Способ смешивания материалов в электрическом поле

. И. Бу СПОСОБ СМЕШИВАНИЯ МАТЕРИА В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ г. за727133129 в Комитеттпй прп Совете Министров СС аявлено 20 апреля 196 и откелам изобретении енпй23 з 961 г. Бюллетене пзобр Опубликовано ерез питатель 2 дозимежэлектродное продом 4 и осадитегльным приобретают поло ется положительнь жительныи заряд (на й полюс). Полюсность Известен способ электростатического осаждения заряженнъ 1 х частиц жидкого материала в электрическом поле высокого напряжения с применением коронирующих электродов,Предложенный способ смешивания материалов в электрическом поле является новым, практически целесообразным и обеспечива 1 огцим получение однородного материала. Эго достигается за счет того, что раздробленные два исходных компонента направляют в электрическом поле для движения по заданным траекториям, сходящимся в зоне смешивания. В зоне смешивания разноименно заряхкенные частицы притягиваются друг к другу и образуют однородные частицы, которые подвергают фиксации термической или химической обработкой.При необходимости произвести смешивание нескольких компонентов (более двух) их смешивание ведут попарно. Вновь полученный компонент смешивают с последу 1 ошим, направляя их в очередные электрические поля. В этом случае электрические поля располагают последовательно. Поддержание движения частиц в электрическом поле по заданным траекториям осуществляют путем пропускания сжатого воздуха через полосги перфорированных электродов, при этом сжатый воздух образует воздушные завесы.На чертеже изображена схема электросмесителя, работающего по предложенному способу.Во время работы смесителя из бункера 1 чруется компонент Кь его частицы 3 попадают встранство, ограниченное коронирующим электроэлектродом 5.Частицы компонента К 1коронирующий электрод подакоронирущ 1 угр р.Лектрода необходимо учитывать совойствами частиц приобретать положительный заряд,,ТраекФЬрйФ движения частиц подбирается такой, чтобы они не осаждалис здительном электроде, это достигается регулированием наприя между электродами или путем пропускания газа чсрев полоЛ ФЧЗЦИфбфированного осадительного электрода. Поток газа прЬьяжетвуе+.ееаиению частиц на осадительный электрод.Из бункера б через питатель 7 дозируется компонент К, его частицы 8 попадают в межэлектродное пространство, где установлен коронирующий электрод 9, к которому подключен уже отрицательный полюс (здесь также необходимо учитывать полярность зарядки частиц).Частицы компонента Кг приобретают отрицательный заряд и также не осаждаются на осадительном электроде, а ниже его встречаются с положительно заряженными частицами компонента К, и взаимно притягиваются, образуя гранулу 10 из двух компонентов.Если электрические силы сцепления недостаточны для фиксации гранулы, в этом случае используется устройсчво 11 для фиксации гранул.Здесь могут быть использованы силы, вызывающие изменение агрегатного состояния в желательную сторону или химического взаимодействия частиц этих компонентов, т. е. термическая или химическая обработка частиц.Фиксация гранул осуществляется во взвешенном состоянии.При смешивании больше чем двух компонентов зафиксированные гранулы 12 попадают в мсжэлектродное пространство второго каскада с коронирующим электродом 13 и осадительным 14,Так же как и в первом каскаде полученные гранулы принимаем уже за частицы компонента КьЧастицы компонента К из бункера 15 через питатель 16 дозируют. ся в межэлектродное пространство, где коронирующий электрод 17 сообщает частицам 10 компонента К, отрицательный заряд.Гранулы, образованные из двух первых компонентов, несут положительный заряд, встречаясь ниже осадительного электрода. Они взаимопритягиваются, образуя гранулы 19 уже из трех компонентов, которые фиксируются устройством 20. Таким путем можно получить гранулы из любого числа компонентов.В конце процесса электросмешивания готовые гранулы 21 могут поступать в приемный бункер 22 или направляться непосредственно для осуществления, например, формовки изделий, нанесения защитных пленок или химических реакций.Смешивание является одним из важных технологических процессов. Чем однороднее (гомогеннее) смесь, тем эффективнее протекаю процессы дальнейшей их обработки.В зависимости от диоперсности, агрегатного состояния компонентов, их соотношения в смеси и целей, преследуемых при смешивании, определяются необходимые электрические параметры полей для осу. ществлепия данного процесса,а) Практические цели смешивания в электрическом поле могут сводиться к следующему:1. Получению простых физических смесей.2, Изменению физического состава смешивающих веществ.3. Диспергированию смешивающих веществ,4. Ускорению химических реакпий и теплопередачи смешиваемых веществ.