長晶裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種長晶裝置，所述長晶裝置包括主體和支承車，所述主體包括兩個半球形球面殼，上下扣合形成球體，球體的內部形成空間以容納熔分渣，球體的扣合處設有緊固件，位于上方的半球形球面殼的頂部設有渣口和渣蓋，位于下方的半球形球面殼與支承車相連，所述主體伴隨支承車的移動而移動。根據本發明的長晶裝置從阻止熱傳導、熱輻射和熱對流三個方面全方位實現保溫緩冷效果，可使熔分渣中的黑鈦石相晶體粒度長大至滿足后續選礦工藝要求。
【專利說明】44.曰駐罷
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【技術領域】
[0001]本發明屬于鋼鐵冶金領域，尤其涉及一種用于從釩鈦鐵精礦直接還原電爐熔煉渣中回收有用元素的長晶裝置。
【背景技術】
[0002]攀西地區擁有蘊藏豐富的鈦礦資源，儲量占全國90%以上，為發展鈦渣工業提供了得天獨厚的自然條件。轉爐直接還原-電爐深還原是新開發的回收鐵精礦中鈦資源的工藝，產生的熔分渣中TiO2的含量在40%以上，該熔分渣經噴水強制冷卻后直接供給鈦白粉冶煉。
[0003]在上述熔分渣中TiO2的富集相為黑鈦石，如若能用選礦方法選出黑鈦石再進行后續處理，將使該熔分渣具有更好的回收利用價值。然而，目前電爐熔分渣中的黑鈦石晶粒與其他礦物混雜一起，體積細小，無法滿足選礦工藝的基本要求，可選性非常低。另一方面，由于冷卻速度太快，熔分渣中的元素還未來得及全部遷移到液-固相變界面，渣體就已凝固，遷移受阻，使得部分有用元素只能與需要丟棄的元素形成均一的玻璃相，而這部分有益元素僅采用物理方法不能與丟棄元素分離。因此，需提供足夠緩慢的冷卻過程才能延長熔分渣中待回收的元素向晶界 遷移的時間，使晶粒長大。

【發明內容】

[0004]本發明的目的在于提供一種長晶裝置，減慢散熱速度，熔分渣出爐后立即進入長晶裝置中可以保證黑鈦石晶體長大至粒度符合選礦要求。
[0005]為了實現上述目的，本發明提供一種長晶裝置，所述長晶裝置包括主體和支承車，其特征在于，所述主體包括兩個半球形球面殼，上下扣合形成球體，球體的內部形成空間以容納熔分渣，球體的扣合處設有緊固件，位于上方的半球形球面殼的頂部設有渣口和渣蓋，位于下方的半球形球面殼與支承車相連，所述主體伴隨支承車的移動而移動。
[0006]進一步地，所述半球形球面殼可包括內半球形球面殼和外半球形球面殼。
[0007]進一步地，所述內半球形球面殼與外半球形球面殼之間可設有反射層。
[0008]進一步地，所述反射層可為涂敷在外半球形球面殼內壁上的銀粉。
[0009]進一步地，所述半球形球面殼的內壁可設有耐火隔熱的保溫層。
[0010]進一步地，所述耐火隔熱的保溫層的內壁可涂有脫模劑。
[0011]進一步地，所述耐火隔熱的保溫層可為耐火磚。
[0012]進一步地，所述耐火磚的外表面和內表面為相似三角形，其外表面的面積大于內表面的面積從而使耐火磚整體具有弧度。
[0013]進一步地，所述長晶裝置還包括用于擋住耐火磚的鎖板，所述鎖板由兩個半圓環組成，它們的一端以轉軸連接，另一端以緊固件連接。
[0014]進一步地，所述長晶裝置還包括用于卸除鎖板的扣件，所述扣件包括彎曲部分、支撐軸、手柄和彈簧，所述彎曲部分通過支撐軸與手柄連接，所述彈簧設在手柄上并與手柄之間形成傾斜角度。
[0015]進一步地，所述渣蓋的頂部可設有吊環。
[0016]進一步地，所述吊環的內環上部可設有便于與吊鉤脫離的斜面。
[0017]進一步地，位于上方的半球形球面殼的外壁可設有起吊部件。
