ITMI940966A1 - Metodo ed apparecchiatura per la produzione di granuli metallici - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo:

" METODO ED APPARECCHIATURA PER LA PRODUZIONE DI GRANULI METALLICI "

La presente invenzione riguarda un metodo ed un'apparecchiatura per la produzione di particelle/granuli di metalli reattivi, in particolare di magnesio e di leghe di magnesio, che presentano una elevatissima affinità per l'ossigeno ed una apprezzabile tensione di vapore alle normali temperature di granulazione. Tuttavia, il procedimento è adatto per produrre granuli di qualsiasi metallo reattivo dotato di una certa tensione di vapore, ad esempio alluminio, zinco e calcio.

Vi sono una molteplicità di metodi noti per produrre particelle metalliche. In relazione all'utilizzo finale, ed alle dimensioni del prodotto finale, i metodi possono essere descritti come appartenenti a due categorie principali .

1 . Procedimento di Polverizzazione

Tramite questo procedimento, la polvere di un metallo reattivo viene prodotta polverizzando un flusso di metallo fuso tramite agenti di polverizzazione, ad esempio un gas inerte o un liquido ad alta pressione. L'agente di polverizzazione, attraverso ugelli speciali intorno al flusso di metallo, investe il metallo con una pressione così elevata da disintegrare in piccoli frammenti l'intero flusso di metallo, dalla superficie al centro. Pertanto, con i metodi di polverizzazione si ottengono sempre particelle metalliche estremamente fini, con diverse frazioni di dimensioni, solitamente tutte le particelle hanno dimensioni minori di 0,350 mm.

La produzione di polveri di metalli reattivi tramite polverizzazione dà luogo a diversi problemi. Una grande quantità di gas inerte - argon e/o elio - necessaria per la polverizzazione, rende il prodotto molto costoso per gli usi correnti. Inoltre, a causa della ragionevole tensione di vapore dei metalli reattivi, come il magnesio, il procedimento di atomizzazione genera una grande quantità di materiale piroforico che è molto difficile da trattare. Inoltre, metalli reattivi come il magnesio ed il calcio reagiscono con l'ossigeno, con lo zolfo, e con vapore d’acqua/molecole OH e con altre impurezze presenti nel reagente di polverizzazione, anche in piccole concentrazioni, e provocano problemi. Quando si usa un agente di polverizzazione liquido, le particelle metalliche risultanti presentano una conformazione/forma irregolare che è adatta, nella metallurgia delle polveri, per la produzione di articoli sinterizzati dalle polveri, e/o di forgiati dalle polveri. Tuttavia tali polveri presentano una fluidità molto scarsa e creano problemi nei procedimenti basati sulla tecnologia di iniezione delle polveri.

I procedimenti di polverizzazione sono limitati alla produzione di piccole quantità di polveri metalliche, a causa del fatto che la velocità di produzione dipende dal diametro del flusso di metallo che è solitamente piccolo. Pertanto, la disintegrazione completa di un flusso metallico relativamente spesso in frammenti finissimi tramite la polverizzazione è molto difficile, e può dare luogo a condizioni pericolose. In pratica, quando l'area superficiale per unità di volume, o le caratteristiche superficiali di una polvere metallica hanno una grande importanza, le polveri vengono prodotte tramite il procedimento di polverizzazione.

Procedimento di Granulazione

Tramite i metodi ed apparecchiature convenzionali per produrre granuli di metalli reattivi e/o di leghe di metalli reattivi si producono particelle di dimensioni relativamente grandi, prevalentemente nel campo di dimensioni da 0,2 a 1,0 mm, con circa il 90% al di sopra di 0,5 mm. I metodi possono consentire di produrre particelle metalliche o granuli metallici in gamme di dimensioni ancora più ampie, ma l'apparecchiatura diventa molto voluminosa.