б) Факторами, определяющими качество смешивания в электрическом поле, являются:1. Выход продукта или степень завершения процесса.2. Физические свойства продукта.3, Скорость или полнота смешивания.4. Надежность и стабильность процесса, постоянство качествасмеси.5. Рентабельность процесса смешивания и последующих технологических процессов.6. Автоматизация и непрерывность процесса смешивания, простота обслуживания и компактность аппарата.7. Получение новых ценных качеств в процессе смешивания.8. Устойчивость от агрессивного и абразивного действия смешивающих материалов и устранение причин загрязнения смеси аппарату;ным металлом.в) Основными физическими факторами, оказывающими влияниена процесс смешивания в электрическом поле, являются:консистенция и удельный вес смешивающих фаз, соотношениеколичеств веществ и порядок их прибавления к смеси, легкость смачивания и поверхностные натяжения, размер и форма частиц, диэлектрическая постоянная веществ и обратимость зарядки частиц;диполяризация частиц и продолжительность удерживания зарядов.Предложенный способ может применяться, например, для:1) Получения, простых физических смесей, когда компонентыв смеси остаются без изменений, в этом случае преследуется цельюравномерно распределить компоненты в смеси.Степень однородности смеси определяет ее качество. Например,при хорошем смешивании нескольких цветов краски получается красивый равномерный ее колер, однородная масса имеет лучшие формовочные качества и т. д.В 1960 г. впервые был осуществлен способ смешивания в электрическом поле глазури в процессе ее нанесения на керамические облицовочные плитки.Компоненты глазури представляют собой порошки глины, каолина, красителей и несколько составов фрит, отличающихся размеромчастиц, удельным весом и диэлектрической постоянной.Зарядка частиц компонентов глазури происходит во время их прохождения в межэлектродном пространстве, ограниченном коронирующим и осадительным электродами,Осадительный электрод выполнен в виде конвейера, на которомдвижутся плитки.Заряженные частицы каждого компонента глазури имеют свою траекторию осаждения, и при движении плиток на их поверхности осаждаются все компоненты в заданной пропорции, образуя однороднуюмассу глазури.Это отчетливо видно после обжига, плитка имеет однороднуюблестящую поверхность расплавленной глазури,Если бы глазурь была неоднородной, то более легкоплавкие компоненты впитались в черепок, а тугоплавкие при обжиге не расплавились, и поверхность плитки оказалась бы матовой.Электрический способ смешивания глазури в данном случае обеспечивает не только гомогенизацию глазури, но и равномерное ее нанесение на поверхность плиток.Смешивание сухих компонентов глазури с одновременным нанесением их на поверхность плиток в электрическом поле привело и то Цо 1 З 3-3му, что из технологического процесса исключен предварительный обжиг плиток.2) Изменения физического состояния смешиваемых веществ,Смешивание в электрическом поле может способствовать растворению одного или нескольких компонентов в жидкости или газав жидкости, при этом происходят такие физические процессы, как адсорбции, катализ, кристаллизация, паптизация, коагуляция или флокуляция, когда частиць 1 соединяются в хлопья, в целях осаждения илифильтрации.Чем ближе будут соприкасаться пограничные слои смешивающихся компонентов, тем интенсивнее будет протекать этот или иной физический процесс,При разноименной зарядке двух компонентов последние будутпритягиваться друг к другу, ускоряя тот или иной физический процесс.Так, например, если твердые частицы растворимого вещества зарядить положительно, а частицы растворителя - отрицательно, то произойдет их взаимное притяжение и быстрое растворение.При рас 1 ворении газообразных веществ в производстве соляной,азотной, серной и других кислот электрический способ смешиванияможет способствовать ускорению адсорбции.3) Смешивания с целью диспергирования.Обычно, путем смешивания двух несмешиваюцихся жидкостей(масло - вода, ртуть - вода и т. д.) получают эмульсии, где однажидкость диспергируется в другой в результате технологического интенсивного перемешивания. В настоящее время этот процесс перемешивания осуществляется при помощи ультразвуковых колебаний.Однако электрический способ смешивания таких жидкостей можетконкурировать даже с ультразвуком.Дело в том, что ультразвуковые генераторы имеют очень низкийк.п.д поэтому расход электроэнергии на процесс смешивания оченьвелик,При разноименной зарядке частиц двух несмешивающихся жидкостей образуются гранулы, где частицы плотно примыкают друг к другу, нарушая при этом силы отталкивания, дают однородную высокодисперсную устойчивую эмульсию.Расход электроэнергии при этом составляет около 1 квтчас натонну эмульсии.Здесь необходимо заметить, что.жидкость в процессе зарядки диспсргируется в результате одноименной зарядки, и дополнительногорасхода электроэнергии для этого не требуется.Суспензия получается также, только в этом случае в жидкос.и диспергируются твердые частицы.Смешивание в электрическом поле, с целью получения эмульсиии суспензий, имеет большое значение в производстве химико-фармацевтических препаратов, в производстве охлаждающих эмульсий дляобработки металлоь, в пищевой промышленности для изготовленияразличных соусов и других продуктов. Важно, что для этого требуется одна и та же конструкция электросмесителя.4) Ускорения химических реакций при смешивании реагирующихкомпонентов, что имеет большое значение для всех технологически.