Устройство для механической ак-тивации сыпучих материалов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< 852436

Союз Советских

Социалистических

Республик (б1) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 01.08.79 (21) 2803712, 22-02 (51) М. Кл. В 22 С 5(00 с присоеди нен ием зая вки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.08.81. Бюллетень № 29 (45) Дата опубликования описания 13.08.81

Государственный комитет по делам изобретений н открытий (53) УДК 621.742.5,06 (088.8) Ъ

r )- :.

В. Н. Борисов, Н. В. Гришков, В, А. Гуревич, 1 г-„., Я. И. Ивашенцев, Л. И. Мамина и А. И. Соловей (72) Авторы изобретения

1 с 3 у (71) Заявители Красноярский институт цветных металлов им. М. И. Ка и Красноярский политехнический институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ

АКТИВАЦИИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к области литейного производства, в частности к подготовке формовочных материалов, формовочных и стержневых смесей,и противопригарных покрытий. 5

Изобретение может быть использовано в металлургической, горнообогатнтельной, м ашиностроительной, химической, строительной и других отраслях промышленности для механической активации твердых 10 сыпучих материалов.

При измельчении твердых материалов помимо размера частиц и удельной поверхности основной характеристикой является их реакционная способность, т. е. актив- 15 ность.

Реакционная способность материалов на

80 — 90 зависит от внутренней энергии системы, характеризуемой структурными преобразованиями, и только на 10 — 20о от поверхностной энергии.

Материалы, измельченные до одинаковой тонины и удельной, поверхности, но в различных помольных и механоактивирующих устройствах, имеют различную реакционную способность,и различные физикомеханические авойства.

Известно, что на степень структурных преобразований главным образом влияет величина энергетического воздействия относительно гравитационной постоянной (g) (1, 2).

Известны различные устройства для помола и механической активации твердых материалов, такие как шаровые, струйные, дисковые, вибромельницы. Однако механическая активация в процессе тонкого измельчения в обычных мельницах сопровождается значительным увеличением энергозатрат и времени активации без существенного увеличения энергонасыщенности материала, уменьшением КПД активатора.

В дезинтеграторах процесс механической активации проходит интенсивнее по сравнению с шаровыми, струйными устройствами .и вибромельницами во много раз (2).

Недостатком этих устройств является то, что величина энергетического воздействия в них на материал составляет не более

50 — 80 g.

Устройство для регенерации формовочных и стержневых литейных смесей,и обогащения природных кварцевых песков применяется в области литейного производства при восстановлении свойств отработанных формовочных и стержневых смесей со связующими любого типа и для обогащения природного кварцевого песка (3).

Целью изобретения является улучшение физико-химических свойств твердых мате852436 риалов за счет их механической активации в,процессе тонкого измельчения для повышения качества материалов и изделий из них .и сокращения их расхода.

Это достигается применением устройства для регенерации формовочных и стержневых литейных смесей и обогащения природных кварцевых песков в качестве уст,ройства для механической активации сыпучих материалов. Активация осуществляется

:за счет энергетического воздействия на материал, которое может быть доведено в данном успройстве до значений 500 — 700 g.

На фиг. 1 показан график зависимости амо рфизации бентонита от времени активации; фиг. 2 — график зависимости аморфизации бентонита по рентгенограмме от времени акпивации; фиг. 3 — график зависимости влияния времени активации на напряженность кристаллической структуры бентонита; фиг. 4 — график зависимости прочности смеси на сжатие в сыром состоянии от времени активации бентонита.

В предлагаемом устройстве были обработаны различные огнеупорные и связующие сыпучие материалы: циркон, кварц, электрокорунд, дистенсиллиман ит, бентонит, графит и каменный уголь.

Наиболее распространенным из связующих материалов, используемых в составе литейных формовочных и стержневых смесей, является бентонит.

Был опробован бентонит Махарадзпнского месторождения, в основном поставляемый для литейного производства. По технологии приготовления он измельчается в шаровых мелнницах и имеет удельную геометрическую поверхность около 2000—

3000 слР/г и средний размер частиц около

2,0 —,3,0 мкл (по данным электронно-микроскопического анализа при увеличении в

13000 раз).

