專利名稱：金屬鈦萃取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種金屬鈦萃取裝置，更具體地講，本實(shí)用新型涉及一種從鈦合 金(例如鈦合金廢料)中提取金屬鈦的萃取裝置。
背景技術(shù)：
由于鈦以及鈦合金具有熔點(diǎn)高、比重輕、強(qiáng)度大、耐腐蝕性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，所以被廣泛 用于現(xiàn)代航空、火箭導(dǎo)彈工業(yè)、航天技術(shù)、槍炮艦艇、生物醫(yī)用材料及化工設(shè)備等。傳統(tǒng)的制 鈦方法為Kroll法，也就是采用金屬鎂從四氯化鈦中還原金屬鈦的反應(yīng)方式，反應(yīng)裝置為 海綿鈦反應(yīng)爐。傳統(tǒng)的海綿鈦反應(yīng)爐效率低，能耗大，因此需要一種效率高，結(jié)構(gòu)簡單并且 成本低的反應(yīng)裝置。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種金屬鈦萃取裝置，所述金屬鈦萃取裝置能夠有效 提高萃取效率，并且所述金屬鈦萃取裝置結(jié)構(gòu)簡單、易于安裝和拆卸，另外，所述金屬鈦萃 取裝置成本低。本實(shí)用新型的目的在于提供一種鈦合金萃取裝置，該金屬鈦萃取裝置包括主體， 上端敞開，用于容納萃取劑；蓋子，密封主體的敞開的上端；冷卻單元，圍繞蓋子的頂板和 側(cè)壁之間的角按照密封的形式形成在蓋子的內(nèi)側(cè)，冷卻劑容納在該冷卻單元中；多孔容器， 圍繞主體的側(cè)壁形成，鈦合金容納在該多孔容器中；氣體通孔，設(shè)在蓋子的頂板或者側(cè)壁 上。根據(jù)本實(shí)用新型的金屬鈦萃取裝置，所述冷卻單元可包括側(cè)壁、冷卻劑入口和冷 卻劑出口，所述冷卻單元的側(cè)壁圍繞蓋子的側(cè)壁傾斜地形成在蓋子的頂板和側(cè)壁之間，所 述冷卻單元的側(cè)壁的一端固定到蓋子的頂板上，所述冷卻單元的側(cè)壁的另一端固定在蓋子 的側(cè)壁上。根據(jù)本實(shí)用新型的金屬鈦萃取裝置，所述側(cè)壁可按照彎曲的形狀形成。根據(jù)本實(shí)用新型的金屬鈦萃取裝置，所述側(cè)壁可呈弧形。根據(jù)本實(shí)用新型的金屬鈦萃取裝置，多孔容器可形成在冷卻單元的下方，并包括 底板，所述底板從所述主體的側(cè)壁向內(nèi)向上延伸。根據(jù)本實(shí)用新型的金屬鈦萃取裝置，多孔容器還可包括側(cè)壁，所述側(cè)壁從底板的 遠(yuǎn)離主體的側(cè)壁的端部向上延伸。根據(jù)本實(shí)用新型的金屬鈦萃取裝置，所述萃取裝置還可包括通孔。根據(jù)本實(shí)用新型的金屬鈦萃取裝置，所述多孔容器的孔徑可以為待處理的鈦合金 大小的30% "90% O根據(jù)本實(shí)用新型的金屬鈦萃取裝置，所述萃取裝置還可包括坩堝，該坩堝形成在 多孔容器的下方。根據(jù)本實(shí)用新型的金屬鈦萃取裝置結(jié)構(gòu)簡單，能夠有效提高金屬鈦的萃取效率，不需要對新舊合金進(jìn)行分離，設(shè)備的安裝和拆卸簡單，成本低。
圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的金屬鈦萃取裝置的剖視圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖描述根據(jù)本實(shí)用新型的金屬鈦萃取裝置。參照圖1，根據(jù)本實(shí)用新型的金屬鈦萃取裝置包括主體10、蓋子11、冷卻單元40、多孔容器12、氣體通孔20。所述主體10可按照中空的圓柱形形成，并且所述主體10的上端敞開。萃取劑30 容納在該主體10中，用于對鈦合金31進(jìn)行萃取，萃取劑30可以是例如鋅(Zn)、鉛(Pb)或 者其它合適的金屬。