Способ получения ультрадисперсного порошка

(5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ Пет ССО ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ УЛЬТРАЛИСПЕРС(54) СПОСОБ ПОЛУУМЕНИЯНОГО ПОРО 111 КА(57) Изобретение отноковой металлургии, влучению ультрадисперского пороика методомденсации. Цель - повьш сится к порошчастности к по- ного металличесиспарения и конение однородконденсации,Целью изобретения яв шение однородности разм получаемого порошка.На йиг, 1 показана и ная схема установки для предлагаемого способа п яется повыров частиц инципиальреализации лучения по(71.) Университет дружбы народов им, Патриса Лумумбы(56) Сахиев А.С., Смелянский М,Я, и др, Разработка и исследование установки для получения аэрозолей в высокочастотном безэлектродном разряде методом испарения и конденсации, М,: Электротермия, 1965, )1 46, с.10-13.Авторское свидетельство СССР У 1441616, кл, В 22 Г 9/00, 1987. Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к полу чению ультрадисперсного металлического порошка методом испарения и ности размеров частиц получаемогопорошка. Лары материала на стадииих охлаждения и конденсации смешивают с парами охлаждающей жидкости,отделение образующихся частиц порош-ка от плазмообразующего газа осуществляют путем конденсации паров жидкости в контакте с частицами порошкаи образования смеси порошка с охлаждаюп 1 ей жидкостью, а сепарацию частиппроизводят путем многократного контакта указанный смеси с парами охлаждающей жидкости и периодического отбора смеси из зон контакта. При этомв процессе отделения и сепарации частиц пороика на смесь воздействуютмеханическими колебаниями ультразвуковой частоты, парами жидкости с периодически изменяющимся давлениемили высокочастотным электромагнитным полем. Применение данного способа позволяет производить получение.и разделение частиц ультрадисперсного порошка в диапазоне 1-50 нм,3 з.п.й-лы, 3 ил., 1 табл. рошка; на Лиг, 2 - кавитатор, работающий на принципе периодического изменения давления паров охлаждающей жидкости; на Лиг, 3 - кавитатор, ра,ботающий на принципе воздействия на смесь высокочастотным электромагнитным полем,Способ получения ультрадисперсного порошка может быть реализован в устройстве, содержаием источник 1 чистого плазмообразующего газа, под 1595633ключенный к входу доватора 2, в который поступает из питателя 3 исходный порошок обрабатываемого материала, Полученную смесь газа и материалаподают в камеру 4 высокочастотногонагревательного элемента, подключенного к высокочастотному генератору 5,Камера 4 сообщена с камерой 6 смешения через сопло 7. Камера 6 смешениячерез холодильник Я подключенак классиАикатору 9. который представляетсобой колонный аппарат, разделенныйпосредством тарелок 10 на зоны 11контакта жидкости и пара, Верхняячасть классиАикатора 9 по трубопроводу 12 через холодильник 13 сообщена с отстойником 14, В нижней частиотстойника 14 выполнен отвод (не показан), подключенный через регулятор15 расхода и делитель 16 расхода кверхней части классиФикатора 9 и камере смешения 6, Верхняя часть отстойника 4 через Аильтр 17 подключенак дозатору 2, Нижняя часть классиАикатора 9 содержит нагреватель 18,погруженный в емкость 19 остаточногоконденсатора, и дренажное устройство 20, Тарелка 10 и емкость 19конденсатора снабжены ультразвуковыми кавитаторами 21 подключеннымик блоку ультразвуковых генераторов 22,и отборниками 23 Фракций ультрадисперсного порошка, Кавитаторы могутбыть выполнены в виде гибких мембранньгх устройств 24, установленных встенке классиАикатора 9 в каждой зоне 11 контакта жидкости и пара. Устройство 24 снабжено мембраной 25,отделяющей зону 11 от замкнутой полости 26, сообщенной с источником(не показан) периодической пульсации давления,- снабженным золотником27 и источником 28 давления. Кавитатор может быть выполнен также в видеиндикатора 29, охватывающего каждуюзону 11 классиАикатора 9 и подключенного к дополнительному генератору 30электромагнитных импульсов высокойчастоты,Сущность способа заключается втом, что исходный порошок вместе сплазмообразующим газом дозируют через дозатор 2 в камеру 4 высокочастотного нагревательного элементанагревают полученную смесь и испаряютполученный порошок путем безэлектродного высокочастотного разряда, Далее,пропуская газообразную смесь черезция частиц в Аазах стремится к своемуравновесному значению при данных условиях. Поскольку температура в зонах 11 классиФикатора Я различна, торазличны и равновесные концентрациичастиц в этих зонах. Частицы меньшего размера обладают большой летучестью, Поэтому их концентрация повь- шается в той зоне, в которой температура кипения смеси ближе к температуре кипения чистой смачивающей жидкости. 50 55 10 15 20 25 30 35 сверхзвуковое сопло 7, производятгазодинамическое расширение, охлаждение и конденсацию паров исходногоматериала с образованием ультрадисперсного порошка, На стадии конденсации в струю паров порошка и плазмообразующего газа вводят охлаждающую жидкость, которая, взаимодействуя с потоком, испаряется и приво-.