Способ обработки диэлектрических материалов

 

Изобретение относится к измельчению и механической активации материалов, а именно к способам обработки диэлектрических материалов в планетарных мельницах при подготовке исходного сырья для получения изделий для электротехнической, электронной промышленности, для катализа и т.д.. и обеспечивает повышение чистоты и степени измельчения диэлектрического материала , в том числе при высокой энергонапряженности процесса измельчения в планетарных барабанных мельницах. Способ включает предварительное футерование рабочих поверхностей помольных барабанов и мелющих тел и последующее измельчение диэлектрического материала. Футерование рабочих поверхностей помольных барабанов и мелющих тел проводят в три стадии. На первой стадии, осуществляемой в течение 5-10 с, загужают планетарную барабанную мельницу абразивным материалом в количестве 3-5% от массы мелющих тел. На второй и третьей стадиях, осуществляемых в течение 30-40 с каждая, загружают планетарную барабанную мельницу измельчаемым диэлектрическим материалом в количестве 3-5% от массы мелющих тел. Намол после каждой стадии удаляют, а при последующем измельчении диэлектрический материал загружают в планетарную барабанную мельницу в количестве 6-20% от массы мелющих тел. 3 табл. f. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 В 02 С 17 08

М

2 .:.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4066543/31-33 (22) 05.05.86 (46) 23.02.88. Бюл. № 7 (71) Новосибирский государственный университет им. Ленинского комсомола и Институт химии твердого тела и переработки минерального сырья СО АН СССР (72) В. В. Зырянов, В. Ф. Сысоев, В. В. Болдырев и Т. В. Коростелева (53) 621.926.5 (088.8) (56) Болдырев В. В. Экспериментальные методы в механохимии твердых неорганических веществ. — Новосибирск: Наука, 1983, с. 65.

Полупроводники на основе титаната бария. — М.: Энергоиздат, с. 171 †1. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к измельчению и механической активации материалов, а именно к способам обработки диэлектрических материалов в планетарных мельницах при подготовке исходного сырья для получения изделий для электротехнической, элект ронной промышленности, для катализа и т.д., „„SU„„1375328 А 3 и обеспечивает повышение чистоты и степени измельчения диэлектрического материала, в том числе при высокой энергонапряженности процесса измельчения в планетарных барабанных мельницах. Способ включает предварительное футерование рабочих поверхностей помольных барабанов и мелющих тел и последующее измельчение диэлектрического материала. Футерование рабочих поверхностей помольных барабанов и мелющих тел проводят в три стадии.

На первой стадии, осуществляемой в течение

5 — 10 с, загужают планетарную барабанную мельницу абразивным материалом в количестве 3 — 5% от массы мелющих тел. На второй и третьей стадиях, осуществляемых в течение 30 — 40 с каждая, загружают планетарную барабанную мельницу измельчаемым диэлектрическим материалом в количестве

3 — 5% от массы мелющих тел. Намол после каждой стадии удаляют, а при последующем измельчении диэлектрический материал загружают в планетарную барабанную мельницу в количестве 6 — 20% от массы мелющих тел. 3 табл.

1375328

Изобретение относится к области измельчения и механической активации материалов, а именно к способам обработки диэлектрических материалов, и может быть использовано при подготовке исходного сырья для получения изделий, применяемых в элект ротехнической, электронной промышленности, в катализе и других отраслях науки и техники.

Цель изобретения — повышение чистоты и степени измельчения диэлектрического материала, в том числе при высокой энергонапряженности процесса измельчения в планетарных барабанных мельницах.

Способ обработки диэлектрических материалов осуществляют следующим образом.

Рабочие поверхности помольных барабанов и мелющих тел планетарной мельницы подвергают предварительной обработке (футеровке), заключающейся в контактировании их на первой стадии с абразивом, а на второй и третьей стадиях — с обрабатываемым материалом. На первой стадии подвергают рабочие поверхности обработке крупным абразивом (песок, кварц, корунд и т.д.), взятым в количестве 3 — 5О от массы мелющих тел, в течение 5 — 10 с. При этом создают шероховатости на рабочих поверхностях, обеспечивающие последующее прочное прилипание обрабатываемого материала. На второй и третьей стадиях осуществляют футеровку рабочих поверхностей небольшими порциями обрабатываемого диэлектрического материала, что обеспечивает высокую степень чистоты его обработки.

После трехстадийной предварительной подготовки рабочих поверхностей планетарной мельницы производят последующие измельчение или механическую активацию диэлектрического материала в нужном режиме в зависимости от цели обработки.

На второй и третьей стадиях осуществляют контактирование рабочих поверхностей в течение 30 — 40 с с 3 — 5О обрабатываемого материала от массы мелющих тел.

После каждой стадии производится очистка: продукты помола, загрязненные материалом мелющих тел и стенок помольных барабанов, удаляются, из планетарной мельницы.