另外，根據(jù)本實(shí)用新型的金屬鈦萃取裝置的主體10可按照各種適合的 形狀形成，而不限于圖1所公開的中空的圓柱形形狀。蓋子11可按照中空的圓柱形形成，并且該蓋子11的下端敞開，覆蓋在主體10的 敞開的上端，并密封主體10。相應(yīng)地，根據(jù)本實(shí)用新型的金屬鈦萃取裝置的蓋子11可按照 各種適合的形狀形成，而不限于圖1所公開的中空的圓柱形形狀。冷卻單元40包括側(cè)壁13、冷卻劑入口 41和冷卻劑出口 42，所述側(cè)壁13傾斜地形 成在蓋子11的頂板和側(cè)壁之間，具體地講，所述側(cè)壁13的一端固定到蓋子11的頂板上，所 述側(cè)壁13的另一端固定在蓋子11的側(cè)壁上。也就是說，冷卻單元40可以是由蓋子11的 頂板的一部分、蓋子11的側(cè)壁的全部或者一部分以及側(cè)壁13所形成的封閉空間?？蛇x地， 側(cè)壁13可沿著圓周方向圍繞蓋子11的側(cè)壁形成一整圈，或者側(cè)壁13可根據(jù)需要沿著圓周 方向圍繞蓋子11的側(cè)壁按照小于360度的任意合適的角度形成。側(cè)壁13的形狀不限于圖 1中所示出的直線形，側(cè)壁13也可按照彎曲的形狀、呈弧形的形狀或者其它合適的形狀形 成。冷卻劑32 (例如水或者其它合適的流體)容納在該冷卻單元40中，所述冷卻單元40 用于冷卻萃取劑30的蒸汽。多孔容器12可包括底板122，所述底板122從主體10的側(cè)壁朝著主體10的內(nèi)部 按照傾斜的方式向上延伸。該多孔容器12還可包括側(cè)壁121，所述側(cè)壁121從所述底板122 的遠(yuǎn)離主體10的端部向上延伸，并且所述側(cè)壁121可以與主體10的側(cè)壁平行，所述多孔容 器12用于容納待處理的鈦合金31。所述多孔容器12形成有多個孔，所述多個孔的孔徑小 于待處理的鈦合金31的直徑，使得待處理的鈦合金31不會從多孔容器12的多個孔漏下； 另外，為了使萃取得到的液體產(chǎn)物順利地從多孔容器12流下，所述孔徑不能太小。優(yōu)選地， 所述孔徑為待萃取的鈦合金大小的30% 90%?？蛇x地，所述側(cè)壁121和底板122的形狀 不限于圖1中所示出的形狀，側(cè)壁121和底板122可按照彎曲的形狀、呈弧形的形狀或者其 它合適的形狀形成。本實(shí)用新型的金屬鈦萃取裝置的多孔容器12的形狀不限于圖1中示 出的形狀，其可按照彎曲的形狀、弧形形狀或者其它任何合適的形狀形成。氣體通孔20可形成在蓋子11的頂板或者側(cè)壁上，用于向主體內(nèi)通入惰性氣體 (例如氦氣、氖氣、氬氣等)，以防止金屬鈦與空氣中的氧氣、氮?dú)狻⑺约岸趸嫉劝l(fā)生 反應(yīng)而導(dǎo)致鈦的純度降低、性能變差?？蛇x地，根據(jù)本實(shí)用新型的金屬鈦萃取裝置，氣體通 孔20可形成在金屬鈦萃取裝置的其它合適的位置。[0022]根據(jù)本實(shí)用新型的金屬鈦萃取裝置還可以包括通孔21，該通孔21可形成在蓋子 11的頂板、蓋子11的側(cè)壁或者金屬鈦萃取裝置的其它合適的位置。該通孔21可用于對金 屬鈦萃取裝置進(jìn)行抽真空，以進(jìn)一步防止金屬鈦與空氣中的氧氣、氮?dú)?、水以及二氧化碳?發(fā)生反應(yīng)而導(dǎo)致鈦的純度降低、性能變差。根據(jù)本實(shí)用新型的金屬鈦萃取裝置還可以包括坩堝，所述坩堝形成在多孔容器12 的下方，用于收集從多孔容器12落下的產(chǎn)物。以下將參照圖1描述使用根據(jù)本實(shí)用新型的金屬鈦萃取裝置進(jìn)行萃取的過程。參照圖1，通過主體10的敞開的上端將萃取劑30放入主體10的底部，將適量的 待萃取的鈦合金31放入多孔容器12內(nèi)，將蓋子11覆蓋在主體10上，以將主體10密封好。 然后，通過通孔21對主體10進(jìn)行抽真空。