Способ гранулирования расплава взрывчатого вещества

 

Изобретение относится к технологии производства гранул из расплавов взрывчатых веществ. Способ гранулирования расплава взрывчатого вещества включает дозирование расплава в виде струй, движущихся поступательно в направлении движения горизонтальной охлаждаемой поверхности и осаждающихся на нее с образованием капель. С целью повышения производительности и сохранения правильной круглой формы гранул горизонтальную скорость движения струй поддерживают в пределах V₂+D/τ≥V₁≥V₂-D/τ, где V₁ - скорость горизонтального движения струй расплава, м/с, V₂ - скорость движения охлаждающей поверхности, м/с, D - диаметр капли (гранулы), м, τ - время дозирования струи расплава в каплю, лежащую на охлаждаемой поверхности, с. Одновременно вертикальную скорость V_⊥ движения расплава в струе при ее ударе о поверхность охлаждения поддерживают равной где Н - предельная высота падения расплава в точку на охлаждающей поверхности, при которой формируется капля правильной формы и заданных размеров, м, g - ускорение свободного падения, м/с². Техническим результатом является повышение производительности грануляции расплава взрывчатого вещества, сохранение круглой формы и заданных размеров гранул. 1 ил.

Изобретение относится к технологии производства гранул из расплавов взрывчатых веществ.

Известен способ получения гранул из расплава, взятый в качестве прототипа (см. пат. ФРГ №1219449, МКИ B 01 J 2), по которому падающим расплавленным частицам сообщают импульс, содержащий компонент, направленный против движения охлаждаемой поверхности. Этим достигается уменьшение нежелательной деформации гранул, но она не исключается полностью. Способ имеет малую производительность грануляции.

Цель изобретения - повышение производительности грануляции расплава взрывчатого вещества, сохранение круглой формы и заданных размеров гранул.

Поставленная цель достигается тем, что дозированным струям расплава, поступательно движущимся по направлению движения охлаждаемой горизонтальной поверхности, льющимся на нее и собирающимся на ней в капли, сообщают скорость V₁, которую поддерживают в пределах

где V₁ - скорость горизонтального поступательного движения струй в направлении движения горизонтальной охлаждаемой поверхности;

V₂ - скорость движения горизонтальной охлаждаемой поверхности;

D - диаметр капли (гранулы);

τ - время дозирования (наливания) струи расплава в каплю диаметра D, лежащую на охлаждаемой поверхности.

Одновременно вертикальную скорость движения расплава V_⊥ в каждой струе при ударе о поверхность поддерживают равной

где H - предельная высота, падая с которой в одну точку на охлаждающей поверхности струя расплава может собраться в каплю правильной круглой форм диаметра D;

g - ускорение свободного падения.

Авторами выполнено теоретическое и экспериментальное исследование условий формирования круглой наливной капли расплава тротила на движущейся охлаждаемой горизонтальной поверхности. Выявлено, что формирование круглой капли происходит только в том случае, если горизонтальная поступательная скорость струи расплава отличается от скорости движения горизонтальной поверхности не больше чем на величину отношения диаметра капли ко времени дозирования струи расплава. Это объясняется явлением самовыравнивания формы растущей капли под действием притока расплава, сил гидростатического давления и поверхностного натяжения капли. Суть явления заключается в том, что рост объема капли идет в направлении расширения наиболее узкого сечения капли, в котором давление сил поверхностного натяжения в соответствии с уравнением Лапласа (3) будет наименьшим.

где Р - давление сил поверхностного натяжения расплава в точке растекания капли;

R₁ и R ₂ - главные радиусы кривизны поверхности капли в этой точке.

Приток расплава увеличивает высоту капли, повышает гидростатическое давление в ней и вызывает растекание капли в точке наименьшего давления сил поверхностного натяжения, удерживающего каплю в равновесии. Таким образом формируется круглая капля независимо от точки притока расплава, если точка находится в пределах круга, лежащего в основании будущей гранулы. Перемещение точки притока может быть представлено в виде произведения которое не должно превышать диаметра капли D

Сформулированное выше условие (1) представляет собой раскрытие неравенства (4).