дит к увеличению скорости охлажденияструи, а следовательно, к повышениюдисперсности получаемого порошка,Пары этой жидкости смешивают с полученным порошком, В холодильнике Япроисходит охлаждение и конденсацияохлаждающей жидкости на частицахпорошка. Пбразовавшуюся при этомсмесь подвергают испарению и конденсации в процессе многократного контакта смеси с ее паром с образованием зон 11, содержащих частицы разного среднего размера, и производятотбор смеси из этих зон, КлассиФикатор 9 при помощи тарелок 10 по вертикали разделен на зоны 11, в каждойиз которых происходит контакт жидкойсмеси с ее паром в процессе противо -тока, На тарелках 10, выполненныхв виде плоских пластин с отверстиями,имеется слой жидкости, находящийсяв динамическом равновесии с ее паром,который барботирует сквозь отверстия,а слой жидкости проваливается черезэти отверстия,При испарении жидкости и конденсации пара в системах, содержащих ультрадисперсные частицы, концентраДля предотвращения агрегирования частиц в зонах 11 контакта жидкость подвергают кавитанионному воздействию ультразвука, периодического изменения давления пара либо воздействию на смесь высокочастотным электромагнитным полем, В последнем случае на агрегатах выделяется тепло и они становятся центрами кипения, При595633 6парате установлено 17 тарелок наравном расстоянии друг от друга, Накаждой тарелке укреплен ультразвуко"5.вой излучятельный элемент, подключенный к генератору механических колебаний УЗГЗ,4, В качестве плазмообрязующего газа использован гяз аргон,Ня представленной установке получен порошок железа с размерами отдо 50 нм, Ня классиФикаторе в отборниках Р 3. 6, 12 и 15 получены пробы,Размеры полученных частиц в этихпробах представлены в таблице (штучная доля частиц определялась с помощью электронного микроскопа).Из приведенных в таблице данныхследует, что использование предлагаемого способа позволяет произвестиразделение (сепарацию) частиц с размерами 1-50 нм, что не достигаетсяпри использовании известного способаполучения ультрядисгерсного порошка,Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет повыситьоднородность размеров частиц получа. емого порошка,этом подбирают такой режим работыгенератора 30, чтобы температура агрегатов не превышала температурыспекания частиц.Кавитационное воздействие на кипящую жидкость имеет также побочныйположительный эФФект. Образующиесяв результате кавитации пузырьки увеличивают площадь контакта фаз и темсамым повышают производительностьустройства.По трубопроводу 12 пары смячивающей жидкости и плязмообразующийгаз подают в холодильник 13, где ихохлаждают до полной конденсации паров смячивающей жидкости и подаютв отстойник 14, в котором происходитотделение охлаждающей жидкости отплязмообрязующего газа. Затем однучасть охлаждающей жидкости подают вверхнюю часть классиФикятора 9, адругую часть - в камеру 6 смешения,Плазмообрязующий гяз из верхней части отстойника 14 поступает в Фильтр17 тонкой очистки, где происходитего полная очистка от паров охлаждающей жидкости, Фильтр 17 может бытьвыполнен в виде морозильника, либов виде япсорберя.Л р и м е р. Способ получения иклассиФикации ультрядисперсного порошка реализован в устройстве, содержащем генератор высокой частотымощностью 30 кВт ня рабочей частоте400 кГц, дозирующее устройство срасходом исходного порошка, равном0,1 г/с, и плазмообразующего газа1,0 гс (в качестве исходного порошкаиспользован порошок железа с размером частиц 1-20 мкм). Испарение порошка проводилось при температуре3800 К и давлении 101 КПа. Смесьи плязмообрязующего газа пропускаличерез сопло диаметром 0,002 м, Давление за соплом в камере смешения равнялось 1 КПя, В эту камеру впрыскивали через Форсунки охлаждающую жидкость - ацетон, с расходом 4,0 г/с,Полученную смесь охлаждали в рекуперативном противоточном теплообменнике до 60 С и подавали в классификатор,КляссиФикатор представляет собой колонный аппарат высотой 1 м с диаметром тарелок 25 мм и их толщиной О, 1 мм. Диаметр отверстий в тарелках равен 1,5 мм. В тарелках В 3, 6, 12 и 15 выполнены отборники проб. В апФормула изобретения 301Способ получения ультрадисперсного порошка, включающий дозированную подачу исходного материала, совместно с плязмообразующим газом, нагрев и испарение исходного материала35 в плазменной струе, охлаждение паровматериала с образованием частиц порошка, отделение порошка от плязмообрязующего газа и последующую сепарациюпорошка, о т л и ч я ю щ и й с я4 О тем, что, с целью повышения однородности размеров частиц получаемогопорошка, при охлаждении дары материаласмешивают с парами охлаждающей жидкости, отделение образовавшихся частиц порошка от плазмообразующего газа осуществляют путем конденсации паров охлаждающей жидкости, я сепарациючасти производят путем многократноговоздействия на порошок паров охлаждающей жидкости,2. Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что сепарацию частиц порошка проводят при воздействиимеханических колебаний ультразвуковойчастоты,3, Способ по п, 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что воздействие на1595633 порошок осуществляют парами жидкостис периодически изменяющимся давлением. Содержание частиц порошка на отборниках, 7. Размерчастиц, нм У 3 Р 6 012 Р 15 11 ЗЗ 82 15 36 17 18 19 1 23 933 3 1-10 10-20 20-30 30-40 40-50 .4, Способ по и, 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что воздействие на порошок осуществляют высокочастотным электромагнитным полем,61 22 12 51595633 Составитель И. Киянскиактор Е. Копча Техред М.Дидык Корректор Т. П писное при ГКНТ Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Укгород, ул. Гагарин аказ 2875НИИПИ Госуда твенного комитета по 113035, Москва, Жизоб Ра