процессов.Благодаря хорошему перемешиванию предотвращается перегревили нежелательные побочные реакции прп окислении, восстановлении, нейтрализации, гидрогенизации жиров, полимеризации и другихпроцессов.Смешивание в электрическом поле не только ускоряет химическиереакции за счет более тесного контакта реагируюгцих частиц, но онооткрывает пути к осуществлению таких реакций, которве"ббычным способом осуществить не удавалось. Например, смешиванием.в.,электрическом поле инертного газа азота и атомарного кислорода" оез нагрева,ния можно получить окись азота.В производстве стекла исходное сырье (песок, мел, сола) смешивается в шихту, при нагревании шихта плавится и происходит образование силиката кальция и натрия.При механическом перемешивании шихта получается неоднородной, поэтому реакция образования стекла идет медленно даже приочень высоких температурах.Смешивание компонентов шихты в электрическом поле может осуществляться в процессе протекания химических реакций, образуястекло более быстро при меньших температурах.Как уже упоминалось, частицы кремнезема заряжаются в электрическое поле положительно, а частицы соды отрицательно. Они взаимно притягиваются и при нагревании фиксируются в микрогранулы, образуя капельки расплава (натриевой соли, соли кремниевой кислоты),Не снижая температуры, капли ее заряжают положительно, а частицы мела отрицательно. Они также взаимопритягиваются и образуюгкапельку готового стекла (кальций-калиевую соль кремниевой кислоты). Капельки готового стекла осаждаются в электрическом поле в виде готовых изделий.Известно, чем меньше частицы реагирующих веществ, тем выше ихудельная поверхность и, следовательно, больше теплопередача.Вот почему при электросмешивании в процессе одновременногонагревания частиц шихты процесс варки стекла совершается быстрее,в то время, как варка стекла в ванных печах требует несколькихчасов.Смешивание шихты в электрическом поле и варка стекла осуществляются во взвешенном состоянии гранул, состоящих из плотно примыкающих друг к другу гранул, не соприкасающихся с огнеприпасом.Поэтому стекло получается чистым, а Огнеприпас не подвергаетсяразрушению в такой степени, как при варке стекла в ванных печах,Принцип смешивания в электрическом поле может быть использован для производства растворимого стекла путем образования гранул,расплава кремнезема и воды, с последующим присоединением этихгранул с заряженными частицами воды.Разноименно заряженные частицы в процессе взаимного притяже.ния образуют сразу частицы растворимого стекла, которые могут "ытьосаждены в электрическом поле в виде раствора или использованы длянанесения защитных покрытий формовки, производства наждачной бумаги и т. д,В данном случае смешивание в электрическом поле разрешаеторганизовать эффективный спосоо Производства жидкого стекла.Существующий же способ производства жидкого стекла основанна варке стеклоглыбы в ванных печах и дальнейшем процессе растворения размолотой стеклоглыбы в автоклавах.Смешивание в электрическом поле также может улучшить и упро.стить технологию производства цемента путем разноименной зарядкичастиц глины и извести во взвешенном состоянии, что позволяет исключить из технологического процесса размол клинкера, не говоря ужео сокрашении всего технологического процесса.143343 - 6 -е,ввОнина особ смешивания остаетс одинаковым дл производства стекла, цемента и в керамическом производстве, по сути совершая вЗЮЮЬВт же процесс с различными видами сырья,Г 1 редй способ рекомендован к внедрению в народное хозяйство. Предмет изобретения, И. Глазков ави Редакт Корректор Е. Л. Кога ехред А. А. Камышников. А. Мрочко ем 0,52 изд. л. Цена 11 коп. Формат бум. 70 К 108/вТираж 580итете по делам изобретенийвете Министров СССРентр, М. Черкасский пер д.Комитета по делам изобретеМинистров СССР, Москва, П Поди. к и Зак 12444 18.1-62 ЦБТИ при крыт при С осква, Ц ний и открытитровка, 14. пография ЦБТИ при Совете 1. Способ смешивания материалов в электрическом поле, образованном системой электродов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью получения однородного материала, раздробленные два исходных компонента направляют в электрическое поле для движения их по заданным траекториям, сходящимся в зоне смешения, где разноименно заряженные частицы притягиваются друг к другу, ооразуя частицы однородные, которые подвергают фиксации термической или химической обработкой.2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для смешивания нескольких 1 более двух) компонентов смешивание ведут попарно: вновь полученного с последующим, направляя их вочередные электрические поля, располагаемые, в этом случае, каскадно,3. Способ по пп. 1 - 2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что для поддержания движения частиц в электрическом поле по заданным траекториям через полости перфорированных электродов пропускают сжатый воздух, образующий воздушные завесы,