Условие (2) исключает деформацию капли или ее разбрызгивание под воздействием скоростного напора струи, ударяющейся о поверхность охлаждения. Деформация или разбрызгивание капли отсутствуют, если кинетическая энергия дозируемой струи будет полностью поглощаться при образовании капли правильной круглой формы. Кинетическая энергия струи расплава может быть определена по запасу потенциальной энергии расплава, льющегося с высоты Н над охлаждаемой поверхностью согласно известного соотношения (5)

где m - масса капли (гранулы).

Условие (2) является следствием уравнения (5).

Дозирование расплава со скоростью меньшей V_⊥ приводит к снижению производительности каплеобразования и грануляции, а с большей скоростью приводит к деформации капель, их растеканию или разбрызгиванию.

Следовательно, по условию (2) определяется оптимальная вертикальная скорость струи в момент ее удара о поверхность охлаждения.

Пример. Проводилось дозирование расплава тротила из обогреваемой емкости с отверстиями в дне. Оптимальная вертикальная скорость струи расплава тротила в момент ее удара о поверхность равна 0,767 м/с, т.е. при падении струи расплава тротила с высоты Н=0,03 м могут быть получены капли приемлемой формы и заданного диаметра 0,005 м на охлаждающей поверхности. Струи расплава собирались в капли - гранулы на движущейся охлаждаемой поверхности. При работе с неподвижной обогреваемой емкостью предельная скорость движения охлаждаемой поверхности V₂, при которой еще получались невытянутые гранулы правильной круглой формы заданного диаметра D=0,005 м, равна

Время дозирования (наливания) струи расплава тротила τ в каплю равнялось 0,15 с и задавалось конструкцией дозирующего импульсного насоса, который подавал расплав тротила через обогреваемую емкость с отверстиями в дне на движущуюся охлаждаемую поверхность. Вертикальная скорость струи в момент удара о поверхность задавалась выбором рабочего давления насоса.

При работе с движущейся во время дозировки расплава обогреваемой емкостью с отверстиями в дне горизонтальная скорость V₁ поступательного движения струй в направлении движения горизонтальной охлаждаемой поверхности определялась скоростью движения емкости, связанной с механическим приводом. При скорости движения охлаждаемой поверхности V ₂=0,27 м/с горизонтальная скорость струй V₁ поддерживалась в пределах

0,303 м/с ≥V₁≥ 0,237 м/с.

На чертеже приведена фотография полученных гранул тротила, которые имеют правильную круглую форму.

Таким образом, реализация заявленного способа гранулирования расплавов позволяет повысить скорость движения охлаждаемой поверхности и производительности процесса.

Так, в приведенном примере гранулирования расплава тротила производительность повышена в 8,18 раза

Предложенный способ использован в опытно-промышленной установке грануляции расплава тротила всех сортов. Наработано 5 т гранул. По результатам отработки опытно-промышленной установки составлено техническое задание, разработана конструкторская документация на опытный промышленный образец установки сухой грануляции расплава тротила для действующих производств.

Формула изобретения

Способ гранулирования расплава взрывчатого вещества, включающий доэирование расплава в виде струй, движущихся поступательно в направлении движения горизонтальной охлаждаемой поверхности и осаждающихся на нее с образованием капель, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и сохранения правильной круглой формы гранул, горизонтальную скорость движения струй поддерживают в пределах

V₂+D/τ≥V₁≥V₂-D/τ,

где V₁ - скорость горизонтального движения струй расплава, м/с;

V₂ - скорость движения охлаждающей поверхности, м/с;

D - диаметр капли (гранулы), м;

τ - время дозирования струи расплава в каплю, лежащую на охлаждаемой поверхности, с,

одновременно вертикальную скорость V_⊥ движения расплава в струе при ее ударе о поверхность охлаждения поддерживают равной

где Н - предельная высота падения расплава в точку на охлаждающей поверхности, при которой формируется капля правильной круглой формы и заданных размеров, м;

g - ускорение свободного падения, м/с².

РИСУНКИ