Тот же бентонит из карьера, обработанный в предлагаемом устройстве, имеет удельную геометрическую поверхность около 3000 — 4000 см /г и средний размер частиц около 0,5 — 1,5 мкм. Как видно, различие в удельной поверхности,и среднем размере частиц незначительно. Однако структурные свойства бентонита, измельченного в шаровой мельнице и в предлагаемом устройстве, имеют существенные различия, что хорошо видно из графиков, приведенных на фиг. 1 — 3. Так, степень аморфизации (фиг. 1 и 2),и напряженности кристаллической структуры, характеризуемой шириной дифракционных отражений на рентгенограммах (фиг. 3) носят экстремальный характер и при 3 8 мин активации наблюдается полное исчезновение напряжений и искажений кристаллической структуры бентонита, при котором наступает максимум активности материала, что подтверждается з нижеприведенных примерах.

Бентонит серийной поставки и бентонит, обработанный в предлагаемом устройстве, был опробован в составе формовочной смеси, применяемой на Волжском автомо5 бильном заводе (ВАЗ) при производстве чугунных отливок, содержащей компоненты, вес. %:

Песок кварцевый

Бентонит

Каменноугольная пыль

Вода до влажности

87, Π— 83,0

7,0 — 9,0

6,0 — 8,0

3,0 — 3,3

Смесь на бентоните серийной поставки имеет следующие свойства:

3,3

145,Влажность, Газопроницаемость, ед

Прочность на сжатие, кгlсм свежей омеси после трех обжигов

1,01

0,5

2,,35

0,85

Смесь с пониженным содержанием активированного бентонита (на 30%) имеет следующие свойства:

Влажность, % 3,3

Газопроницаемость, ед. 132

50 Прочность на сжатие„ кгlсм : свежей смеси 1,85 после трех обжигов 0,7

Опробование смеси с активированным бентонитом на чугунных отливках в условиях ВАЗа показало, что механическая активация бентонита в предлагаемом устройстве повышает его связующую способ@ ность, что позволяет значительно улучшить свойства формовочных смесей, обеспечивает высокое качество поверхности чугунных отливок и дает возможность снизить содержание бентонита в составе смесей на

25 — 30%.

25 Прочность смеси на бентоните, активированном в предлагаемом устройстве, зависит от времени и режима активации (фиг. 4) и максимум прочности смеси (при активации бентонита в течение 3 — 8 л ин) соответ30 ствует минимуму напряженности его кристаллической структуры, что хорошо видно,при сравнении кривых на фиг. 1 — 4.

Смесь,на бентоните, активированном в предлагаемом устройстве в течение

35 3 —:8 лин, имеет более высокие показатели но прочности и незначительно отличается от газопроницаемосви:

Влажность, % 3,3

Газопроницаемость, ед. 145 ,Прочность на сжатие„ кг/см : свежей смеси .после трех обжигов

852436

Biif2

% ь

Экономический эффект от использования механически активированного бентонита в составе формовочных смесей только по Волжскому автомобильному заводу составляет около 60 тыс. руб. в год, Эффективность механической активации в предлагаемом устройстве обнаружена и при обработке, например, таких сыпучих материалов, как уголь и графит, что также дает экономический эффект.

Формула изобретения Применение устройства для регенерации формовочных и стержневых смесей и обогащения природных кварцевых песков в,качестве устройства для механической активации сыпучих материалов.

Источники информации, принятые во

5 внимание при экспертизе:

1. Юсупов Т. С. и др. О взаимосвязи структурных изменений и растворимости механически активированных минералов на примере касситерита. В сб.: Физико-химические исследования механически активированных веществ. Новосибирск, 1975.

2. Болдырев В. В. и др. Реферативный обзор работ Сибирского отделения АН

СССР в области механохимии. В сб.: Механохимические явления при сверхтонком измельчении. Новосибирск, 1971.

3. Ангорское свидетельство СССР № 501520, кл. В 22 С 5/ОО, 1974.

В /2 O

Вракз активации чин

Ф иг г

852436

Ly г дд г///ы// /

Рс///им//

Стг///д. ю сдиг. 2

Фиг. Я

М

tt/l

-о

ZP РХ дд рЕНЯ д. Л//и//г/СИИ МИ//

zu 25 й//сия ии/////й//и//и, ни/с

852436

Истая сию» гб

Ь

4 1,6 ,Ъ а 1,Z о о ф.

У,g

/б zp

5 pë антабациц мц>

Составитель А. Минаев

Техред А. Камышникова

Редактор Л. Павлова

Корректор С. Файн

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 1054888 Изд. № 480 Тираж 869 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113О35, Москва, Ж-35, Раушскан наб., д. 4/5