Способ получения сплава, содержащего алюминий и титан, и устройство для его осуществления.



Способ получения сплава, содержащего алюминий и титан, и устройство для его осуществления.
Способ получения сплава, содержащего алюминий и титан, и устройство для его осуществления.
Способ получения сплава, содержащего алюминий и титан, и устройство для его осуществления.
Способ получения сплава, содержащего алюминий и титан, и устройство для его осуществления.

 


Владельцы патента RU 2575899:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курганский государственный университет" (RU)

Группа изобретений относится к способу и устройству получения содержащего алюминий и титан сплава - интерметаллида. Способ включает получение сплава из водной суспензии частиц руд, содержащих соединения алюминия и титана. Для этого генерируются физические магнитные поля, которые накладываются на зоны с рудной массой. С их помощью производится восстановление металлов в целостную монолитную структуру - сплав. Техническим результатом является возможность получения указанного сплава непосредственно из рудного сырья. 2 н.п. ф-лы, 6 ил., 3 пр.

 

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при изготовлении содержащих титан алюминиевых сплавов, а также к устройствам, которые применяются при осуществлении указанных выше технологий.

Известен способ получения титаносодержащего алюминиевого сплава, при проведении которого пористое титановое сырье - «заготовку», предварительно пропитывают галогеносодержащим соединением, а затем полученную таким образом композицию, помещают под уровень алюминиевого расплава. Подвод галоненидов к титановой губке проводят при температуре, составляющей 1,05÷1,25 от значения этого же параметра, при котором протекает их плавление.(см. заявку на выдачу патента №2394927; дата подачи - 12,05.2008; опубликовано: 20.07.2010 г.; «Способ получения титаносодержащего алюминиевого сплава» (http://www.freepatent.ru/patents/2394927))

Использование всех перечисленных выше технических приемов в этом известном техническом решении позволяет повысить плотность получаемого с помощью этой технологии конечного продукта, уменьшить потери титана, и, в конечном итоге, обеспечить получение качественного сплава Al-Ti с мелкодисперсной однородной структурой за счет формирования в нем микроцентров, состоящих преимущественно, из интерметаллидов (TiAl3).

Однако сразу же следует отметить, что процесс изготовления указанного сплава Al-Ti, проводимый с использованием ранее указанной известной технологии, ввиду высокой степени сложности ее выполнения, связан с необходимостью применения при осуществлении последней, больших затрат необходимых для этого как финансовых, так и трудовых ресурсов. (Подогрев расплава Al до высоких значений температуры, обязательное присутствие в его составе сложных галогенидосодержащих молекулярных соединений и т.д.).

Все перечисленное выше и не позволяет, в конечном итоге, обеспечить широкое применение в условиях действующего промышленного производства этого известного на настоящий момент времени, технического аналога.

К числу известных следует отнести и другой метод, в соответствии с которым сплав алюминий-титан получают горячим прессованием плакированного алюминием порошка, имеющего основу из титана.

При осуществлении такого рода известной технологии предварительно из этого плакированного порошка титана формуют полуфабрикаты, а затем полученные заготовки проходят через последующее прессование с подогревом до 630-650°C, с выдержкой их в применяемой форме при указанной выше температуре в течение 0,5-1,5 часа (см. патент RU №203192 B22F 3/14; C22C 1/04 «Способ получения композиционных материалов, содержащих алюминий и титан», опубликовано 27.06.1995 - далее прототип).

Однако и этому известному техническому решению - прототипу, присущ целый ряд существенных недостатков, наличие которых тоже не способствует широкому его распространению в соответствующих отраслях действующего в настоящее время промышленного производства.

Во-первых, полученный конечный продукт из алюминия и титана, как и указано в тексте описания данного известного технического решения, является не сплавом, а только композитом.

Из этого вытекает целый ряд негативных последствий, отрицательно влияющих на качественные показатели, характеризующие свойства этого, получаемого в соответствии с ранее указанной технологией, самого конечного продукта. Вполне понятно, что изготовленная с помощью проведения прессования механической смеси, состоящей из плакированного алюминием порошка титана заготовка, не в состоянии обеспечить достижения в процессе выполнения соответствующих ее испытаний, технического результата, который в дальнейшем можно было бы отнести к категории «выдающийся».

Так, например, получаемая прочность на сжатие состоящего из этого композита образца составляет всего лишь 59 кг/мм2, а при температуре 800°C он может деформироваться на 50% без протекания процесса разрешения.

Кроме того, как и в другом указанном ранее техническом решении, использование и этой существующей на данный момент времени, технологии, требует привлечения значительных объемов необходимых для ее выполнения, финансовых и трудовых ресурсов.

Относительно невысокие качественные же показатели, демонстрируемые полученными на основе такого композита образцами, при проведении их соответствующих испытаний, объясняются прежде всего тем, что их внутренний каркас сформирован как бы из отдельных, плотно прижатых друг к другу, достаточно разнородных металлических «зерен». Составляющие же эти образования отдельные элементы (Al, Ti) не формируют в последних единую кристаллическую решетку, в составе которой, по идее, эти указанные выше металлы, должны были бы присутствовать в качестве «главных», входящих в нее, основных узлов. Само же применение указанной ранее известной технологии - прототипа, в данном конкретном случае, и не позволяет осуществлять синтез такой, необходимой для использования ее в дальнейшем по прямому назначению любым заинтересованным в этом потенциальным пользователем, двухкомпонентной целостной монолитной кристаллической структуры.

Целью предлагаемого изобретения является снижение степени сложности проведения процесса переработки исходного сырья в необходимый конечный продукт, а именно в сплав, состоящий из интерметаллида алюминия и титана, а также повышение основных качественных технических характеристик получаемого при осуществлении предложенного способа самого такого двухкомпонентного кристаллического образования.

Достижение указанных целей обеспечивается за счет наличия действия при осуществлении предлагаемой технологии формирования сплава на основе алюминия и титана следующего набора существенных факторов.

В предложенном способе получения сплава на основе алюминия и титана, на самом первом, начальном этапе его выполнения, применяется сырьевая масса, содержащая соединения составляющих такой сплав металлов, которая размещается во внутреннем объеме используемого при обработке устройства.

Затем при осуществлении такого процесса в этом, используемом для его проведения устройстве производят генерацию физических полей, накладываемых на зоны полости его корпуса, занимаемые загруженной туда сырьевой массой.

С помощью этих искусственно созданных физических полей и производиться извлечение металлов из руды и соединение входящих в состав этой сырьевой массы и восстановленных из нее элементов в целостную монолитную структуру - сплав. В процессе осуществления обработки, кроме того, производиться и постоянное перемешивание составляющих исходный объем сырьевой массы и входящих в нее слоев.

Получаемый же по ее завершению готовый конечный продукт накапливается в области, находящейся в нижней части корпуса устройства.

После окончания же процесса переработки сырьевой массы готовый сплав извлекается из внутренней полости корпуса и отправляется для использования этого конечного продукта по его прямому назначению.

В качестве же исходного сырьевого продукта, содержащего соединения алюминия и титана, при выполнении предложенного способа используют полученную введением в заранее заданный объем жидкости с последующим распределением в последнем смеси, состоящей из частиц алюминиевой и титановой руды, и образуемую из указанных выше двух компонентов, водяную суспензию. При этом дисперсность входящих в нее частиц этих рудных пород находиться в пределах 0,001÷0,008 мм, а суммарное количество указанных выше твердых компонентов в объеме этой водяной суспензии, соответствует значению в 40-70%. Исходные же рудные материалы, применяемые.для формирования смеси, образуют ее при содержании в ней этих пород, составляющем 65-72% для алюминиевой, и 28-35% соответственно, для титановой.

Следует отметить еще и то, что при выполнении предложного процесса переработки исходного сырья, сам полученный таким образом сплав на основе алюминия и титана синтезируется из исходной водяной суспензии виде столбчатого монокристалла, появляющегося при проведении прямого восстановления образующих указанную выше кристаллическую структуру элементов получаемых непосредственно из числа входящих с состав исходной сырьевой массы их соединений.

Помимо всего уже указанного выше, перемещение исходной сырьевой массы в используемом устройстве при ее обработке производиться с обязательным переносом ее объемов через последовательно расположенные на трех проходящих, или с использованием кратного этому числу, любого другого их количества, цилиндрических винтовых спиралях, области. В этих областях генерируются применяемые для восстановления металла из руды физического поля. Количество этих полей, равномерно размещенных на каждой такой установочной кривой в полости устройства, составляет величину от 9 до 18 единиц.

Операция же выгрузки готового конечного продукта, имеющего форму столбчатого монокристалла, производиться после завершения процесса обработки и разборки сборного корпуса устройства на две составляющие его части.

В качестве воздействующих на водяную суспензию физических полей при осуществлении переработки сырьевого материла, применяются пульсирующие магнитные, формируемые проведением подачи на соленоиды генерирующих последние магнитных контуров чередующихся пакетов импульсов.

Входящие в состав этих пакетов отдельные их составляющие электрические сигналы имеют форму синусоидальных полуволн. При поступлении такого рода пакетов на обмотки - катушки контуров, размещенных на каждой из трех применяемых в устройстве установочных спиралей, подводимые к ним импульсы имеют угловые сдвиги относительно аналогичных, но поступивших на соседние генераторы, входящие в состав рядом расположенных таких же, как и это, пространственных винтовых образований. Величина же каждого такого относительного углового смещения этих, составляющих пакеты импульсов-полуволн, имеет значение, кратное 120°. Напряженность создаваемых в зоне обработки магнитных «пульсирующих» полей, имеет величину в 3×104÷1×105 А/м, а частота их равна 20-80 колебаний в минуту.

Восстановление входящих в исходную сырьевую массу и образующих ее соединений элементов до металла осуществляется за счет подачи в нее струй, состоящих из сжатого атмосферного воздуха. В качестве обеспечивающего выполнение этого действия вещества используют углерод, входящий в состав содержащих этот компонент газов, присутствующих, в свою очередь в струях продуваемого через рабочую зону устройства указанного выше продукта. Его подвод к зоне обработки производится под избыточным давлением, составляющем 0,4÷6,0 кгс/см2.

В процессе проведения восстановления составляющих сплав металлов сами области, заполненные водяной суспензией внутри корпуса устройства и находящиеся непосредственно в зоне воздействия применяемых при его осуществлении магнитных полей, выполняют функции замыкающих соединительных звеньев для генерируемых и создаваемых там магнитных потоков.

Помимо всего указанного выше, перемешивание объема применяемой при обработке сырьевой массы выполняется как в момент осуществления его движения внутри полости используемого устройства по направлению от его переднего конца к задней части корпуса, так и на протяжении всего промежутка времени, в течение которого и проводиться восстановление составляющих сплав элементов из их рудных соединений.

Само такое перемешивание выполняется за счет непрерывно и искусственно создаваемого механического «разброса» и смещения относительно друг друга составляющих этот объем его слоев, производимого благодаря подаче в их толщу скрещивающихся между собой струй сжатого воздуха. Последние посылаются к этим слоям под тангенциальными и радиальными углами наклона, формируемыми относительно поверхности корпуса, на которой в данный момент эта сырьевая масса и размещается. Применяемые для выполнения перемешивания и направленные указанным выше образом потоки такого продукта, поступают в зоны проведения восстановления металла с участков, равномерно распределенных на трех однотипных, удаленных друг от друга на одинаковое расстояние, опоясывающих наружную поверхность корпуса устройства, установочных винтовых цилиндрических спиралях.

Само же устройство для осуществления предложенного способа получения сплава на основе алюминия и титана из водяной суспензии частиц содержащей их соединения руды, состоит из корпуса, предназначенного для размещения в его полости обрабатываемой сырьевой масса.

Этот корпус содержит две одинаковые отдельные части, соединяемые в процессе их сборки в единое целое при помощи закрепленных на их стыкуемых соседних концах крепежных стяжных фланцев.

Плоскости этих фланцев плотно прижимаются друг к другу в момент их фиксации специально предусмотренными для достижения этой цели имеющимся в конструкции устройства быстроразъемными резьбовыми соединительными элементами.

Указный выше сборный узел этого устройства, соответственно, при помощи последних и разъединяется на две отдельные половины при проведении изменения их ранее занимаемого при закреплении указанных выше фланцев первоначального пространственного положения.

Кроме того, в составе конструкции предложенного устройства используются еще и рабочие элементы, которые входят в состав применяемых в нем обрабатывающих силовых контуров. Указанные выше детали этих технологических генераторов предназначены для проведения формирования воздействующих на частицы сырьевой массы и молекулы газов-восстановителей, физических полей.

Эти физические поля и создаются с их помощью непосредственно в корпусе самого применяемого устройства.

Полость же сборного корпуса устройства изолирована от окружающей ее внешней среды используемыми в нем конструктивными узлами - такими, как стенки корпуса и его торцевые крышки.

Сами же эти рабочие элементы выполнены в виде состыкованных между собой пластин из магнитопроводящего материала, с формированием в процессе осуществления их совместные монтажа подковообразного контура.

Такого рода подковообразные генераторы закрепляются на трех проложенных по наружной поверхности корпуса, винтовых цилиндрических спиралях.

Количество же указанных выше магнитных контуров, установленных на каждой этой установочной спирали, составляет величину от девяти до восемнадцати единиц.

В теле же каждого подковообразного магнитного контура размещаются электрические обмотки-катушки, по три единицы в каждом отдельном генераторе. Эти обмотки-катушки выполняют в этом магнитном контуре функции соленоидов.

При этом каждый из них соединен с электронным блоком внешней системы электрического питания. При помощи же указанного выше блока осуществляется посылка на входящие в состав каждого этого генератора обмотки-катушки пакетов, включающих в себя синусоидальные полуволны - импульсы. Такого рода подвод набора этих импульсов выполняется в соответствии с заданной в указанном выше блоке циклограммой, определяющей порядок и последовательность их поступления.

В предусмотренном в теле каждого подковообразного контура разрыве размещается заходящая непосредственно прямо в его объем часть наружной поверхности полого корпуса этого устройства, заполненного обрабатываемой водяной суспензией. Сам же этот основной сборный узел устройства проходит через систему, состоящую их этих, прорезанных в подковообразных контурах, однотипных «щелей». Эти одинаковые сквозные пазы размещены на равных расстояниях друг от друга, вдоль опоясывающих наружную поверхность корпуса устройства винтовых установочных спиралей. Последний, кроме того, охватывается с внешней своей стороны образующими каждый такой сквозной паз, подковообразными магнитопроводящими рабочими элементами. При этом на корпусе устройства произведен еще и монтаж направляющих струи сжатого воздуха сопел, которые, в свою очередь, тоже располагаются на трех проложенных на корпусе устройства винтовых спиральных линиях. Такие линии расставлены между соответствующими витками кривых, на которых закреплены и подковообразные магнитные контура. Сами же эти сопла, равномерно закрепленные на указной выше опоясывающей тело устройства траектории, имеют тангенциальные и радиальные углы наклона по отношению к поверхности корпуса и проходят сквозь его стенки, на которых они и смонтированы. Следует также еще и отметить, что сам корпус устройства устанавливается на поддерживающих его снизу опорах. Последние выполнены в виде установочных призм, размещенных под днищем последнего. Количества таких элементов составляет от 4 до 8 штук.

