Способ генерирования дисперсных частиц

( 54)(57) СПОСОБ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ДИСПЕРСНЫХ ЧАСТИЦ, основанный на их переработке в газоразрядной плазме с уп- О АН . равляемыми параметрами путем расплав"ления в плазменной струе с последующей коагуляцией частиц Фиксированного размера, о т л и ц а ю щ и й с я пера- тем, цто, с целью расширения Функцио"Ме- нальных возможностей способа в зонепереработки дисперсных продуктов форлаз- мируют взвешенный слой путем подачи тех-, : дисперсного порошка навстрецу потоку в", плазмообразующего газа, а генерациювоздействующей на перерабатываемыеа О,продукты плазмы осуцествляют с помоцью газового разряда, возбуждаемого электромагнитным полем в виде дисперсных импульсов с регулируемой длительностью и частотой следования. тмосферы С,Копытин,овский р. Низкотем лургии, М.: Сборник "П ллургии и х материало менные пр нологии н 1973,Патент опубл 03 ША Р 3041672, кл. 264- 762 г. Изобретение относится к области переработки веществ в низкотемпературной плазме и может найти йрименение в плазмохимицеской технологии.Известны способы регулирования гранулометрицеского состава продуктов плазмохимицеских процессов, осно. ванные на изменении линейных размеров.плазменной струи и на изменении. диаметра исходных частиц или распыляемой проволоки.Основные недостатки известных способов, Малый диапазон изменения гранулометрицеского состава: Невозможность направленного изменения размероцввл дисперсных частиц в сочетании с плохой ооспроизводимостью результатов; Трудность поддержания оптималь-" температуГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕВЕДОМСТВО СССР(71) Институт оптики аСССР(56) Красное А,Н, и дтурная плазма в металталлургия", 1970.Рыкалин Н,Н. и др.оцессы в метаеорганицески ного режима процесса при изменении р, гранулометрицеского состава частиц,Оц,Наиболее близким к предлагаемому является способ генерирования сферических частиц распылением материала в орде проволоки в газоразрядной плазме с управляемыми параметрами, с лослелуккцек коасуллцией частиц Фиксированного размера.,В этом способе размер частиц ре- а гулируется изменением тока дуги, расхода плазмообразующего газа и скорости подачи проволоки, Температура плазмы поддерживается выше ры плавления цастиц.К недостаткам способа следует отнести сложность процесса управления гранулометрицеским составом, так какразмеры частиц определяются тремя вы-,ше названными параметрами процесса,Целью изобретения является расширение Функциональных возможностейспособа, т.е, расширение диапазонафиксированных размеров получаемыхчастиц.Поставленная цель достигается тем,что в зоне переработки дисперсныхпродуктов формируют взвешенный слойпутем подачи дисперсного порошка навстречу потоку плазмообразующего газа, а генерацию воздействующей на перерабатываемые продукты плазмы осуществляют с помощью газового разряда,возбуждаемого электромагнитным полемв виде дисперсных импульсов с регулируемой длительностью и частотой следования, 20С целью экспериментального исследования возможности управления гранулометрическим составом продуктовплазмохииических реакций проводилисьэксперименты по переработке дисперсных частиц А 2, в плазмохимическом реакторе взвешенного слоя, Выбор сортачастиц обусловлен их высокой химической стойкостью, что позволило избе-жать влияния химических реакций на Э 0продукты переработки. Механизм процесса состоит из четырех стадий; нагрев дисперсных частиц, плавление,коагуляцил расплавленных частиц и охлаждение. Использование плазмохимического реактора взвешенного слоя дляпроведения процесса связано с тем,что с помощью взвешенного слоя можноудерживать частицы в плазмотроне длительное время, что особенно важно дляэФфективности протекания процесса коагуляции. Процесс переработки дисперсных частиц в высокочастотном плазмотроне взвешенного слоя реализуетсяследующим образом,В плазмохимическом реакторе Формируются взвешенный слой за счетвстречной подачи дисперсного порошка.