Способ получения гранулированного лития и сплавов на его основе и устройство для его осуществления

 

Использование: для получения металлических порошков и гранул. Сущность изобретения: кристаллизатор заливают в емкость, нагревают до температуры, исключающей химическое взаимодействие кристаллизатора и расплава лития, создают вибрационные колебания определенной частоты и амплитуды и подают расплав лития под давлением через сопло в жидкий кристаллизатор. Перепадом давления обеспечивают струйный режим подачи расплава в кристаллизатор, так как переход в капельный режим приводит к падению производительности и увеличению размера гранул. Образующиеся гранулы удаляют из емкости с потоком масла. 2 с. и 1 з. п. ф-лы, 2 табл., 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области металлургии цветных металлов и сплавов, в частности к получению металлических порошков и гранул.

Известен способ и устройство по заявке Японии N 62-41286, кл. В 22 F 9/08, 1980 для получения металлического порошка тонким распылением потока расплава металла в среде для распыления (неполярный растворитель, минеральное масло и т.д.), температура которой может изменяться от комнатной до температуры на 50^oС меньше температуры кипения.

Известен способ и устройство по A.C. N 1353580, кл. В22 F 9/08, 1985 для получения металлического порошка, включающий подачу струи расплава в жидкий кристаллизатор, дробление струи и последующую кристаллизацию частиц металла, причем дробление струи осуществляется путем ограничения ее поперечного размера диаметром.

Недостатком указанных способов является получение гранул металлов неоднородного фракционного состава.

Известен способ и устройство по патенту ФРГ N 3538267, кл. В 22 F 9/10, 1984 для получения металлических гранул, включающий подачу капель металлического расплава через капельницы, смонтированные в днище резервуара с расплавом на перемещающуюся подложку, причем резервуар во время разливки совершает колебательные перемещения, амплитуда и частота которых зависят от заданных размеров гранул.

Недостатком известного способа и устройства является низкая производительность.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ и устройство по заявке Японии N 61-227105, кл. В 22 F 9/08, 1985, включающий капельную подачу расплавленного металла через дно резервуара в жидкий кристаллизатор, причем уровень расплава в кристаллизаторе поддерживается постоянным.

Данный способ и устройство имеют низкую производительность и громоздкость аппаратурного исполнения.

Цель изобретения повышение производительности процесса грануляции и увеличение выхода гранул заданного фракционного состава за счет повышения скорости грануляции и эффективности формирования капель-гранул в жидком кристаллизаторе.

Это достигается тем, что кристаллизатор нагревают и придают ему вибрационные колебания, амплитуда и частота которых определяется заданными размерами гранул, при этом кристаллизатор нагревают, обеспечивая вязкость не более 10 сст, но исключая химическое взаимодействие кристаллизатора и расплава лития, а в устройстве для получения гранулированного лития сопло выполнено в форме стакана с равномерно расположенными отверстиями в днище, вибратор, снабженный регулятором частоты и амплитуды, установлен непосредственно в кристаллизатор.

Указанная совокупность признаков способа и устройства является новой и обладает изобретательским уровнем, так как нагрев кристаллизатора обеспечивает оптимизацию режима распада струй на капли, вибрация кристаллизатора с различной частотой и амплитудой позволяет формировать из струи капли заданного размера, а конструктивные особенности сопла создают условия для получения однородного фракционного состава гранул лития.

Способ осуществляется следующим образом.

Кристаллизатор заливают в емкость, нагревают до температуры, при которой его вязкость составляет не более 10 сст, создают вибрационные колебания определенной частоты и амплитуды и подают расплав лития под давлением через сопло в жидкий кристаллизатор. Перепадом давления обеспечивают струйный режим подачи расплава в кристаллизатор, так как переход в капельный режим приводит к падению производительности и увеличению размера гранул. Образующиеся гранулы удаляют из емкости с потоком масла.

Выбранные параметры способа подтверждены исследованиями и приведены в таблицах. Исследования проводились с частотой вибрации кристаллизатора, равной 50 Гц, и амплитудой 0,5 мм.

При температуре лития 210-240^oС и заданном диаметре гранул (1-2мм) зависимость выхода в мас. от давления приведена в табл.1.

В табл. 2 показана зависимость выхода годного продукта от температуры расплава лития при условии, что перепад давления составляет 200-400 мм вод. ст. а размер гранул 1-2 мм.

При температуре 270^oС увеличивается выход продукта, но происходит ухудшение качества за счет возрастания интенсивности процесса карбидизации.

Таким образом из таблиц видно, что оптимальными условиями для получения продукта являются температура лития 210-240^oС и перепад давления 200-400 мм вод. ст.

Исследованиями также подтверждено, что увеличение амплитуды и уменьшение частоты колебаний кристаллизатора приводит к увеличению размера гранул.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из плавильника 1, напорного стояка 2, сопла 3, выполненного в форме стакана с равномерно расположенными отверстиями в днище, емкости для кристаллизатора 4, снабженной вибратором 5, имеющим регулятор частоты и амплитуды, нагревательными и охлаждающими элементами 6, и запорной арматуры 7. В качестве жидкого кристаллизатора используют различные марки минеральных масел, а также их смеси.

Предлагаемый способ реализуется в процессе работы устройства следующим образом.

Емкость 4 заполняют кристаллизатором, подключают систему подогрева и охлаждения 6, включают вибратор 5. Открывают запорную арматуру 7, при этом расплав лития из плавильника 1 через напорный стояк 2 и сопло 3 в струйном режиме подают в емкость 4, где вибрирующий кристаллизатор образует капли и формирует гранулы заданного фракционного состава. Образованные гранулы удаляются из емкости с потоком масла.

Использование предлагаемого способа и устройства для получения гранулированного лития и сплавов на его основе, например с натрием, позволяет по сравнению с существующими способами и устройствами увеличить производительность и выход гранул заданного фракционного состава.

Формула изобретения

1. Способ получения гранулированного лития и сплавов на его основе, включающий подачу расплава в жидкий кристаллизатор под давлением, дробление струи на капли и кристаллизацию капель, отличающийся тем, что перед подачей расплава кристаллизатор нагревают и создают вибрационные колебания с амплитудой и частотой, определяемыми заданными размерами гранул.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что кристаллизатор нагревают до температуры, исключающей химическое взаимодействие кристаллизатора и расплава лития.

3. Устройство для получения гранулированного лития и сплавов на его основе, содержащее плавильник, напорный стояк, сопло, емкость для кристаллизатора, нагревательные и охлаждающие элементы, отличающееся тем, что оно снабжено вибратором с регулятором частоты и амплитуды, сопло выполнено в форме стакана с равномерно расположенными отверстиями в днище, при этом вибратор установлен в емкости для кристаллизатора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2