[0018]進一步地，位于下方的半球形球面殼可通過翻車機構與支承車相連。
[0019]進一步地，所述翻車機構可為液壓自動伸縮桿。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]通過下面結合附圖對實施例進行的描述，本發明的上述和其他目的和特點將會變得更加清楚，其中:
[0021]圖1示出了根據本發明實施例的長晶裝置的主視圖；
[0022]圖2示出了根據本發明實施例的長晶裝置的左視圖；
[0023]圖3示出了根據本發明實施例的長晶裝置的起吊部件的示意圖；
[0024]圖4示出了根據本發明實施例的長晶裝置的耐火磚鋪設圖，
[0025]其中，(a)為耐火磚鋪設完畢時形成的足球阿基米德多面體示意圖，(b)為耐火磚拼接示意圖，(c)為單塊耐火磚的A-A截面圖；
[0026]圖5示出了根據本發明實施例的鎖板的示意圖；
[0027]圖6示出了根據本發明實施例的扣件的示意圖。
[0028]圖7示出了根據本發明實施例的長晶裝置的俯視圖；
[0029]圖8示出了根據本發明實施例的長晶裝置的緊固件的示意圖；
[0030]圖9示出了根據本發明實施例的長晶裝置的渣蓋的示意圖，
[0031]其中，(a)為渣蓋主視圖，(b)為渣蓋左視圖，(C)為渣蓋俯視圖。
【具體實施方式】
[0032]以下將結合實施例對本發明作進一步的闡述，然而，下述實施例僅起到示例性的說明作用，并不能夠用來限制本發明，各幅附圖中相同的標號始終表示相同的元件。
[0033]本發明根據熱能的三種傳遞原理:熱傳導、熱輻射和熱對流，設計出一種球形的保溫長晶裝置，全面減緩熔分渣出爐后的冷卻速度，可使熔分渣中的晶粒長大至粒度符合選礦要求，也為后續建立渣球的冷卻和長晶過程的數學模型奠定了理論基礎。
[0034]下面以鈦渣的回收為例詳細論述本發明，為了使描述更簡潔，前一段所述的位于上方的半球形球面殼和位于下方的半球形球面殼將在后文中統稱為上半球形球面殼和下半球形球面殼。
[0035]圖1示出了根據本發明實施例的長晶裝置的主視圖。如圖1所示，該長晶裝置包括主體I和支承車2，主體I包括上半球形球面殼10、下半球形球面殼20、緊固件30、渣口40和渣蓋50。上半球形球面殼10與下半球形球面殼20互相扣合形成球體，內部形成的空間用于容納熔分渣，緊固件30將兩個半球形球面殼連接在一起。根據同體積的物體形狀為球形時表面積最小的原理，本發明的長晶裝置散熱面積最小，阻止熱傳導的效果優于其他任何形狀的長晶裝置。將其結構設計為上下扣合的兩個半球形球面殼，解決了若采用整體不可拆分的設計則存在冷卻后無法出渣的問題。[0036]在圖1中，支承車2包括擋板60、支撐板70和車輪80，用于承載主體I從而使長晶裝置可以移動，下半球形球面殼20與支撐板70相連，旁側設有擋板60以定位和保護主體1，支撐板70的底部設有車輪80，支承車2可將長晶裝置內的渣球運送至指定場所。此外，從電爐的出渣口至渣場之間可鋪設軌道，支承車2做成軌道車的形式并包括牽引機構(未示出)，以使該長晶裝置在完成保溫長晶后，被方便地拖運至渣場進行卸渣。
[0037]圖2示出了根據本發明實施例的長晶裝置的左視圖。如圖2所示，本實施例的主體I可設計為雙層結構的球體，其中，上半球形球面殼10包括外半球形球面殼11和內半球形球面殼12，下半球形球面殼20包括外半球形球面殼21和內半球形球面殼22，兩組外半球形球面殼與內半球形球面殼之間可采用內陷螺栓連接。
[0038]優選地，本實施例在外半球形球面殼11、21與內半球形球面殼12、22之間設有反射層13、23，從球體中心輻射出來的熱量，透過內半球形球面殼又被反射層折回球體內無法向外界輻射，這一設計大幅度降低了熱量的散失速度，類似于日常生活中的保溫暖水瓶效果，本實施例的反射層13、23為涂敷在外半球形球面殼11、21內壁上的銀粉。
