CS201964B1

CS201964B1 - Device for manufacturing pips of alkali metal hydroxides by droping molten hydroxides on cooled moving surface

Info

Publication number: CS201964B1
Application number: CS845078A
Authority: CS
Inventors: Vladimir Dundr; Josef Cekan; Vaclav Tryzubsky; Jan Ptacnik
Original assignee: Vladimir Dundr; Josef Cekan; Vaclav Tryzubsky; Jan Ptacnik
Priority date: 1978-12-18
Filing date: 1978-12-18
Publication date: 1980-12-31

Description

Vynález se týká zařízení k výrobě pecičkových hydroxidů alkalických kovů nakapáváním tavením hydroxidů, alkalických kovů na chlazený pohybující se povrch, v nichž výtok taveniny z trysek se přerušuje pomocí vertikálně vratně se pohybujících uzavíracích jehel, přičemž kapičky taveniny po dopadnutí na chlazený pohybující se povrch ztuhnou na pecičky mírně zploštělého polokulovitého tvaru.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention slightly flattened hemispherical pellets.

Pecičky alkalických hydroxidů, zejména NaOH a KOH, se mohou vyrábět tak, že tavenina odkapává z vany samovolně působením gravitačních sil tryskami o průměru asi 1 mm na chlazený otáčející se talíř nebo na chlazený válec. Jiný způsob spočívá v tom, že do otvoru o průměru 4 až 7 mm ve dně vany s taveninou zasahují seříditelné stabilní jehly ke konci se zužující, např. z průměru 8 mm na průměr 2 mm v délce 60 mm. Plochu mezikruží, která bývá 0,5 až 3 mm², a kterou vytéká tavenina opět vlivem gravitačních sil je možno seřídit vertikálním snižováním nebo zvyšováním jehel pomocí sroubení. Ztuhlé pecičky hydroxidů alkalických kovů se po zchlazení na povrchu chladicího válce nebo talíře seškrabávají do zásobníků nebo přímo do obalů. Jako materiál vany, trysek a jehel se běžně používá nikl, který má dobrou korozní odolnost vůči tavenině NaOH o koncentraci 99 % při teplotě 318 až 420 °C i vůči tavenině KOH o koncentraci 83 až 92 % při teplotě 150 až 400 °C. Nevýhodou obou zmíněných způsobů je malá produktivita práce a časté ucpávání velmi malých výtokových otvorů.Alkaline hydroxide furnaces, in particular NaOH and KOH, can be produced by melt dripping from the tub spontaneously by gravitational forces through nozzles of about 1 mm diameter on a cooled rotating plate or on a cooled cylinder. Another method is to place adjustable, stable needles at the end of the tapering end, for example from a diameter of 8 mm to a diameter of 2 mm in a length of 60 mm, into a bore of 4 to 7 mm diameter in the bottom of the melt bath. The area of the annulus, which is usually 0.5 to 3 mm ² , and which flows out of the melt again under the influence of gravitational forces, can be adjusted by vertically lowering or increasing the needles by means of screw connections. The solidified alkali metal hydroxide furnaces are scraped into containers or directly into containers after cooling on the surface of the cooling cylinder or plate. Nickel, which has good corrosion resistance to 99% NaOH melt at 318 to 420 ° C as well as 83 to 92% KOH melt at 150 to 400 ° C, is commonly used as the bath, nozzle and needle material. The disadvantage of both mentioned methods is low labor productivity and frequent clogging of very small outlets.

Novější způsob, který je produktivnější než předchozí dva způsoby spočívá v tom, že se dno vany opatří tryskami a průtok taveniny se přerušuje pomocí zašpičatělých vertikálně kmitajících jehel, jejichž rychlost kmitání dosahuje 10 i více kmitů za sekundu, přičemž amplituda zdvihu bývá asi 2 mm. V horní poloze jehel je průtok taveniny tryskami naplno otevřen, ve spodní poloze při dosednutí trysky na kónus nakapávací trysky je průtok přerušen. Jde vlastně o funkční obdobu rychle se otvírajícího a zavírajícího jehlového ventilu. Přerušováním toku taveniny se vytvářejí kapičky, které odpadávají na chlazený povrch pohybujícího se nekonečného pasu, z něhož jsou zchlazené pecičky na konci seškrabovány.A more recent method, which is more productive than the previous two methods, is to provide the bottom of the tub with nozzles and to interrupt the flow of the melt by means of pointed vertically oscillating needles having an oscillation rate of 10 or more oscillations per second. In the upper position of the needles, the melt flow through the nozzles is fully open, in the lower position when the nozzle is in contact with the cone of the dropping nozzle, the flow is interrupted. In fact, it is a functional analogue of a quick-opening and closing needle valve. By interrupting the melt flow, droplets are formed which fall off onto the cooled surface of the moving endless waist from which the cooled furnaces are scraped off at the end.

