Аппарат для переработки сыпучих материалов

тение о носится к цветнои иц С ЮЗСОВЕТСЕИХЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИКГ ДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВ ОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)( ) 20.05.91 ( ) 27.0295 Бюл Ив В . (У ) Институт металлургии и обогащения АНК ССР ( Челохсаев Л,С; Спивак ММ; Храпунов В.Е; Фее ИОТараканов БМШкиров ВА Штолпер Абильмажинов Б,ЮКуликов АВШоинбаев АТ. ( Институт металлургии и обогащения АН К ССР( Авторское свидетельство СССР й 533652, кп.В 34/36, 1975. ( АГПАРАТ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ СЬПУЧИХЗУИАПОВ Ж О 1) 1792563 пз) ыв щ а конкретно к аппаратам дпя восстановления парамолибдата аммония газообразным водородом с получением метаемческого молибдена Аппарат содержит корпус, узел загрузки и реакционную камеру с вертикальным винтовым виброконвейером, центральную несущую трубу с расположенным в ней нагревателем, узел выгрузи газоход установленний в донной части. Дпя повышения качества металлического молибдена аппарат снабжен камеройподготовки исходного материала, расположенной в нижней части виброконвейера диаметр витков в реакционной камере составляет 15 -1,7 диаметра витков в камере подготощщ а разгрузочная труба в реакционной камере установлена внутри несущей коаксиально; 1 ип, 1 таблИзобретение относится к металлургиицветных металлов, к аппаратам для восстановления оксидов металлов газообразным водородом, конкретно для восстановления парамолибдата аммония с получением ме таллического молибдена.Получение металлического молибденаиз парамолибдата аммония можно разделить на четыре химических акта. В первом.при 90-110 С удаляется кристаллогидрат- "0 ная влага, с получением безводного тетрамолибдата аммония, во втором при .280-380 С тетрамолибдат разлагается до триоксида молибдена с увеличением объема материала в 3.5 раза в третьем при 15 450 - 650 С триоксид молибдена восстанавливается водородом до диоксида и в четвертом при 900 - 1000 С диоксид молибдена восстанавливается водородом до металли 20ческого молибденаДва последних акта сопровождаются постепенным уменьшением объема материала.На практике процесс проводят минимум в три стадии в отдельных аппаратах 25 (объединяют удаление кристаллогидратнойвлаги и диссоциацию безводного тетрамолибдата аммония)Известна многотрубная печь для вос становления триоксида молибдена в диоксид или диоксида в молибден, состоящая иэ обогреваемых, горизонтально расположенных в два ряда труб, помещенных в тепло-изолированный кожух, внутри трубнаходятся лодочки для материала, переме щаемые при помощи механических толкателей, Каждая труба снабжена узлом подачиводорода и отвода реакционных газов,Однако в данном аппарате не представляется возможным получить качественный 40металлический молибден при восстановлении, парамолибдата аммония водородом дометаллического молибдена, так как в ре-.зультате выделения кристаллогидратнойвлаги при диссоциации парамолибдата аммония водород будет насыщаться парамиводы, что значительно затруднит восстанов. ление оксидов молибдена,.которые не полностью восстановятся, и в результатеконечный продукт - молибден будет иметь 50примеси оксидов.Кроме того, в данном аппарате затруднен доступ восстановителя в стационарныйслой оксидов молибдена и отвод иэ негореакционных газов, что значительно снижает эффективность процесса.Известна барабанная печь для разложения парамолибдата аммония до триоксидамолибдена или восстановления последнегодо диоксида, состоящая.из вращающейся трубы, помещенной в обогреваемом неподвижном корпусе, Внутри трубы установленыдиафрагмы и лопасти, Печь снабжена узлами загрузки, выгрузки, подачи водорода иотвода реакционных газов.Недостатком конструкции аппарата является низкое качество молибдена при восстановления парамолибдата аммонияводородом. так как устройство не обеспечивает изоляцию зоны восстановления от паров воды, образующихся при удалениикристаллогидратной влаги из парамолибдата аммония; что затрудняет получение металлического молибдена без примесиоксидов,.