Способ получения металлических гранул и устройство для его осуществления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ (ii> 662259

Союэ Соаетскмх

Социалмстмчесних

Респубиин (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 10.11.76. (21) 2436106/22-02

Х (51) и. Кл.

В 22 0 23/08 с нрисоеднненнем заявки №вЂ” г (23) Гасударственный наатет

СССР ав делам нзварвтвннй н вткрнтнй

Приоритет

Опубликовано 15.05.79, бюллетень № 18 (53) УДК 621.762.2 (088.8) Дата опубликования описания 18.05.79. (72) Авт(фас И. А. Баранник, В. В. Вавилов, В. Г. Герливанов, Р. А. Грачева, ивоОРЕтЕи++ А. Н, Парлашкевич, В. М. Питеряков, В. Г. Раскатов, А. С. Сахиев и А. Ф. Трухин (73) Заавитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ГРАНУЛ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к порошкбвой металлургии, а именно к способам получения металлических гранул центробежным распылением расплава

Химическая промышленность, черная металлургия и ряд других отраслей народного хозяйства испытывают острую потребность в сферических гранулах из магния, цинка, алюминия и др. размером до 10 мм. Цветная металлургия как в СССР, так и за рубежом такую продукцию не производит, так как известные способы получения указанных гранул не отвечают технологическим..требованиям крупнотоннажного промышленного производств а.

Известны, например, способы получения дисперсного магния распылением расплава на диске или сжатым газом с последующйм охлаждением капель парами .углеводородов (1 J, углеводородными газами парафннового ряда в смеси с парами воды (2) или инертными газами: аргоном, водородом, природным газом (3J, Недостатками этих способов являются . невозможность, получения при центробежнбм методе дробления <а диске и газовом распыле2 нии дисперсного металла с преимущественным размером гранул до 5-10 мм; сложность аппаратурного оформления процесса, обусловленная необходимостью создания системы рециркуляции дорогостоящих газов;

5 повышенная взрывоопасность процесса в связи с образованием значительного количества пыаевидных частиц, Известен также способ центробежного распыления магниевого расплава из перфорированно10 ro вращающегося стакана с введением в жидкий, металл расплава хлористых солей щелочных металлов для обеспечения возможности охлаждения гранул в воздушной среде (4J

Число оборотов стакана диаметром 0,1-0,12 и

15 составляет 1000-3000 об/мин. При таких параметрах процесса отношение радиальной составляющей скорости расплава, вытекающего из отверстия стакана, к его осевой составляющей

1,5:5,0.

26 Недостатки этого способа следующие: громоздкость аппаратуры для осуществления процесса грануляции (приемная камера, в которой осуществляется производство гранул

662259 размером до 2,5-3 мм, по условиям охлаждения имеет диаметр 8 м при высоте 5 м); невозможность получения продукции с регулируемой в требуемых пределах дисперсностью ввиду диафрагмирования выходных отверстий стакана солями в процессе грануляции; наличие у 50% частиц вытянутой каплеобразной, а не сферической формы из-за трудности создания оптимальных тепловых условий н» стадии формирования и кристаллизации капель расплава.

Целью изобретения является получение сферических гранул размером до 10 мм с регулируемой дисперсностью.

Цель достигается тем, что подачу расплава в распылитель осуществляют тантенциально под напором 1,5-5,0 ати.

Для реализации способа используют устройство,. включающее KIBBHTpJIb, механизм подачи расплава под заданным напором и распылитель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что распылитель выполнен в виде вертикальной цилиндрической открьпой снизу камеры, величина отношения диаметра выходного отверстия которой к величине напора равна 0,4-1,66.

На фиг. 1 представлен узел распыления; на фиг, 2 — то же, разрез по А — А на фиг, 1; на фиг. 3 — схема составляющей скоростей подачи расплава; на фиг. 4 — устройство для получения гранул.

Узел распыления выполнен в виде вертикальной цилиндрической открытой снизу камеры, к верхней части которой тангенциально подведена одна или несколько магистралей для подачи расплава. В процессе подачи расплава в камеру под напором 1,5-5 ати образуется состоящий из капель расплава факел распыления с утлом раскрытия 55-70 . При таких условиях процесса величина отношения радиальноч скорости (Ч ) расплава к осевой (Ч ) составляет 0,5-КЛ. Соблюдение указанных параметров процесса обеспечивает получение сферических гранул размером до 10 мм узкого фракционного состава. Дисперсность гранул регулируЮт изменением напора подаваемого на распыление расплава в указанных пределах, Устройство для осуществления способа работает следующим образом.

Металлический расплав 1 центробежным погружным насосом 2 под напором 1,5 — 5,0 ати тангенциально нагнетают в цилиндрическую распылительную камеру 3. Образующийся поток 4 капель расплава с высоты 1,0 2,0 м падает в водяную ванну 5, расположенную н нижней части рабочей камеры 6. При меньшей длине траектории гранулы имеют не монолитную, а губчатую структуру. Удлинение траектории свыше 2 м не оказывает влияния на внутренее строение гранул и лишь приводит к неоправдан. !