Tento vysoce produktivní způsob výroby, úspěšně aplikovaný též při výrobě různých nekorózních organických látek s teplotou tuhnutí do 200 °C, je však provázen při pecičkování hydroxidů alkalických kovů podstatně zvýšenou korozí, zejména v oblasti nejvyšší turbulence, tj. n.a špičkách jehel. Nízkouhlíkatý nikl (s obsahem uhlíku menším než 0,02 %), který dobře odolává tavenině v klidovém nebo pomalu tekoucím stavu (například u 99%'ní taveniny NaOH byl změřený úbytek niklu 3 až 10 g/m² za den), má na rychle se pohybujících špičkách jehel — jak bylo nyní zjištěno — úbytky 600 až 1500 g/m²za den. Obdobně podstatně zvětšené úbytky niklu byly naměřeny na vnitřních stěnách trysek. Stříbro, jehož dobrá odolnost vůči taveninám hydroxidů alkalických kovů v klidovém stavu je známa, se jako materiál pro dané použití nehodí, protože je měkké a dochází k deformacím jehel a trysek.However, this highly productive production method, successfully applied also in the production of various non-corrosive organic substances with a pour point of up to 200 ° C, is accompanied by substantially increased corrosion, especially in the area of highest turbulence, ie at the tips of needles. Low carbon nickel (with a carbon content of less than 0.02%) that resists the melt at rest or slowly flowing (for example, 99% of the NaOH melt has a nickel loss of 3 to 10 g / m ² per day) fast moving needle tips - as has now been found - decreases of 600 to 1500 g / m ² per day. Similarly, substantially increased nickel losses were measured on the inner walls of the nozzles. Silver, whose good resistance to alkali metal hydroxide melts at standstill is known, is unsuitable for use as it is soft and deforms needles and nozzles.

Uvedené nevýhody lze odstranit nebo podstatně snížit zařízením k výrobě pecičkových hydroxidů alkalických kovů nakapáváním taveniny hydroxidů alkalických kovů na chlazený pohybující se povrch, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že je tvořeno vertikálně vratně pohyblivými jehlami, které jsou opatřeny špičkami dlouhými 3 až 20% délky jehel, o drsnosti menší než 0,8 ,um, z mechanicky odolné slitiny stříbra mechanicky vytvrzené na minimálně 70° tvrdosti podle Vickerse a tryskami ve dně nakapávací vany opatřenými vložkami z mechanicky odolné slitiny stříbra o tloušťce 10 až 90% tloušťky pláště trysky mechanicky vytvrzené na minimálně 60° tvrdosti podle Vickerse, přičemž trysky jsou neprodyšně spojeny se dnem nakapávací vany. V zařízení podle vynálezu mohou být jehly a trysky opatřeny špičkami a vložkami např. ze slitiny 94 až 98% hmot. stříbra a 2 až'6 % hmot. mědi nebo ze slitiny 99 až 99,9 % hmot. stříbra a 0,1 iaž 1 % hmot. niklu.These disadvantages can be overcome or substantially reduced by an apparatus for producing alkali metal hydroxide hydroxides by dropping an alkali metal hydroxide melt onto a cooled moving surface according to the invention, which consists of vertically reciprocating needles having tips 3 to 20 long in length. % needle length, with a roughness of less than 0.8 µm, of a mechanically resistant silver alloy mechanically cured to a minimum of 70 ° Vickers hardness and nozzles in the bottom of the drip tray fitted with mechanically resistant silver alloy inserts 10 to 90% thick mechanically cured to a minimum of 60 ° Vickers hardness, with the nozzles sealed to the bottom of the drip tray. In the device according to the invention, the needles and nozzles can be provided with tips and inserts, for example of an alloy of 94 to 98% by weight. % of silver and 2 to 6 wt. % copper or alloy 99 to 99.9 wt. % silver and 0.1 to 1 wt. nickel.

Zařízení podle vynálezu lze použít k výrobě velmi čistých hydroxidů alkalických kovů např. pro použití v elektronice, kde se požaduje obsah niklu do 0,0001 % hmot.The device according to the invention can be used for the production of very pure alkali metal hydroxides, eg for use in electronics, where a nickel content of up to 0.0001% by weight is required.