Наклон продольной оси симметрии корпуса при проведении закрепления его на этих поддерживающих указанный выше узел устройства элементах конструкции к уровню горизонта, составляет 10-30°. При этой его передний конец остается приподнятым, а задняя часть опущенной.

Верхняя крайняя зона поднятой к верху половины корпуса, благодаря выполненному в ней отверстию, сообщается с полостью находящегося над ней загрузочного бункера.

Кроме того, на сборном корпусе устройства устанавливаются проходящие сквозь его стенки полые выпускные патрубки. Эти патрубки смонтированы в левой и правой составляющих корпус его половинах, и снабжены редукционными клапанами. Полость этих патрубков напрямую сообщается с внутренним объемом такого сборного узла устройства, а также и с окружающей его наружной атмосферой.

Введение всех перечисленных выше особенностей выполнения предлагаемого способа, а также и указных выше новых конструктивных существенных признаков в состав используемого при его проведении устройства, позволяет заметным образом изменить сам характер протекания процесса формирования сплава на основе алюминия и титана при осуществлении переработки применяемого для его получения исходного сырьевого материала.

В связи с изложенным выше последний начинает приобретать следующие, присущие только ему отличия.

Во-первых, к числу последних обязательно следует отнести то, что сама начальная стадия осуществления предлагаемого способа, включает в себя этап так называемого «ультратонкого помола» кусков исходных руд, содержащих соединения алюминия и титана.

При его проведении используются любые известные в промышленном производстве методы дробления комкового материла, например выполняемые при помощи шаровых мельниц. При применении для достижения этой цели указанного выше устройства, куски исходной сырьевой массы, используемой в предлагаемом способе при его выполнении, растирались с помощью последнего на частицы руды, имеющие габаритные размеры от 0,001 мм до 0,008 мм.

Осуществление этого «размола» крупных комков породы и обеспечивало в дальнейшем возможность формирования из полученных с его помощью мелких рудных частиц, содержащих соединения алюминия и титана, механической смеси, состоящей из указанных выше твердых компонентов, в дальнейшем применяемых при выполнении предложенного способа. Сама же получаемая таким образом исходная «сухая» смесь содержит в своем составе 65-72% алюминиевой руды, и 28-35% соответственно титановой. Необходимые для ее формирования, «твердые» составляющие перед проведением операции дробления применяемого комкового материала, проходят через операцию предварительной дозировки, по окончанию выполнения которой и гарантируется поступление на дальнейшую обработку входящих в эту смесь исходных материалов в заранее определенном соотношении, обеспечивающем сохранение заданного технологией обработки их содержания в составе вырабатываемого, при ее осуществлении, самого конечного продукта.

Предварительная дозировка осуществляется чаще всего, при помощи взвешивания входящих в сырьевую смесь рудных составляющих (то есть заранее размолотых до «пудрообразного» состояния частиц алюминиевой и титановой породы).

Из полученной «ультратонким помолом» смеси частиц этих входящих в указанную выше сырьевую смесь компонентов, в дальнейшем и формируется используемая для проведения переработки исходных материалов в металлический сплав, вязкая, однородная, не расслаивающаяся на отдельные составляющие в течение длительного временного промежутка исходное сырьевое образование, т.е. сама водяная суспензия. Для того же, чтобы создать последнюю, потребуется только произвести добавление к полученному таким образом «порошкообразному» объему состоящему из мелкодисперсных твердых частиц той и другой руды, необходимого количества воды (30-60% от суммарной массы этого твердого «сухого остатка»). После выполнения такого действия полученная таким образом двухкомпонентная субстанция (жидкость + сухая смесь), тщательно перемешивается. Для осуществления этой операции может использоваться любое, переназначенное для осуществления указанной цели оборудование, например, обыкновенная лопастная механическая мешалка.

Сформированная по окончанию ее проведения однородная «грязеобразная» порция объема водяной суспензии 1, состоящая из этих двух указанных выше компонентов, помещается затем в полость загрузочного бункера 2, входящего в состав используемого для переработки этого сырьевого материала устройства. После завершения этапа такой загрузки, сразу же и одновременно подключаются к внешнему источнику питания все обмотки-катушки 13, входящие в состав контуров 5. Кроме того, выполняется подсоединением обдувочных сопел 11 к внешней, подводящей сжатый воздух под избыточным давлением магистрали. Через загрузочное отверстие «B», находящиеся в самой нижней части бункера 2 порции сырьевого материала 1 проваливаются вниз, попадая во внутреннею полость корпуса 3 применяемого для проведения обработки устройства. Попавшие туда объемы ранее полученной указанным выше образом водяной суспензии 1 в обязательном порядке подхватываются струями подаваемого прямо в зоны их размещения сжатого воздуха.

Последние формируются в установленных на наружной поверхности корпуса 3 и проходящих сквозь его стенки обдувочных струйных соплах 11 (см. фиг.2, фиг.3).3акрепление обдувочных сопел 11 произведено вдоль трех, проложенных на корпусе 3 спиральных винновых линий «И» с соблюдением постоянства отделяющего их друг от друга монтажного шага.

Так как эти, подающие сжатый воздух элементы 11, имеют по отношению к плоскости корпуса 3, на который они и расположены, как тангенциальные, так и радиальные углы наклона (30-45°), то выпускаемые из соседних сопел струи, состоящие из этого продукта, неизбежно «скрещиваются» между собой, а в точках осуществления их взаимного пересечения образуется своеобразное «торнадо» «К» (см. фиг.1). Сформированное за счет использования этих конструктивных особенностей исполнения устройства спиралеобразное газовое перемещение «K», состоящее из скрещивающихся воздушных струй, то есть полученное в полости устройства новое воздушное устойчивое течение, в момент своего появления «на белый свет» начинает почти мгновенно оказывать интенсивно осуществляемое непосредственное воздействие на слои размещенной в нижней части корпуса 3 обрабатываемой водяной суспензии 1.

Под влиянием возникающих в толще последних искусственно формируемых этими спиралеобразными потоками своего рода «течений», внешние и внутренние составляющие указанных выше слои микрообъемы сырья 1 меняются местами, и принудительно переносятся из одной зоны своего первоначального размещения в корпусе 3, в другую, расположенную на удалении от нее. То есть, таким образом, в обрабатываемой массе материала 1 протекают процессы интенсивно осуществляемого принудительного ее перемешивания.

За счет наличия угла наклона продольной оси устройства к уровню горизонта (10-30°), обрабатываемый материал 1 самопроизвольно сползает по образующемуся за счет этого своего рода «отводящему» цилиндрическому лотку, перетекая от переднего, поднятого вверх конца корпуса 3, к задней, опущенной его части.

На протяжении всего, указанного выше пути перемещения, проложенному по самой нижней части полости корпуса 3 устройства, его слои принудительно перемешиваются попадающими в эту же половину указанного выше сборного узла устройства «перекрещивающимися» струями сжатого воздуха.

Вполне понятно, что меняющиеся местами и составляющие перерабатываемые слои сырья «микропорции» материала 1 при этом неизбежно попадают под воздействие генерируемых обрабатывающими магнитными подковообразными контурами 5 «пульсирующих» полей, имеющих в зоне проведения обработки высокое значение собственной напряженности (см. зону «Д» фиг.5).

Опять же вследствие наличия действия конструктивной особенности проведения расположения указанных выше силовых узлов 5 (последние расставлены вдоль проложенной на наружной поверхности корпуса винтовой спиральной линии «Е» - см. фиг.1); формируемое сложением единичных индивидуальных полей, полученное суммарное и состоящее из последних, структурное технологическое образование обладает заранее заданной и необходимой для эффективного проведения процесса обработки, собственной пространственной конфигурацией.

В сущности, образуемое таким образом, слиянием указанных выше отдельных «индивидуальных» составляющих, это суммарное скопление, состоящее из единичных одинаковых магнитных областей, представляет в итоге проведения их соединения, как бы криволинейную цельную пространственную винтовую фигуру, размещенную непосредственно в полости самого технологического реактора 3.

Таким образом, внутри «перерабатывающего» реактора 3 одновременно размещается как бы сразу же три единицы такого рода искусственно полученных винтообразных магнитных образований, которые неизбежно частично накладываются друг на друга в процессе проведения их размещения в принадлежащих устройству областях его внутреннего пространства.

Раздробленная же на отдельные, ранее входящие в нее микрообъемы сырьевая масса 1, - (см. п.4 на фиг.1) перемещаясь указанным выше образом, под влиянием подаваемых непосредственно в толщу последней струй сжатого воздуха, обязательно попадает и под мощное влияние оказываемое со стороны созданных во внутреннем объеме устройства винтовых технологических магнитных систем, полученных слиянием отдельных «пульсирующих» полей.

Формирование последних протекает с соблюдением следующих характерных особенностей, наличие которых и предопределяет саму возможность появления при осуществлении предложенного способа необходимого положительного эффекта.

При более подробном проведении рассмотрения причин, влияние которых и обеспечивает формирование указанных выше специфических факторов воздействия на обрабатываемый материал со стороны этих, генерируемых магнитными контурами устройства новых технологических образований, надо вспомнить, прежде всего то, что монтаж корпуса 3, заполненного текучей массой 4 исходной водяной суспензии 1, произведен в выполненных с этой целью сквозных пазах «Б» применяемых в нем генераторов 5 (см. фиг.1, см. фиг.5). То есть фактически корпус 3 используемого в нем реактора как бы проложен через специально оставленные в них для осуществления его закрепления искусственно выполненные в этих узлах «щели» (т.е. пазы «Б» - см. фиг.5). При этом такого рода его «размещение» проведено с формированием однотипных монтажных зазоров «а» в местах захода его наружной поверхности непосредственно во внутренний объем имеющегося в каждом обрабатывающем генераторе 5 сквозного паза «Б» (см. фиг.4)

Кроме того, следует отметить еще и то, что входящие во все магнитные технологические системы (количество последних в устройстве соответствует трем) подковообразные магнитные контура 5 размещены на одинаковом друг от друга расстоянии. В связи с тем, что установленные в каждом из применяемых магнитных генераторов 5 по три единицы в расчете на один контур, обмотки-катушки 13, в момент осуществления процесса обработки, включаются во внешнюю электрическую цепь, то вследствие этого каждая из них начинает выполнять функцию соленоида.

При этом надо дополнительно остановиться еще и на том, что эти, имеющиеся в любом таком контуре обмотки-катушки 13 подсоединяются при включении к своим, подводящим питание только для них, соответствующим схемам для снабжения этих силовых элементов такого рода «пульсирующими» токовыми импульсами, входящими в состав внешнего источника, осуществляющего подвод последних.

Таким образом, при выполнении такого подключения любая отдельно взятая из указанных выше обмоток-катушек 13 начинает генерировать вокруг себя индивидуальное магнитное «пульсирующее» поле.

Эти полученные в зонах установки указанных выше обмоток-катушек 13 «отдельные» поля, проходя через объем включающих в себя такого рода «соленоиды» 13 и составляющих каждый обрабатывающий контур 5 магнитопроводящих элементов 12, суммируются там с формированием в нем, в конечном итоге, единого общего.

Так как для подачи на обмотки-катушки 13 используется «пульсирующий» электрический ток, то и соответственно, это полученное в обрабатывающем контуре суммарное магнитное поле, создающееся в зоне «Д» (см. фиг.5) каждого технологического генератора 5, в момент попадания в нее полученной из сырьевой массы «пузырьковой» воздушной аэрозоли, тоже будет представлять собой такое же, как бы «пульсирующее», в области своего нахождения, силовое образование.

Кроме того, в связи с тем, что каждая из используемых для питания входящих в состав контуров 5 трех обмоток-катушек 13 и состоящая из отдельных «положительных» полуволн - импульсов такого рода «псевдофаз» направляемая к соленоидам от внешнего подающего энергию источника, в конечном итого имеет соответствующие угловые смещения составляющих ее синусоидальных полуволн, относительно соседних (см. фиг.6 - «псевдофазы» б; в; г), то созданное с их помощью суммарное магнитное поле еще и совершает своего рода прицессию в той области пространства, где и осуществляется его воздействие. Дополнительно следует также все время учитывать еще и то, что посылаемые на обмотки-катушки 13 токовые импульсы имеют угловые сдвиги относительно не только соседних с ними «псевдофаз», но и аналогичных пакетов из таких же точно сигналов, формируемых в магнитных контурах 5, расположенных на рядом проходящих около них других установочных спиралях «Е».

В связи с изложенным выше, каждая такая получаемая в области обработки прицессионная фигура, из-за неизбежно протекающего взаимодействия составляющих ее силовых линий с почти такими же, но принадлежащими рядом размещенным около нее и повернутыми относительно «первой» на заранее заданный пространственный угол, такого же рода «соседними» образованиями, то вследствие всего этого, она приобретает, в конечном итоге, достаточно сложную «объемную» конфигурацию. (Что-то вроде «слепленных» вместе, по меньшей мере, сразу же трех конических своего рода «волчков»).

Формируемый указанным выше образом внутри разорванного сквозным установочным пазом «Б» в каждом отдельном подковообразном контуре 5 результирующий магнитный поток всегда стремиться соединить образованные этим искусственно выполненным расчленением его согнутые по дуге половины в единое целое, совершая при этом своего рода «прыжок» через разделяющее их воздушное пространство, а также соответственно, через размещенные на траектории его «полета» прилагающие к этой зоне объемы внутренней полости самого корпуса 3 этого устройства (см. фиг.5)

Глубина проведения захвата расположенных внутри корпуса реактора и заполненных перерабатываемой аэрозольной массой, а также и размещенных там отдельных областей проведения обработки, формируемым в каждом контуре 5 магнитным потоком, искусственно увеличивается за счет использования в конструкции этого генератора рабочих элементов, имеющих конфигурацию «подковы».

Таким образом, получаемый в обеих половинах этого «подковообразного» контура 5 суммарный «силовой» поток, формируемый входящими в состав последнего «криволинейными» рабочими элементами 12, в конечном итоге, будет представлять собой своего пода «замкнутую петлю», стягивающую эти, полученные искусственно проведенным разделением, отдельные части такого сборного узла, в состоящий из них целостный монолитный конструктивный массив.

При этом, расположенные рядом с магнитными генераторами 5, соответствующие зоны во внутренней полости 3 самого корпуса устройства, как бы превращается в своеобразные ступеньки, с опорой на которые такого рода переход между рабочими элементами 12 в применяемых для проведения обработки силовых узлах, и становиться осуществимым с минимально возможными потерями энергии.

Т.е. заполненные полученной воздушной «пузырьковой» аэрозолью, образованной из водяной суспензии 1, попавшей под интенсивное осуществляемое воздействие со стороны спиралевидных воздушных потоков «К», объемы корпуса 3 выполняют в момент проведения соединения половин подковообразного контура 5 в единое целое формируемыми в нем физическими полями, роль замыкающих соединительных звеньев для генерируемых и создаваемых с помощью этих систем магнитных потоков.

Все перечисленное ранее и обеспечивает максимально возможную концентрацию силовых линий создаваемых в устройстве «пульсирующих» магнитных полей непосредственно в зонах протекания преобразования сырьевых частиц в необходимый конечный продукт.