1$

З их получения формируется устойчивая окисная пленка., обеспечивающая длительное хранение в течение 0,5-1 года в складских условиях без потери активности.

Фракционный состав магниевых гранул, полученных при центробежном распылении магниевого расплава, приведен в табл. 1.

При увеличении напора свыше 5 ати получают значительное количество порошка с размером частиц менее 100 мкм (до 5-10 вес.%), в результате чего повышается взрывоопасность процесса.

При уменьшении напора расплава ниже

1,5 ати происходит нестабильный его распад на выходе из цилиндрической распылительной камеры, вследствие чего после кристаллизации в солевом растворе формируются гранулы нерегулярной формы, Пример 2. Цинковый расплав при 650 С под напором <1,5; 2,5 и >5 ати нагнетают в цилиндрическую распылительную камеру с диаметром выходного отверстия 2,0 мм,расположенную на расстоянии 1,1 м от уровня ванны с водой для охлаждения капель расплава. ному увеличению размеров приемной аппаратуры, В процессе распыления рабочий объем камеры 6 продувают азотом, подаваемым по магистрали 7. Количество азота для продувки камеры 6 определяется расчетным путем и зависит от количества воды, выделяющегося из охлаждающей ванны в результате частйчного взаимодействия металла, например магния, с водой.

Количество вступившего во взаимодействие магния составляет 0,3-0,5%, т.е. при распылении 1 кг магниевого расплава выделяется около 40 л водорода, для разбавления которого до безопасной концентрации необходимо подавать около 1 м азота.

Охладившиеся гранулы из ванны 5 транспортером 8 подают в сушильный барабан, а затем гранулы поступают на рассев для выделения требуемых фракций.

Пример 1. Магниевый расплав при 780 С под напором: <1,5; 3,(11 5,0 и )5,0 ати нагнетают в цилиндрическую распылительную камеру с диаметром выходного отверстия 2,5 мм, расположенную на расстоянии 1,3 м от уровня ванны с 6%-ным водным раствором бихромата калия.

Производительность процесса распыления соответственно 40, 60, 100 и 120 кг/ч. Внутренний объем камеры продувают азотом, расход которого 1 мз мин

Полученные указанным способом сферические гранулы обладают гладкой блестящей поверхностью и плотной беспористой внутренней структурой. На поверхности гранул в процессе

662259

Be на

Размер Гранулы нерегулярной формы размеро гранул, до 15-18 мм мм

<1,5

0,2

Количество, вес. %

Размер гранул, мм

7-10 5-7 3-5 2-3 1-2

3,0

0,65

Количество, вес, % 75

Размер гранул„5 3-5 2-3 1-2 5-1 мм

1,0

0,73

<0,5

5,0

Количество, вес. % 5,0 70,2 6,3 6,0 6,0 6,5 азмер

3 . 2-3 1-2 0,5-1 0,11-0,5 <0,1 мм

)5,0

1,0

Количество вес. % 3,0

5,0 62,0 17,0 5,6

7,4

Таблица 2

Величина отношения, Ч о

Величина

Фракционный состав напора, ати

Размер Гранулы нерегулярной формы размером до 10-12 мм 10 гранул, мм

0,2

<1,5

Количество, вес. %!

17

2,5

Размер гранул, мм 3,0-5,0

1,0

0,55

1,6-3,0

1,0-1,6

Количество, вес. % 14 1

25,2

41,2

19,5

Размер гра)5,0 нул, мм 1,0 1,0-0,5 0,5-0,1

1,0

0,1

Коляней во вес. % 15,5

27,5 39

Производительность процесса распыления соответственно 80, 180 и 250 кг/ч.

Фракционный состав цинковых гранул, полученных при центробежном распылении расплава, приведен в табл. 2.

Форма цинковых гранул, полученных при ч рач.

=0,55, сферическая и сфероидальная. Уве.

Чс личенне напора свыше 5 ати приводит к образованию до15-25 вес. пылевых частиц, что обусловливает взрывоопасность такого процесса.

Таблица 1

662259

Д-А чреву

Уие. /

Йпрабожаниый еаз.о р 90 ер ° о ею по

pt

2569/13 испо е.Формула изобретения

1. Способ получения металлических гранул, включающий центробежное распыление расплава, отличающийся тем, что, с целью упрощения получения сферических гранул раз- мером до 10 мм с регулируемой дисперсностью, расплав подают в распылитель тангенциально под напором 1,5-5,0 ати, 2. Устройство для осуществления способа по п. 1, включающее плавитель, механизм подачи расплава под заданным напором и распылитель, отличающееся тем,чторасЮХ - 7Ю пылитель выполнен в виде вертикальной цилиндрической открытой снизу камеры, величина отношения диаметра выходного отверстия которой к величине напора равна 0,4-1,66.

5 Источники информации, принятые во внима- . ние при экспертизе

1. Патент США У 2676359, кл. 18-47 3, 1954.

2. Патент Японии У 7057, кл. 12 С 242, 10 1955.

3. Патент США N4 2934787, кл. 18-47 3, 1960.

4. Авторское свидетельство Р 263401, кл. В 22 D 9/00, 1970.

Филиал ППП "Патент", r Ужгород yJI Проектная 4