Кроме того, п ри температуре 9001000 С, необходимой для восстановлениядиоксида молибдена до молибдена, будетдеформироваться вращающаяся на роликах труба, так как прочность стали при этойтемпературе снижается на 40-50;,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является вакуумныйаппарат для переработки сыпучих материалов, состоящий иэ цилиндрического герметичного корпуса с обогреваемымвертикальным виброконвейером, с которымжестко связана поворотная заслонка и вертикальная труба, распределительной тарели, узлов загрузки и разгрузки, Желобвиброконвейера выполнен с равномерноувеличивающейся высотой борта, Аппаратпредназначен для переработки вольфрамрениевых сплавов, однако получить в немкачественный молибден из парамолибдатааммония не возможно, так как подаваемыйв нижнюю часть виброконвейера исходныйматериал будет диссоциировать с выделением кристаллогидратной влаги, котораяпрепятствует полному протеканию реакцийвосстановления оксидов в верхней части, и,следовательно, металлический молибденбудет содержать не восстановленные оксиды, что снизит его качество.Цель изобретения - повышение качества металлического молибдена при восстановлении парамолибдата аммония,Поставленная цель достигается тем, чтовибровакуумный аппарат. содержащий герметичный корпус, узел загрузки и реакционную камеру с вертикальным винтовымвиброконвейером, центральной несущейтрубой, расположенным в ней нагревателе,узел выгрузки с вертикальной разгрузочнойтрубой, и газоход, установленный в доннойчасти, снабжен камерой подготовки исходного материала, расположенной в нижнейчасти виброконвейера, диаметр витков в реакционной камере составляет 1,5-1,7 диаметра витков в камере подготовки.диаметр в ков в реакционной камере в 1 р,7 ра по сравнению с витками в кам 4 ре подготовки материала, Это позволяет избежать увеличения высоты слоя материаит зэна витке, что обеспечивает необходимую опроницаемость и тепломэссообмен, а, едовательно, улучшает условия восставления оксидов молибдена. На верхних тках для наиболее полного восстановлея диоксида молибдена до металлического еличенный диаметр витка позволяет проводить последнюю стадию восстановления в наиболее тонком слое, обеспечивая наилучшие условия тепломассообмена с получением качественного металлического м либдена,Выполнение диаметра витков виброконвейера в реакционной камере менее 1,5 диаметра витков в камере подготовки материала приводит к увеличению высоты слоя при увеличении объема материала в момейт образования МоОз. При этом резко ухудшаются условия для нагрева материала и диффузии через слой газообразных компонентов реакции, что приводит к ухудшению условий восстановления оксидов молибдена. Это снижает качество получаемдго молибдена,Увеличение диаметра витков в реакционной камере более 1,7 раза по сравнению с агитками камеры подготовки материала не разгрузочная труба в реакционной камере установлена внутри несущей козксиэльно.Снабжение аппарата камерой подгот вки исходного материала позволяет выдел ть стадию удаления кристаллогидратной влаги в отдельную зону, Это позволяет исклнэчить попадание кристаллогидратной влаг в реакционную камеру, где происходит в сстановление оксидов молибдена, что у учшает условия для полного протекания р акций восстановления и, следовательно, и лучение качественного металлического м либденэ. Это объясняется тем, что подав емый в верхнюю часть реакционной камеры под избыточным давлением водород способствует вытеснению образующих в и дготовительной камере паров воды через г зоход, установленный в донной части реа ционной камеры, препятствуя их распрос ранению в верхнюю часть аппарата, что и ключает обратную реакцию окисления в сстановленного молибдена,Как указывалось выше, при разложении т трамолибдатз с образованием триоксида м либденэ происходит увеличение обьема м териалэ в 3,5 раза. В отличие от прототип, где витки виброконвейера выполнены с р вномерно увеличивающейся высотой б рта, в предлагаемом аппарате увеличен3 обеспечивает эффективный подвод тепла кматериалу, что снижает степень восстановления йухудшает качество получаемого молибдена, а вызывает увеличение5 габаритных размеров аппарата, вследствиечего увеличивается непроизводительный .