺中高纯钛粉尺寸不易控制。


技术实现要素：

5.本实用新型要解决的技术问题是提供一种气相还原法制备高纯钛粉的装置，以解决现有的制备工艺中高纯钛粉尺寸不易控制的问题。
6.针对此问题，本技术提供一种气相还原法制备球形高纯钛粉的装置，此装置可以很好的控制合成钛粉的尺寸。
7.为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：
8.一种气相还原法制备高纯钛粉的装置，所述装置包括：
9.加热部，用于为高纯钛粉还原反应提供热量；
10.ticl4储存器，与所述加热部连接，用于为所述加热部提供ticl4；
11.载入管道，连通所述加热部与所述ticl4储存器；
12.其中所述载入管道与所述加热部之间呈第一预设角度可调节连接，与所述ticl4储存器之间呈第二预设角度可调节连接。
13.在一种可选的实施例中，所述第一预设角度与所述第二预设角度相同。
14.在一种可选的实施例中，所述第一预设角度与所述第二预设角度为95
°
～175
°
。
15.在一种可选的实施例中，所述加热部包括加热炉管，所述加热炉管与所述ticl4储存器通过所述载入管道连接。
16.在一种可选的实施例中，所述加热部还包括气化室，所述气化室位于所述加热炉管内，所述气化室用于放置还原剂。
17.在一种可选的实施例中，所述加热部还包括至少一组加热炉，所述加热炉沿径向
设置于所述加热炉管圆周。
18.在一种可选的实施例中，所述加热部加热区温度为700℃～1250℃。
19.在一种可选的实施例中，所述装置还包括保护气体部，所述保护气体部与所述ticl4储存器连接。
20.在一种可选的实施例中，所述保护气体部包括相连的氩气瓶与气体输送管路，所述氩气瓶通过所述气体输送管路与所述ticl4储存器连接。
21.在一种可选的实施例中，所述加热炉管为不锈钢材质管路。
22.本实用新型的上述技术方案的有益效果如下：
23.本实用新型实施例提供的装置通过ticl4储存器与加热部连接，为加热部提供ticl4，基于载入管道与加热部之间呈第一预设角度可调节连接，与ticl4储存器之间呈第二预设角度可调节连接，可以实时调节载入管道与加热部之间位置，以及载入管道与ticl4储存器之间位置关系，进而可以控制所形成的金属钛成球形颗粒或椭球形颗粒或无规则颗粒以及颗粒尺寸大小。
附图说明
24.图1为本实用新型实施例提供一种气相还原法制备高纯钛粉的装置结构示意图；
25.图2为本实用新型实施例提供的第二预设角度示意图。
26.[附图标记]
[0027]
1、ticl4储存器；2、载入管道；3、加热炉管；4、气化室；5、加热炉；6、气体输送管路。
具体实施方式
[0028]
为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
[0029]
下面结合附图和具体实施例对本实用新型提供的一种建筑施工用警示效果好的护栏进行详细描述。同时在这里做以说明的是，为了使实施例更加详尽，下面的实施例为最佳、优选实施例，对于一些公知技术本领域技术人员也可采用其他替代方式而进行实施；而且附图部分仅是为了更具体的描述实施例，而并不旨在对本实用新型进行具体的限定。
[0030]
需要指出的是，在说明书中提到“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”、“一些实施例”等指示所述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但未必每个实施例都包括该特定特征、结构或特性。另外，在结合实施例描述特定特征、结构或特性时，结合其它实施例(无论是否明确描述)实现这种特征、结构或特性应在相关领域技术人员的知识范围内。
[0031]
通常，可以至少部分从上下文中的使用来理解术语。例如，至少部分取决于上下文，本文中使用的术语“一个或多个”可以用于描述单数意义的任何特征、结构或特性，或者可以用于描述复数意义的特征、结构或特性的组合。另外，术语“基于”可以被理解为不一定旨在传达一组排他性的因素，而是可以替代地，至少部分地取决于上下文，允许存在不一定明确描述的其他因素。
[0032]
可以理解的是，本公开中的“在
……
上”、“在
……
之上”和“在
……
上方”的含义应当以最宽方式被解读，以使得“在
……
上”不仅表示“直接在”某物“上”而且还包括在某物“上”且其间有居间特征或层的含义，并且“在
……
之上”或“在
……
上方”不仅表示“在”某物“之上”或“上方”的含义，而且还可以包括其“在”某物“之上”或“上方”且其间没有居间特征或层的含义。
[0033]
此外，诸如“在
…
之下”、“在
…
下方”、“下部”、“在
…
之上”、“上部”等空间相关术语在本文中为了描述方便可以用于描述一个元件或特征与另一个或多个元件或特征的关系，如在附图中示出的。空间相关术语旨在涵盖除了在附图所描绘的取向之外的在设备使用或操作中的不同取向。设备可以以另外的方式被定向，并且本文中使用的空间相关描述词可以类似地被相应解释。
[0034]