и плазмообразующего газа. При этомплазмообразующий газ подают снизувверх, а дисперсный порошок подают вверхнюю часть реактора навстречу поФтоку плазмообразующего газа. Генерацию плазмы осуществляют в нижней части реактора с помощью газового разря"да, возбуждаемого электромагнитнымполем. Электромагнитное поле, эа счеткоторого генерируют плазму, подают ненепрерывно, а в виде дискретных импульсов с регулируемой длительйостью и частотой следования. В импульсной плазме температура газа выше температуры плавления частиц только в момент воздействия импульсов.В результате совокупности этих операций дисперсные частицы находящиеся во взвешенном состоянии, подвергаются воздействию плазменной струи не постоянно, а периодически с частотой следования импульсов электромагнитного поля. Причем воздействие плазменной струи на частицы определяется длительностью импульсов, Так как в момент воздействия плазменной струи дисперсные частицы расплавляются и начинают укрупняться в размерах за счет коагуляции, очевидно, что их размеры будут зависеть от времени нахождения в плазме, то есть от длительности импульсов электромагнитного поля и частоты их следования.За счет воздействия надисперсный порошок, находяцийся во взвешенном слое плазмы, генерируемой электромагнитным полем, имеющим Форму дискрет- ных импульсов с регулируемой длительностью и частотой следования, процесс коагуляций частиц протекает более интенсивно с увеличением длительности импульсов и с уменьшением частоты их следования. Выбор длительности и частоты дискретных импульсов определяются в основном тремя Факторами: разме" рами перерабатываемых частиц, концентрацией частиц, теплофизическими свойствами вещества частиц.Необходимым условием для успешной реализации данного способа являются3 (с,р и "игде Фд - время нагрева частиц до температуры плавления;с ц - длительность импульса,Т - период дискретных импульсов;б " время температурной релаксаРции частиц.следовательно изменяя длительность и частоту следования дискретных импульсов электромагнитного поля,генерирующего плазму, можно управлять гранулометрическим составом дисперсных веществ, перерабатываемых вэлектроразрядной плазме.Орймвр,Реализация способа сводится к следующим операциям включение импульс"ного высокочастотного генератора с5 6670 регулируемой частотой и длительностью следуемых импульсов (Г, =2-300000 Гц, См = 1 ОО мкс - 1,0 с, Р = 0,2 О,ч квт/см, включение подачи плазмо-образующего газа через нижнюю часть плазмотрона (С = О,1 - 100 л/мин), включение подачи дисперсного порошка через верхнюю часть плазмотрона (див метр частиц от единиц до сотен микрон), регулируя скорость подачи дис" персного порошка и плазмообразующего газа Формируют взвешенный слой, на". ходящийся под воздействием потока плазмы, переключением частоты сле дования и длительности импульсов при помощи модулятора и высокочастотного генератора в плазмохимическом реакторе дисперсные частицы подвергаются воздействию плазменной струи не по- : 20 стоянно, а периодйчески с задаваемой частотой следования импульсов. (Частота следования дисперсных импульсов от сотен до единиц Гц).25 62 6При переработке АО, с исходнымсредним размером частиц, равнымч 0 мкм при скорости подачи перерабатываемого продукта 1,5 - 2 г/с иплазмообразующего газа-аргона 5 и/с,,температура плазмы равнялась Та 3500 К. Изменяя частоту следованияимпульсов электромагнитного поля,поддерживающего плазму, в следующейпоследовательности; 50, 20, 15 Гц(при скважности 2), получаем частицысо следующими средними размерами соответственно: 45, 110, 190 мкмИспользование предлагаемого изобретения позволит значительно увеличить точность и плавность регулирования гранулометрического состава порошкообразных материалов. Кроме того,использование данного способа позволит увеличить экономическую эфФективность плазменной переработки веществ,что особейно. важно при эксплуатацииустановок большой мощности, Редактор О.Филиппова Техред М.Моргентал Корректор Н.КешеляЗаказ 1095 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по йвобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, М, Раушская наб д. М 5ВВпроизводственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101