В результате предварительной подготовки рабочие поверхности покрываются прочным слоем обрабатываемого материала, который предотвращает износ стальных поверхностей и загрязнение материала. Таким образом, сущность способа состоит в том, что обеспечивается прочное покрытие рабочих поверхностей мельницы тем материалом, который предстоит измельчать или механически активировать.

Экспериментально установлено, что высокая степень чистоты, а значит наиболее прочный футеровочный слой, образуются при учитывании следующих параметров: времени контакта с абразивом; загрузки абразива в

Я от шаровой загрузки; минимального количества обрабатываемого материала, расходуемого для создания футеровочного слоя на рабочих поверхностях; времени обработки; количества стадий, необходимых для создания футеровочного слоя; вида обрабатываемого вещества (материала); зависимости конечного результата — чистоты продукта— от центробежного фактора.

Для выявления оптимальных величин этих параметров проведено десять серий опытов, результаты которых приведены в табл. 1 — 2.

Как видно из табл. 1, оптимальными являются следующие параметры: загрузка абразива 3 — 5Я от массы мелющих тел (серия 1, опыты 2 и 4); время обработки 5—

10 с (серия 2, опыты 2 и 3); загрузка материала для самофутеровки 3 — 5О (серия 3, опыты 2 и 3); время обработки 30—

40 с (серия 4, опыты 3 и 4); количест20 во стадий 2 (серии 5 и 6).

Из табл. 1 видно, что при уменьшении количества абразива (менее ЗЯ) повышается степень загрязнения. Увеличение количества абразива больше 5О нецелесообраз25

Время обработки влияет на шероховатость рабочих поверхностей. После 10 с обработки абразив измельчается настолько, что начинается обратный процесс полировки поверхностей. При времени менее 5 с резуль30 тат не достигается так как за 2 — 3 с мель1 ница только набирает обороты.

Количество материала для самофутеровки рабочих поверхностей берут не менее Зф, В случае уменьшения этого количества цель не достигается. Повышение более 5О нецеле35 сообразно из-за перерасхода материала и энергии.

При использовании двукратного футерования конечная цель достигается.

Таким образом, при загрузке измельчаемого вещества 3 — 5Я от массы шаровой

40 загрузки и времени его обработки 30—

40 с порошок диэлектрика быстро измельчается, а его частицы благодаря электростатическим взаимодействиям прилипают к металлическим поверхностям и друг к другу (явления адгезии и аутогезии), образуя при ударах плотный футеровочный слой на рабочих поверхностях из самого материала.

Локальные импульсы температуры при ударах до 1000 С, а также фоновая температура увеличивают пластичность материаS0 лов и способствуют припеканию частиц, что в итоге приводит к более плотному и прочному защитному слою.

В табл. 2 приведены результаты серий опытов на различных материалах (выявление ассортимента) . Установлено, что при

55 обычной, обработке футеровочный слой непрочный (содержание железа увеличивается со временем обработки), а при одноразовом и двухразовом футеровании с предва1375328

Формула изобретения

50 рительной стадией создания шероховатости — достаточно прочный (содержание железа от времени обработки практически не зависит) . Вместе с тем применение двухстадийного футерования позволяет получать не только прочный слой футеровки, но и снижать содержание железа.

Опыты серий 2 и 3 (табл. 2) выполнены на оксиде магния и легированном полупроводниковом оксиде цинка. Футеровочный слой из оксида магния менее прочный по сравнению с титанатом бария. Самофутеровка из полупроводникового оксида цинка практически не создается из-за слабой аутогезии частиц порошка и адгезии к металлической поверхности, причиной чего является проводимость порошка, снимающая электрические заряды на частицах.

После футеровки рабочих поверхностей планетарной мельницы проводят обработку в ней диэлектрического материала, величина загрузки которого имеет существенное значение. Зависимость дисперсности и чистоты готового продукта от величины загрузки исходного материала приведена в табл. 3.

Как видно из табл. 3, при загрузке материала для измельчения менее 6% от массы шаровой загрузки резко возрастает количество намола железа (опыт 1), при загрузке более 20% резко падает эффективность помола, а достигаемая величина удельной поверхности невысока, что объясняется переполнением барабана в первые минуты обработки: часть шаров практически останавливаются у стенок, заторможенные избытком материала, а также тем, что толстый слой материала, налипший на стенки барабана после нескольких минут обработки, демпфирует нагрузки на частицы материала и предел разрушения не достигается для материала внутри слоя, т.е. для него измельчение прекращается.