Secondo i metodi convenzionali, il flusso di metallo fuso (ad esempio magnesio) viene alimentato verticalmente verso il basso ad un ugello disposto alla sommità della camera di granulazione. Attraverso l'ugello il flusso si disintegra in diverse piccole goccioline che solidificano sotto forma di granuli metallici in un'atmosfera inerte di elio o di argon (nel caso del magnesio) nella camera di granulazione. Dato che le goccioline metalliche vengono raffreddate in un ambiente di.gas inerte che normalmente ha caratteristiche refrigeranti molto scadenti, le camere di granulazione sono piuttosto alte. In caso contrario, la gocciolina liquida se non compietamente solidificata non sarebbe in grado di sopportare l'urto nella caduta sul fondo della camera. E' noto che una gocciolina di magnesio del diametro fino a 1 mm, richiede una camera di granulazione alta circa 7 metri, cosa solitamente scomoda. Questo problema sarebbe severo durante la produzione di granuli metallici di grandi dimensioni. Goccioline di magnesio di 2 mm di diametro richiederebbero una camera alta circa 21 metri.

Per superare questo problema, è stata sviluppata un'apparecchiatura nella quale il magnesio fuso viene spinto verso l'alto attaverso l'ugello, e questo è descritto nella domanda di brevetto inglese No. 2240 553. In questo caso l'ugello disintegra le goccioline metalliche verso l'alto nella camera. Il risultato netto è che le goccioline seguono un percorso molto più lungo prima di raggiungere il fondo del serbatoio di granulazione. Quindi è possibile ridurre in una certa misura l'altezza della camera. Tuttavia, nella produzione di granuli di magnesio di dimensioni relativamente grandi, più grossolani di 1 mm, anche una camera basata su questo metodo sarebbe inopportunamente alta.

L'impiego di gas inerte come mezzo di raffreddamento permette alle particelle metalliche di acquistare una forma sferica, sotto l'azione della tensione superficiale. Dato che i granuli sferici di metalli reattivi hanno la minima area per unità di volume, essi presentano caratteristiche di fluidità molto buone e sono desiderabili nei procedimenti basati sull'iniezione di polveri. Tuttavia, l'impiego di un tale materiale nella metallurgia delle polveri o nei procedimenti in cui si applicano forze di compressione, presenta l'inconveniente che il prodotto ha una scarsa formabilità a freddo, per cui gli articoli sinterizzati hanno una resistenza meccanica relativamente bassa.

L'impiego di gas inerte come mezzo di raffreddamento è causa dei seguenti problemi aggiuntivi:

1. Dato che in pratica tutti i gas inerti presentano bassi valori di calore specifico e di densità, essi sono richiesti in grande quantità, cosa che è notevolmente più costosa.

2. Durante la produzione di granuli di magnesio o di leghe di magnesio, che presentano una tensione di vapore del magnesio alle temperature di granulazione, l'impiego di un gas inerte provoca un incremento della diffusione del magnesio metallico. Questo perchè la pressione parziale del magnesio in detto gas inerte è praticamnte nulla. Il risultato finale di questo è quindi una vaporizzazione eccessiva del magnesio che, in assenza della necessaria quantità di ossigeno, forma magnesio piroforico che è pericolosissimo e richiede severe condizioni di lavorazione.

3. In pratica, qualsiasi gas inerte contiene ossigeno come impurezza. Normalmente, tale ossigeno non provoca alcun problema sensibile. Tuttavia, dato che è necessaria una quantità elevatissima di gas inerte come refrigerante nel procedimento convenzionale di produzione di granuli di metalli reattivi, una percentuale considerevolmente maggiore di ossigeno da residui di ossigeno del gas inerte viene a contatto con il metallo fuso reattivo. In base alle prove fatte nel corso del lavoro di produzione di granuli di magnesio da metallo fuso, si è constatato che tale ossigeno reagisce con il magnesio liquido nelle vicinanze dell’ugello di granulazione e disturba il flusso di magnesio liquido uscente. Se la apertuira dell'ugello è piccola, la reazione di ossidazione citata sopra può in pratica ostruire la bocca dell'ugello in modo così grave da imporre l'interruzione dell'operazione di granulazione.