可選地，根據(jù)本實(shí)用新型的金屬鈦萃取裝置可不 具有通孔21，在不具有通孔21的情況下，可通過氣體通孔20對所述金屬鈦萃取裝置進(jìn)行 抽真空。作為另一種方案，也可以不對金屬鈦萃取裝置進(jìn)行抽真空，在不對金屬鈦萃取裝置 抽真空的情況下，當(dāng)通過氣體通孔20將惰性氣體注入金屬鈦萃取裝置中時，金屬鈦萃取裝 置中的空氣可通過通孔21排放到外部。通過冷卻劑入口 41將冷卻劑32注入到冷卻單元 40中。接著，通過加熱裝置(未示出)對主體10進(jìn)行加熱，在主體10內(nèi)部的溫度達(dá)到萃取 劑30的熔點(diǎn)之后，萃取劑30蒸發(fā)，并迅速上升，當(dāng)蒸汽遇到側(cè)壁13時，冷凝在側(cè)壁13上。 經(jīng)過預(yù)定時間之后，通過氣體通孔20將惰性氣體注入到主體10內(nèi)，此時，主體10內(nèi)部的壓 力升高，冷凝在側(cè)壁13上的萃取劑30就滴落在多孔容器12內(nèi)，與其中的鈦合金31反應(yīng)， 將其中的鈦萃取出來，形成液態(tài)，滴落在主體 10的底部。萃取結(jié)束后，通過冷卻裝置(未示 出)對萃取裝置進(jìn)行冷卻，此時，新形成的鈦合金處于主體10的底部，原來的合金位于多孔 容器12內(nèi)，不需要再進(jìn)行分離。打開蓋子11，取出產(chǎn)物?？蛇x地，當(dāng)在多孔容器12的下方形成坩堝時，萃取得到的液體產(chǎn)物會滴落在坩堝 中，在萃取結(jié)束并且萃取裝置冷卻之后，打開蓋子11，取出坩堝，通過使用坩堝，可以將萃取 得到的產(chǎn)物容易地從金屬鈦萃取裝置中取出。以下，將參照上述萃取過程描述利用圖1所示的萃取裝置通過萃取劑(例如鉛) 對Si-Fe-Ti合金進(jìn)行萃取的實(shí)驗(yàn)示例1。將120克Si-Fe-Ti合金放在多孔容器12內(nèi)，同時取250克金屬Pb放到主體10 的底部。在真空條件下，對萃取裝置進(jìn)行加熱，當(dāng)達(dá)到反應(yīng)溫度(例如800°C)時，將氬氣 注入到主體10內(nèi)，使反應(yīng)在常壓下的氬氣氛圍中反應(yīng)2小時，冷卻降溫，從而得到Pb-Ti合 金。取樣，進(jìn)行化學(xué)分析，這種合金經(jīng)化學(xué)分析表明含Ti為11. 98%，含Pb為87.89%。根 據(jù)化學(xué)分析結(jié)果進(jìn)行計算，該反應(yīng)萃取效率為83%。以下，將參照上述萃取過程描述利用圖1所示的萃取裝置通過萃取劑(例如鋅) 對Sn-Ti合金進(jìn)行萃取的實(shí)驗(yàn)示例2。將130克Sn-Ti合金放在多孔容器12內(nèi)，同時將250克金屬Zn放到主體10的底 部。在真空條件下，對萃取裝置進(jìn)行加熱，當(dāng)達(dá)到反應(yīng)溫度(例如SO(TC)時，將氬氣注入到 主體10內(nèi)，使反應(yīng)在常壓下的氬氣氛圍中反應(yīng)2小時，冷卻降溫，從而得到Zn-Ti合金。取 樣，進(jìn)行化學(xué)分析，這種合金經(jīng)化學(xué)分析表明含Ti為13. 67%，含Zn為86. 04%。根據(jù)化學(xué) 分析結(jié)果進(jìn)行計算，該反應(yīng)萃取效率為86%。由于Pb和Zn的熔點(diǎn)低且易揮發(fā)，所以可以將上述實(shí)驗(yàn)示例得到的產(chǎn)物Pb-Ti合金或Zn-Ti合金于真空條件下按照800°C至1200°C的溫度進(jìn)行蒸餾，最終將金屬鈦提取出來。通過上面的描述可以看出，通過本實(shí)用新型的萃取裝置無需對主體10中的新舊 鈦合金進(jìn)行分離，并且可以得到相當(dāng)高的萃取效率。