Способ получения металлических гранул и устройство для его осуществления

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ и 662259 Союэ Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 10.11.76 51) М, Кл, В 22 0 23/О эаяв с нрисоедине сударствеяява яватетСССРам язввретвяявткрмтяя Приоритет -Опубликовано 15та опублнкова описания 1(72) АвтОры И. А, Баранник, В. В. Вавилов, В, Г, Герливанов, Р. А. Грачева,иэобРЕТЕиин А. Н, Парлашкевич, В. М. Питеряков, В, Г. Раскатов, А. С,Сахиеи А. Ф. Трухин у Заав 54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ГРАНУ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ нии дисперсного металла размером гранул до 510 сложность аппаратурно цесса, обусловленная нео системы рециркуляцнн до повышенная взрывооп зи с образованием значит(приемная камера,производство грану достатки этого сп моздкость аппара процесса грануляциорой осуществляете Изобретение относится к порошковой метал.лургии, а именно к способам получения металлических гранул центробежным распылениемрасплаваХимическая промышленность, черная метал.лургия н ряд других отраслей народного хозяй- вства испытывают острую потребность в сферических гранулах из магния, цинка, алюминияи др. размером до 10 мм. Цветная металлургиякак в СССР, так и за рубежом такую продукцию не производит, так как известные способы 10получения указанных гранул не отвечают техноло.гическимтребованиям крупнотоннажного промышленного производства,Известны, например, способы получениядисперсного магния распылением расплава на 15диске или сжатым газом с последующйм охлаждением капель парами .углеводородов 1),углеводородными газами парафннового рядав смеси с парами воды 2 или инертными газами: аргоном, водородом, природным газом 3), 2 ОНедостатками этих способов являются.невозможность, получения при центробежномметоде дробления на диске и газовом распылес преимущественным мм;го оформления пробходнмостью создания рогостоящих газов; асность процесса в свяельного количества центробежного распы. а из перфорированно.с введением в жидкий; х солей щелочных возможности охлажой среде 4.а диаметром 0,1.0,12 имин. При таких . параие радиальной состав. а, вытекающего из от. евой составляющей пыаевидных частип,Известен также способ ления магниевого расплав го вращающегося стакана металл расплава хлористь металлов для обеспечения дения гранул в воздушнЧисло оборотов стакан составляет 1000 3000 об/ метрах процесса отношен ляющей скорости расплав верстия стакана, к его ос 1,5:5,0,размером до 2,5.3 мм, по условиям охлажде.ния имеет диаметр 8 м при высоте 5 м);невозможность получения продукции с регу.лируемой в требуемых пределах дисперсностьюввиду диафрагмирования выходных отверстийстакана солями в процессе грануляции;наличие у 50% частиц вытянутой каплеобразной, а не сферической формы из-за трудностисоздания оптимальных тепловых условий настадии формирования и кристаллизации капельрасплава.Целью изобретения является получение сферических гранул размером до 10 мм с регулируемой дисперсностью.Цель достигается тем, что подачу расплавав распылитель осуществляют тантенциально поднапором 1,5-5,0 ати,Для реализации способа используют устройствовключающее плавитель, механизм пода.чи расплава под заданным напором и распылитель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, чтораспылитель выполнен в виде вертикальной цилиндрической открытой снизу камеры, величина отношения диаметра выходного отверстия которойк 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 по.дачи расплава; на фиг, 4 - устройство дляполучения гранул,Узел распыления выполнен в виде вертикаль.ной 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 состоя.щий из капель расплава факел распыления сутлом раскрытия 55-70, При таких условияхпроцесса 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 фракцион.ного состава, Дисперсность гранул регулируЮтизменением напора подаваемого на распылениерасплава в указанных пределах,Устройство для осуществления способа работает следующим образом.Металлический расплав 1 центробежным погружным насосом 2 под напором 1,5 - 5,0 атитангенциально нагнетают в цилиндрическуюраспылительную камеру 3. Образующийся поток 4 капель расплава с высоты 1,0 2,0 м падает в водяную ванну 5, расположенную н ниж.ней части рабочей камеры 6. При меньшей длине траектории гранулы имеют не монолитную,а губчатую структуру, Удлинение траекториисвыше 2 м не оказывает влияния на внутренеестроеНие гранул и лишь приводит к неоправданЗ их получения формируется устойчивая окисная 10 15 20 ному увеличению размеров приемной аппарату.ры,В процессе распыления рабочий объем каме.ры 6 продувают азотом, подаваемым по магист.рали 7. Количество азота для продувки каме.ры 6 определяется расчетным путем и зависитот количества воды, выделяющегося из охлаждающей ванны в результате частйчного взаимо. действия металла, например магния, с водой.Количество вступившего во взаимодействие магния составляет 0,3.0,5%, т.е, при распыле нии 1 кг магниевого расплава выделяется около 40 л водорода, для разбавления которого до безопасной концентрации необходимо пода. вать около 1 м азота.Охладившиеся гранулы из ванны 5 транспор. тером 8 подают в сушильный барабан, а затем гранулы поступают на рассев для выделения требуемых фракций.П р и м е р 1. Магниевый расплав при 780 С под напором: (1,5; 3,(1; 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 мПолученные указанным способом сферические гранулы обладают гладкой блестящей поверхностью и плотной беспористой внутренней структурой. На поверхности гранул в процессе пленкаобеспечивающая длительное хранение в течение 0,5.1 года в складских условиях без потери активности.Фракционный состав магниевых гранул, полученных при центробежном распылении маг. ниевого расплава, приведен в табл. 1.При увеличении напора свыше 5 ати получают значительное количество порошка с размером часпщ 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 кристаллизациив солевом растворе формируются гранулы нерегулярной формы,П р и м е р 2, Цинковый расплав при 650 С под напором (1,5; 2,5 и. 5 ати нагнетают в цилиндрическую расцылительную камеру с диаметром выходного отверстия 2,0 мм,расположенную на расстоянии 1,1 м от уровня ванны с водой для охлаждения капель расплава.=0,55, сферическая и сфероидальная. УвеЧсличенне напора свыше 5 ати приводит к образо 5 ванне до 15-25 вес. % пылевых частиц, что обусловливает взрывоопасность такого процесса,Таблица 1,02 личе 0 чб 3,7 0 620 ес Т аблица Величина отноЧашения,У Величина н акционныи сост т 0 мм 1,5 Размер Гранулы нерегулярно гранул 10 оличеств вес. %Размер г 0 05 05-0 нулО Кол илес 1 во Вес, %5 5 39 Производительность процесса распыления соот.ветственно 80, 180 и 250 кг/ч. Фракционный состав цинковых гранул, полу.ценных при центробежном распылении расплава,приведен в табл. 2. Количество,вес, %Размергранулмм формы размером до 10-12.Формула изобретения 1. Способ получения металлических гранул, включающий центробежное распыление расплава, о т л и ч а ю щ и й с я 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 по. дачи расплава под заданным напором и распы. литель, отличающееся тем,чторасЯ" 7 ф пылитель выполнен в виде вертикальной цилиндрической открытой снизу камеры, величина отнодения диаметра выходного отверстиякоторой к величине напора равна 0,4-1,66.Источники информации, принятые во внима- .ние при экспертизе1, Патент США Мф 2676359, кл, 18-47 3,1954,2, Патент Японии Яф 7057, кл. 12 С 242,1955,3. Патент США Мф 2934787, кл. 18.47 3, 1960.4. Авторское свидетельство Юф 263401,кл, В 22 О 9/00, 1970. 1 иал ППП Патент", Ужгород, ул, Проектная,4