Lo scopo della presente invenzione consiste nel fornire un metodo ed un'apparecchiatura per la produzione economica di massa, su scala industriale, di granuli di un metallo reattivo, in particolare di magnesio e di leghe di magnesio, rimediando alla maggior parte delle limitazioni della tecnica precedente, citate sopra, relative al procedimento di granulazione dei metalli reattivi. Questi ed altri scopi della presente invenzione si conseguono con il metodo e l'apparecchiatura descritti nel seguito. L'invenzione è inoltre descritta e caratterizzata dalle rivendicazioni brevettuali.

Granuli di metalli reattivi, in particolare di magnesio e/o di leghe di magnesio, vengono prodotti direttamente dal metallo fuso. Il metallo viene alimentato sotto pressione ad un ugello di granulazione che costringe il metallo ad acquistare un moto circolare a velocità crescente prima che esso raggiunga l'uscita dall'ugello e si disintegri poi in piccoli frammenti e goccioline. Tali frammenti, e goccioline vengono formati in una atmosfera di gas inattivo in un sistema chiuso, ed in seguito si solidificano e si raffreddano in un bagno di raffreddamento non-ossidante, in una camera di granulazione. Si preferisce alimentare il metallo ad un ugello di granulazione contenente una camera di formazione di vortici nella quale il metallo entra tangenzialmente ed acquista gradualmente una forte componente di rotazione prima di abbandonare l'uscita sotto forma di uno spruzzo conico cavo.

Il metallo viene alimentato all'ugello ad una pressione compresa tra 1,2 - 4 bar, e preferibilmente nell'intervallo 1,5 - 3,5 bar. La temperatura dell'ugello di granulazione viene mantenuta a 500 - 850 °C durante la granulazione. E' possibile variare l'altezza del sistema chiuso nel quale vengono formati i frammenti di metallo liquido e goccioline di metallo. E' preferibile usare argon o elio come gas inattivo nel sistema chiuso. E' anche possibile usare un altro gas inerte con concentrazione bassissima di ossigeno e/o di vapore. La pressione nel sistema chiuso viene preferibilmente mantenuta a circa 1 atmosfera.

Come bagno refrigerante è preferibile usare un olio nonpolare, in particolare un olio minerale. Il bagno refrigerante viene mantenuto in agitazione continua durante la granulazione, e mantenuto a 5 - 200 “C. Una certa quantità di refrigerante viene prelevata dal bagno, raffreddata all'esterno ed alimentata di ritorno alla camera inferiore attraverso ugelli di iniezione dell'olio. Si preferisce spruzzare le pareti della granulazione superiore, prima e dopo le operazioni di granulazione, con un mezzo refrigerante non-ossidante ed inerte, preferibilmente olio.

L'apparecchiatura secondo la presente invenzione comprende una camera di granulazione costituita da due serbatoi circolari; un serbatoio capovolto alla sommità avente un diametro leggermente minore del serbatoio inferiore, in modo da poter salire o scendere all'interno del serbatoio inferiore esterno. Le due sezioni sono realizzate in modo da poter essere accoppiate l'una alla altra in corrispondenza di diverse posizioni tramite un sistema bloccante a tenuta d'aria. E' quindi possibile regolare al livello desiderato l'altezza della camera di granulazione. La camera di granulazione è realizzata in modo da contenere un bagno di raffreddamento ed è provvista di ugelli di iniezione per mantenere il bagno in agitazione e raffreddarlo. Sono previsti ugelli per spruzzare liquido sulle pareti nella parte superiore della camera, per evitare che una qualsiasi quantità di magnesio piroforico aderisca alla parete.

E' preferibile utilizzare un ugello di granulazione che è provvisto di una camera per la formazioni di vortici a forma grosso modo conica capovolta con il massimo diametro in allineamento con l'entrata dell'ugello, e che presenta un'entrata tangenziale alla camera di formazione dei vortici. La camera dell'ugello è racchiusa da un dispositivo di preriscaldamento, con un dispositivo addizionale per chiudere ed aprire il passaggio tra l'ugello e la camera di granulazione.

La presente invenzione viene ulteriormente descritta ed esemplificata con riferimento ai disegni, Figg. 1 - 3, dove :

la Fig. 1 è una vista in sezione verticale della camera di granulazione.