雖然已參照本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例表示和描述了本實(shí)用 新型，但本領(lǐng)域技術(shù) 人員應(yīng)該理解，在不脫離由權(quán)利要求限定的本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，可在形式 和細(xì)節(jié)上對其進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求一種金屬鈦萃取裝置，其特征在于包括主體(10)，上端敞開，用于容納萃取劑；蓋子(11)，密封主體(10)的敞開的上端；冷卻單元(40)，圍繞蓋子(11)的頂板和側(cè)壁之間的角按照密封的形式形成在蓋子(11)的內(nèi)側(cè)，冷卻劑容納在該冷卻單元(40)中；多孔容器(12)，圍繞主體(10)的側(cè)壁形成，鈦合金容納在該多孔容器(12)中；氣體通孔(20)，設(shè)在主體(10)或者蓋子(11)上。
2.如權(quán)利要求1所述的萃取裝置，其特征在于所述冷卻單元(40)包括側(cè)壁(13)、冷卻 劑入口(41)和冷卻劑出口(42)，所述側(cè)壁(13)圍繞蓋子(11)的側(cè)壁傾斜地形成在蓋子 (11)的頂板和側(cè)壁之間，所述冷卻單元(40)的側(cè)壁(13)的一端固定到蓋子(11)的頂板 上，所述冷卻單元(40)的側(cè)壁(13)的另一端固定在蓋子(11)的側(cè)壁上。
3.如權(quán)利要求2所述的萃取裝置，其特征在于所述側(cè)壁(13)按照彎曲的形狀形成。
4.如權(quán)利要求2所述的萃取裝置，其特征在于所述側(cè)壁(13)呈弧形。
5.如權(quán)利要求1所述的萃取裝置，其特征在于多孔容器(12)形成在冷卻單元(40)的 下方，并包括底板(122)，所述底板(122)從所述主體(10)的側(cè)壁向內(nèi)向上延伸。
6.如權(quán)利要求5所述的萃取裝置，其特征在于多孔容器(12)還包括側(cè)壁(121)，所述 側(cè)壁(121)從底板(122)的遠(yuǎn)離主體(10)的側(cè)壁的端部向上延伸。
7.如權(quán)利要求1所述的萃取裝置，其特征在于所述萃取裝置還包括通孔(21)。
8.如權(quán)利要求1所述的萃取裝置，其特征在于所述多孔容器(12)的孔徑為待處理的鈦 合金大小的30% -90%。
9.如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的萃取裝置，其特征在于還包括坩堝，該坩堝形成在 多孔容器(12)的下方。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種金屬鈦萃取裝置，其特征在于包括主體(10)，上端敞開，用于容納萃取劑；蓋子(11)，密封主體(10)的敞開的上端；冷卻單元(40)，圍繞蓋子(11)的頂板和側(cè)壁之間的角按照密封的形式形成在蓋子(11)的內(nèi)側(cè)，冷卻劑容納在該冷卻單元(40)中；多孔容器(12)，圍繞主體(10)的側(cè)壁形成，鈦合金容納在該多孔容器(12)中；氣體通孔(20)，形成在主體(10)或者蓋子(11)上。本實(shí)用新型作為從含鈦合金中提取金屬鈦的萃取裝置，能夠有效利用萃取劑，明顯提高萃取效率，由于不需要對新舊合金進(jìn)行分離，從而結(jié)構(gòu)簡單，安裝和拆卸方便，設(shè)備成本低。
文檔編號C22B7/00GK201560228SQ20092015505
公開日2010年8月25日 申請日期2009年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月10日
發(fā)明者弓麗霞, 彭衛(wèi)星, 朱福興, 穆天柱, 穆宏波, 趙三超, 鄧斌, 閆蓓蕾 申請人:攀鋼集團(tuán)研究院有限公司;攀鋼集團(tuán)有限公司;攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司;攀鋼集團(tuán)鋼鐵釩鈦股份有限公司