Vyšší účinek zařízení podle vynálezu spočívá zejména v jeho podstatně delší životnosti než je u dosavadních zařízení, používaných ke stejnému účelu. Životnost zařízení podle vynálezu lze sledovat úbytkem materiálu.The higher effect of the device according to the invention lies in its substantially longer service life than in the prior art devices used for the same purpose. The lifetime of the device according to the invention can be monitored by material loss.

Zařízení podle vynálezu je zobrazeno na přiložených výkresech, kde na obr. 1 je zobrazen celkový řez zařízením a na obr. 2 je detail tohoto řezu. Lze je např. zhotovit tak, že se nejprve připraví těleso niklové jehly 1 bez špičky. Do spodní části tělesa niklové jehly 1 se vyvrtá otvor. Z kulatiny vytvrzené vyválcováním z mechanicky odolné slitiny stříbra se nařežou válečky, ze kterých se zhotoví špičky 2 opatřené čepem. Špička 2 se zasadí čepem do vývrtu tělesa niklové jehly 1 a spojení obou částí se provede letováním stříbrem natvrdo. Potom se obrousí naletovaná špička 2 na požadovanou drsnost a její konec se zbrousí tak, aby vznikla ploška o průměru 0,1 mm. Tělo trysky 3 lze zhotovit z niklové kulatiny, do jejíhož středu se vyvrtá otvor o požadovaném průměru. Otvor v trysce 3 se potom zalije roztavenou mechanicky odolnou slitinou stříbra. Po zchladnutí se ve středu trysky 3 vyvrtá otvor o průměru 3 mm. Takto připravené trysky 3 opatřené vložkami 6 se nalisují do přesně opracovaných otvorů ve dně 4 nakapávací vany 5 a přivaří ke dnu 4 v ochraně atmosféře argonu. Poslední prací je zahloubení kónických sedel trysek.The device according to the invention is shown in the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows an overall section of the device and Fig. 2 shows a detail of this section. For example, they can be made by first preparing a nickel needle body 1 without a tip. A hole is drilled into the bottom of the body of the nickel needle 1. Rolling hardened from a mechanically resistant silver alloy is used to cut rollers from which pins 2 are provided with a pin. The tip 2 is inserted by a pin into the bore of the nickel needle body 1 and the two parts are joined by brazing with silver. Then, the soldered tip 2 is ground to the desired roughness and the end is ground to form a flat with a diameter of 0.1 mm. The nozzle body 3 can be made of nickel logs, into whose center a hole of the required diameter is drilled. The orifice in the nozzle 3 is then sealed with molten mechanically resistant silver alloy. After cooling, a 3 mm diameter hole is drilled in the center of the nozzle 3. The thus prepared nozzles 3 provided with inserts 6 are pressed into precision machined holes in the bottom 4 of the drip pan 5 and welded to the bottom 4 in a protective atmosphere of argon. The last work is the countersinking of conical nozzle seats.

Příklad 1.Example 1.

Naznačeným postupem bylo připraveno zařízení, v němž délka tělesa jehly byla 285 mm, délka špičky o drsnosti 0,7 um bez čepu byla 35 mm, materiálem špiček jehel a pláště trysek byla slitina stříbra obsahující 2,85 % hmot. mědi o tvrdosti 75° podle Vickerse, tělo trysky z niklové kulatiny mělo. průměr 10 mm, průměr zalitého otvoru slitinou stříbra byl 5 mm a otvor pro nakapávání měl průměr 3 mm.By the indicated procedure, a device was prepared in which the length of the needle body was 285 mm, the tip length with a roughness of 0.7 µm without pin was 35 mm, the material of the needle tips and the nozzle sheath was a silver alloy containing 2.85% by weight. 75 ° hardness according to Vickers, the nickel round nozzle body had. the diameter of 10 mm, the diameter of the embedded hole with the silver alloy was 5 mm and the dropping hole had a diameter of 3 mm.

Příklad 2Example 2

Naznačeným postupem bylo připraveno .zařízení, v němž délka tělesa jehly byla 305 mm, délka špičky o drsnosti 0,7 μπι bez čepu byla 15 mm, materiálem špiček jehel a pláště trysek byla slitina stříbra obsahující 0,14% hmot. niklu o tvrdosti. 80° podle Vickerse, tělo trysky z niklové kulatiny mělo průměr 10 mm, průměr zalitého otvoru slitinou stříbra byl 6 mm a otvor pro nakapávání měl průměr 3 mm.A device was prepared according to the method described in which the length of the needle body was 305 mm, the length of the tip with a roughness of 0.7 μπι without pin was 15 mm, the material of the needle tips and the nozzle sheath was silver alloy containing 0.14% by weight. nickel hardness. 80 ° according to Vickers, the nickel spherical nozzle body had a diameter of 10 mm, the diameter of the silver alloy cast hole was 6 mm, and the drop hole was 3 mm in diameter.