Если мысленно представить, что требуется провести соединение в единую фигуру кривых, проходящих через конечные точки, фиксирующие положение конца результирующего суммарного вектора, полученного при помощи любого генератора 5 магнитного потока, в процессе осуществления последним колебательных угловых пространственных перемещений с заданной частотой - 20-80 единиц в минуту, совершаемых на протяжении заранее заданного промежутка времени, то указанным выше образом с помощью этих линий и будет получена пространственная структура, имеющая достаточно сложную конфигурацию (как бы целостное объемное образование, состоящее сразу же из трех соединенных вместе пространственных, конических фигур - последняя в виде «фронтальной» ее проекции представлена на фиг.5, зона «Д»).

Следует указать и на то, что этот «объемный» «трехзвенный» «волчок» располагается в зонах корпуса 3, заполненных обрабатываемым сырьевым материалом 1, то есть полученной из последнего воздушной «пузырьковой» «пенной» рудной аэрозолью, практически перекрывая всю находящуюся в этой области ее массу своим собственным телом.

Имеющие место сужение около «опорной ножки» тела этого сложного составного структурного образования, возникающего возле области установки каждого из генераторов 5, в полости реактора 3, обусловлено прежде всего увеличением значения магнитного сопротивления, неизбежно появляющемуся вследствие возникновения монтажных воздушных зазоров «а» (см. фиг.5), которые образуются при проведении размещения корпуса 3 в установочных «щелях», сформированных системой последовательно расположенных друг за другом на спиральных линиях, сквозных пазов «Б». Последние, как было уже указано, в свою очередь, выполнены в используемых для осуществления переработки генераторах 5.

Расширение же так сказать, верхней конической «шляпки» фигуры, сформированной при совершении магнитной прицессии самого результирующего вектора образующего такие создаваемые в зоне обработки, пространственные образования (самая середина зоны «Д» - см. фиг.5) обусловлено, наоборот уменьшением величины этого же самого параметра.

То есть магнитное сопротивление на участках размещения такого рода «конических оснований - шляпок» образующихся в полости реактора 3 при включении генераторов 5 и как бы состоящих из скоплений магнитных силовых линий пространственных фигур, изменяет свое значение в сторону своего уменьшения, за счет появления в указанной выше области мелких металлических частиц образующегося там сплава, синтезируемых из входящих в сырьевой материал соединений составляющих последний элементов.

В связи же с тем, что полученный в соответствии с разработанной ранее схемой его образования, результирующий вектор суммарного магнитного потока, совершает весь этот набор из сложных колебательных пространственных перемещений непосредственно в объеме, занятом воздушной аэрозолью, полученной проведением «раздувания» массы исходной водяной суспензии 1, то на находящиеся в этой «пене» мелкие частицы алюминиевой и титановой руды, а также на подаваемые в эту же область молекулы газа - двуокиси углерода, метана; обрушивается целая серия создаваемых этим вектором и периодически повторяющих (20-80 колебаний в минуту), «толчков» и «ударов».

При этом нанесение их производится сразу же со всех сторон и с использованием всего набора направлений их возможного воздействия.

Все эти явления проявляют себя вследствие того, что результирующий вектор суммарного магнитного потока, генерируемый непосредственно в зоне осуществления обработки, с заданной в устройстве частотой (20-80 колебаний в минуту), совершат прицессионные угловые перемещения в указанных выше областях, с высокой скоростью меняя не только свое пространственное положение, но и свою величину (последний передвигается как бы внутри пространственной фигуры имеющей форму сразу нескольких соединенных между собой «конических волчков»).

Под влиянием этого искусственно созданного и интенсивно воздействующего на заполняющие полость реактора пузырьковые газожидкостные аэрозольные скопления, а также и составляющие последние исходные сырьевые компоненты, такого рода набора из «силовых факторов», в зонах переработки исходного материала, начинают протекать следующие процессы.

К причинам, обуславливающим их появление, следует отнести, прежде всего то, что в результате выполняемого генерируемым магнитным потоком мощного энергетического воздействия, неизбежно активируются входящие в качестве исходных структур, используемых при построении всех указанных ранее компонентов, атомы их молекул. Электроны последних при этом переходят на более высокие орбиты относительно их ядра. При этом разрываются все виды ранее имевшихся между этими атомами молекулярных связей, и в самих областях обработки появляются вновь созданные там ионы, образующиеся из числа ранее входивших в состав исходных молекулярных соединений, составляющих их элементов.

В самих же этих подвергнутых такому магнитному «облучению» и заполненных обрабатываемым материалом областях, в конечном итоге, возникают активированные молекулярные фрагменты, синтезированные из ранее составлявших и входивших в рецептуру используемой сырьевой смеси ее отдельных компонентов, и также и из заполняющих возникающие в толще ее слоев «пузыри» газов, из которых и состоят струи подаваемого в нее сжатого воздуха.

При протекании в последующем в областях такого магнитного воздействия целого ряда реакций, все полученные в ходе их осуществления соединения формируют в слоях обволакивающей газовые «пузырьки» тонкой пленочной оболочки, кристаллические «зародыши» нового, ранее отсутствующего в ее составе образования - сплава на основе алюминия и титана, скомпонованного на завершающих этапах проведения процесса обработки в монолитную столбчатую структуру, к тому же еще и целиком составляющую только из интерметаллида TiAl3.

При рассмотрении всего комплекса протекающих в зонах обработки физико-химических процессов, надо еще вспомнить и о наличии факта действия при ее проведении следующего набора объективно влияющих на ход ее выполнения обстоятельств.

Поступившие из загрузочного бункера 2 порции обрабатываемой водяной сырьевой суспензии 1, попадают первоначально в нижнюю половину корпуса 3, опускаясь как бы на самое дно последнего («холмик» п.4 - см. фиг.1). Под ударами «скрещивающихся» струи воздуха, подаваемых прямо из направляющих сопел 11 (см. фиг.3), размещенных на этом сборном узле на трех проходящих по его наружной боковой поверхности винтовых спиралях «И», составляющие попавшую в нижнюю часть корпуса аппарата массу сырьевого продукта 1 микрообъемы водяной суспензии, в буквальном смысле этого слова, «разбрасываются» создающимися в полости устройства струйными потоками «К», во все стороны, заполняя при этом все части внутреннего объема этого сборного узла.

При проведении такого «принудительного» перемещения указанных выше составляющих сырьевой массы 1, от места своей первоначальной дислокации, мелкие частицы входящей в эту водяную суспензию рудной породы, под воздействием указанных выше мощных газовых потоков, концентрируются на наружной поверхности возникающих рядом с ними микроскопических воздушно-жидкостных пузырей, (т.е. «пены») в свою очередь получаемых из самого этого исходного продукта, при выполнении нанесения по нему искусственно создаваемых в аппарате и интенсивно осуществляемых «струйных воздушных ударов».

Порции обрабатываемого продукта, состоящие из «синтезированных» таким образом мельчайших газо-воздушных аэрозольных пузырьков подхватываются созданными во внутренней полости реактора 3 устойчивыми спиралевидными воздушными потоками «К», и под влиянием последних, полученные внутри устройства объемы такой вновь созданной аэрозоли не только целиком и полностью заполняют его внутреннюю полость, но и передвигаются вдоль последней, как бы копируя при этом в процессе осуществления указанного выше перемещения, очертания ранее сформированных в составляющих полость устройства областях этих указанных выше газовых потоков «К».

То есть, в конечном тоге, входящие в состав исходной сырьевой смеси мелкие частицы составляющей последнюю руды начинают циркулировать в полости аппарата по криволинейной пространственной траектории «К», совершая при этом как бы многократно повторяемые переходы на отдельных витках этих спиралевидных воздушных течений «К» по задаваемым такими потоками направлениям - «вверх-вниз» и «слева-направо», а затем и наоборот.

Следует учесть еще и то, что используемые для проведения прямого восстановления металлов из соединений руды скопления силовых полей, наличие которых и обеспечивает формирование в полости реактора 3 суммарной совокупности областей осуществления обработки; расставлены вдоль последней на трех установленных кривых «Е», тоже имеющих собственное и достаточно сложное спиралевидное очертание.

Таким образом, перемещающиеся в процессе выполнения обработки на своего рода «пузырьковом» транспортном промежуточном «носителе» микроскопические частицы исходных рудных пород, не только используют для выполнения указанного выше действия траектории, имеющие сложное пространственное очертание, но и при этом «многократно» проходят через расставленные вдоль них скопления обрабатывающих силовых полей. Эти же поля, в свою очередь, тоже имеют четко заданную относительно линий направления указанного выше транспортного «потока», обеспечивающего осуществление переноса в устройстве частиц рудной породы, фиксацию зон своего возможного расположения (в координатах x; y; z) в самом применяемом для проведения обработки сырьевых продуктов аппарате.

Таким образом, наличие указанных выше конструктивных особенностей в используемом при осуществлении предложенного способа устройстве, позволяет производить перемещение составляющих сырьевую массу микроскопических частиц рудной породы непосредственно в области максимально возможной концентрации силовых линий генерируемых там магнитных полей, по сложной пространственной траектории (то есть возможные точки их нахождения в полости используемого агрегата определяется набором координат x; y; z).

Исходя из этого, можно с уверенностью предположить, что под влиянием этих принудительно создаваемых в полости реактора вихревых воздушных потоков «К» (своего рода «торнадо»); указные ранее мелкие твердые компоненты, содержащие соединения восстанавливаемых металлов, проходя через скопления размещенных в аппарате на криволинейных траекториях магнитных полей Д (см. фиг.1; фиг.5) многократно меняют свою первоначальную ориентацию, тем самым открывая наиболее удобный доступ к образующим их кристаллическими структурам, генерируемым в областях обработки пульсирующим магнитным потокам.

Производимое этими созданными в полости корпуса 3 воздушными струйными течениями «К» и протекающее с достаточно высокой частотой такого рода «прокручивание» этих твердых исходных компонентов относительно собственных осей симметрии в процессе пересечения последними сформированной в полости корпуса 3 системы, состоящей из воздействующих на них скоплений магнитных полей, и предопределяет, в конечном итоге, оптимальную величину скорости проведения преобразования частиц рудной породы в металл, а также и степень полноты его осуществления (то есть опять же создает наиболее благоприятные предпосылки для исключения возможности «встраивания» имеющихся в составе руды инородных примесей непосредственно в саму, формирующуюся при завершении обработки в получаемом конечном продукте, и составляющую его кристаллическую решетку). Таким образом, имеющееся в исходном рудном сырье определенное количество входящих в его состав соединений из элементов-примесей, по окончанию выполнения процесса, преобразуются в своего рода многокомпонентные «шлаки», которые легко отделяются по завершению процесса обработки от получаемого в агрегате необходимого конечного продукта.

Синтезируемый же в аппарате сплав (интерметаллид TiAl3) обладает достаточно высокой степенью чистоты (99,9999%-99,99999%) и имеет форму цельного столбчатого кристаллического монолита.

То есть сама образующаяся в полости устройства новая кристаллическая решетка, стремясь обеспечить себе «комфортные условия» существования в зоне выполнения специально организованного указанным выше образом своего рода «магнитного обучения», и получает, вследствие всего этого, в конечном итоге в процессе осуществления ее формирования структуру, обладающую минимальным значением собственной внутренней энергии, а также еще и одновременно производит необходимые для достижения указанных выше целей, технологические преобразования применяемых в узлах последней и составляющих ее «строительных» элементов.

В сложившихся в зоне проведения обработки новых условиях энергетического равновесия, в качестве используемых для формирования кристаллической решетки сплава алюминий-титан такого рода строительных сборочных узлов и будет применяться синтезируемый из соединений исходных, входящих в этот сплав и образующих его элементов, конечный продукт их переработки, представленный в виде интерметаллида из титана и алюминия - TiAl3. Собственно говоря, сам метод формирования состоящего из этого интерметаллида - основного компонента столбчатого монокристалла в полости применяемого аппарата, сильно напоминает процесс «зонной плавки».

Действительно, образующиеся на начальных этапах проведения этой технологии мелкие кристаллические зародыши сначала собираются в более крупные ассоциаты. Затем, по мере увлечения времени выполнения процесса обработки, происходит объединение предварительно укрупненных кристаллических фрагментов, а затем и формирование из них монокристалла столбчатой формы, который продолжает разрастаться и увеличивать свои габариты до тех пор, пока в устройстве не закончиться применяемое исходное сырье.

Примеси, присутствующие в составе исходного продукта, при осуществлении указанной выше технологии, выносятся за пределы так называемой зоны «кристаллического роста», отправляясь на ее периферию. Однако в предложенной технологии, в отличии от известной, не применяются ни расплавы, ни какие-либо дополнительные затравки, обеспечивающие направленное каким-либо образом, протекание процесса кристаллизации. Необходимый конечный продукт - столбчатый монокристалл, получаемый на основе интерметалида титан -алюминий, без проведения постороннего вмешательства, образуется из исходного сырьевого материала при выполнении указанного ранее процесса обработки, сам механизм осуществления которого можно смело отнести к категории «самопрограммируемых» и «саморегулирующихся».

То есть при соблюдении назначенных предварительно технологических параметров процесса переработки исходного рудного сырья, получаемый готовый конечный продукт будет, в итоге, всегда обладать набором собственных физико-химических свойств, которые в состоянии изменяться только в пределах достаточно узкого диапазона колебания их возможных значений.

С учетом всего изложенного ранее, можно прийти к выводу, что в процессе осуществления операций «омагничивания», выполняемых в объеме заполоняющей корпус 3 пузырьковой газо-жидкостной аэрозоли, полученной, в свою очередь, при проведении струйных вихревых ударов сжатым воздухом, интенсивно наносимых по массе, размещенной в корпусе 3 водяной суспензии, в составляющих ее слоях протекают следующие реакции:

Al2O3→AlO+O-2+O+2;

CO2→C+4+20-2;

CH4→C+4+4H++8ē;

AlO→Al+2+O-2;

H2O→2Н++O-2;

O2→O+2+O-2;

H2→2H++2ē;

FeTiO3→FeO+TiO2;

FeO→Fe+2+O-2;

TiO2+O+2→TiO3+2ē;

TiO3+C+4→Ti+6+CO2+O-2+4ē;

Ti+6+3Al+2→TiAl3+12ē;

2Fe+2+3O+2→Fe2O3+10ē;

2H++O-2→H2O;

C+4+20-2→CO2;

О+2-2→O2;

H++H+→H2+2ē;

Fe2O3+Al2O3+SiO2+TiO2→TiO2·Fe2O3·Al2O3·SiO2;

где ē - полученные в процессе ионизации молекул исходных соединений при проведении «магнитного обучения» электроны (то есть одна искусствено активированная единица с отрицательным зарядом).

И так далее, прямые и обратные молекулярные преобразования со смещением химического равновесия в зоне проведения прямого восстановления металлов, в сторону формирования в последней сплава -интерметаллида, состоящего из соединений титана и алюминия, а также и отходящих в окружающую устройство атмосферу выделяемых в процессе осуществления указанных выше реакций микрообъемов полученных в ней летучих газообразных продуктов. Таким образом, проведенное ранее рассмотрение указанного выше комплекса протекающих непосредственно в области переработки исходных сырьевых продуктов реакции, очевидно, показывает, что полученный из углеродосодержащих молекул, входящих в состав атмосферы газов (CO2; СН4) в ходе выполнения наносимых по ним «магнитных ударов», элемент углерод C+4, в итоге и отнимает у молекул окиси алюминия и титана высвобождаемый при распаде содержащих последние соединений, и «отщепляемый» от них при осуществлении этого процесса, атомарный кислород, соединяясь при этом с указным выше компонентом, (то есть «связывая» его в углеродосодержащее газообразное вещество).