La Fig. 2 è una vista in pianta dall'alto della camera di granulazione superiore.

Le Figg. 3A e 3B rappresentano una vista in sezione verticale ed una vista in sezione orizzontale in corrispondenza della parte superiore dell'ugello di granulazione utilizzato nel procedimento.

La Fig. 1 rappresenta l'apparecchiatura secondo la presente invenzione comprendente una camera di granulazione costituita da due serbatoi circolari; un serbatoio capovolto 1 alla sommità ed un serbatoio inferiore esterno 2. IL serbatoio superiore può salire o scendere all'interno del serbatoio inferiore esterno . Le due sezioni sono realizzate in modo da poter essere accoppiate l'una all'altra in corrispondenza di diverse posizioni tramite un sistema bloccante 3 a tenuta d'aria. E' quindi possibile regolare al livello desiderato l'altezza della camera di granulazione. La camera può essere raffreddata tramite acqua/olio da qualsiasi lato. La camera di granulazione è parzialmente riempita con una quantità prestabilita di un olio 4. Variando la posizione della camera superiore all'interno della camera inferiore e riempiendo la camera di granulazione con una desiderata quantità di olio, è possibile regolare l’altezza dello spazio superiormente al bagno di olio fino ad un livello desiderato .

Una molteplicità di ugelli 5 di iniezione dell'olio sono montati secondo una disposizione circolare per mantenere in agitazione e raffreddare il bagno di olio, nel serbatoio inferiore 2. Gli ugelli possono essere sollevati ed abbassati e possono anche essere ruotati, in modo da fissarli secondo un particolare angolo e posizioni specifiche nel bagno d'olio. Se si desidera, gli ugelli di iniezione possono essere montati nella parete superiore o laterale del serbatoio superiore. Nella parte inferiore del serbatoio inferiore 2 sono montati alcuni tubi 6 di uscita dell'olio, tubi 7 per le misure di temperatura, un complesso 8 di tubi di campionatura dei granuli ed una disposizione 9 di valvole a saracinesca per la rimozione completa del contenuto del serbatoio inferiore. Durante le operazioni di granulazione del metallo, attraverso le uscite 6 dell'olio viene allontanata una quantità di olio prestabilita. L'olio viene raffreddato in un refrigerante fino ad una temperatura desiderata, e viene poi pompato indietro nella camera di granulazione, attraverso gli ugelli 5 di iniezione dell'olio. La temperatura dell'olio nella camera inferiore potrebbe essere mantenuta a 5 - 200°C. Si usa un olio non-polare, preferibilmente un olio minerale, dotato di buone caratteristiche refrigeranti. E’ possibile usare anche un altro liquido refrigerante non-polare, inerte rispetto al metallo.

Al centro della sommità della camera superiore è prevista un'apertura per montare un complesso contenente un ugello di granulazione 10 in posizione centrale. L'ugello è fissato nella sua posizione con una disposizione a tenuta d'aria. Tutto intorno al complesso dell'ugello vi sono una molteplicità di aperture nella camera superiore del sensore di pressione 11, la regolazione 12 del livello dell'olio, la valvola 13 di entrata dell'argon, la valvola di sovrapressione 14, la specola di osservazione 15 e così via. Questo si vede nel miglior modo nella Fig. 2. La camera dell'ugello può essere chiusa ed aperta, come sì desidera, tramite un sistema bloccante 16 azionabile dalla sommità del serbatoio superiore.

Sulle pareti laterali del serbatoio superiore capovolto 1, alla sommità, sono montati alcuni ugelli 17 per spruzzare olio sulla superficie interna della camera/-serbatoio in modo da evitare che eventuale magnesio piroforico aderisca alla parete. Prima di aprire la camera di granulazione, dopo che sono stati prodotti i granuli di metallo reattivo, viene ripetuta l'operazione di spruzzo con olio, allo scopo di calmare il magnesio piroforico. Pertanto, secondo la presente tecnica risulta praticamente eliminato il pericolo dovuto alla possibile presenza di magnesio piroforico.

