CS237127B1 - Sposob úpravy zrnitosti sypkého materiálu - Google Patents

Abstract

Vynález sa týká sposobu úpravy zrnitosti sypkého, materiálu za účelom zlepšenia jeho zhustitelnosti, ktorého podstatou je, že sypký materiál sa triedi na frakcie, ktorých zrnenie je vymedzené velkosfami zrna vyjádřenými geometrickou postupnosťou dlma ; · k^, d2max · d';,nax . k4, ď4max · . . kde dmax je velkost najvačšieho zrna použitej frakcie a hodnota kvocienta k, jednotlivých členov postupnosti je volená z intervalu v rozmedzí 0,51 až 0,57, pričom počet frakcií sa určí celkovým rozsahom zrnenia upravovaného sypkého materiálu. Jednotlivé frakcie sa potom zmiešavajú počnúc od najhrubšej frakcie, danej relatívnej hustoty a hmotnostně]' koncentrácie, primiešaním ďalšej, jemnejšej frakcie v dopíňajúcom množstve hmotnostnej koncentrácie tejto frakcie do maximálnej hodnoty relatívnej hustoty danej dvojfrakčnej zmesi a postupným primiešovaním vždy ďalšej, jemnejšej frakcie sa pokračuje až po dosiahnutie hmotnostnej koncentrácie celkovej zmesi, pri ktorej má táto najvačšiu relatívnu hustotu. Kvocient k, představuje stredný priemer hodnoty zaplnenia najváčších medzier medzi najtesnejšie uloženými, rovnako velkými časticami danej frakcie.

Description

237127

Vynález sa týká spůsobu úpravy zrnitostisypkého materiálu za účelom zlepšenia jehozhustitelnosti, u ktorého sa rieši zrneniefrakcií a postup ich žmiešovania. V technickej praxi, například v zlievaren-stve a v práškovej metalurgii je často vý-hodná čo najvačšia relativná hustota pou-žitého sypkého materiálu, například zlie-varenského ostriva, kovového prášku a po-dobné, prejavujúca sa čo najtesnejším uspo-riadaním jeho zrn. Relativnou hustotou sarozumie poměr objemu častíc sypkého ma-teriálu vrátane ich vnútorných dutin a pó-rov k ich celkovému zaujatému objemu. Vovšeobecnosti je relativná hustota určená po-merom objemovej hmotnosti sypkého mate-riálu k objemovej hmotnosti častíc sypkéhomateriálu, stanovenej například pyknomet-ricky na časticiach póvodnej velkosti. Schop-nost sypkého materiálu s daným tvarom zrnusporiadať sa čo najtesnejším spůsobom zá-visí od jeho zrnitosti, čiže granulometrické-ho zloženia. V zlievarenstve možno tedavhodnou úpravou zrnitosti ostriva zlepšit je-ho zhustitelnosť a tým aj zmenšit jeho med-zerovitosť. To sa prejaví vo formovacej zme-si, například zlepšením jej pevnostných, vo-divostných a protipenetračných vlastností,znížením potřebného obsahu spojiva vo for-movacej zmesi alebo energie na jej spevňo-vanie fyzikálnym účinkom, čím sa zlační vý-roba foriem a zlepší akosť odliatkov. Na čonajvačšej rovnomernej relatívnej hustotě vcelom objeme sypkého materiálu zvlášť zá-leží aj v práškovej metalurgii pri různýchmetodách výroby velmi hutných a vysoko-pevných výrobkov různých rozmerov a tva-rov, vyrábaných najma z práškov odolnýchvoči plastickej deformácii a z ťažkotavitel1-ných materiálov. U týchto materiálov sa zvý-šenie kontaktných ploch dá dosiahnúf úpra-vou zrnitosti miešaním vytriedených frakciív optimálnej koncentrácii. Výskům ukázal,že na dosiahnutie maximálnej relatívnej hus-toty třeba riešiť aspoň dve frakcie, pričomdruhá je od prvej aspoň 50 až 100-krát men-šia. V súčasnej praxi málokedy možno použitfrakcie s takým velkým odstupňováním vel-kosti ich stredného zrna. Preto sa doterazčastejšie používajú velmi jemné prášky, sčasticami často menšími ako 1 μΐη, aby sazvýšila ich aktivnost pri spekaní. Velmi jem-né částice sa často prácne získavajú doda-točným mletím vyrobených práškov. Využí-váme iba najjemnejšej frakcie vyrobenýchpráškov je značné neekonomické. S jemnos-fou práškov sa zhoršuje aj ich čistota, lebosa zváčšuje ich měrný povrch a tým aj po-dřel kysličníkových obálok na povrchu čas-tíc prášku.