Příklad 3Example 3

Naznačeným postupem bylo připraveno zařízení, v němž délka tělesa jehly byla 275 mm, délka špičky o drsnosti 0,7 um bez čepu byla 45 mm, materiálem špiček jehel a pláště trysek byla slitina stříbra obsahující 4,1 % hmot. mědi o tvrdosti 80° podle Vickerse, tělo trysky z niklové kulatiny mělo průměr 10 mm, průměr zalitého otvoru slitinou stříbra byl 8 mm a otvor pro nakapávání měl průměr 3 mm.By the indicated procedure, a device was prepared in which the needle body length was 275 mm, the tip length with a roughness of 0.7 µm without pin was 45 mm, the needle tip and nozzle sheath material was a silver alloy containing 4.1% by weight. the 80 ° Vickers hardness, the nickel round nozzle body had a diameter of 10 mm, the diameter of the silver-cast potted hole was 8 mm, and the drip hole was 3 mm in diameter.

Příklad 4Example 4

Naznačeným postupem bylo připraveno zařízení, v němž délka tělesa jehly byla 295 mm, délka špičky o drsnosti 0,6 μηο bez čepu byla 25 mm, materiálem, špiček jehel a pláště trysek byla slitina stříbra obsahující 0,76 % hmot. niklu o tvrdosti 75° podle Vickerse, tělo trysky z niklové kulatiny mělo průměr 10 mm, průměr zalitého otvoru slitinou stříbra byl 6 mm a otvor pro nakapávání měl průměr 3 mm.By the indicated procedure a device was prepared in which the length of the needle body was 295 mm, the tip length with a roughness of 0.6 μηο without pin was 25 mm, the material, needle tips and nozzle shells were silver alloy containing 0.76% by weight. 75 ° nickel hardness according to Vickers, the nickel log nozzle body had a diameter of 10 mm, the diameter of the silver-cast potted hole was 6 mm, and the drip hole was 3 mm in diameter.

Tabulka naměřených hodnotTable of measured values

naměřená veličina measured magnitude dosavadní ’ zařízení existing devices zařízení podle příkladu provedení device according to an exemplary embodiment 1 1 2 2 3 3 4 4 úbytek délky jehel [mm/30 dní] loss of needle length [mm / 30 days] 5,00 5.00 0,04 0.04 0,03 0.03 0,025 0,025 0,04 0.04 úbytek tlouštky trysek [mm/30 dní] nozzle thickness drop [mm / 30 days] 0,25 0.25 0,02 0.02 0,025 0,025 0,015 0.015 0,01 0.01

1. Zařízení k výrobě pecičkových hydroxidů alkalických kovů nakapáváním taveniny hydroxidu alkalických kovů na chlazený pohybující se povrch, vyznačené tím, že je tvořeno vertikálně vratně pohyblivými jehlami (1), které jsou opatřeny špičkami (2) dlouhými 3 až 20 % délky jehel, které mají drsnost menší než 0,8 ,wm, a které jsou z mechanicky odolné slitiny stříbra mechanicky vytvrzené na minimálně 70° tvrdosti podle Vickerse, a tryskami (3) ve dně (4) nakapávací vany (5) opatřenými vložkami (6) o tloušťce 10 až 90 % tloušťky pláštěApparatus for producing alkali metal hydroxide hydroxides by dropping an alkali metal hydroxide melt onto a cooled moving surface, characterized in that it consists of vertically reciprocating needles (1) which are provided with tips (2) 3 to 20% of the length of needles have a roughness of less than 0,8, wm and which are of mechanically resistant silver alloy mechanically cured to at least 70 ° Vickers hardness and nozzles (3) in the bottom (4) of the drip tray (5) provided with inserts (6) of thickness 10 to 90% of the thickness of the sheath

Claims

BACKGROUND OF THE INVENTION Mechanically resistant silver alloy nozzles mechanically cured to at least 60 Vickers hardness, the nozzles (3) being sealed to the bottom (4) of the drip tray (5).

Device according to Claim 1, characterized in that the needles (1) and the nozzles (3) are provided with tips (2) and inserts (6) of an alloy 94 to 98% by weight. % of silver and 2 to 6 wt. copper.

Device according to Claim 1, characterized in that the needles (1) and the nozzles (3) are provided with tips (2) and inserts (6) of an alloy of 99 to 99.9% by weight. 0.1 to 1 wt. nickel.