Il complesso 10 dell'ugello riceve il metallo reattivo fuso, ad esempio il magnesio, attraverso un condotto preriscaldato 18. Prima di iniziare la granulazione del metallo, la camera di granulazione viene riempita di olio fino ad un livello prestabilito, in modo che lo spazio restante tra il complesso dell'ugello ed il livello del bagno d'olio sia sufficiente a trasformare in goccioline sferiche i frammenti di metallo reattivo dispersi provenienti dall'ugello di granulazione.

In seguito, viene spruzzato olio sulla parete interna della camera superiore ed infine lo spazio chiuso tra il bagno d'olio e l'ugello di granulazione viene riempito di gas argon, in modo tale per cui esso acquista una atmosfera praticamente esente da ossigeno alla pressione di una atmosfera. Fatto questo, non si opera alcuna aggiunta di gas argon nè di altri gas inerti nella camera superiore nel corso dell'operazione di granulazione del magnesio. La valvola di sovrapressione nella camera superiore controlla automaticamente che la pressione venga mantenuta sempre ad una atmosfera. In effetti, una pressione minore della pressione atmosferica (vuoto parziale) sarebbe favorevole agli effetti della formazione delle goccioline di metallo nello spazio aperto della camera superiore. Tuttavia, questo incrementerebbe d'altra parte la vaporizzazione dei metalli reattivi, in particolare del magnesio, nello spazio aperto, con relativa formazione del magnesio piroforico nella camera superiore, cosa indesiderabile. L'adottare una pressione superiore ad una atmosfera non dà alcun vantaggio quando la concentrazione di ossigeno nell'atmosfera della camera è mantenuta a livello basso. Al contrario, una pressione elevata sarebbe svantaggiosa per la formazione di goccioline metalliche, dato che essa ridurrebbe la velocità di rotazione del magnesio metallico nell'ugello di granulazione.

Regolando la quantità di olio in entrata ed in uscita dalla camera di granulazione, è possibile regolare l'al-. tezza dello spazio aperto nella camera superiore di granulazione, in qualsiasi momento nel corso delle operazioni di granulazione del metallo. Agendo sulla temperatura dell'olio iniettato nella camera attraverso gli ugelli e sull'altezza del bagno d'olio nella camera, è possibile, secondo la presente invenzione, regolare in quale fase ed a quale velocità devono essere raffreddate le goccioline di metallo. Quindi, al contrario della tecnica precedente, secondo la quale è necessario far solidificare completamente le goccioline di metallo in argon, cosa che richiede una enorme quantità di gas argon, ed una camera di granulazione inopportunamente alta.

Il metodo secondo la presente invenzione richiede in pratica una piccola quantità fissa di argon e/o di un altro gas nobile nello spazio richiesto per trasformare i frammenti di metallo in goccioline sferiche. In effetti, si utilizza solo una parte limitata della camera di granulazione usata nella tecnica precedente, per trasformare i frammenti di metallo reattivo in goccioline sferiche. Una parte principale dell'altezza si usa per raffreddare le goccioline. L'operazione di raffreddamento delle goccioline, nella presente tecnica, si svolge completamente nel bagno di olio, che presenta caratteristiche di refrigerante relativamente molto migliori.. Pertanto, l'altezza della camera di raffreddamento nella apparecchiatura della presente invenzione è notevolmente ridotta, anche quando si producono granuli di magnesio di dimensioni relativamente grossolane > 1,0 mm.

Con il metodo secondo la presente invenzione si possono produrre granuli di metalli reattivi, in particolare di magnesio, in forme variabili da irregolari a praticamente sferiche, agendo sulla distanza tra l'ugello di granulazione ed il livello del bagno d'olio ed entro certi limiti regolando la temperatura e la quantità di olio immesso attraverso gli ugelli nella zona superiore del bagno d'olio. Al contrario, il metodo e l'apparecchiatura secondo la tecnica precedente producono particelle metalliche di una sola forma mentre il metodo secondo la presente invenzione è più flessibile.