Кроме указных выше, в области проведения обработки протекают и обратные реакции, с формированием объемов газа, имеющих в условиях этого мощного и непрерывного выполняемого энергетического воздействия, минимальную величину собственной внутренней энергии (H2O; CO2; O2, H2). В силу наличия влияния всего перечисленного ранее комплекса условий, полученный таким образом металлический сплав - интерметаллид, представляет собой устойчивое по отношениям ко всем этим внешним, искусственно созданным силовым факторам, монокристаллическое столбчатое структурное образование, которое не переходит в соединение с другими, находящимися рядом с ним компонентами, в условиях этого, интенсивно проводимого энергетического воздействия.

Другие вещества «загрязнители», также входящие в состав имеющихся в исходной сырьевой смеси примесей, точно по той же самой схеме будут преобразованы в новые кристаллические структуры, то есть в появляющиеся по завершению процесса обработки мелкодисперсные зернистые шлаковые «хвостовые» отходы.

Наибольшее процентное содержание на получаемые в ходе обработки и состоящие их указных выше отходов «хвосты» падает на ферротитаноалюмоселикаты (80-85% от всего их образовавшегося в общем суммарном объеме последних количества).

Синтезированные в объеме «заполняющего полость корпуса устройства аэрозольного облака», в результате воздействия на входящие в него газо-жидкостные пузырьки магнитных потоков, генерируемых технологическими контурами 5, «зародыши, состоящие из полученного в последнем в соответствии с указанной выше схемой переработки исходных сырьевых соединений, интерметаллида TiAl3, стремятся переместиться, соответственно, под действием гравитации, в самую нижнюю часть этого сборного узла.

Передвигаясь в слоях объема заполняющей последний пузырьковой аэрозоли, в вертикальном направлении, из наивысшей точки своего первоначального размещения, в самую нижнюю, эти «кристаллики» из вновь полученного интерметалида захватывают по дороге мелкие частицы рудных пород, «приклеенные» к поверхности «миниатюрных» пузырьков, входящих в состав сформированного в полости корпуса 3 «облака» газо-жидкостной аэрозоли, слои которого окружают эти указанные выше «металлические зародыши» со всех сторон в момент прохождения этих вновь появившихся на «белый свет» «мелких кристалликов» сквозь толщу этого образования. При этом последние как бы облачаются в состоящее из них своеобразное «наружное» покрытие (будто бы нацепляют на себя сшитую из этих компонентов своего рода «шубу»).

Как правило, достичь самой нижней области корпуса 3 им так и не удается, так как они неизбежно в процессе выполнения своего вертикального перемещения попадают под воздействие одного из воздушных струйных потоков «К», генерируемого внутри корпуса 3 при проведении подачи сжатого воздуха через направляющие обдувочные сопла 11.

Вместе с остальными, подхваченными этим «торнадо» микрообъемами обрабатываемого в устройстве исходного материала, эти упакованные в «сырьевую шубу» и пока еще микроскопические кристаллики, проносятся по внутреннему объему корпуса 3, совершая циркуляцию по виткам этого, созданного в устройстве, спиралевидного вихря «К» и через некоторый, очень незначительный промежуток времени, попадают при этом, под интенсивно осуществляемое магнитное «облучение» со стороны закрепленных на корпусе 3 силовых контуров 5. Вследствие этого, «наросшая» на ранее возникших «кристалликах» и обволакивающая их «шуба» из мелких частиц руды, в силу наличия непрерывно выполняемого воздействия на составляющие это «сырьевое покрытие» компоненты, осуществляемого со стороны этого, указанного выше силового образования, превращается в полноценное металлическое покрытие.

То есть таким образом, такого рода мелкие «зародыши» полученного сплава, за счет выполнения указанного выше своеобразного «прироста», протекающего при переводе покрывающей их наружную поверхность «сырьевой пленки» во вновь сформированную на ее основе металлическую структуру, существенно увеличивают свои первоначально полученные габаритные размеры.

Следует обязательно обратить внимание еще и на то, что проносящиеся через зоны обработки, формируемые установленными на трех спиралях «Е» подковообразными генераторами 5, и содержащие частицы исходных рудных пород аэрозольные газо-жидкостные пузырьки, неизбежно попадают под влияние формируемых, последними, мощных магнитных потоков. В итоге этого в пересекающих такие расположенные по спирали области «магнитного облучения» мелких «зернах» сырьевого материала опять же создаются новые центры кристаллизации, состоящие из восстанавливаемых напрямую из самих входящих в исходный продукт соединений перерабатываемых в этот сплав металлов.

Примерно также, в объеме заполняющей предложенное устройство газо-жидкостной аэрозоли, синтезируются и дополнительные, только появившиеся и добавляемые к уже возникшим в зоне проведения обработки до наступления этого момента времени, микроскопические «зародыши» из интерметаллида.

Процессы их разрастания в крупногабаритные образования полностью идентичны тем, что были рассмотрены ранее, при осуществлении анализа аналогичных стадий технологии, протекающих с использованием таких же «зерен», сформированных на самых первых, «стартовых» этапах выполнения этого процесса обработки. Интенсификация хода выполнения перечисленных выше структурных преобразований достигается за счет применения при проведении магнитного «облучения» так называемых «пульсирующих», т.е. всегда направленных в одну и ту же сторону, относительно зоны своего первоначального размещения магнитных полей, периодически изменяющих величину собственной напряженности, то увеличивая, то уменьшая значение последней.

Протекание такого рода «пульсаций» величин генерируемого в областях обработки этого физического параметра создаваемых там технологических силовых образований, в свою очередь, определяется еще и тем, что на обмотки катушки 13 магнитных генераторов 5 подаются для их «запитки» электрические импульсы, имеющие форму синусоидальных полуволн, входящих в скомпонованные из них определенным образом пакеты (см. графики б; в; г - фиг.6). Сами эти приходящие на обмотки - катушки 13 импульсы имеет угловое смещение относительно тех, что поступают на такие же соседние (120°).

Кроме того, каждая формируемая из пакетов указанных выше импульсов и посылаемая на закрепленные на трех установочных спиралях «Е» под углами 90°, силовые генераторы 5, такого рода «псевдофаза» тоже смещена на 120° относительно соседних с ней, аналогичных.

Вся совокупность перечисленных выше особенностей осуществления процесса переработки, включающая в себя как порядок проведения размещения применяемых для осуществления операций восстановления металлов из руды магнитных контуров 5 в трехкоординатном пространстве, так и взаимной ориентации подаваемых на обмотки - катушки 13 электрических импульсов, в конечном итоге и обеспечивает возможность достижения необходимого конечного положительного эффекта.

А, именно, применение всех перечисленных выше существенных технических признаков позволяет производить формирование в используемой установке цельного столбчатого монокристалла, в состав которого входит только одно получаемое обработкой соединение - интерметаллид TiAl3.

На каком-то этапе проведения процесса «выращивания» перемещающихся в потоках искусственно созданного в полости корпуса 3 грязе-воздушного вихря «К», кристаллических «зерен», состоящих из восстанавливаемых в зоне обработки металлов, как того, так и другого, масса последних возрастает настолько, что они не могут больше принимать дальнейшее участие в устоявшейся циркуляции составляющих такое «торнадо» объемов входящей в последнее аэрозоли.

Под действием сил гравитации такие предельно «укрупненные» и ранее размещаемые непосредственно в вихревых спиралеобразных потоках «зерна» сплава в буквальном смысле этого слова, падают «камнем» вниз, достигая при этом поверхности днища корпуса 3. В эти же самые области, принадлежащие нижней половине корпуса 3, попадают и мелкие его кристаллические зародыши, которые в силу действия какого-либо рода комплекса неблагоприятных условий, были вынесены либо на самую дальнюю его периферию, либо прямо в сердцевину «бушующего» в полости корпуса 3 своего рода струйного смерча «К». Прикладываемых к этим «крупинкам» со стороны входящих в последний и циркулирующих в его объеме потоков «аэродинамических» опорных усилий, в указанных выше случаях, будет явно недостаточно, чтобы удерживать в «парящем» состоянии такие, уже достаточно тяжелые металлические образования.

Итак, на самом дне корпуса 3, по истечению определенного промежутка времени с момента начала осуществления обработки, накапливается своего рода «насыпная масса», состоящая как из крупных кристаллических зерен сплава (своего рода «строительных блоков»), так и всяких попавших в промежутки между ними, мелких металлических «крупиц» («строительных кирпичиков»). В образующиеся между этими элементами будущей столбчатой монолитной конструкции «монтажные зазоры» проваливаются и падающие сверху в эти же узкие щели, под действием указанных выше сил гравитации, микроскопические частицы рудных пород, вырванные из основного потока, опять же в силу наличия факта влияния каких каких-либо особо неблагоприятных условий и тем самым освобожденных от воздействия подымавших их раньше вверх газожидкостных аэрозольных пузырьков (у микроскопических твердых частиц либо отобрали «подъемный» шарик, либо тот просто «лопнул»).

Указным выше образом, мелкие и крупные кристаллические образования, покоящиеся на самом дне корпуса оказываются «закатанными» в состоящую из мелкоразмерных частиц рудных пород, в своего рода «укрывочно-упаковочну» соединительную пленку».

Так как процессы восстановления металлов из содержащих их соединений продолжают протекать и в этой, самой нижней части корпуса устройства, как бы на самом его днище, точно таким же образом, как и было уже разобрано ранее, то под действием, создаваемых во всем его объему «пульсирующих» технологических магнитных потоков, входящие в состав «упаковочного пленочного покрытия» твердые рудные частицы, в конечном итоге, превращаются в те же самые составляющие металлы формируемого в зоне обработки нового сплава - интерметаллида.

Таким образом, вновь созданная из попавшей в разъединительные щели между накопленными на дне «блоками» и «кирпичиками» синтезируемого сплава, такого рода «сырьевой шубы» металлическая структура, превращается, исходя из выше изложенного, в своего рода монтажный раствор (или «универсальный клей»), соединяющий между собой как крупногабаритные, так и «малоформатные», содержащие интерметалид зародыши, в единый, цельный столбчатый монокристалл.

В силу же того, что такое «сколачивание» всех входящих в состав последнего разнородных монтажных компонентов протекает в зоне непрерывно оказываемого силового «сдавливающего» последние магнитного воздействия со стороны проходящих внутри полости корпуса технологических спиральных полевых систем, то возможность проведения их формообразования в другом виде, нежели тот, что был указан выше, попросту отсутствует.

Это объясняется, прежде всего, тем, что металлические зерна получаемого сплава обладающие определенными, хоть и небольшими магнитными свойствами, стремятся в процессе проведения их структурных преобразований занять такое положение в корпусе устройства, в котором создаваемые в области проведения выращивания кристалла силовые поля оказывали бы на последние минимально ощутимое воздействие.

Единственно возможной для выполнения всех этих указанных ранее требований и наиболее оптимальной конфигурацией формируемого в зоне обработки нового структурного металлического образования в этих условиях будет монокристалл, имеющий очертания «столбика», с поперечным сечением в виде эллипса.

Небольшая эллипсность такого монокристалла, состоящего из интерметаллида TiAl3 объясняется тем, что в процессе его роста области, в которых и осуществляются его построение, смещены вниз относительно продольной оси симметрии устройства (то есть расположены на днище корпуса).

Таким образом, в течение 15-21 минуты (0,25-0,35 часа) процесс проведения переработки поступающей из загрузочного бункера 2 через проем «В» исходной сырьевой массы 1 оказывается полностью завершенным.

Поступающая из бункера 2 самотеком водяная суспензия 1 сначала по наклонному днищу корпуса 3 перемещается от его переднего конца непосредственно к задней половине и затем, уже в процессе своего прохождения по нижней части этого сборного узла, она захватывается сформированными в его внутреннем объеме при помощи сопел 11 вихревыми струйными потоками «К». После этого вся «куча» 4 такого исходного материла как бы «разбивается» на отдельные, ранее составляющие такую массу сырьевые микрообъемы, которые, в конечном итоге, преобразуются в своего рода грязежидкостную газовую аэрозоль. Последняя и заполняет целиком всю внутреннюю полость корпуса 3 на протяжении всего процесса проведения обработки исходного материала. По завершению этого технологического цикла, т.е. после получения необходимого конечного продукта, все обслуживающие работу устройства технологические системы, а именно, подающие струи сжатого воздуха сопла 11, магнитные контура 5, отключаются от внешней подающей сжатый воздух магистрали, и от источника внешнего электрического питания.

Сборный корпус 3 снимается с опор 10, и разбирается за счет отсоединения друг от друга фланцев 9, на две отдельные половины. После этого из полости корпуса 3 извлекается сформированный в нем столбчатый монокристалл 6, а также высыпаются накопленные вокруг него мелкозернистые шлаковые отходы. Процесс обработки на этом этапе можно считать уже окончательно завершенным.

Размещенный на самом дне устройства «столбик- монокристалл» 6 имеет длину, составляющую 85-90% от такого же размера, характеризующего соответствующий параметр из числа последних, определяющих объем корпуса самого устройства. То обстоятельство что, полученное в устройстве новое металлическое образование, не упирается своими торцами непосредственно в плоскость крышек, закрывающих его корпус с переднего и заднего концов, объясняется, прежде всего, наличием факта действия так называемых «магнитных пробок», возникающих в крайних областях полости корпуса, из-за влияния на них особенностей конфигурации формируемых в этих зонах силовых физических полей.

Образующиеся в процессе восстановления металлов из их сырьевых соединений газы, а также накопленные в полости корпуса 3 избыточные объемы воздуха, автоматически удаляются из последней при помощи установленных на переднем и заднем его концах полых «выпускных» патрубков 7, снабженных редукционными клапанами 8. Вывод оттуда этих указных выше газовых составляющих производиться за счет выброса их в окружающую устройство наружную атмосферу, в момент срабатывания настроенного на заданную величину определенного технологией избыточного давления и входящего в состав конструкции сборного узла-патрубка 7, редукционного клапана 8, открывающегося при соответствующем его значении.

Процесс эксплуатации используемого при осуществлении предлагаемого способа устройства производиться с периодическими его остановками, необходимость применения которых связана прежде всего, с проведением извлечения из его сборного корпуса готового конечного продукта и полученных там же шлаковых отходов.

В связи с тем, что столбчатый монокристалл, состоящий из соединений титана с алюминием, и полученные в объеме рабочей камеры используемого устройства зернистые шлаки, имеют резко отличающиеся габариты (диаметр эллипсоидного столбика составляет 34-38 мм., а соответствующий габарит шлаковых крупинок - 0,3-0,8 мм.), то последующее их разделение их при выгрузке из корпуса, может быть осуществлено без каких-либо дополнительных трудностей (при помощи системы, состоящей из обыкновенных калиброванных сит).