Doteraz známe sposoby úpravy zrnitostimiešaním dvoch alebo viacerých frakcií vy-žadujú velmi prácne experimentálně stano-venie ich optimálnych koncentrácii v pri-pravovanej zmesi, ktoré je založené na pří-pravě velkého množstva skúšobných vzoriek zmesi s dostatečné jemne odstupňovanýmikoncentráciami použitých frakcií, na ichzhuštění a na vyhodnotení ich medzerovi-tosti, například na základe merania ich ob-jemovej hmotnosti. Ani takýto postup stano-venia optimálnych koncentrácii však neza-ručuje maximáínu možnú zhustitelnosť po-užitého materiálu, lebo zrnenie použitýchfrakcií nebývá optimálně. Pri volbě zrneniafrakcií sa vychádza iba z doteraz známéhopoznatku, že čím je přidávaná frakcia jem-nejšia, tým lepšie může vyplnit medzerymedzi tesne uloženými časticami hrubějfrakcie. Použitie frakcií úzkého zrnenia svelkým pomerom velkosti ich stredného zr-na je aj neekonomické, lebo sa nevyužijecelý možný rozsah zrnenia často drahéhovýchodiskového materiálu.

Uvedené nedostatky odstraňuje a technic-ký problém rieši sposob úpravy zrnitosti syp-kého materiálu za účelom zlepšenia jehozhustitelnosti, ktorého podstatou je, že syp-ký materiál sa triedi na frakcie, ktorých zr-nenie je vymedzené velkosťami zrna, vyjád-řenými geometrickou postupnosfou dlma; k^, d2max · k®, ď3max . k^, d4nlax . k®, . . .kde dmax ϊθ velkost najváčšieho zrna použitejfrakcie a hodnota kvocienta k u jednotlivýchčlenov postupnosti, predstavujúca strednýpriemer hodnoty zaplnenia najváčších med-zier medzi najtesnejšie uloženými rovnakovelkými časticami, je volená z intervalu vrozmedzí 0,51 až 0,57, pričom počet frakciísa určí celkovým rozsahom zrnenia upravo-vaného sypkého materiálu a jednotlivé frak-cie sa potom zmiešavajú počnúc od najhrub-šej frakcie, danej relatívnej hustoty a hmo-nostnej koncentrácie, primiešaním ďalšej,jemnejšej frakcie v dopíňajúcom množstvehmotnostnej koncentrácie tejto, do maximál-nej hodnoty relatívnej hustoty danej dvoj-zložkovej zmesi, a postupným primiešavanímvždy ďalšej, jemnejšej frakcie sa pokračujeaž po dosiahnutie hmotnostnej koncentráciecelkovej zmesi, pri ktorej má táto najváčšiurelatívnu hustotu.