расход электроэнергии и металлоемкостьконструкции.Установка разгрузочной трубы коакси 10 ально внутри несущей трубы виброконвейера позволяет осуществить выгрузкувосстановленного молибдена через кольцевой зазор, при этом частицы молибдена всостоянии, свободного падения проходят15 наиболее горячую зону аппарата противоточно нагретому водороду. Это приводит кдополнительному восстановлению "остаточных оксидов до металлического молибденазз счет хорошего контакта частиц материала20 с горячим водородом и повышает качествополучаемого молибдена.Кроме того, установка разгрузочной. трубы внутри несущей трубы позволяет максимально приблизить корпус аппарата к25 виброконвейеру, улучшая омывание витковс материалом водорода; Это улучшает условия восстановления оксидов и повышает ка.чество молибдена;:0 Кроме того, дополнительно используется тепло выгружаемого металла для нагревапоступающего на переработку материала вподготовительной камере, расположеннойв нижней части виброконвейера, что позво 35 ляет более эффективно вести процесс.На чертеже показан предлагаемый аппарат, он состоит из заключенныхв герметичный корпус 1 реакционной камеры 2 икамеры подготовки исходного материала 3,40 расположенной в нижней части виброкон-вейера 4, жестко закрепленного на центральной несущей трубе 5, узла загрузки 6,соединенного с камерой подготовки исходного материала 3, разгрузочной трубы 7,45 установленной внутри центральной несущей трубой 5 коаксизльно, патрубков подачи водорода 8 и патрубка отводареакциойных- газов 9, расположенного вдонной части реакционной камеры 2. Аппа 50 рат снабжен центральным электронагревателем 10, расположенным внутриразгрузочной трубы 7, и периферийным нагревателем 11, заключенным в герметичныйкорпус 12, а также теплоизоляцией 13. Цен 55 тральная несущая труба 5 эластично соединена с корпусом аппарата 1, снабженнымкессонами 14, при помощи резиновых диафрагм 15 и жестко соединена с виброприводом 16,Аппарат работает следующим образом.Предварительно заполненный аргоном аппарат разогревается до необходимой температуры. Включает вибропривод 16 и виброконвейеру 4 сообщаются направленные колебания, Через патрубки подачй во дорода 8 осуществляется заполнение аппарата водородом, При этом около 80 необходимого количества водорода проходит через кессон 14, нагревается и одновременно охлаждает корпус аппарата 1, а 20 10 водорода пропускается через внутреннюю полость центрального нагревателя 10, Горячий водород поступает в верхнюю часть реакционной зоны 2.При помощи загрузочного устройства 6 15 исходный парамолибдат аммония непрерывно с заданной производительностью подается в камеру подготовки материала 3 на нижний виток и под действием виброколебаний перемещается вверх в виде слоя вы сотой 30-35 мм, при этом материал нагревается до температуры 100-200 С и иэ него удаляется коисталлогидратная влага. Образующиеся при этом водяные пары сра.зу удаляются из объема аппарата через пат рубок отвода реакционных газов 9.При переходе материала по виткам виброконвейера 4 из камеры подготовки материала 3 в реакционную камеру 2 материал нагревается до температуры диссоциации 30 безводного тетрамолибдата аммония с образованием МоОз и происходит увеличение его объема, Однако за счет большего диаметра витков в реакционной камере 2 изменения высоты слоя не происходит. 35 Перемещаясь по виброконвейеру 4 далее вверх, материал попадает в температурную зону, соответствующую восстановлению оксидов молибдена, где реагируют с движущимся в противоположном направлении 40горячим водородом. Газы, образованные в результате реакций восстановления, удаля ются из аппарата через патрубок отвода реакционных газов 9.