В качестве исходного сырья для получения сплава алюминий-титан (состоящего из этих элементов интерметаллида), могут использоваться любые рудные породы, в состав которых в качестве одного из составляющих последние компонентов входят соединения алюминия и титана. Обработка водяной суспензии, поступающей в полость корпуса 3 из загрузочного бункера 2 на начальных этапах ее проведения «самотеком», производиться с помощью предложенного способа, при напряженности «пульсирующих» магнитных полей, замеренной непосредственно в зоне ее выполнения, составляющей величину 3×104÷1×105 А/м. Частота колебаний этих магнитных полей при этом находиться в пределах 20-80 единиц изменений их значения, осуществляемых в течение одной минуты. При выполнении предложенного способа обработки использовались подковообразные магнитные контура 5, смонтированные на наружной поверхности сборного корпуса устройства на трех проложенных по ней винтовых спиралях «Е». Количество закрепленных на каждой этой спирали «Е» обрабатывающих генераторов 5 составляло величину от девяти до восемнадцати единиц.

Общая длина корпуса, входящего в состав используемого при осуществлении предложенного способа устройства имела значение, равное 1,5 м, при его внутреннем диаметре 0,4 м.

Диапазон возможных углов наклона продольной оси его симметрии к уровню горизонта, находиться в пределах 10-30°.

В данном конкретном случае, при осуществлении экспериментов, данные, о выполнении которых приведены ниже, этот угол составил 20°.

Во входящий в состав предложенного устройства загрузочный бункер перед началом осуществления процесса получения металлического сплава, загружалось по 60 кг. исходной сырьевой смеси.

Последняя представляла из себя сформированную при проведении размешивания мелких частиц алюминиевой и титановой руды в заданном объеме воды, двухкомпонентную грязеобразную пластичную водяную суспензию.

Применяемые в составе этой суспензии твердые ее компоненты - такие, как алюминиевая и титановая руда, были получены из ближайших обогатительных фабрик по изготовлению соответствующих рудных концентратов. Основой для их формирования послужили необходимые рудные материалы, извлеченные из расположенных рядом с ними карьеров месторождений содержащих указанные выше сырьевые образования.

Перед началом проведения приготовления исходной водяной суспензии выполнялась операция по разбивке составляющих последнюю комков рудных пород, на мелкодисперсные кусочки, проводимая с помощью обычной шаровой мельницы. Перед дроблением этого рудного материала осуществлялось дозирование входящих в состав сухой смеси рудных пород обеспечивающее формирование последней с заданным содержанием составляющих ее исходных компонентов (т.е. сырья, содержащего необходимое количество соединений алюминия и титана).

Получаемые при проведении «ультратонкого помола» частицы исходного перерабатываемого продукта имели габаритные размеры, входящие в границы диапазона от 0,001 до 0,008 мм. Время обработки указанного выше объема сырьевой массы, с применением при ее проведении указных ранее значений напряженности и частоты, пульсирующих в процессе проведения прямого восстановления металлов, магнитных полей, образующих, в конечном итоге, размещенную в трехкоординатном пространстве объемную спиралевидную структуру, обладающую к тому же заранее заданной технологической конфигурацией, составляло от 15 до 21 минуты (0,25÷0,35 часа). Выход указанного выше интерметаллида из всего объема применяемого сырьевого материала, составлял 78-82% от теоретически возможного, зависящего от содержания исходных сырьевых соединений в составе используемых при его получении рудных пород (от 18 до 24 кг. в час металлического сплава на основе алюминия и титана из исходного перерабатываемого в устройстве объема сырьевого материала).

Содержание интерметалида, включающего в себя алюминий и титан в составе вырабатываемого в устройстве конечного продукта, составляет величину в 99,9999%-99,99999%.

Вся его масса, полученная в процессе выполнения обработки, может достигать значения, равного 15,8-16,2% от суммарного количества использованной сырьевой смеси.

Сформированная же в соответствии с предложенным способом из исходных рудных пород сплав-интерметаллид TiAl3 обладает следующими физическими параметрами:

1) Температура плавления - 1617°C;

2) Удельный объемный вес - 2,22 г/см3;

3) Удельное объемное электрическое сопротивление ρ - 31 Н.Ом·м;

4) Прочностные характеристики полученного «столбика», состоящего из интерметаллида TiAl3:

а) δm - 0,71 ГПа (растяжение),

б) δb - 0,9 ГПа (сжатие),

в) δu - 0,46 ГПа (изгиб),

5) Твердость HRC - 56-58 ед.;

6) Коэффициент линейного расширения - 14,4×10-6-1;

7) Магнитная проницаемость M-1 - 46×10-6.

Цвет получаемого по окончанию процесса обработки столбчатого кристалла соответствует светло-серому.

Наружная его поверхность обладает блеском (кристалл как бы прошел через операцию «полировка»).

Вместе со столбчатым монокристаллом интерметаллид TiAl3, в полости корпуса устройства накапливаются и мелкодисперсные зернистые отходы, имеющие белый или светло-серый цвет с кремовым оттенком, состоящие из присутствующих в составе исходных пород примесей из соединений других, входящих в руду, и имеющихся в последней, элементов.

Основную массу таких шлаков составляют ферротитаноалюмоселикаты (Fe2O3·TiO2·Al2O3·SiO2) - 80-85% от общего полученного объема зернистых отходов. Сам этот объем сравнительно невелик, и составляет 12,9-16% от всего количества исходного материла. Габаритные размеры входящих в состав такого рода «хвостов» - отходов и образующих объем последних «зернистых» частиц колеблются в пределах 0,1÷0,8 мм.

Остальные продукты проведения переработки исходных сырьевых материалов представлены сформировавшимися во внутреннем объеме корпуса устройства и выброшенными оттуда в наружную атмосферу порциями вновь полученных там «летучих» газов.

Занимаемая используемым устройством в случае проведения обработки указанного выше сырья с помощью предложенной технологии производственная площадь составляет 2,5-3,0 м2.

Количество ежедневно вырабатываемого с ее применением металлического сплава TiAl3 соответствует 0,60-0,72 тонны при условии проведения работы в трехсменном режиме. Объем затрачиваемой электрической энергии для получения указанного выше количества этого конечного продукта, находиться в пределах 2,0÷2,2 тыс.кВт·час.

Предложенный способ получения металлического сплава выполняется при комнатной температуре (16-28°C), и обработка исходного сырья производиться при небольшом избыточном давлении, величина которого составляет 0,4-6,0 кгс/см2.

Использование при осуществлении предложенного метода получения металлического сплава технологические режимы назначены исхода из следующих соображений.

Необходимая напряженность применяемого для формирования столбчатого монокристалла, состоящего из металлического сплава алюминий-титан в полости корпуса используемого устройства, «технологического пульсирующего» магнитного поля, замеренная непосредственно в зонах воздействия на перерабатываемое сырье генерируемыми в аппарате такого рода «силовыми» потоками, как уже указывалось, составляет значение 3×104÷1×105 А/м.

Применение меньших, чем указанные выше величин этого параметра -3×104 А/м, не обеспечивает формирование условий, гарантирующих проведение выделения составляющих сплав металлов из их соединений, присутствующих в составе исходной сырьевой массы.

Использование же более высоких значений этого же параметра, чем 1×105 А/м, не позволяет обеспечить достижение какого-либо дополнительного положительного эффекта. В то же время увеличение величины напряженности применяемых в устройстве магнитных полей свыше указных пределов - 1×105 А/м, потребует увеличения необходимых затрат используемой для генерации последних, электрической энергии.

Примерно из таких же соображений, что изложены выше, произведена и подборка параметров применяемых при проведении обработки сырья и других, входящих в технологический процесс ее выполнения приемов (таких, например, как величина частоты «появления» и «исчезновения» составляющих «пульсирующие» поля синусоидальных полуволн - импульсов - 20-80 колебаний в минуту; количество размещенных на проходящей по наружной поверхности корпуса устройства цилиндрических спиральных линиях магнитных генераторов - от 9 до 18 единиц, время выполнения переработки сырьевого материала в столбчатый монокристалл 0,25-0,35 часа; избыточное давление продукта, поступающего из внешней, подающей сжатый воздух магистрали к формирующим струи соплам - 0,4÷6,0 кгс/см2 и т.д.).

Процентное же содержание в сырьевой смеси «сухого остатка, сформированного из частиц, применяемых для получения сплава исходных рудных пород, в составе используемой в процессе ее переработки водяной суспензии, назначено исходя из наличия действия следующих факторов.

При концентрации такого рода «твердого» компонента в составе последней меньшем, чем 40%, применяемый сырьевой материал автоматически превращается в «бедный», что отрицательно сказывается на показателях эффективности процесса его переработки, так как существенно уменьшается выход необходимого конечного продукта.

При увеличении же его содержания выше значения 70%, используемая сырьевая масса резко снижает показатели, определяющие степень ее пластичности. Это, в конечном итоге, существенно затрудняет выполнение процесса перемещения ее из загрузочного бункера в полость корпуса устройства, а также и последующий перенос составляющих эту массу сырья объемов исходного материала по внутренней поверхности последнего, при осуществлении которого такого рода сырьевой продукт преобразуется, под действием ударов, наносимых посылаемыми в его слои струями сжатого воздуха, в заполняющее внутреннюю полость устройства аэрозольное грязегазо-жидкостное пузырьковое «пенное» облако.

Наличие указанного выше обстоятельства так же отрицательно сказывается на результатах, обеспечиваемых при выполнении предложенной технологии получения сплава на основе алюминия и титана.

Размеры применяемых для получения водяной суспензии частиц руды, габариты которых находится в пределах 0,001-0,008 мм., назначены исходя из необходимости формирования с их применением устойчивой «пластичной» грязеобразной сырьевой массы.

Последняя не должна расслаиваться на отдельные составляющие ее объемы за необходимый для полного завершения процесса обработки, временной промежуток.

Углы наклона продольной оси устройства и линии уровня горизонта 10-30° то же назначены с учетом создания возможности для возникновения наиболее оптимальных условий для проведения перемещения грязеобразной сырьевой субстанции по дну корпуса устройства, по направлению от его переднего конца, к задней части последнего.

Для осуществления предложенного процесса обработки, по окончанию которого и формируется столбчатой монокристалл, сформированный из интерметаллидов алюминия и титана, использовалась сырьевая смесь, состоящая из рудных пород, содержащих как соединения алюминия, так и титана (то есть соответственно, каолиновый и ильменитовый концентраты, включающие соединения этих указных выше металлов).

Необходимые для осуществления ряда приводимых ниже экспериментов объемы сырья, содержащие эти породы, были получены из наиболее близко расположенных обогатительных фабрик, на которых производилась переработка исходных рудных материалов с целью получения конечного продукта, пригодного для удовлетворения соответствующих нужд действующего металлургического производства. Применяемые в качестве основных компонентов для получения исходного сырьевого материала рудные породы содержали в своем составе:

I. Каолиновый концентрат

Al2O3 - 31,4-32,5%;

SiO2 - 46,0-47,5%;

Fe2O3 - 1,5-1,7%;

Na2O+K2O - 1-2%;

CaO - 1-2%

(другие твердые соединения, присутствующие в земной коре и вода H2O)

- остальное, до 100%;

II. Ильменитовый концентрат

TiO2 - 51-52%;

Fe2O3 - 19-20,5%;

Al2O3 - 1,8-2,0%;

FeO - 20-21%;

CaO - 0,1-0,2%;

MgO - 0,5-0,7%;

SiO2 - 1,7-2,7%

(другие твердые соединения, присутствующие в земной коре и вода - H2O

- остальное, до 100%.

Для осуществления всех, указанных ниже экспериментов по получению металлического сплава из алюминия и титана с проведением для этого предложенного способа обработки, применялось однотипное сырье, сформированное с использованием указных выше, и содержащих соединения этих элементов пород, имеющих один и тот же, отмеченный ранее состав.

Перед началом приготовления загружаемой в перерабатывающее устройство водяной суспензии, производилось измельчение кусков входящих в нее исходных рудных составляющих с помощью шаровой мельницы, и с получением из них частиц породы, дисперсность которых соответствовала значению 0,001-0,008 мм. Входящие в состав исходного сырья примеси -соединения Fe; Ca; Na; K; Mg; Si на конечных этапах обработки превращались в мелкозернистые отходы, крупинки которых имели белый или светло-серый цвет с «кремовым» оттенком.

Размолотые с помощью указанного выше оборудования на мелкие частицы исходные рудные породы затем заливались необходимым объемом водопроводной воды, и после этого перемешивались с ней до получения из всех этих компонентов однородной вязкой «грязеобразной» водяной суспензии. По завершению процесса образования такой субстанции производилась загрузка сформированного этой операцией объема исходного сырьевого материала непосредственно в используемое для получения сплава - интерметаллида устройство.

Далее процесс выполнения предлагаемого способа иллюстрируется при помощи ряда проводимых ниже примеров.

Пример 1. В загрузочный бункер емкостью 60 литров помещалась водяная суспензия, содержащая сырьевую смесь, в состав которой входил каолиновый концентрат - 70%, и «ильменит», соответственно, 30%.

Дисперсность составляющих эту руду частиц породы составляла величину 0,001-0,008 мм.

Содержание так называемого «сухого остатка» в составе применяемой для проведения обработки водяной суспензии этого многокомпонентного сырьевого материла соответствовала значению 42 кг (70%). Остальную массу загрузки составила вода - 18 л.(30%).

После окончания осуществления операции загрузки одновременно с ее завершением производилось подключение к внешним источникам питания всех установленных на корпусе устройства магнитных генераторов 5, а также «обдувочных» сопел 11 к внешней, подающей сжатый воздух магистрали.

Подача сжатого воздуха к формирующим из него направляемые в полость устройства струи, состоящие из этого продукта, к указанными выше конструктивными элементами 11, производилась под избыточным давлением 0,4 кгс/см2.

Корпус 3 применяемого устройства имел наклон к уровню горизонта. Величина угла наклона составляла 20°.

Напряженность генерируемых всеми контурами 5, размещенных вдоль трех установочных спиральных линий «Е», проходящих по наружной поверхности корпуса 3 «пульсирующих» магнитных полей, замеренная непосредственно в рабочих зонах «Д», с помощью датчика Холла, и измерительного моста, составляла 3,0×104 А/м. Частота прохождения импульсов пульсирующего тока питания, подаваемого на обмотки-катушки всех генераторов, соответствовала значению 20 полуволн-синусоид в минуту.

Время обработки в этом примере было равным 21 минуте (0,35 часа). «Разбрызганная» в полости корпуса 3 и превращенная в газо-жидкостную пузырьковую аэрозоль «грязевая» водяная суспензия, состоящая из мелкодисперсных частиц алюминиевого и титанового концентрата, под воздействием формируемых обрабатывающими контурами 5 своего рода опоясывающих внутреннюю полость корпуса 3 магнитных спиралей, была по истечению указанного выше временного периода преобразована в кристаллическое столбчатое образование 6, размещенное в самой нижней зоне корпуса устройства. Под ним и вокруг этого монолитного кристалла располагались мелкие зерна полученных при обработке отходов (в основном состоящие из ферротитаноалюмосиликатов (Fe2O3·TiO2·Al2O3·SiO2).

