Способ активации порошкообразных материалов

(51)5 С 00 САНИ ОБ Т И жет быть ских про гия, утил получени плие, а ьстве и д сти, и мо нологиче металлур лургии, дов то строител испол ьзовацессах, какизация отхое энергонасктивацияругих,о втэкпорошдов выщеннцеме их техковая металх вита в Цель изобрет ивности процесс азных материало успензии при сн ышение гомоген ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1377272, кл. С 04 В 40/00, 1985.(54) СПОСОБ АКТИВАЦИИ ПОРОШКООБРАЗ КЫХ МАТЕ РИАЛ О В(57) Изобретение относится к промышленности строительных материалов, атакже к машиностроительной, химической, нефтехимической,. микробиологической, геологической, нефтяной инефтеперерабатывающей отраслям промышленности и другим производствам, связанным с тепло- и массообменнымипроцессами в многоазных системах газжидкость-твердое тело, а именно связанныхс активацией порошкообразных материалов Изобрете ленности стр также к маш ской, нефтех ческой, гео нефтеперераб мышленности занным с те процессами в жидкость-твер ных с актив материалов и ние относится к промышоительных материалов, а иностроительной, химичеимической, микробиологи- логической, нефтяной и атывающей отраслям прои другим производствам, свяпло- и массообменными многофазных системах газдое тело, а именно связанацией порошкообразных повышением их дисперснои повышением их дисперсности, и может быть использовано в таких технологических процессах, как порошковая металлургия, утилизация отходов в металлургии, получение энергонасыщенных видов топлив, активация цемента в строительстве и других, Цель изобретения - повышение эффективности способа активации порошкообразных материалов и уменьшение вязкости суспензии при снижении энергозатрат, повышение гомогенности суспензии, Активацию порошкообразных материалов осуществляют смешением порошкообраэного материала с жидкостью, смешение ведут при заполнении емкости на 80 - 950/ от ее объема, суспензию насыщают газовой фазой до соотношения 2 - 25 от объема суспензии при вибрационном воздействии в режиме нелинейного резонанса с генерированием периодически схлопывающихся кавитационных каверн при частотах внешних колебаний в диапазоне 20-7000 Гц и ускорениях 5,0 - 30,0 м/с . 1 ил, 2 табл,ния - повышение эффек в активации поройкооб в и уменьшение вязкости жении энергозатрат, по- ости суспензии.40 45 50 55 П р и м е р. Способ активации порошкообразных материалов может быть реализован эа счет применения, например, генераторов колебаний и включает операции, которые описываются ниже,В рабочую полость 1 (фиг,1) загружаюткомпоненты суспензии (жидкую фазу и порошкообразный материал), включают электромагнитныйгенератор 2 колебаний. и подвергают рабочую емкость, заполненную на 80 - 95% объема суспенэией, колебаниям с частотой 1 и амплитудой А. При определенном соотношении геометрических размеров рабочей емкости и параметров вибрационного воздействия (зависящих от свойств и соотношений компонентов суспензии) происходит разрушение свободной поверхности суспензии в рабочей емкости, затопление и сбор газовых пузырьков в придонной зоне емкости и после достижения объема роя газовых пузырьков соответствующего резонансной частоте колебаний системы наступает режим резонансного вибрационного перемешивания, характеризующийся интенсивными потоками многофазной среды в объеме рабочей емкости. При этом энергозатраты на поддержание процесса практически соответствуют диссипации энергии в объеме многофазной среды, что обусловлено нелинейным резонансным характером эффекта вибрационного перемешивания, лежащего в основе предлагаемого способа активации. Все это позволяет резко повысить интенсивность обработки и снизить энергозатраты при проведении процесса активации суспензии.Для проведения процесса активациимогут быть использованы генераторы и воз будители колебаний самых разных типов -гидравлическиепневматические, электро- динамические и т,д, При этом колебания на многофазную среду могут передаваться как через колеблющуюся рабочую емкость, так и любым другим способом (например, через диск, расположенный в объеме емкости и связанный с генератором колебаний жестким штоком, через упругое дно и т.д,).При частотах внешнего вибрационноговоздействия ниже 20 Гц и выше 7000 Гц и ускорений ниже 5 м/с резонансный процесс активации не наблюдается. При ускорениях вь 1 ше 30 м/с резко возрастают энергозатраты на проведение процесса иприменение предлагаемого способа становится неэффективным. Кроме того, смешение порошкообразного материала с жидкой 5 10 15 20 25 30 35 фазой эффективно осуществляется при заполнении емкости на 80 - 95;4 от ее объема, т,е, при газовой подушке над суспензией 20 - 5% от обьема емкости. Газовая подушка выполняет роль упругого элемента, позволяющего достигнуть асимметрию в смеси- тельной емкости и тем самым реализовать процесс нелинейного резонанса,При насыщении суспензии газовой фазой до соотношения менее 21 ь от обьема суспензии практически не наблюдается увеличения степени дисперсности частиц и при этом прочность получаемого бетона не увеличивается по сравнению с известными методами. При насыщении суспензии газовой более 25 О от объема суспензии резко возрастают энергетические затраты на диспергирование частиц порошкообразного материала, так как газовая фаза в этом случае начинает выполнять роль гасителя колебаний, поэтому эффективность способа резко падает. Результаты испытаний представлены в таблице 1 - 2.В табл.1 приведены сравнительные результаты активации порошкообразных отходов металлургического производства при добавлении их в строительный раствор в качестве заменителя части цемента. Активация проводилась в цилиндрической емкости с соотношением высоты и диаметра 3:1, заполненной на 80% компонентами суспензии и установленной на столе электродинамического вибратора ВЭДСпри следующих параметрах вибрационного воздействия: частота 165 Гц, амплитуда А 5 мм, ускорение 17 м/с,Формула изобретения Способ активации порошкообразных материалов, включающий смешение порошкообразного материала с жидкостью в емкости при вибрационном воздействии до получения суспензии, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности процессов активации порошкообразных материалов и уменьшения вязкости суспензии при снижении энергозатрат, повышения гомогенности суспензии, смешение ведут при заполнении емкости на 80-95% от ее обьема и вибрационном воздействии в режиме нелинейного резонанса с генерированием периодически схлопывающихся кавитационных каверн при частотах внешних колебаний в диапазоне 20 в 70 Гц и ускорениях 5,0 - 30,0 м/с до насыщения суспензии 2 -225% газовой фазы от объема суспензии,1698234 Таблица 1 Таблнца 2 Параметре и критерии Содерфание параметров116 Частота внбровоздействия, Гц 17 Ускорение вибровоздействия, м/сз 25 29 ЭО 31 ф 5 18 7 9 33 Относительное заполнение емкости, 2 79 80 83 86 96 95 96 99 90 91 Относительное содеряание газовой ВазиД 20 2 з 25 0,8 12 26 7 11 Относительная гоиогенность,68 В 9 91 91 89 91 92 91 ба 3,6 3,2 3,0 ФЗ 30 21 2 в 99 59 91 36 28 3,3 3,3 3,5 Лисперсность суспенэии, икн а 8 3,5 Относительная вязкость,3 98 95 ЗО 31 29 23 Относительная энерго"емкость на ед.объемаполучаеной суспензии,э 1,68 1,О 1,0 1,85 1,50 1 01 1,0 1,1,91 1 эб 1,0 Наличие нелинейногорезонанса