La granulazione del magnesio metallico, in tali condizioni, consente di ottenere particelle più o meno sferiche, dato che le goccioline di metallo durante la caduta nel bagno di olio vengono leggermente deformate. Tuttavia, tali granuli di magnesio presentano buone caratteristiche di fluidità, e si possono usare facilmente nel procedimento ad iniezione di polveri.

Per ottenere granuli di forme irregolari si dovrebbe ridurre l'altezza dello spazio al di sopra del bagno di olio, per evitare la completa trasformazione di frammenti metallici dispersi in goccioline sferiche. Questo procedimento consente di ottenere granuli di magnesio dalla forma irregolare. Con i.1 metodo secondo la presente invenzione si possono anche produrre granuli di magnesio con area superficiale relativamente elevata, e caratteristiche di fluidità ragionevolmente buone aumentando l'altezza dello spazio superiormente al bagno di olio oltre a quella necessaria per ottenere le goccioline metalliche sferiche. In questo caso, le goccioline sferiche urtano la superficie del bagno d'olio con maggiore forza e vengono maggiormente deformate.

Le Figg. 3A e 3B rappresentano particolari dell'ugello di granulazione utilizzato nel presente metodo. Il punto importante con questo ugello è il fatto che il metallo liquido è costretto ad acquistare una rapida componente di flusso circolare o una rotazione rapida prima di essere scaricato. Questo si ottiene convogliando il liquido, a varie pressioni, in corrispondenza della periferia della camera a cono cavo 19 nella parte superiore dello ugello, vedere la Fig. 3B. Successivamente, il metallo liquido fluisce - mantenendo il suo andamento di flusso circolare rapido - verso il basso in un passaggio senza ostacoli 20 che gradualmente si riduce ad un minore diametro. L'ugello funziona in modo soddisfacente quando il rapporto tra aree di apertura di entrata e di uscita è compreso nell'intervallo tra 0,4 - 1,5. La condizione è che la pressione del metallo reattivo, ad esempio magnesio, all'ingresso, sia 1,2 bar minimo. La pressione più desiderabile del metallo liquido è compresa nell'intervallo tra 1,4 e 4,5 bar. L'ugello è costituito di due parti: una parte superiore 21 ed una parte inferiore 22. Se necessario, è possibile sostituire la parte inferiore per conformarsi ad un altro valore del rapporto tra area di apertura dell'ugello all'entrata ed all'uscita. Benché tale configurazione dell'ugello sia già nota per spruzzare acqua sotto pressione, si è notato che essa non si comporta in modo soddisfacente nella granulazione dei metalli reattivi. Si è osservato a sorpresa che, nell'apparecchiatura secondo la presente invenzione, dove la concentrazione di ossigeno e la percentuale di ossigeno nell’atmosfera sottostante l'ugello durante le operazioni di granulazione del metallo è bassissima, detta configurazione dell'ugello si comporta senza alcun problema. I vantaggi principali di tale configurazione di ugello rispetto a quella usata nella tecnica precedente sono:

1. Salto di pressione relativamente piccolo attraverso l 'ugello.

2. Passaggio di flusso privo di ostacoli, che rende minimo, o in pratica elimina il problema dell'intasamento.

3. Capacità relativamente elevata di granulazione del metallo.

4. Maggiore flessibilità di funzionamento e semplicità di costruzione, quindi costo relativamente basso.

Benché l'ugello rappresentato nelle Figg. 3A e 3B presenti un'entrata laterale, si possono ottenere anche risultati di granulazione simili con un ugello identico che presenta un'entrata di sommità.