Сам полученный указным выше образом такой вновь сформированный монокристалл целиком состоял из интерметаллида TiAl3. Содержание его в образованной при обработке в структуре, соответствовало значению в 99,9999%.

Все остальные характеристики такого металлического сплава представлены на предыдущих страницах описания заявки. Масса этого такого кристаллического образования составила 17,8 кг.; (29,66%), а количество полученных в ходе обработки отходов от всего объема использованного сырьевого материала составило 22% или 13,2 кг.

Остальной сырьевой объем был представлен выпущенными через отводящие патрубки 7 объемами вновь образованных там летучих газов (CO2; H2O; H2; O2).

Пример 2. Обработка исходного сырья осуществлялась в соответствии с той же схемой, что была указана в примере №1. В загрузочный бункер с емкостью 60 л. помещалась водяная суспензия, содержащая сырьевую смесь, в состав сухого остатка которой входил каолиновый, т.е. глиняный 68% и титановый 32% («ильменитовый») концентраты.

Общее количество использованного для приготовления водяной суспензии того и другого исходного материала составило 24 кг.(40%).

Остальную массу загрузки составила вода - 36 л. (60%).

Помешанная в бункер 2 водяная суспензия 1 после заполнения последнего, поступала из него «самотеком» во внутреннюю полость корпуса 3.

Одновременно с выполнением этого действия производилось подключение к блокам электрического питания всех установленных в устройстве генераторов 5, а также формирующих струи сжатого воздуха, сопел 11, присоединяемых к внешней, подающей этот продукт магистрали.

Подача воздуха через указные выше конструктивные элементы производилась под избыточным давлением 6,0 кгс/см2. Угол наклона корпуса устройства к линии горизонта остался тот же, что был указан в примере №1 - 20°. Напряженность генерируемых в зонах «Д» пульсирующих магнитных полей составляла 6,4×104 А/м.

Частота подачи синусоидальных токовых полуволн на обмотки-катушки магнитных генераторов, составляла 50 единиц в минуту.

Время обработки было равным 18 минутам (0,3 часа). Полученный по ее завершению столбчатый кристалл имел массу 7,0 кг.Количество сформировавшегося вместе со столбчатым монокристаллом шлака составило 8,8 кг. Остальная масса использованного для получения металлического сплава сырья была израсходована на формирование объема выпушенных из устройства в наружную атмосферу газов. Сам образованный из входящих в состав слоев аэрозольного вихря - «торнадо» частиц породы монокристалл включал в себя преимущественно только одно образование, а именно, интерметаллид TiAl3.

Содержание его в этой, вновь полученной в устройстве кристаллической структуре, составляло величину равную 99,99999%.

Остальные физико-химические свойства такого металлического образования полностью соответствуют перечисленным ранее в материалах текста описания характеристикам.

Пример 3. Обработка полученной из частиц алюминиевого и титанового концентратов, водяной суспензии производилась в соответствии со схемой, указанной в примере 1; 2.

Для приготовления сырьевой смеси применялся каолиновый и ильменитовый концентраты содержащие соединения алюминия 67,5% и титана - соответственно 32,5%.

Дисперсность входящих в эту смесь твердых частиц не отличалась от данных, указанных в примерах 1 и 2, т.е. находилась в пределах 0,001-0,008 мм.

Содержание так называемого «сухого остатка» в составе водяной суспензии, соответствовало величине 33 кг. или 55% от всей его массы. Остальной объем водяной суспензии, составляла вода, 27 литров или соответственно 45%.

Подача сжатого воздуха к обрабатываемому сырью выполнялось под избыточным давлением 3,6 кгс/см2. Угол наклона корпуса устройства к линии горизонта был таким же, как в примерах 1,2-20°. Напряженность осуществляющих переработку частиц рудных пород, присутствующих в составе создаваемого в корпусе устройства аэрозольного облака, пульсирующих магнитных полей, расставленных вдоль опоясывающих корпус 3 трех установочных спиралей, составляло значение 1×105 А/м. Частота прохождения пропускаемых через обмотки-катушки 13 токовых импульсов соответствовала величине 30 синусоидальных полуволн, проходящих через эти элементы генераторов 5 в течение периода времени, равного 1 минуте.

Продолжительность временного промежутка, по истечению которого была осуществлена переработка всего объема исходного сырья в необходимый конечный - столбчатый монокристалл, содержащий в своем составе интерметаллид из титана и алюминия, составила 15 миннут (0,25 часа). Полученный в результате осуществления процесса переработки столбчатый металлический монокристалл имел вес, равный 12,7 кг. масса полученных при осуществлении процесса мелкозернистых отходов, была равна соответственно 11,8 кг.

Сформированное непосредственно из объемов, вовлеченных в вихреобразное перемещение в полости устройства и образующих «аэрозольное облако», включающее в свой состав исходное сырье, вновь полученное из него кристаллическое структурное образование, состояло, как уже было указано выше, из соединения TiAl3. Содержание этого соединения в таком сформированном в устройстве конечном продукте, имело значение, равное 99,9999%. Остальные показатели, характеризующие физико-механические свойства указанного выше металлического структурного образования, соответствовали уже ранее перечисленным в тексте описания этой заявки.

Из всех представленных выше примеров наглядно видно, что получение сплава на основе алюминия и титана (интерметаллида состоящего из этих двух элементов), обладающего незначительным объемным удельным весом и высокими показателями прочностных свойств, а также и соответствующей величиной температуры плавления, и кроме того, еще и достаточно впечатляющей степенью чистоты содержания в своем составе основного, образующего последний, соединения, может осуществляться с применением широко распространенных и используемых для удовлетворения соответствующих нужд действующего металлургического производства, концентратов рудных пород.

Наличие действия указных выше обстоятельств позволяет предполагать, что применение предложенного способа синтеза сплава на основе алюминия и титана, может оказаться достаточно эффективным в случае его широкого практического использования при получении конечного продукта, который может направляться для удовлетворения соответствующих нужд действующего в настоящий период времени промышленного производства.

В дальнейшем, в представленных ниже материалах, излагаются конструктивные принципы, в соответствии с которыми выполняется используемое для осуществления этого способа устройство. Наличие указанных здесь основных, существенных технических признаков, применяемых при проведении его изготовления, в конечном итоге, и обеспечивает получение в процессе его эксплуатации необходимого положительного эффекта.

Используемое для осуществления предложенного способа устройство изображено на фиг.1, фиг.2, фиг.3, фиг.4, фиг.5, фиг.6.

На фиг.1 - продольный разрез корпуса устройства и схема размещения обеспечивающих переработку исходного сырья магнитных контуров, а также обдувочных струйных сопел.

На фиг.2 - поперечный разрез по А-А корпуса устройства, выполненный на том его участке, на котором установлены сами используемые в многоконтурной системе магнитные генераторы, с указанием областей внутренней полости корпуса, заполненных обрабатываемым сырьевым материалом, а также и с формирующимся в его самой нижней части монокристаллом сплава.

На фиг.3 - разрез участка корпуса, по сечению Б-Б на фиг.2, на котором в увеличенном масштабе показана схема размещения генерирующих струи из сжатого воздуха подающих сопел 11 на корпусе 3.

На фиг.4 - поперечный разрез этого же сборочного узла по сечению В-В, выполненный на фиг.2, с изобретением участка его наружной поверхности, на котором смонтирован один из используемых для проведения обработки сырья магнитных генераторов 5.

На фиг.5 - этот же самый магнитный контур 5 в продольном его разрезе, (см. узел I на фиг.1), с элементами 14, обеспечивающими его крепление к корпусу 3.

Фиг.6 - график, иллюстрирующий порядок проведения и последовательность осуществления подачи питающих обмотки-катушки 13 генераторов 5 импульсов тока, выполняемый заранее заданным образом для каждого из этих соленоидов в зависимости от места его монтажа на одной из трех установочных спиралей «Е» - б; в; г.

На фиг.1, фиг.2, фиг.3, фиг.4, фиг.5, в свою очередь, показаны:

Позиция 1 - обрабатываемый исходный сырьевой материал.

Позиция 2 - загрузочный бункер, содержащий массы помещенного туда перерабатываемого сырья.

Позиция 3 - корпус устройства (реактор), во внутренней полости которого и протекает процесс обработки исходного сырья 2.

Позиция 4 - заполняющая до заданного технологией обработки уровня полость корпуса 3 и перемещающаяся по направлению от переднего его конца к задней его части, перерабатываемая в сплав, «наливная» масса водяной суспензии.

Позиция 5 - осуществляющие генерацию «пульсирующих» магнитных полей в толще слоев перерабатываемого сырья 1 подковообразные технологические контура.

Позиция 6 - формирующийся в нижней части корпуса 3»столбик» -монокристалл, состоящий из интерметаллида алюминий-титан TiAl3.

Позиция 7 - полые выводящие газовые соединения патрубки, закрепленные на передней и задней частях корпуса 3, нижний конец которых заходит во внутренний объем корпуса 3, а верхний обеспечивает сообщение полости последнего с окружающей устройство наружной атмосферой.

Позиция 8 - отделяющий нижний конец патрубка 7 от верхнго редукционный клапан, осуществляющий выпуск поступающих из полости корпуса 3 объемов газа, в случае, если избыточное давление в ней превышает заданную его настройкой технологическую величину.

Позиция 9 - стыковочные соединительные фланцы, при стягивании которых, производимого с помощью используемых для выполнения этого действия, крепежных быстроразъемных элементов, осуществляется либо разъединение корпуса 3 на составляющие его половины или, наоборот, их фиксация в целостный единый сборочный узел.

Позиция 10 - призмы-основания, при помощи которых проводиться установка корпуса 3 в заданное технологией положение с соблюдением угла наклона φ°-10°÷30° к уровню горизонта, то есть подъем относительно него переднего конца указанного выше сборного узла, и опускание задней части этого корпуса.

Позиция 11 - проходящие насквозь стенки корпуса 3 «обдувочные» сопла, равномерно расставленные вдоль трех спиральных линий «И», которые, в свою очередь, размещены между установочными кривыми «Е» с закрепленными на них обрабатывающими генераторами 5.

Позиция 12 - магнитопроводящие элементы технологического контура 5, с помощью которых создаются оптимальные условия для прохождения по контуру 5 генерируемого в их объеме суммарного магнитного потока.

Позиция 13 - электрические обмотки-катушки, выполняющие функцию соленоидов, и обеспечивающие при включении их в электрическую цепь формирование применяемых при обработке «пульсирующих» магнитных полей.

Позиция 14 - L-образные монтажные скобы, с помощью которых проводиться закрепленные обрабатывающих магнитных генераторов 5 на наружной поверхности корпуса 3.

Буквой «А» - образующиеся в процессе монтажа корпуса 3 в сквозном пазе «Б» магнитного контура 5 установочные воздушные зазоры.

Буквой «Б» - разделяющий правый и левый концы обрабатывающего подковообразного магнитного контура 5 сквозной паз, в объеме которого устанавливается расположенная внутри него соответствующая «периферийная» область, принадлежащая полости реактора 3, и размещенная вследствие этого, прямо по соседству с указанными выше рабочими элементами самого генератора.

Буквой «В» - сформированный в корпусе 3, на участке, примыкающем к нижнему концу бункера 2, входной проем, через который производиться подача сырьевого материла в его внутреннюю полость.

Буквой «Д» - пространственные криволинейные фигуры, «фронтальные» очертания которых, представленные на фиг.5, формируются в процессе осуществления колебательных угловых перемещений генерируемых магнитными контурами 5 и возникающих в последних суммарных результирующих векторов создаваемых там потоков.

Буквами «α» - радиальные углы наклона, формируемые в процессе монтажа подающих сжатый воздух сопел 11 на наружной поверхности корпуса, по отношению к плоскости последней.

Буквами «β» - тангенциальные углы наклона этих же конструктивных элементов устройства по отношению к участку поверхности, где они и закреплены.

Буквой «φ» - угол наклона продольной оси симметрии корпуса 3 к уровню горизонта 10-30°.

Буквой «K» - образующееся в полости реактора 3 завихрение, формируемое пересекающимися струями подаваемого туда из направляющих сопел 11 сжатого воздуха.

Буквами t1; t2; t3 - на фиг.6 обозначены периоды времени, соответствующие тому его моменту, при наступлении которого производиться синхронно осуществляемая подача импульсов - полуволн сразу же на все обмотки-катушки питания 13, принадлежащие контурам 5, закрепленных, соответственно на первой, второй и третьей спиралеобразных винтовых установочных линиях «Е».

Буквами б; в; г - соответствующие циклограммы, иллюстрирующие последовательность проведения формирования систем, обеспечивающих заданный заранее технологией обработки порядок чередования между собой посылаемых к обмоткам-катушкам генераторов 5 импульсных пакетов, в зависимости от мест закрепления последних на установочных спиральных линиях «Е».

Следует дополнительно обратить внимание еще и на то, что указанное на фиг.1, фиг.2, фиг.3, фиг.4 устройство для осуществления предложенного способа, имеет следующие специфические особенности своего конструктивного исполнения, а именно:

Закрепление корпуса 3 под заданным углом φ° к уровню горизонта к поверхности используемого опорного основания производиться при помощи системы, состоящей из фиксирующих последний установочных призм 10 (на чертеже эти элементы показаны на фиг.1, фиг.2). Крепление же подковообразных генераторов 5 на проходящих по наружной поверхности корпуса 3 спиральных установочных кривых линиях «Е» осуществляется с помощью монтажных L-образных скоб 14 (см. фиг.4)

Установка такого рода обрабатывающих магнитных контуров 5 производиться на трех опоясывающих наружную поверхность сборного корпуса 3 спиралевидных траекториях «Е» с обязательным соблюдением условия относительного и постоянного поддерживаемого «технологического» смещения закрепленных на рядом расположенных кривых линиях генераторов 5 относительно таких же соседних, на величину 0,2-0,5 применяемого при их размещении монтажного шага.

Формирующие вихреобразные образования «К» во внутренней полости корпуса 3 подающие струйные сопла 11 закреплены на его стенках с частичным заходом их нижнего конца в объем последней, и имеют по отношению к основанию, на котором они смонтированы, как тангенциальные β (см. фиг.5) так и α-радиальные (см. фиг.3) углы наклона. Величина этих углов наклона сопел 11 составляет значение 30-45°.

Сами эти струйные сопла 11, также, как и магнитные генераторы 5, расставлены по наружной поверхности корпуса 3 с использованием точно таких установочных кривых спиральных линий «И», что применяются и для проведения монтажа обрабатывающих контуров 5.

Применение именно такой схемы размещения формирующих струи, состоящие из сжатого воздуха сопел 11 (т.е. под двумя углами наклона, и на трех опоясывающих поверхность корпуса 3 кривых линиях «И») позволяет не только обеспечить подачу необходимых для проведения процесса восстановления металлов из их соединений порций, используемого для выполнения этого действия углеродосодержащего газа, но и производить при этом формирование осуществляющего постоянную циркуляцию в полости устройства динамического образования «К», в свою очередь, состоящего из вихреобразных струйных потоков, под влиянием которых попавшие во внутренний объем корпуса аппарата микрообъемы сырьевого материала преобразуются в конечном итоге в «пузырьковое» аэрозольное, содержащие мелкодисперсные частицы перерабатываемых рудных пород, своего рода «пенное облако».