请参见图1，图1为本实用新型实施例提供一种气相还原法制备高纯钛粉的装置结构示意图，该装置包括：加热部，ticl4储存器1与载入管道2。其中，加热部用于为高纯钛粉还原反应提供热量；ticl4储存器1与加热部连接，用于为加热部提供ticl4；载入管道2连通加热部与ticl4储存器1；其中载入管道2与加热部之间呈第一预设角度连接，与ticl4储存器1之间呈第二预设角度连接。
[0035]
本实用新型实施例提供的装置至少具有以下有益效果：
[0036]
本实用新型实施例提供的装置通过ticl4储存器1与加热部连接，为加热部提供ticl4，基于载入管道2与加热部之间呈第一预设角度可调节连接，与ticl4储存器1之间呈第二预设角度可调节连接，可以实时调节载入管道2与加热部之间位置，以及载入管道2与ticl4储存器1之间位置关系，进而可以控制所形成的金属钛成球形颗粒或椭球形颗粒或无规则颗粒以及颗粒尺寸大小。
[0037]
以下将通过可选的实施例进一步解释和描述本实用新型实施例提供的装置。
[0038]
需要说明的是，ticl4与金属发生还原反应，生成钛粉，本实用新型实施例通过ticl4储存器1提供含有钛的卤化钛，与金属反应。进一步地，ticl4储存器1可以为不锈钢材质的存储器，不锈钢存储器不与ticl4发生反应，易于保存。
[0039]
在一种可选的实施例中，第一预设角度与第二预设角度相同。
[0040]
进一步地，加热部与ticl4储存器1可以位于同一水平面错位设置，即加热部与ticl4储存器1平行设置，此时第一预设角度与第二预设角度相同。加热部与ticl4储存器1也可以不平行设置，此时第一预设角度与第二预设角度也可以不同。
[0041]
在一种可选的实施例中，第一预设角度α与第二预设角度β为95
°
～175
°
。
[0042]
进一步地，第一预设角度α与第二预设角度β为95
°
、97
°
、100
°
、105
°
、115
°
、125
°
、135
°
、145
°
、155
°
、165
°
、175
°
等。本实用新型实施例对第一预设角度与第二预设角度大小不限于此。
[0043]
本实用新型实施例里的α、β指的是ticl4输入管与反应器的轴线、法线之间的夹角。调整α与β实际上调整的就是进入反应器的ticl4与反应器的轴线、法线的夹角。α、β的变化意味着在ticl4总动能一定的前提下，ticl4前进速度与ticl4旋转速度之间比值的变化。
[0044]
在一种可选的实施例中，加热部包括加热炉管3，加热炉管3与ticl4储存器1通过载入管道2连接。
[0045]
进一步地，加热炉管3可以为圆柱形炉管。加热炉管3具有第一端与第二端，第一端与第二端相对设置。ticl4储存器1通过载入管道2与加热炉管3的第一端连接，第二端用于与肥料排放装置连接。
[0046]
在一种可选的实施例中，加热部还包括气化室4，气化室4位于加热炉管3内，气化
室4用于放置还原剂。
[0047]
进一步地，气化室4可以为矩形气化室4，气化室4放在加热炉管3内，还原剂可以为金属镁或钙，携带ticl4的氩气在加热炉管3中以螺旋方向由低温区向高温区移动并与在高温区被加热呈气态的镁蒸气或钙蒸汽发生化学反应，得到金属钛和氯化镁/氯化钙。
[0048]
在一种可选的实施例中，加热部还包括至少一组加热炉5，加热炉5沿径向设置于加热炉管3圆周。
[0049]
可以理解的是，ticl4还原反应为吸热反应，即需要对还原剂进行加热，达到还原所需温度，因此本实用新型实施例通过包围在加热炉管3外壁的加热炉5对加热炉管3进行加热。进一步地，加热炉5可以为设置在加热炉管3上表面的第一组加热炉5，也可以包括设置在哎加热炉管3下表面的第二组加热炉5。加热炉5的数量根据需要进行确定，本实用新型实施例对此不做限定。
[0050]
在一种可选的实施例中，加热部加热区温度为700℃～1250℃。
[0051]
需要说明的是，可以根据还原剂的种类确定加热部加热区的温度，进一步地，加热部加热区温度可以为700℃、750℃、800℃、850℃、900℃、950℃、1000℃、1100℃、1200℃、1250℃等。本实用新型实施例对加热区温度不限于此。
[0052]
在一种可选的实施例中，装置还包括保护气体部，保护气体部与ticl4储存器1连接。
[0053]
通过设置保护气体可以对ticl4进行保护，进一步地，保护气体可以为氩气。氩气携带的ticl4气体沿着加热炉管3圆管形反应器的中心线方向以第一预设角度输入反应器中，通过调整角度可以实现不同形貌、不同尺寸大小的高纯金属钛颗粒控制，实现多种尺寸、多形貌高质量高纯钛粉的制备。
[0054]
在一种可选的实施例中，保护气体部包括相连的氩气瓶与气体输送管路6，氩气瓶通过气体输送管路6与ticl4储存器1连接。
[0055]
氩气储存在氩气瓶中，ticl4伴随氩气进入加热炉管3中与加热后的镁蒸汽或钙蒸汽发应生成高纯度的钛粉。
[0056]
在一种可选的实施例中，加热炉管3为不锈钢材质管路。
[0057]
通过设置加热炉管3为不锈钢材质可以避免镁粉或者卤气等于加热炉管3产生反应，腐蚀加热炉管3，影响设备使用寿命。
[0058]
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。