Roztriedením sypkého materiálu akého-kolvek tvaru zrn na frakcie zrnenia vymed-zeného uvedenou geometrickou postupnos-fou a opatovným zmiešavaním týchto frak-cií vyššie uvedeným postupem sa vhodné u-praví zrnitost východiskového materiálu,ktorá umožňuje dosiahnúť najvyššiu možnútěsnost usporiadania jeho zrn pri použitomrozsahu zrnenia, pričom relativná hustotamateriálu s takto upravenou zrnitosťou bu-de tým vačšia, čím vačší rozsah zrnenia ma-teriálu sa na úpravu použije. Naviac, vyná-lez umožňuje využit celý rozsah použitelné-ho zrnenia sypkého materiálu, bez odpado-vej medzifrakcie. To například v práškovejmetalurgii umožňuje použit’ aj hrubšie frak- 5 237127 cie práškov, čím sa zníži prácnosť získava-nia práškov obmedzením potřeby ich doda-točného mletia, zlepší sa využitie vyrobe-ných práškov a v dósledku ich menšiehoměrného povrchu sa zvýši aj čistota práš-kov, čo prispieva k zlepšeniu kvality výrob-kov. Výhodou vynálezu je tiež jednoduchšiestanovenie optimálnych koncentrácií zmie-šavaných frakcií, a to aj při zmiešavaní vač-šieho počtu frakcií, pretože vhodné zrneniefrakcií podfa vynálezu umožňuje použiť spó-sob ich postupného primiešavania, čím saminimalizuje počet potřebných experimen-tov. Vynález možno využit’ aj pri přípravězmesi s čo najtesnejšie uloženými časticamiz frakcií odlišných materiálov.

Pri zisťovaní optimálneho roztriedenia zr-nenia do frakcií sa experimentálně, podlávýpočtov stanovil kvocient k, a to na zákla-de všeobecne platných teoretických poznat-kov o postupnom vyplňovaní najvačších me-dzier medzi najtesnejšie uloženými, rovna-ko velkými časticami. Ako model bol branýpřípad zaplnenie oktaedrických a tedtraed-rických medzier medzi najtesnejšie uložený-mi gulami najhrubšej monofrakcie, menší-mi gulami dalších monofrakcií.

Rovnako pri volbě stredného priemeručastíc určitej frakcie sa vychádzalo z teore-tických poznatkov a použilo štatisticky danémaximálně zrno. Taktiež pri zmiešovacompostupe sa optimálna koncentrácia uvažo-vala pri maximálnej relatívnej hustotě zme-si po strašení a nie pri maximálnej relatív-nej hustotě strasnej objemovej hmotnostizmesi. Příklad 1

Na základe teoretických výpočtov a expe-rimentálně zisteného intervalu kvocienta kbola připravená zmes, kde křemenný piesokzrnenia 280/20 μτη mal po zhomogenizovanía vibračnom strašení relatívnu hustotu 0,638.Na vytriedenie prvej, hruběj frakcie sa po-užilo šito s velkosťou oka v rozmedzí od280.0,512 do 280.0,572, čo je 72,83 až 90,97μτη. Na vytriedenie druhej frakcie sa použi-lo síto s velkosťou oka v rozmedzí od 280 . . 0,512 do 280.0,572, čo je 37,14 až 51,85 μηι.Najmenšie zrno tretej frakcie sa vyžadova-lo v· rozmedzí od 280.0,514 do 280.0,574, čoje 18,94 až 29,55 fim, čo už zahrnovalo mini-málně zrno upravovaného materiálu. Na vy-triedenie sa použilo šito s velkosťou ok 90um. Relativné hustoty vytriedených frakcií280/90 ,«m, 90/50 μτη a 50/20 um v uvede-nom poradí boli 0,605, 0,555 a 0,483. Upra- vená dvojfrakčná zmes, ktorá obsahovala0,774 hmotnostnej koncentrácie frakcie 280//90 ^tm a 0,226 hmotnostnej koncentráciefrakcie 90/50 μτη mala relatívnu hustotu0,645 a upravená výsledná trojfrakčná zmes,ktorá obsahovala 0,641 hmotnostnej koncen-trácie frakcie 280/90 μτη, 0,187 hmotnost-nej koncentrácie frakcie 90/50 μΐη a 0,172hmotnostnej koncentrácie frakcie 50/20 ,«m,mala relatívnu hustotu 0,687. Příklad 2