Для проведения извлечения по окончанию процесса переработки исходных продуктов готового для дальнейшего применения столбчатого монокристалла, состоящего из полученного там интерметаллида титана и алюминия, корпус 3 устройства разбирается на две практически одинаковые его половины. Соединение последних перед началом осуществления нового цикла переработки производиться с помощью проведения плотного «прижатия» друг к другу соседних плоскостей соединительных фланцев 9, принадлежащих как левой, так и правой составным частям указанного выше сборного узла.

«Подтяжка» при осуществлении такого рода стыковки указанных выше конструктивных элементов 9 устройства выполняется за счет использования быстроразъемных резьбовых крепежных элементов, имеющих любое достаточно распространенное в промышленном производстве, исполнение. Например, такой крепежный узел, может представлять собой проходящий через специально предусмотренный для осуществления этой цели, щелевой паз ответного фланца резьбовой болт с накиданной гайкой, которая всего за несколько оборотов вокруг своей оси с силой «впивается» в тело фиксируемого в заданной позиции элемента (на чертежах применяемые в процессе стыковки половин корпуса в единый узел крепежные элементы не показаны).

После окончания операции соединения половин корпуса 3 в единое целое, полученная таким образом «монолитная» сборочная единица, устанавливается на опорные призмы 10, с помощью которых производиться его закрепление в заданной технологией обработки сырья, наклонном «штатном» положении к уровню горизонта. Таким образом, устройство оказывается готовым к началу осуществления нового цикла переработки исходного сырьевого материала.

Подковообразные обрабатывающие магнитные контура 5 размещены на установочных спиралях «Е», и закрепление этих силовых узлов на наружной поверхности корпуса 3 с формированием соответствующих монтажных воздушных зазоров «а» производиться с применением L-образных монтажных скоб 14. (см. фиг.4).

Криволинейная наружная поверхность корпуса 3 устройства частично оказывается как бы «засунутой» в имеющийся в магнитных контурах 5 сквозной паз «Б». Граничная «периферийная» область объема полости корпуса при этом обязательно попадает под влияние формируемого при включении генератора 5 «пульсирующего» магнитного потока, и в ней возникает зона «Д», в которой и выполняется процесс восстановления металлов из их соединений (см. фиг.5).

Расстановка всех магнитных генераторов 5 на трех спиралевидных криволинейных траекториях «Е», опоясывающих наружную поверхность корпуса 3 выполнена с соблюдением одной и той же, одинаковой для проведения закрепления указанных выше конструктивных элементов, величины монтажного шага.

Контура 5 при этом смещены относительно таких же других, принадлежащих соседним установочным спиралям «Е», на 0,25-0,5 используемого при выполнении их установки, и разделяющего эти конструктивные элементы, значения заданного для их монтажа, расстояния.

Работа предлагаемого устройства в процессе осуществления получения сплава - интерметаллида состоящего из алюминия и титана с применением используемого для этого необходимого исходного сырья, протекает следующим образом.

Перед началом выполнения указанной выше технологии производиться сборка составляющих корпус 3 двух половин в единое, целостное конструктивное образование. Соединение указных выше частей устройства (левой и правой) осуществляется при помощи их фиксации в плотно прижатом друг к другу положении стыковочной парой, состоящей из соединительных фланцев 9 (см. фиг.1). «Подтяжка» этих элементов друг к другу как уже указывалось выше, производится с помощью быстроразъемного резьбового соединения (на чертеже не показано).

После окончания процесса сборки уже как бы полностью готовый к дальнейшему применению и теперь уже целостный сборной корпус 3 устанавливается на поверхность опорных призм 10, применяемая система расстановки которых и их пространственная конфигурация обеспечивает формирования угла наклона φ° его продольной оси симметрии к уровню горизонта, равного 10-30°. После завершения этапа установки корпуса устройства 3 на его технологические основания 10 в загрузочный бункер 2 подается исходный, применяемый при выполнении процесса обработки, объем сырьевого продукта 1. То есть предварительно полученная масса грязеобразной жидкой водяной суспензии, содержащая мелкодисперсные твердые частицы используемых при получении сплава рудных пород.

Одновременно с заполнением загрузочного бункера 2 производится подключение к источникам электрического питания всех установленных на корпусе 3 подковообразных магнитных генераторов 5, а также подающих струн сжатого воздуха «обдувочных» сопел 11 к внешней, подводящей указный выше продукт, магистрали. В этот же самый момент времени предварительно сформированная пластичная сырьевая масса 1 через загрузочное отверстие «В» поступает из загрузочного бункера 2 во внутреннюю полость корпуса 3, образуя на. его днище состоящий из грязеобразного сырьевого продукта 1 своего рода вытянутый по длине «холмик» 4 (см. фиг.1).

Ее объемы на самом первом этапе выполнения процесса обработки попадают в его переднюю, принадлежащую самой верхней зоне устройства, половину. Следует отметить, что уровень размещения по вертикали конструктивных элементов корпуса 3 относительно уровня горизонта регулируется соответствующей подборкой размера высоты используемых для проведения фиксации в заданном положении его самой верхней и нижней частей, призм - оснований 10.(см. фиг.1).

Поступающие в указанную выше область корпуса 3 порции сырьевого материала «разбрызгиваются» во все стороны сформированным в его полости мощным вихревым потоком «К», и перерабатываются в процессе проведения их захвата образующими это «торнадо» струями воздуха, в конечном итоге, в «пенное аэрозольное пузырьковое облако». Это вновь полученная в корпусе 3 пространственная структура неизбежно вовлекается в осуществляемое во внутреннем объеме корпуса 3 устойчивое спиралеобразное вращательное движение «К»:

Та же часть поступившего в корпус 3 устройства сырьевого материла 1, которая в силу действия какого-либо комплекса неблагоприятного для ее разделения на отдельные мелкие составляющие этого полученного на его дне образования 4 с последующим их разбрасыванием в объеме полости корпуса 3, набора негативных факторов, и которая, вследствие этого, сохранила свою целостность, продолжает свое поступательное перемещение по днищу указанного выше сборного узла, по направлению от переднего конца к задней его части (см. поз.4 - фиг.1).

При выполнение указанного выше переноса, этой части сырьевого материала 1, рано или поздно, такие «отставшие» от основной массы объема порции этого исходного рудного продукта 1, уносятся продолжающим выполнять процесс непрерывной спиральной циркуляции, устойчивым вихревым потоком «К», пополняя своей массой ранее возникшее в полости корпуса 3 пузырьковое аэрозольное образование.

Таким образом, уже на самых начальных этапах процесса выполнения обработки, поступившая из загрузочного бункера 2 во внутренние области корпуса 3 устройства сырьевая масса 1 оказывается почти полностью и целиком переформированной в своего рода аэрозольный пузырьковый спиралевидный поток, осуществляющий интенсивный и устойчивый циркуляционный перенос входящих в его состав микрообъемов исходных рудных пород, с образующими эти микропорции мелкими частицами восстанавливаемых до металла исходных рудных соединений, входящих в состав вырабатываемого сплава, элементов. Это, указанное выше, перемещение перерабатываемого сырьевого материла постоянно протекает и искусственно поддерживается внутри сборного корпуса этого применяемого при обработке устройства, на протяжении всего периода времени его функционирования. При осуществлении более детального рассмотрения особенностей используемый при получении сплава из алюминия и титана технологии, надо обязательно обратить внимание и на сам факт действия при ее выполнении следующего объективно складывающегося в зоне обработки, комплекса обстоятельств. Указанные ранее вихревое перемещение струй, потока «К» содержащих в своем составе аэрозольные газо-жидкостные пузырьки, включающие в себя мелкодисперсные частицы перерабатываемых в сплав рудных пород, протекает в зоне влияния магнитной системы, в свою очередь, тоже сформированной из размещенных на трех спиральных установочных линиях, единичных отдельных пульсирующих магнитных полей.

Состоящая из них суммарная пространственная силовая технологическая система, будет представлять собой спиралевидную «магнитную» ленту, ширина которой, в силу наличия факта действия непрерывно протекающей «пульсации» составляющих последнюю единичных полей, как бы постоянно и периодически меняют свои очертания. То есть такая спиралевидная лента становится то очень узкой то наоборот, более широкой.

Вдоль всей поверхности этой своего рода «магнитного спиралевидного структурного образованиями» проноситься поток аэрозольных пузырьков, включающих в свой состав мелкодисперсные частицы исходных рудных пород, которые при этом неизбежно вступают во взаимодействие с возникающими в зоне формирования этой технологической обрабатывающей системы, непрерывно «пульсирующими» силовыми физическими полями. Попадая же под такие интенсивно и без каких-либо остановок наносимые этими «силовыми» скоплениями, «сокрушительные удары», имитирующие как бы выполняемые с применением своего рода мощных магнитных отбойных молотков (т.е. располагаясь прямо в зоне действие генерируемых обрабатывающими контурами 5 перемещающихся в области обработки результирующих суммарных векторов магнитных потоков), входящие в состав проносящихся по вихревой спирали «К» твердых сырьевых компонентов соединения исходных элементов, в конечном итоге, и восстанавливаются, таким образом, до «состояния металла».

Выполнение этой операции становиться явлением, неизбежно себя проявляющим, в силу наличия факта присутствия во всех указанных выше зонах проведения обработки, активированных ионов углерода. Последние, как уже отмечалось ранее, входят в состав углеродосодержащих газов, присутствующих в обыкновенном атмосферном воздухе.

Как и остальные сырьевые компоненты, молекулы указных выше газовых летучих соединений, попадая в расставленные вдоль спирали «Е» зоны «Д», переходят в «возбужденное» состояние с помощью генерируемых в этих областях мощных магнитных потоков, и разрушаются в них с образованием в указанных выше объемах ионов углерода - восстановителя. Поступление же этих ионов к находящимся в зоне максимально возможной концентрации силовых линий генерируемых в полости корпуса 3 пульсирующих магнитных полей, предварительно активированным сырьевым молекулярным фрагментам и обеспечивает появление оптимальных условий для протекания процесса восстановления входящих в состав сплава металлов из содержащих их рудных соединений.

Таким образом, подхваченные искусственно созданным в полости корпуса 3 устойчивым «вихревым» потоком, «К» микрообъемы исходных сырьевых рудных пород, входящие в состав перемещающейся в струях последнего «аэрозольной пены», проходят через зоны воздействия такого рода «спиральной магнитной ленты», и обогащаются при этом мелкими кристаллическими зародышами полученного там сплава - интерметаллида TiAl3.

Эти вновь возникшие мельчайшие «крупинки», состоящие из алюминия и титана, равномерно распределяются в создающих грязевое «торнадо» струях, за счет продолжающегося в принадлежащих ему областях процесса интенсивно протекающего перемешивания входящих в состав «пузырьковой аэрозольной пены» порций исходного сырьевого материала 1, струйными потоками образующего такой вихрь сжатого воздуха.

По мере продолжения проведения этапа так называемой «вынужденной» циркулации в толще составляющих грязеобразоное «торнадо» «К» пенных аэрозольных слоев, входящие в состав последних микрообъемы сырьевого продукта, еще в большей степени дополнительно обогащаются «микрокристаллами» вновь созданного в этих образованиях необходимого конечного продукта.

При этом, возникшие на самой первой стадии проведения процесса обработки, «кристаллические зародыши» металлического сплава будут неизбежно увеличивать свои первоначально полученные габаритные размеры за счет превращения в метал ранее налипших непосредственно на их наружную поверхность окружающих последние со всех сторон мелких частиц сырьевой рудной смеси.

То есть при этом протекает процесс преобразования покрывающей их тела своего рода сырьевой «шубы» в металлическую кристаллическую «пленку», разрастающуюся на последних с использованием наружных составляющих эти «зародыши» кристалических слоев в качестве применяемой для этого «наращивания» необходимой материальной основы, по мере продолжения указанного выше этапа проведения такой специфически выполняемой технологии обработки. Увеличение массы и объема, возникших в вихревом образовании «зернышек» получаемого там сплава будет протекать в этих областях еще и за счет осуществления «слипания» находящихся в составе последнего мелких кристаллических крупиц с подобными самим себе или более крупными металлическими зернами. При взаимном соединении указанных выше металлических составляющих и образуются в конечном итоге, достаточно крупные и объемные куски формируемого таким образом металла.

Масса такого рода «крупногабаритных» металлических сборных фрагментов по истечению определенного промежутка времени становится настолько большой, что обволакивающие их со всех сторон вихревые струйные потоки, уже больше не в «состоянии удерживать последние на весу».

Под действием сил гравитации «кусочки» вновь созданного в толще слоев «торнадо» металлического сплава перемещаются по вертикали, от верхней точки своего первоначального размещения, уже к самой нижней.

Последняя расположена в самом низу внутренней полости корпуса 3 устройства, и попадающие туда такого рода «крупные строительные металлические блоки» «склеиваясь» между собой в этой области, в конечном итоге, собираются в формируемую в этой части корпуса устройства столбчатую монокристаллическую структуру. Соединение указанных выше таких специфически полученных строительных крупноразмерных деталей «в единый монолитный кристалл» протекает еще и за счет заполнения разделяющих эти «блочные» конструкции монтажных зазоров попадающими туда мелкодисперсными металлическими крупинками.

Эти мелкие кристаллики - заполнители, формирующиеся непосредственно в зоне накопления крупноразмерных кусковых конечных продуктов, появляются там вследствие воздействия на применяемый сырьевой материал, генерируемой в самом этом устройстве системы состоящей из пульсирующих магнитных полей. На данном этапе осуществления технологии обработки такие вновь возникшие в зазорах металлические «микрозернышки» выполняют как бы функцию соединяющего отдельные фрагменты столбчатого образования между собой цементного «раствора - связующего».

Применение этого своеобразного соединительного материла, в конечном итоге, и позволяет обеспечить «склеивание» всех попавших на дно устройства «крупинок» полученного ранее металлического сплава, в единое целостное структурное образование - столбчатый монокристалл 6 (см. фиг.1).

Рядом с ним накапливаются и мелкодисперсные зернистые шлаковые отходы, образующие в этой области своего рода «насыпной объем», который состоит в основном, из частиц материала, включающего в себя комплексное соединение - так называемые ферротитаноалюмосиликаты (Fe2O3·TiO2·Al2O3·SiO2). Последние могут использовать в качестве исходного материла для изготовления легкой электроизоляционной керамики.

То есть при проведении размола до состояния «пудры» они могут затворяться, как и строительный цемент, обыкновенной водой, и в процессе ее испарения приобретают очертания формы, в которой их объем оказывается размещенным.

По завершению процесса обработки - продолжительность его составляет 0,25-0,35 часа; корпус 3 устройства разбирается на две отдельные половины - левую и правую. Для выполнения такой операции последний снимают с установочных призм 10, а соединительные фланцы 9 разделяют между собой, откручивая быстроразъемные резьбовые крепежные элементы (на чертеже не показаны).

Из полученных таким образом отдельных половин корпуса 3, правой и левой, извлекается столбчатый монокристалл 6 сплава алюминий-титан, а также оттуда же высыпаются накопленные около него мелкозернистые шлаковые отходы-«хвосты».