[0039]優選地，在內半球形球面殼12、22的內壁設有耐火隔熱保溫層14、24以阻止熱對流和熱傳導。進一步地，可在耐火隔熱保溫層14、24的內表面涂一層脫模劑。由于本實施例的耐火隔熱保溫層14、24為耐火磚，因此脫模劑15、25涂在耐火磚與渣球相接觸的內表面，以便于在長晶結束后卸渣時渣球容易與耐火磚脫離。
[0040]此外，本實施例的上半球形球面殼10的外壁設有起吊部件16，用于在長晶結束后用吊車(未示出)將上半球形球面殼10吊離，該起吊部件16的形狀和結構將在圖3中示出。本實施例的下半球形球面殼20通過翻車機構26與支承車2相連以將冷卻后的渣球從長晶裝置中傾翻出來，優選地，該翻車機構26可為液壓自動伸縮桿。
[0041]圖3示出了根據本發明實施例的長晶裝置的起吊部件的示意圖，如圖3所示，本實施例的起吊部件16為環狀吊耳，優選地，該起吊部件16總共設有3個，在上半球形球面殼10的外壁上間距120°均勻排布，以防在起吊時因各方向用力不均勻而破壞渣球的完整性。
[0042]本實施例的耐火隔熱保溫層優選為耐火磚，然而，受現行燒制工藝的制約耐火磚無法燒成與主體I相匹配的球形。為此，本發明巧妙地將耐火磚設計為兩種規格的三角形，拼接在一起后形成足球阿基米德多面體，解決了耐火磚的鋪設難題。
[0043]圖4示出了根據本發明實施例的長晶裝置的耐火磚鋪設圖，其中圖4 (a)示出耐火磚鋪設完畢后的整體形狀，由于該足球阿基米德多面體包括12個正五邊形與20個正六邊形，因此，如圖4(b)所示，將耐火磚設計成兩種規格的三角形，大規格的耐火磚411為正三角形，可以拼接成正六邊形410，小規格的耐火磚422為等腰三角形，可以拼接成正五邊形420,小規格耐火磚422的底邊長度與大規格耐火磚411的邊長相等。
[0044]下面以小規格的耐火磚422為例對其結構進行闡述，圖4(c)示出了小規格的耐火磚422的A-A截面圖，如圖4(c)所示，耐火磚422包括外表面422a和內表面422b，其外表面422a和內表面422b為相似三角形,外表面422a的面積大于內表面422b的面積,從而使耐火磚422整體具有弧度，此弧度可使耐火磚422的頂棱422c和底棱422d的延長線相交于球心O。
[0045]在鋪設耐火磚時，先按照足球阿基米德多面體的拼接方式將每塊耐火磚在下半球形球面殼20內鋪好，然后將上半球形球面殼10倒置，按照同樣方法將耐火磚鋪好，頂部渣口 40處留一塊五邊形不作鋪設，再將半球形球面殼10、20上下扣合，由于耐火磚具有弧度，磚與磚之間的作用力可以形成拱橋支撐住上半球形球面殼10內的耐火磚不會落下。
[0046]進一步地，本發明還設計了用于使鋪設好耐火磚后的兩個半球形球面殼上下扣合的鎖板和扣件，其結構將在圖5和圖6中示出。
[0047]圖5示出了根據本發明實施例的鎖板的示意圖。如圖5所示，本實施例的鎖板由兩個半圓環100組成，它們的一端以轉軸200連接，另一端以緊固件300連接，本實施例的緊固件300包括分別設在兩個半圓環100末端的兩個耳孔301和用于連接耳孔301的螺栓302，抽出螺栓302后兩個半圓環100即可通過轉軸200打開或閉合。
[0048]圖6示出了根據本發明實施例的扣件的示意圖。如圖6所示，本實施例的扣件包括彎曲部分500、手柄501、支撐軸502和彈簧503，彎曲部分500通過支撐軸502與手柄501相連，彈簧503設在手柄501上并與手柄501之間形成傾斜角度a。