При достижении верхнего витка вибро конвейера 4 материал полностью восстанавливается до металлического молибдена, который ссыпается через кольцевой зазор, образованный несущей трубой 5 и разгрузочной трубой 7 и выводится из аппарата, 50П р и м е р. В укрупненно-лабораторномаппарате предлагаемой конструкции производительностью 100 т/сутки с высотой виброконвейера в камере подготовки материала - 170 мм, реакционной камере - 55 500 мм, с шагом витков -25 мм идиаметром центральной несущей трубы - 70 мм было переработано 20 кг парамолибдата аммония, соответствующего ТУ 95, 380-82 и содержащего 81 МоОз, осушенным водородом в течение 5 часов. Температура в камере подготовки материала составила 100-400 С, в реакционной камере 400- 950 С, расход водорода - 465 л/ч, частота вибрационных колебаний - 59 Гц, вертикальная и горизонтальная составляющие амплитуды колебаний виброжелоба составили: 0,1-0,5 мм и 1-3 мм соответственно,Удельный расход электроэнергии составил 4500 кВтч/т металлического молибдена."Диаметр витков в реакционной камере и камере подготовки материала составили 195 и 130 мм соответственно (при их отношении 1,5).В результате опыта было получено 10,82 кг металлического молибдена чистотой 99,5, который соответствует марке "Порошок молибденовый" ТУ 48-19-316-80,Аналогично были проведены испытания аппарата предлагаемой конструкции с диаметрами витков в реакционной камере 208 и 221 мм и соотношении их с диаметром витков в камере подготовки материала 1,6 и 1,7 соответственно, а также с диаметрами витков 182 и 234 мм и соотношении 1;4 и 1,8, соответственно (запредельные значения). Результаты испытаний приведейы в таблице.Таким образом, испытания аппарата предлагаемой конструкции с диаметром витков виброконвейера в.камере подготовки материала 130 мм и реакционной камере 185-221 мм, показали возможность получения товарного металлического молибдена марки "Порошок молибденовый" при восстановлении парамолибдата аммония водородом,Расчет экономической эффективности работы аппарата основан на экономии расхода электроэнергии для получения молибдена из парамолибдата аммония по сравнению с базовым объектом на Уз КТЖМ - разложение парамолибдата аммония осуществляется в трубчатой печи; восстановление триоксида до диоксида водородом во вращающейся трубчатой печи; восстановле- . ние диоксида молибдена до молибдена в многотрубной печи, Общий удельный расход электроэнергии в базовом объекте составляет 10500 кВтч, на 1 т молибдена, В предлагаемом аппарате удельный расход электроэнергии составляет 4500 кВтч/т молибдена,10 1792563 Диаметр витка, мм Соотношение диаметров Содержание молибдена в продукте, ММопытовПримечания Масса продукта,кгреакционная каме- ра камера подготовки исходного материала 99.5 195 130 Марка "Порошок" молибденовый10,82 1,5 То же 208 130 99,3 1,6 10,80 221 130 99,6 17 10.85 Не товарный продукт. Частично пересыпался через борт. 1,8 Формула изобретенияАППАРАТ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ СЫУЧИХ МАТЕРИАЛОВ, содержащий корус, узел загрузки и реакционную камеру с вертикальным винтовым виброконвейером, центральной несущей т убой, расположенным в ней нагреват лем, узлом выгрузки с вертикальной разгрузочной трубой и газоходом, установленным в донной части, отличаю щийся тем, что, с целью повышения качества металлического молибдена при восстановлении парамолибдата аммония, он снабжен камерой подготовки исходного материала, расположенной в нижней части виброконвейера, диаметр витков в реакционной камере составляет 1,5 - 1,7 диаметра витков в камере подготовки, разгрузочная труба в реакционной камере установлена внутри несущей коаксиально.КоРРектоР О Кул едактор Л. Пилипенко Заказ 1343 Тираж Подписн НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101