Пример. В планетарно-центробежную мельницу типа М вЂ” 3 с центробежным фактором 40 g загружают 1 кг стальных шаров О 8 мм и 30 г (3%) абразива (песок), включают мельницу на 10 с. Тщательно удаляют абразив с продуктами намола, засыпают 30 г измельчаемого материала ВаТ10з (титаната бария) и включают мельницу на

30 с. Загрязненный продукт удаляют и обработку повторяют. После удаления неналипшего на шары и стенки барабана продукта обработки. мельница готова к работе— рабочие поверхности прочно защищены слоем титаната бария. Загружается 140 r

ВаТ10з и ведется обработка до требуемой степени помола. По результатам химического анализа содержание железа в целевом продукте составляет 0,06 — 0,07%, причем до обработки его содержание составляло 0,04 — 0,05%.

Использование предлагаемого способа обеспечивает следующие технико-экономические преимущества по сравнению с известным способом.

Повышение степени чистоты или снижение процентного содержания загрязнения материалом мелющих тел (железом) составляет до 0,06 — 0,07 мас.%. Обеспечивается возможность измельчения и мехобработки в режиме высокой энергонапряженности (40 g и более). Использование описанной методики позволяет получать достаточно чистые порошки диэлектриков с высокой удельной поверхностью. Например, для

BaTiOq за 9 мин обработки на М вЂ” 3 достигается Sv = 33,3 м-/-: при среднем размере частиц 0,03 мкм, тогда как лучшие мировые образцы струйных мельниц позволяют получать порошки титаната бария с

Яул = 7 — 8 м /г.

Способ обработки диэлектрических материалов в барабанных мельницах путем футеровки рабочих поверхностей мелющих тел и последующего измельчения ими диэлектрического материала, отличаюи<ийея тем, что, с це лью повышения чистоты н степени измельчения диэлектрического материала, в том числе при высокой энергонапряженности процесса измельчения в планетарных барабанных мельницах, футеровку рабочих поверхностей мелющих тел осуществляют одновременно с футеровкой внутренних рабочих поверхностей помольных барабанов, при этом футеровку проводят в три стадии, на первой из которых, осуществляемой в течение 5 ——

10 с, загружают планетарную барабанную мельницу абразивным материалом в количестве 3 — 5% от массы мелюших тел, на второй и третьей, осуществляемых в течение

30 — 40 с, загружают планетарную барабанную мельницу измельчаемым диэлектрическим материалом в количестве 3 — 5"/р от массы мелющих тел, причем намол после каждой стадии удаляют, а при последующем измельчении диэлектрический материал загружают в планетарную барабанную мельницу в количестве 6 — 20% от массы мелющих тел.

1375328!! !г пп

Серия опытов

1-я стадия розой загрузки ва, с

Время обработки маЗагрузка атериаа, Х ровой в течение

180с, 7. териала, с

0

0,35

0,33

0,26

0,20

0,22

0,18

0,26

0,20

0,21

0,18

0,22

0,18

0,33

10

0,18

20

0,31

0,20

10

0,18

10

0,18

10

0,20

0,20

10

0,18

40

0,18

30

0,18

30

30

0,14

1О

30

0,06

10

50

0,07

30

20

0,10

30

0,06

10

0,0

50

Загрузка абразива, Х от шаВремя обработки абразиКоличество железа при известной обработке загрузки материала

147. от шаЗагрузка атериаа,Z от аровой загрузки

Время обработки материала, с

Футерование

Количество железа после обработки загрузки материала

147. от шаровой в течение

180 с после одностадийного футерования, В

Таблица 1

2-я стадия

Количество железа после обработки загрузки материала 147. от шаровой в течение 180 с после двухстадийного футерования, z

1375328

Таблица 2

Удельная

Количество железа при мехобработке с абразивом, 7.

Время обработки, мин

Загрузка, % от шаровой

Материал

Серия опыКоличестповерхность

М2 /г во железа при обычной обработке, 7 тов загрузДвухстадийное фуОдностадийное фуки терование терование

BaTiO, (диэлектрик) 29,0

0,17 0,06

0,18 0,07

0,20 0,07

0,28 0,22

0,72 0,56

1,15 1,12

1,90 1,78

0,35

33,3

0,40

0,65

30

1,25

MgO (диэлектрик) 2,02

3 ZnO (полупроводник) 1,20

1,98

4 ВаТз Оз (прото — 14 тип) 3 — 4

Футеровка полиуретановой резиной

5 BaTiO (аналог) В струйной мель- 7-8 ни е

Таблица 3

ЭффективУдельная Содержание поверхность, железа, 7 м /г (+1 г) (+0,01K) Загрузка материала

Опыт ность помола, и (за— грузка х удельная поверхность) г 7. от шаровой загрузки

0,14

1370

27,5

1980

0,08

33,0

4670

0,07

140

33,3

4800

0,07

24,0

200

2840

0,07

12,9

220

Составитель В. Ревва

Редактор П. Гереши Техред И. Верес Корректор М. Демчик

Заказ 436/10 Тираж 582 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! 13035, Москва, 7K — 35, Раушская наб., д. 415

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная. 4