[0049]使用時，鋪設好耐火磚的上半球形球面殼10倒置，將鎖板蓋在上半球形球面殼10的扣合面上，擰緊鎖板的緊固件300，再用扣件的彎曲部分500壓住鎖板翻轉上半球形球面殼10，耐火磚被鎖板擋住而不會掉落，半球形球面殼10、20扣合后鎖板被夾在中間。然后，打開鎖板的緊固件300，調整扣件的角度使彈簧503抵住上半球形球面殼10的外壁，用力壓手柄501，通過杠桿原理扣件將以支撐軸502為著力點使兩個半球形球面殼撬開縫隙，此時迅速抽出鎖板，耐火磚在重力的作用下落實為一體，將兩個半球形球面殼扣合處的緊固件30擰緊，本實施例的長晶裝置 即組裝完成。
[0050]圖7示出了根據本發明實施例的長晶裝置的俯視圖。如圖7所示，本實施例的半球形球面殼10、20通過緊固件30連接，其結構和連接關系將在圖8中示出。上半球形球面殼10的頂部設有渣口 40和渣蓋50，渣蓋50的結構和形狀將在圖9中示出。
[0051]圖8示出了根據本發明實施例的長晶裝置的緊固件的示意圖，如圖8所示，本實施例的緊固件30為螺栓，在半球形球面殼10、20的對應位置分別設有耳孔31、32，螺栓33穿過耳孔31、32實現連接，緊固件30在半球形球面殼扣合處的四周間距90°布置4個，然而本發明不限于此，緊固件30可為本領域常用的套扣、鎖閂或插銷等，也可根據長晶裝置的體積布置更多的緊固件以使兩個半球形球面殼連接緊密，避免運輸時移動錯位。
[0052]圖9示出了根據本發明實施例的長晶裝置的渣蓋的示意圖，其中圖9(a)為渣蓋的主視圖，圖9(b)為渣蓋的左視圖，圖9(c)為渣蓋的俯視圖。如圖9(a)所示，本實施例的渣蓋50包括蓋體51和吊環52，吊環52設在蓋體51上并與吊車(未示出)的吊鉤相連，當長晶裝置出滿熔分渣后，吊鉤吊起渣蓋50蓋住渣口 40靠重力自然蓋合。進一步地，如圖9(b)所示，吊環52的內環上部設有斜面53以便于吊鉤放下后可自然滑脫。如圖9(c)所示，渣蓋50的形狀可為與渣口 40相匹配的正五邊形。
[0053]下面，將具體描述根據本發明的長晶裝置的工作過程。
[0054]出渣:先將長晶裝置運至預定位置，使渣口 40對準電爐出渣口，熔分渣全部沿渣口 40流到主體I中。再將長晶裝置移至寬敞處，利用吊車的吊鉤吊起渣蓋50蓋住渣口 40，將長晶裝置拖至渣場進行緩慢冷卻。
[0055]吊包:待長晶裝置內的晶體長大至符合規定的粒度，將連接兩個半球形球面殼的緊固件30全部打開，用吊車將上半球形球面殼10吊走，由于耐火磚14上涂抹有脫模劑15，因此吊起上半球形球面殼10后，耐火磚14直接從渣球上脫落下來。
[0056]卸渣:再利用設在支承車2上的液壓自動伸縮桿26將下半球形球面殼20傾翻，由于耐火磚24的內表面涂有脫模劑25，因此，一顆完整的渣球可與耐火磚24脫離而翻滾出來，同時鋪設在下半球形球面殼20內的耐火磚24也被傾倒出來。需要注意的是，如果有少數耐火磚粘連在半球形球面殼10或20的內壁或者渣球上，可使用錘子將其敲擊下來。
[0057]合罐:在渣場內完成卸渣后，將長晶裝置的主體I進行重新裝配，耐火磚14和24可循環使用，將半球形球面殼10、20分別鋪好耐火磚并重新扣合為一個整體，緊固件30擰緊，從電爐至渣場可鋪設軌道，支承車2沿軌道運回電爐前進行下一輪出渣。
[0058]將長晶裝置設計為球形，不但可以最大限度減小散熱面積，在將來的實驗中還便于建立整個長晶裝置中各處熔渣冷卻的模型，因為球形渣體只有距離中心位置不同，其散熱模型能夠簡化，而其他形狀的保溫長晶裝置散熱模型非常復雜，由于角落區域與其他區域所處位置不均等，這種不均等區域的散熱會相互影響而造成模型建立的困難。