Процесс обработки с применением предложенного устройства на этом завершающем этапе можно считать оконченным.

Для проведения нового цикла переработки исходных сырьевых продуктов правая и левая половина корпуса вновь соединяются в единый сборный узел с помощью поджатия стыковочных фланцев 9 соединяющими их крепежными элементами.

Новый цикл процесса обработки может быть продолжен после размещения собранного корпуса 3 на установочных призмах 10, заполнения загрузочного бункера 2 сырьевой массой 1, и включения в работу всех обеспечивающих функционирование устройства обслуживающих его работу систем (питания магнитных контуров, подачи под избыточным давлением сжатого воздуха).

Следует дополнительно отметить еще и то, что восстановление металлов из их соединений неизбежно сопровождается сопутствующим проведению этой операции, образованием в зонах проведения обработки, новых только что возникших в этих областях, объемов летучих газовых соединений.

В процессе же их появления неминуемо повышается и величина создаваемого во внутреннем объеме корпуса 3 избыточного давления. Для ликвидации возможного негативного воздействия этого фактора, на ход осуществляемого в устройстве процесса обработки, выполняется периодический выброс накапливаемых в его полости указных выше летучих соединений непосредственно в наружную атмосферу.

Удаление последних, а также избыточных объемов подаваемого в корпус 3 сжатого воздуха, проводиться при помощи установленных на его передней и задней частях, сообщающихся напрямую с его полостью, выпускных патрубков 7 (см. фиг.1). Открытие последних осуществляется редукционными клапанами 8 в моменты времени, когда величина избыточного давления в полсти корпуса 3 превышает ту, что задана технологией переработки исходного рудного сырья.

Регулировка же момента срабатывания запорных элементов в редукционных клапанах 8 произведена с учетом необходимости соблюдения постоянства значения заданного таким образом указанного выше технологического параметра.

Применяемые в устройстве внешние блоки электрического питания магнитных контуров 5 снабжаются дополнительно электронными управляющими схемами (на чертежах не показаны), с помощью которых выполняются необходимые изменения силы, напряжения, частоты, порядка сборки в пакеты, подаваемых на обмотки-катушки 13 синусоидальных полуволн «пульсирующего» тока (см. фиг.6 - фазы б; в; г).

Благодаря всему этому и обеспечивается возможность получения в зоне обработки магнитных полей с заранее заданными значениями их напряженности, частоты, а также имеющих и необходимую собственную пространственную конфигурацию. Полученные в процессе использования для достижения указанных ранее целей с применением этого типа предложенной конструкции устройства технико-экономические показатели, характеризующие степень эффективности выполняемой с его помощью процесса переработки сырья, позволили определить следующее:

При длине устройства в 1,5 метра и ширине его с учетом габаритов обслуживающих работу последнего вспомогательных систем в 1,2 м, и при диаметре корпуса 0,44 м, в случае проведения эксплуатации устройства в трех сменном режиме, обеспечивается получение 0,6-0,7 тонны столбчатых монокристаллов, состоящих из интерметаллида титан-алюминий в течение одних суток.

Сформированные же обработкой кристаллы интерметаллида обладают высокой степенью чистоты по содержанию основного, входящего в них и образующего последние соединения, состоящего из двух составляющих его элементов, восстановленных из применяемых в качестве сырья рудных пород. Расход электроэнергии в расчете на получение одной тонны указанного выше металлического сплава составляет 2,0÷2,2 тыс.кВт·час.

В качестве исходной, содержащей соединения алюминия и титана сырьевой смеси, применяется продукт, полученный смешиванием частиц каолинового и ильменитового концентратов, содержащих рудные породы указанных выше элементов - металлов.

Оба этих компонента были доставлены на место проведения их переработки из ближайших, расположенных рядом с местом осуществления последней, обогатительных рудных предприятий. Для подачи сжатого воздуха к раздаточным соплам использовалась внешняя питающая последние указанным выше продуктом, подводящая его магистраль (на чертеже не показана). Сжатый воздух под избыточным давлением в эту подающую магистраль поступает от обычного компрессора, который может иметь любое, достаточно распространенное в настоящий период времени в промышленном производстве, конструктивное исполнение.

Учитывая все изложенное выше, можно прийти к следующему заключению. Использование предлагаемого способа получения сплава на основе алюминия и титана, а также применяемого для его осуществления устройства, обеспечивает существенное уменьшение необходимых для проведения переработки исходного сырья в готовый конечный продукт, затрат электрической энергии.

То есть применение предлагаемого технического решения создает условия для сокращения расхода последней в 8-15 раз по отношению к тому ее количеству, что необходимо для получения аналогичного продукта с использованием для этого жидких расплавов составляющих его исходных металлов, формируемых, в свою очередь, с применением сложных систем, создаваемых из разного рода и назначения плавильных агрегатов.

Кроме того, следует отметить, что случае осуществления процесса обработки в соответствии с предлагаемым способом, последняя протекает в течение всего лишь одного, основного технологического перехода, и в окружающее используемое оборудование внешнюю среду не производятся выбросы вредных веществ, неизбежно сопровождающие, выполняемые в соответствии с «классической» схемой методы получения такого же самого конечного продукта.

Сформированный же из недефицитных и широко распространенных в природной среде рудных пород интерметаллид TiAl3 обладает высокой степенью стабильности своих, создаваемых в течение единственного технологического этапа характеристик - то есть возможное колебание содержания входящего в его монокристалл основного компонента происходит в границах достаточно узкого диапазона значений его возможного изменения (то есть в пределах шести-семи «процентных девяток»)

В силу наличия действия этого обстоятельства, указанный выше конечный продукт может быть отнесен к категории «химически чистых» и тугоплавких, а также суперлегких сплавов. Кроме того, такого рода конечный продукт обладает еще и достаточно высокими прочностными характеристиками.

Следует отметить еще и то, что синтезированный с применением предложенной технологии столбчатый монокристалл из интерметаллида алюминий - титиан, может быть использован для удовлетворения соответствующих нужд действующего промышленного производства без проведения каких-либо дополнительных операций по его последующей «финишной» доработке.

Внедрение предлагаемого процесса, а также применяемого в ходе его выполнения устройства в производство, не требует привлечения значительных капиталовложений, и не связано с необходимостью использования существенных трудовых затрат, а также длительных сроков времени, необходимых для осуществления подготовки производства. Выбор номенклатуры входящих в состав предлагаемого устройства материалов и узлов произведен с учетом возможности использования в качестве последних аналогичных, широко распространенных и применяемых в оборудовании, предназначенном для выполнения похожих на заявленную технологий.

Само же это предлагаемое устройство отличается высокой степенью простоты его конструктивного исполнения и вследствие этого, имеет хорошие показатели его эксплуатационной надежности.

1. Способ получения сплава, содержащего алюминий и титан, из водной суспензии частиц руд, содержащих соединения алюминия и титана, включающий генерацию магнитных полей, накладываемых на порции перерабатываемой сырьевой массы, восстановление металлов из руд при перемещении и непрерывном перемешивании сырьевой массы в полости корпуса устройства с последующим накоплением и формированием продукта в виде столбчатого монокристалла, состоящего из сплава, содержащего алюминий и титан, в виде интерметаллида и его выгрузку, при этом в качестве исходной сырьевой массы используют водную суспензию, содержащую частицы рудного материала с дисперсностью в пределах 0,001-0,008 мм и в количестве 40-70% объема водной суспензии, причем сырьевая масса, используемая для получения сплавов, содержит 65-72% алюминиевой породы и 28-35% титановой породы, при этом в качестве магнитных полей используют пульсирующие магнитные поля с напряженностью 3,0·104÷1,0·105 А/м, частотой колебаний 20-80 единиц колебаний в минуту, которые формируют с помощью соленоидов, создающих и генерирующих пакеты электрических импульсов, имеющих форму синусоидальных полуволн, при этом процесс восстановления и формирования упомянутого столбчатого монокристалла осуществляют в рабочей зоне корпуса с подачей к слоям сырьевой массы газовых струй, состоящих из сжатого атмосферного воздуха и углерода в качестве восстановителя, присутствующего в составе сжатых газов с перемешиванием сырьевого материала путем переноса во внутреннем объеме рабочей зоны исходного сырья, протекающего под воздействием создаваемого перекрещивающимися струями сжатого воздуха, поступающего под избыточным давлением 0,4-6,0 кгс/см2.

2. Устройство для получения сплава, содержащего алюминий и титан, из водной суспензии частиц руд, содержащих соединения алюминия и титана, способом по п.1, содержащее корпус в виде cборного узла, состоящего из двух частей, соединенных при помощи фланцев, при этом корпус выполнен с наклоном к уровню горизонта 10-30°, а сквозь стенки сборного узла пропущены фокусирующие магнитные насадки, генерирующие скопления силовых линий магнитных полей, установочные втулки и обдувочные сопла, предназначенные для поступления в полость корпуса струй сжатого воздуха и имеющие как радиальные, так и тангенциальные углы наклона в 30-45° по отношению к поверхности корпуса, при этом в левой и правой частях сборного узла установлены выпускные патрубки для вывода в наружную атмосферу накапливаемых в рабочей камере избыточных объемов газа, а верхняя часть приподнятой половины корпуса выполнена с отверстием для сообщения с полостью смонтированного над ней загрузочного бункера.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству литейных алюминиевых антифрикционных сплавов, используемых в машиностроении при изготовлении монометаллических подшипников скольжения.

Изобретение относится к алюминиевым сплавам, предназначенным для производства электропроводников, работающих при высоких температурах. Алюминиевый сплав содержит, мас.%: лантан и церий в сумме до 9, никель до 0,7, стронций до 0,001, алюминий - остальное, при соотношении церия к лантану 1,0-1,5 и никеля к сумме лантана и церия 0,1-0,3.

Изобретение относится к литейному производству. Алюминиевый сплав, содержащий в мас.%: никель 2-6, цирконий 0,1-0,4, ванадий 0,1-0,4, марганец до 5, железо до 2, титан до 1, алюминий, содержащий не более 1 мас.% производственных примесей, - остальное, заливают в форму машины литья под давлением.

Изобретение относится к получению наноструктурированного конгломерированного порошкового материала для нанесения износо-коррозионностойких покрытий гизодинамическим и газотермическим напылением.

Изобретение относится к получению упрочненных легких сплавов на основе алюминия. В расплав алюминиевого сплава при температуре 750÷800ºС вводят 6 мас.% порошка криолита Na3AlF6, через промежуток времени не менее 10 мин в расплав вводят 5÷6 мас.% модификатора при одновременной активации расплава в течение не менее 20 мин механическим перемешиванием и/или воздействием ультразвуковых колебаний частотой 10 кГц, и/или воздействием электромагнитного поля частотой 40 Гц.

Группа изобретений относится к получению сплава на основе титана из водной суспензии частиц руд, содержащих соединения титана. Способ включает генерацию магнитных полей, накладываемых на порции перерабатываемой сырьевой массы, восстановление металлов из руд при непрерывном перемешивании сырьевой массы с последующим накоплением и формированием продукта в виде кольцевого столбчатого монокристалла, состоящего из интерметаллида, выбранного из ТiАl3, TiFeAl2, TiAl2Fe, TiFe3, и его выгрузку.

Изобретение относится к получению литого композиционного материала на основе алюминиевого сплава для изготовления деталей сложной формы. Расплавляют основу, вводят в нее композицию, включающую армирующие частицы Аl2О3, на поверхности которых механической активацией предварительно сформирован слой Аl, и разливают в форму.

Изобретение относится к литейному производству, в частности к карбонатным смесям, используемым при рафинировании и модифицировании алюминиевых сплавов. Карбонатная смесь содержит, мас.%: 50-95 карбоната кальция и 5-50 карбоната стронция, при этом смесь состоит из частиц фракции 40-60 мкм.
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при переработке цирконийсодержащих оксидных материалов для получения алюминий-циркониевого сплава.

Изобретение относится к деформируемым сплавам на основе алюминия, предназначенным для применения в паяных конструкциях. Деформируемый сплав на основе алюминия для паяных конструкций содержит, мас.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к получению сплавов. Способ получения сплава, содержащего титан, медь и кремний, из водной суспензии частиц руд, содержащих соединения титана, меди и кремния, включает генерацию магнитных полей, накладываемых на порции перерабатываемой сырьевой массы.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению мелкозернистых листовых титановых сплавов, которые являются подходящими для использования при сверхпластическом формовании.

Группа изобретений относится к порошковой металлургии. Порошковая смесь для получения титанового сплава включает порошок титанового сплава, содержащий алюминий и ванадий или содержащий в дополнение к алюминию и ванадию по меньшей мере один из циркония, олова, молибдена, железа и хрома, и по меньшей мере один металлический порошок, выбранный из порошка меди, порошка хрома и порошка железа, смешанного с порошком титанового сплава.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочным титановым сплавам, используемым для изготовления деформированных полуфабрикатов. Сплав на основе титана содержит, мас.

Группа изобретений относится к получению сплава на основе титана из водной суспензии частиц руд, содержащих соединения титана. Способ включает генерацию магнитных полей, накладываемых на порции перерабатываемой сырьевой массы, восстановление металлов из руд при непрерывном перемешивании сырьевой массы с последующим накоплением и формированием продукта в виде кольцевого столбчатого монокристалла, состоящего из интерметаллида, выбранного из ТiАl3, TiFeAl2, TiAl2Fe, TiFe3, и его выгрузку.

Изобретение относится к металлургии, а именно к производству титановых сплавов, и может быть использовано для изготовления деформированных полуфабрикатов, а также отливок, предназначенных для изготовления деталей энергетического и транспортного машиностроения, авиационной и космической техники с рабочими температурами в интервале от -196 до 450°C.

Изобретение относится к способу получения титановых сплавов. Способ термомеханической обработки титанового сплава включает обработку титанового сплава давлением, включающую пластическое деформирование при температуре в области альфа-бета фаз до эквивалентной пластической деформации с по меньшей мере 25%-ным уменьшением площади поперечного сечения, после чего температура титанового сплава не достигает и не превышает температуры бета-перехода титанового сплава.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к интерметаллидному сплаву на основе системы алюминий-титан , который может быть использован при производстве изделий и покрытий, в частности в производстве лопаток газотурбинных двигателей, клапанов моторов, вентиляторов для горячих газов.

Настоящее изобретение относится к областям металлургии, а именно к способам термической обработки высоколегированных псевдо-β титановых сплавов. Способ термической обработки крупногабаритных изделий из высокопрочного титанового сплава, содержащего, мас.%: 4,0…6,3 алюминия, 4,5…5,9 ванадия, 4,5…5,9 молибдена, 2,0…3,6 хрома, 0…5 циркония, 0…6 олова, 0…0,5 кремния, титан и неизбежные примеси - остальное, включает охлаждение со скоростью V1<3°С/мин из однофазной β-области до температуры T1<370°С и последующее старение при температуре Т2=370…600°С в течение 1…12 часов.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам для обратимого поглощения водорода, и может быть использовано в транспортных и энергетических устройствах.

Изобретение относится к получению металлических сплавов, содержащих медь и кремний. Способ включает размещение предварительно сформированной и содержащей соединения перечисленных выше металлов исходной сырьевой смеси в виде водной суспензии во внутреннем объеме применяемого устройства.
Наверх