Способ получения аэрозолей металлов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(5 ЦМ. Кл,011/00С 23 С 13/00 Государственный комитет СССР но делам изобретений н открытий(53) УДК 53 б.423.1 г ебб.048.2(088.8) Дата опубликования описания 23.03. 81(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЭРОЗОЛЕЙ МЕТАЛЛОВ 20 Изобретение относится к металлургии цветных металлов, в частности к способам получения аэрозолей легких металлов, имеющих высокую химическую активность и большую удельную теплоту сгорания.Известен способ получения аэрозолей металлов путем испарения подвешенной и разогреваемой в поле высокой частоты металлической капли30 с последующим выносом аэрозолей и улавливанием сухими и жидкими фильтрами беэ соприкосновения с атмосферой. Испарение осуществляется в вакууме (1.15Недостаток известного способа заключается в том, что конденсат быстро загрязняет высокочастотный индуктор и процесс не может быть осуществлен непрерывно.Пель изобретения - осуществление непрерывности процесса получения аэрозолей и исключение загрязне- ния индуктора конденсатом. Поставленная цель достигается тем, что испарение металлов проводят в замкнутом ламинарном потоке инертного газа при атмосферном или пониженном давлении. Способ осуществляется следующим образом.Металл подвешивается и разогревается до некоторой температуры в высокочастотном поле индуктора в пространстве между витками с про, тивоположным направлением тока. Поддерживающая сила обусловлена электродинамическим эффектом взаимодействия поля индуктора с полем, создаваемым токами Фуко в раэогреваемом металле.Разогрев капли определяется балансом подводимой к ней мощности и тепловыми потерями на ,иэлученнв, теплопроводность, испарение. Основным видом тепловых потерь пи высо.ких температурах (ваше 2000 К являются потери на излучение. Так как упругость пара металла растет с температурой по экспоненте, а потери на излучение пропорционально четвертой степени абсолютной температуры, выгоднее вести испарение при повышенных температурах.,Скорость испа" рения металла в вакууме может быть рассчитана по формулеОф 0585 в РнЗЧ=25 30 35 40 45 50 55 60 где Ж - скорость испарения металлав вакууме, г/см 2;,Однако с повышением давления среды скорость испарения из-эа уменьшения коэффициента диффузии падает и при атмосферном давлении на несколько порядков меньше рассчитанной. Помещая испаряемый металл в струю инертного газа, можно значительно увеличить скорость испаре" ния. Если при этом скорость струи не выходит за пределы ламинарности потока, то атомы металла и аэрозольные частицы в основном двигаются в направлении струн и выносятся из области индуктора без попадания на стенки. Это позволяет непрерывно собирать или вводить аэрозоль металла в реакционную среду в процессе его образования без соприкосновения с атмосферой.Дпя получения аэрозолей металлов используют установку типа ЛГ 3-10 а, мощностью 8 кВт, с частотой 400 кГц.Схема установки для осуществления способа приведена на чертеже.Индуктор 1 изготовлен иэ медной трубки диаметром 3 мм и имеет сверху два и-снизу три витка с противоположным направлением тока. Внутрь индуктора введена стеклянная трубка 2 диаметром 18 мм. Верхний кбнец трубки уплотнен резиновым уплотнением и закрыт металлической втулкой 3, через которую вводится аргон и алюминиевая проволока 4 диаметром 1,5 мм.После подачи аргойа и включения тока высокой частоты в индуктор вводили алюминиевую проволоку, на конце которой накапливался, а затем отделялся шарик 5 расплавленного алюминия. По мере увеличения его диаметра разогрев усиливается и при достижении температуры около 1200 Со происходит растворение окисной пленки. Этот момент является началом испарения, интенсивность которого растет с увеличением размеров капли и ее температуры.Образующийся аэрозоль 6 непрерывно выносится иэ прибора потоком газа беэ соприкосновения со стенками трубки.По мере расходования алюминия в каплю вводится добавка алюминия равномерной подачей алюминиевой проволоки, которая при соприкосновении с каплей оплавляется порциями.При скорости потока аргона 120 л/ч в трубке диаметром 18 ю обеспечивался вынос аэрозоля, Скорость испарения при температуре 1650 С составляет 0,5 г/мин.Аэрозоль собирают при помощи тканевого фильтра на нижнем конце трубки, погруженной в жидкую среду, а также путем вымораживания аргона жидким азотом. Последний способ обеспечивает 100-ное улавливание аэрозоля и позволяет вести работу с регенерацией аргона.Дисперсность полученного аэрозоля определяют с помощью электронного микроскопа типа ЭМЗ.В струе аргона и гелия получают аэрозоли алюминия с частицами строго сферической формы, однако дисперсность частиц, полученных в токе гелия почти на порядок выше чем в аргоне. Средний размер частиц аэрозоля алюминия составляет 10 см и 10см.Опыты, проведенные с другими металлами, показывают универсальность метода,Диспергированию подвергают магний, железо, медь, никель, В случае железа, меди и никеля получают частицы аэрозолей сферической формы, в случае магния-объемного многогранника близкого к сфере.Варьируя скорость струи газа или давления, можно изменять дисперсность частиц. Уменьшение давления, также как и увеличение скорости струи, увеличивает степень дисперсности, что связано с изменением объема, в котором происходит агрегация частиц,Производительность способа может быть легко увеличена применением более мощных высокочастотных установок. Формула изобретения Способ получения аэрозолей металлов путем испарения подвешенной и разогреваемой в поле высокой частоты металлической капли с последующим выносом аэрозолей и улавливанием сухими и жидкими фильтрами беэ соп- рикосновения с атмосферой, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью осуществления непрерывности процесса получения аэрозолей и избежания заг-. рязнения индуктора конденсатом,испарение металлов проводят в замкнутом ламинарном потоке инертного газа при атмосферном или пониженном давлении. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Виноградов М.И. Приборы и тех-, ника эксперимента. 1960, 9 4, с.11- 12.Тираж 567сударственного комитета СССР елам изобретений и открытий ква,Ж,Раушская наб.,д. 4/5 орректор С.Шекмаодписное