[0059]根據結晶理論，非球形的渣體其各個區域的冷卻速度都不一樣，結晶粒度大小也就不一樣，由于其散熱模型的復雜性，冷卻結晶后的礦物嵌布粒度的檢測必須整個渣體進行檢測，難度與工作量都非常大，因此，非球形的長晶裝置獲得的晶體粒度只能是估計值，并且該估計值的準確度與整個渣體量的大小有關，渣量越大、體積越大其中心周圍的渣體冷卻過程才能越接近球形渣體的冷卻模型。因此，采用根據本發明的長晶裝置不僅能夠使晶體的粒度長大還能使獲得的晶體粒度均勻，易于測定和控制。
[0060]綜上所述，本發明設計了一種長晶裝置，通過熱傳導、熱輻射和熱對流三方面最大限度地減慢了冷卻速度，保證元素向固-液界面遷移的時間以使晶粒長大，采用兩個半球形球面殼分體設計可方便地傾渣，還有效地解決了在球形殼內鋪設耐火磚的困難，根據本發明的長晶裝置可以使熔分渣的保溫緩冷長晶過程順利進行，實現黑鈦石相晶體的富集，為攀西地區高鈦熔分渣的低成本回收利用奠定了堅實基礎。
[0061]然而，本發明并不受限于上述實施例，任何本領域技術人員在不脫離本發明的精神和范圍內，都可以做出可能的變動和修改，因此本發明的保護范圍應當以權利要求書中所界定的范圍為準。
【權利要求】
1.一種長晶裝置，所述長晶裝置包括主體和支承車，其特征在于，所述主體包括兩個半球形球面殼，上下扣合形成球體，球體的內部形成空間以容納熔分渣，球體的扣合處設有緊固件，位于上方的半球形球面殼的頂部設有渣口和渣蓋，位于下方的半球形球面殼與支承車相連，所述主體伴隨支承車的移動而移動。
2.根據權利要求1所述的長晶裝置，其特征在于，所述半球形球面殼包括內半球形球面殼和外半球形球面殼。
3.根據權利要求2所述的長晶裝置，其特征在于，所述內半球形球面殼與外半球形球面殼之間設有反射層。
4.根據權利要求3所述的長晶裝置，其特征在于，所述反射層為涂敷在外半球形球面殼內壁上的銀粉。
5.根據權利要求1所述的長晶裝置，其特征在于，所述半球形球面殼的內壁設有耐火隔熱的保溫層。
6.根據權利要求5所述的長晶裝置，其特征在于，所述耐火隔熱的保溫層的內壁涂有脫模劑。
7.根據權利要求5所述的長晶裝置，其特征在于，所述耐火隔熱的保溫層為耐火磚。
8.根據權利要求7所述的長晶裝置，其特征在于，所述耐火磚的外表面和內表面為相似三角形，其外表面的面積大于內表面的面積從而使耐火磚整體具有弧度。
9.根據權利要求8所述的 長晶裝置，其特征在于，所述長晶裝置還包括用于擋住耐火磚的鎖板，所述鎖板由兩個半圓環組成，它們的一端以轉軸連接，另一端以緊固件連接。
10.根據權利要求9所述的長晶裝置，其特征在于，所述長晶裝置還包括用于卸除鎖板的扣件，所述扣件包括彎曲部分、支撐軸、手柄和彈簧，所述彎曲部分通過支撐軸與手柄連接，所述彈簧設在手柄上并與手柄之間形成傾斜角度。
11.根據權利要求1所述的長晶裝置，其特征在于，所述渣蓋的頂部設有吊環。
12.根據權利要求11所述的長晶裝置，其特征在于，所述吊環的內環上部設有便于與吊鉤脫離的斜面。
13.根據權利要求1所述的長晶裝置，其特征在于，位于上方的半球形球面殼的外壁設有起吊部件。
14.根據權利要求1所述的長晶裝置，其特征在于，位于下方的半球形球面殼通過翻車機構與支承車相連。
15.根據權利要求14所述的長晶裝置，其特征在于，所述翻車機構為液壓自動伸縮桿。
【文檔編號】C22B34/12GK103740952SQ201310731608
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月26日 優先權日:2013年12月26日
【發明者】肖良初, 汪傳松, 王勇, 王洪彬 申請人:攀鋼集團礦業有限公司