Устройство для очистки щелочных металлов от примесей

Устройство для очистки щелочных металлов от примесей

Реферат

 

Изобретение относится к металлургии, а именно к устройствам для очистки от примесей щелочных металлов, предназначенных для использования преимущественно в циркуляционных энергетических контурах и установках разделения изотопов. Цель изобретения - повышение производительности и снижение энергетических затрат. В емкости 1 при оптимальной температуре щелочной металл обрабатывают геттером 2. Очищенный металл из верхнего слоя емкости 1 поступает в дополнительную емкость 8, откуда по капиллярно-пористой структуре 4 за счет капиллярных сил поступает на испарение. Пары металла конденсируют и собирают в сборнике 6. Отбор металла в емкость 8 из верхнего слоя емкости 1 (т. е. с минимальным содержанием неметаллических включений) удлиняет срок службы капиллярно-пористой структуры 4, так как уменьшается вероятность забивания порового пространства. Это увеличивает производительность за счет уменьшения простоев. Проведение процессов геттерирования и дистилляции в оптимальных температурных и барометрических условиях повышает производительность и снижает энергетические затраты. 1 ил.

Изобретение относится к металлургии, а именно к устройствам для очистки от примесей щелочных металлов, предназначенных для использования, преимущественно в циркуляционных энергетических контурах и установках разделения изотопов. Цель изобретения повышение производительности и снижение энергетических затрат. На чертеже изображена принципиальная схема устройства. Устройство для очистки щелочных металлов от примесей содержит емкость 1 для расплава щелочного металла с геттером 2, паровой канал 3, заполненный капиллярно-пористой структурой 4, изготовленной, например, из нержавеющей сетки саржевого плетения, нагреватель 5, конденсатор и сборник 6 конденсата. Конец капиллярно-пористой структуры 4, противоположный тому, на котором размещен нагреватель 5, помещен в подвижно закрепленную относительно емкости 1 посредством сильфона 7 дополнительную емкость 8, которая посредством винта 9 и гайки 10 соединена с кронштейном 11 и при вращении винта 9 будет принудительно перемещаться вдоль сильфона 7, сжимая его, и в нижнем положении сообщаться с емкостью 1 для расплава с зазором, герметично соединенной с корпусом парового канала 3. На чертеже приняты следующие обозначения: 12-14 сигнализаторы уровня расплава, 15 и 16 патрубки с кранами соответственно для слива отстоя и наддува газом емкости 1. Капиллярно-пористая структура 4 на участке, погружаемом в емкость 8 (за пределами парового канала 3), снабжена обечайкой 17, охватывающей капиллярно-пористую структуру 4. Устройство работает следующим образом. Расплав в емкости 1 разогревают до оптимальной температуры геттерирования и эту температуру поддерживают в течение всего процесса очистки. Геттер 2 взаимодействует с неметаллическими примесями, имеющимися в расплаве в виде химических соединений, свободно растворенными газами и газами, выделяющимися в результате термического разложения соединений примесей. В результате количество примесей в расплаве уменьшается. Связывание геттером 2 примесей щелочных металлов в стойкие соединения способствует очищению именно поверхностного слоя очищаемого металла в емкости 1. Емкость 8 опускают посредством вращения винта 9 вниз до касания сигнализатором 12 уровня расплава поверхности расплава в емкости 1. Контактная поверхность сигнализатора 12 установлена относительно верхнего среза емкости 8 так, что при касании сигнализатором 12 поверхности расплава верхний срез емкости 8 оказывается погруженным в поверхностный слой расплава. Заполнение емкости 8 предварительно уже очищенным расплавом из верхнего его слоя в емкости 1 контролируют сигнализатором 13 уровня расплава. По заполнении емкости 8 расплавом ее посредством вращения винта 9 перемещают в верхнее положение (см. чертеж). Одновременно с процессом геттерирования происходит дальнейшая очистка расплава от примесей в следующем порядке. Расплав из емкости 8 капиллярными силами втягивается в капиллярно-пористую структуру 4, полностью заполняя пористое пространство. При этом происходит фильтрация расплава, т. е. процесс отделения нерастворенных частиц примесей от жидкости. Расплав очищается от диссоциированных газов, не поглощенных геттером 2, соединений геттера с примесями, не выпавшими в отстойную часть емкости 1 и попавшими в емкость 8, и в пористом пространстве под нагревателем 5 накапливается уже практически очищенный щелочной металл, который извлекают из капиллярно-пористой структуры 4 путем испарения посредством нагревателя 5, а полученный пар конденсируют в конденсаторе 6. При этом происходит окончательная очистка щелочного металла дистилляцией при температуре, не зависящей от температуры геттерирования. Освобождающееся при испарении расплава место в капиллярно-пористом пространстве под воздействием капиллярных сил занимает расплав, отсасываемый из емкости 8. При выработке расплава (контролируется по сигнализатору 14 уровня расплава) емкость 8 заполняют вновь так, как описано выше, и процесс очистки происходит непрерывно до полной выработки расплава из емкости 1. Перед загрузкой в емкость 1 новой порции подлежащего очистке щелочного металла отстой сливают через патрубок 15 с краном. Поскольку в емкость 8 отбирают расплав из верхнего слоя в емкости 1 (слоя наиболее чистого), то концентрация примесей в емкости 8 минимальна и, следовательно, в данном устройстве значительно снижена концентрация примесей, способных попасть в капиллярно-пористое пространство и закупорить его. Это приводит к удлинению срока службы капиллярно-пористой структуры, снижению непроизводительных затрат времени на ее очистку и замену и тем самым повышает производительность устройства. Применение изобретения приводит к снижению энергетических затрат. Это достигается за счет того, что процессы геттерирования и дистилляции, производимые одновременно, осуществляют при оптимальных как температурных, так и барометрических условиях. Геттерирование при низком давлении приводит к дополнительным энергетическим затратам как на вакуумирование объема емкости 1, так и на паразитное (для этого процесса) испарение вещества. Проведение процесса геттерирования при давлении в емкости 1, большем давления насыщенного пара очищаемого металла и, естественно, значительно большем оптимального давления дистилляции, позволяет исключить указанные непроизводительные затраты энергии. Наддув газом емкости 1 производят через патрубок 16 с краном. В предлагаемом устройстве это становится возможным из-за наличия у капиллярно-пористой структуры 4 обечайки 17, образующей со стенками емкости 8 и расплавом гидрозатвор, препятствующий проникновению избыточного газа в капиллярно-пористую структуру 4 в процессе дистилляции вещества. Этот гидрозатвор позволяет одновременно поддерживать избыточное давление газа в полости емкости 1 и разрежение в полости, сборника 6 конденсата. Таким образом, применение предлагаемого устройства позволяет повысить производительность и снизить энергетические затраты на процесс очистки щелочных металлов от примесей.

Формула изобретения

Устройство для очистки щелочных металлов от примесей дистилляцией и геттерированием, содержащее емкость с геттером для расплава, соединенную с конденсатором паровым каналом, сборник конденсата, капиллярно-пористую структуру, расположенную в паровом канале, и нагреватель, установленный в верхней части парового канала, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и снижения энергетических затрат, оно снабжено дополнительной емкостью, соединенной с емкостью для расплава, паровой канал соединен с дополнительной емкостью и выполнен с обечайкой, расположенной в дополнительной емкости с зазором вокруг капиллярно-пористой структуры.

РИСУНКИ

Рисунок 1