Podobné podlá postupu ako v příkladu 1bola připravená zmes heterogenného syp-kého materiálu, u ktorého sa použili vytrie-dené frakcie granulovaného ferosilícia, kře-menného pisku a hubovitého železa. Frak-cia granulovaného ferosilícia zrnenia 630//180 (um mala objemová hmotnost zrn 4,90g. cm-3 a relatívnu hustotu 0,638. Frakciakřemenného piesku zrnenia 180/100 ,«m ma-la objemová hmotnosť zrn 2,62 g. cm-3 arelatívnu hustotu 0,584. Frakcia hubovitéhoželeza zrnenia 100/56 μιη mala objemováhmotnosť zrn 6,58 g. cm'3 a relatívnu hus-totu 0,312. Částice 1000 g ferosilícia použi-tého zrnenia mali objem vrátane vnňtor-ných dutin a pórov 204,06 cm3 a v odmerkezaberali objem 319,9 cm3. Postupným primie-šavaním frakcie křemenného piesku sa re-lativná hustota upravovanej dvojzložkovejzmesi zvyšovala až do obsahu 133,1 g kře-menného piesku v zmesi, čím sa přidalo50,80 cm3 častíc křemenného piesku, takžecelkový objem častíc v zmesi bol 254,88 cm3.Tieto částice zaberali v odmerke objem374,8 cm3, takže relativná hustota takto u-pravenej dvojzložkovej zmesi dosiahla hod-notu 0,680, pričom zmes obsahovala 0,8825hmotnostnej koncentrácie frakcie zrnenia630/180 ^m a 0,1175 hmotnostnej koncentrá-cie frakcie zrnenia 180/100 μτη. Dalším po-stupným primiešavaním frakcie železa do1133,1 g upravenej dvojfrakčnej zmesi sa re-lativná hustota upravovanej trojzložkovejzmesi dalej zvyšovala až do obsahu 41,8 g že-leza v zmesi, čím sa zvýšil objem častíczmesi o 6,35 cm3, teda na 261,23 cm3. Celko-vý vonkajší objem zaberaný časticami zmesiv odmerke bol vtedy 378,0 cm3, takže relativ-ná hustota zmesi dosiahla maximálnu hod-notu 0,691. Pri maximálnej relatívnej husto-tě teda upravená trojfrakčná heterogennázmes obsahovala 0,8511 hmotnostnej kon-centrácie frakcie zrnenia 630/180 ,am, 0,1133hmotnostnej koncentrácie frakcie zrnenia180/100 fím a 0,0356 hmotnostnej koncentrá-cie frakcie zrnenia 100/56 μπι.

Claims (2)

1. 237127 P R E D Μ Ε Τ

   1. Sposob úpravy zrnitosti sypkého mate-riálu za účelom zlepšenia jeho zhustitelnos-ti, pri ktorom sa sypký materiál najprvfrakčne roztriedi a vytriedené frakcie sa po-tom postupné zmiešavajú, vyznačujúci satým, že sypký materiál sa triedi na frakcie,ktorých zrnenie je vymedzené velkosťamizrna vyjádřenými geometrickou postupnos-ťou dlnuu · d.2max . R3, djjiiaí · k4, d)inax. k5,. . . kde dmax íe velkost najváčšiebo zrna použitejfrakcie a hodnota kvocienta k, jednotlivýchčlenov postupnosti, predstavujúca strednýpriemer hodnoty zaplnenia najvačších me-dzier inedzi najtesnejšie uloženými, rovnakovelkými časticami danej frakcie, je volená VYNALEZU z intervalu v rozmedzí 0,51 až 0,57, pričompočet frakcií sa určí celkovým rozsahomzrnenia upravovaného sypkého materiálu, ajednotlivé frakcie sa potom zmiešavajú poč-núc od najhrubšej frakcie, danej relatívnejhustoty a hmotnostnej koncentrácie, primie-šaním ďalšej, jemnejšej frakcie v doplňajú-com množstve hmotnostnej koncentrácie tej-to frakcie do maximálnej hodnoty relatív-nej hustoty danej dvojfrakčnej zmesi a po-stupným primiešavaním vždy ďalšej, jemnej-šej frakcie sa pokračuje, až po dosiahnutiehmotnostnej koncentrácie celkovej zmesi,pri ktorej má táto najvačšiu relatívnu husto-tu.
2. 2. Sposob úpravy zrnitosti sypkého- mate-riálu podlá bodu 1, vyznačujúci sa tým, žeaspoň jedna zo zmiešavaných frakcií je ziného materiálu. Severografla, n. p„ zfivod 7, Most Cena 2,40 Kčs