Способ получения гранул

 

Изобретение относится к области порошковой и цветной металлургии и может быть использовано для получения гранул металлов и сплавов, в том числе химически активных, например, гранул кальция центробежным распылением расплава. После плавления металл через металлопровод подают в камеру грануляции, где он нагревает вращающийся диспергатор на 10 - 40^oC выше температуры кристаллизации и распыляется с образованием гранул. Указанная температура достигается за счет дозированного расхода струи расплава и регулируется перепадом давления инертного газа между плавильником и камерой грануляции. Способ позволяет снизить пожароопасность процесса, увеличить выход годного продукта и повысить работоспособность диспергатора.

Заявляемый способ относится к области цветной металлургии, в частности кальция, и может быть использован для получения гранул металлов и сплавов, в том числе химически активных.

Известна установка для получения гранул центробежным распылением расплава /1/, в которой расплавленный металл подается в камеру грануляции через электрообогреваемый металлопровод. Далее струя металла попадает во вращающийся перфорированный стакан (диспергатор), с помощью которого происходит центробежное распыление расплава с образованием гранул.

При контакте струи металла со стаканом происходит замыкание электрической цепи, состоящей из последовательно включенных металлопровода и перфорированного стакана. Таким образом, обеспечивается прогрев всей линии подачи расплавленного металла.

Недостатком данного способа является образование дугового разряда между струей расплава и диспергатором. Высокая температура разряда приводит к интенсивному испарению жидкого металла и его охлаждению. Образующиеся пары конденсируются в объеме инертного газа в виде тонкодисперсных частиц, а расплав охлаждается и намораживается на перфорированном стакане.

Наличие тонких частиц кальция повышает пожароопасность технологии из-за их интенсивного окисления на воздухе при разборке установки, а также снижает выход гранул.

Намораживание металла на вращающемся стакане приводит к дебалансу последнего по массе и увеличению знакопеременных нагрузок вплоть до критических значений.

Заявляемый способ решает задачу снижения пожароопасности процесса, увеличения выхода годного продукта и повышения работоспособности диспергатора.

Данный способ получения гранул заключается в подаче жидкого металла из плавильника по электрообогреваемому металлопроводу в камеру грануляции и распылении расплава с помощью диспергатора, нагретого на 10 - 40^oC выше температуры кристаллизации металла. Отличие заявляемого способа от прототипа заключается в том, что заданный интервал температур электроизолированного от цепи нагрева металлопровода диспергатора поддерживают за счет дозированного расхода струи жидкого металла, нагретого на 50 - 80^oС выше температуры кристаллизации, путем регулировки перепада давления газа между плавильником и камерой грануляции.

За счет регулировки перепада давления инертного газа между камерой грануляции и плавильником, происходит дозирование расхода струи жидкого металла в зависимости от температуры диспергатора. Поскольку диспергатор выводится из цепи нагрева металлопровода, образование дугового разряда в предлагаемом способе исключается. Для нагрева диспергатора в качестве жидкометаллического теплоносителя, используется распыляемый расплав.

В аналогах жидкие металлы используются в качестве теплоносителей в замкнутых системах с циркуляцией /2/ или для нагрева деталей, подвергаемых термической обработке, в ванных с расплавом /3/. Контролируемый нагрев расходуемой струей жидкого металла, как техническое решение, в проанализированных источниках патентной и технической информации не выявлено.

Пример. В плавильник установки грануляции загрузили 250 кг кальция. После вакуумирования до остаточного давления 0,1 мм рт.ст. установку заполнили инертным газом до избыточного давления 0,05 атм. Нагрели металл в плавильнике до 920^oC (температура плавления кальция - 850^oC). Затем по металлопроводу, нагретому до 930^oC, подали жидкий металл в камеру грануляции путем создания в плавильнике давления 0,5 атм. При попадании струи жидкого металла в камеру произошло его тепловое взаимодействие с вращающимся электроизолированным от цепи нагрева перфорированным стаканом. Последний в течение 5 сек нагрелся до 880^oC. Температура инертного газа в камере повысилась до 300^oC, металлопровода - понизилась до температуры расплава и стабилизировалась на этом уровне (920^oC). При понижении уровня расплава кальция давление в плавильнике понизилось до 0,4 атм. Расход металла снизился с 4,2 (исходное) до 3,5 л/мин. Температура диспергатора понизилась до 860^oC. Увеличив давление газа в плавильнике до 0,5 атм, провели разогрев перфорированного стакана до 880^oC. Регулируя таким образом температуру диспергатора, провели процесс грануляции за 1 ч 05 мин. Далее охладили плавильник до 450^oC для замораживания кальция в затворе. Плавильный узел при этом оказался отсоединен от камеры грануляции. После вскрытия плавильника создали выходящий из него поток инертного газа и произвели загрузку 245 кг кальция. Закрыли плавильник крышкой через герметизирующую прокладку, создали в нем вакуум 0,1 мм рт.ст. и заполнили инертным газом до избыточного давления 0,05 атм. Далее повторили цикл грануляции 5 раз. По прототипу, из-за низкой стойкости диспергатора и большого количества возгонов, циклы проводили не более двух раз. Стойкость диспергатора по предлагаемому способу повысилась до 40 циклов. Общий выход гранул составил 98,5% (по прототипу 90 - 95%).

По заявляемому способу были получены также гранулы кальций-алюминиевого сплава. Высокое электросопротивление этого материала очень усложняет проведение процесса по прототипу. Таким образом, заявляемый способ может быть использован для получения гранул металлов, легкоокисляющих на воздухе.

Источники информации 1. Патент Российской Федерации N 2038924, B 22 9/10, Бюл. N 19, 1995.

2. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1973.

3. Фиргер И.В. Термическая обработка сплавов. Л.: Машиностроение, 1982.

Формула изобретения

Способ получения гранул, заключающийся в подаче жидкого металла из плавильника по электрообогреваемому металлопроводу в камеру грануляции и распылении расплава с помощью диспергатора, нагретого на 10 - 40^oС выше температуры кристаллизации металла, отличающийся тем, что заданный интервал температур электроизолированного от цепи нагрева металлопровода диспергатора поддерживают за счет дозированного расхода струи жидкого металла, нагретого на 50 - 80^oС выше температуры кристаллизации, путем регулировки перепада давления газа между плавильником и камерой грануляции.