Al termine delle operazioni di granulazione del metallo è possibile far solidificare il metallo nell'ugello. Dopo che la pressione nell'ugello si è ridotta a circa 0,5 bar, una grande quantità di argon freddo viene soffiata sull'ugello di granulazione per farvi solidificare il metallo. In tale modo il magnesio viene trattenuto nel tubo di trasporto e si evita l'ossidazione del metallo. Il metodo e l'apparecchiatura sono stati descritti con riferimento ad un procedimento a cariche discrete. Tuttavia, impiegando una molteplicità di ugelli per la granulazione del metallo nella zona di sommità della camera di granulazione superiore, e fornendo due o più uscite con valvole di uscita per estrarre i granuli dalla camera in modo continuo durante le operazioni di granulazione, si può condurre il procedimento di granulazione del metallo in modo continuo. Uno dei modi per estrarre granuli metallici dalla camera consiste nel collegare·due o più contenitori pieni di olio alle uscite della camera inferiore. Quando si aprono le valvole di uscita della camera inferiore, i granuli metallici vanno a riempire i contenitori senza influire sul livello superiore dello olio nella camera di granulazione. In seguito, i contenitori vengono aperti, uno alla volta, per estrarre i granuli metallici e vengono rabboccati di olio.

Per liberare dall'olio le particelle metalliche, esse potrebbero essere centrifugate e trattate ulteriormente come descritto nel brevetto norvegese No. 912548 della Richiedente.

ESEMPIO

Vennero effettuate prove impiegando una camera di granulazione come rappresentata nelle Figure, per produrre particelle di magnesio. La distanza tra l'ugello ed il livello dell'olio nella camera di granulazione era circa 80 cm. Le condizioni di prova ed i risultati sono riportati nella Tabella 1.

Come si può vedere dai granuli ottenuti nella prova I ilmagnesio liquido subì una granulazione completa con detto ugello ad una pressione di 1,45 bar. Con un ugello più grande, nella prova II, avente un diametro di 4 mm, la pressione di 1,6 bar all'interno del forno non era sufficiente ad ottenere la granulazione completa.

In questa prova la distanza tra l'ugello ed il bagno di olio era di 170 miti minore di quella nella prima prova, e la forma delle particelle comprese tra 1 - 2,0 mm e e più grossolane di 2,0 mm era più o meno irregolare, e ben diversa dalla forma rotonda. Per ottenere particelle sferiche identiche a quelle della prima prova, con un tale diametro di ugello, si deve aumentare la distanza tra ugello e bagno d'olio.

Tuttavia, i risultati dimostrano che è possibile produrre granuli di magnesio puro ed anche particelle irregolari direttamente dal metallo fuso. Tuttavia, il metallo. liquido deve essere alimentato all'ugello di granulazione ad alta pressione.

Tramite la presente invenzione si è ottenuto un procedimento flessibile, con il quale è possibile produrre particelle/granuli di metalli reattivi con dimensioni e forme diverse. Si ottiene un raffreddamento rapido e si può ridurre drasticamente l'altezza della camera di granulazione. Le particelle sono esenti da ossidi e si evita qualsiasi formazione di particelle di magnesio piroforico .

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per produrre granuli di metalli reattivi, in particolare di magnesio e/o di leghe di magnesio, direttamente dal metallo fuso, in cui il metallo viene alimentato sotto pressione ad un ugello di granulazione che costringe il metallo ad acquistare un moto circolare a velocità crescente prima che esso raggiunga l'uscita dall'ugello e si disintegri poi in piccoli frammenti e goccioline, che vengono raffreddati come granuli in una camera di granulazione (1, 2), caratterizzato dal fatto che i piccoli frammenti liquidi ed anche le goccioline vengono formati in una atmosfera di gas inattivo in un sistema chiuso, ed in seguito questi si solidificano e vengono raffreddati in un bagno di raffreddamento non-ossidante.
2. 2. Metodo secondo la riv. 1, caratterizzato dal fatto che il metallo viene alimentato ad un ugello di granulazione contenente una camera (19) per la formazione di vortici in cui il metallo entra tangenzialmente ed acquista gradualmente una forte componente di rotazione prima di lasciare l'uscita come uno spruzzo a forma di cono cavo.
3. 3. Metodo secondo la riv. l e 2, caratterizzato dal fatto che il metallo viene alimentato all'ugello di granulazione ad una pressione compresa tra 1,2 4 bar, e preferibilmente nell'intervallo 1,5 - 3,5 bar
4. 4 Metodo secondo la riv. l e 2, caratterizzato dal fatto che l'ugello di granulazione viene mantenuto ad una temperatura di 500 - 850 °C.
5. 5. Metodo secondo la riv. 1, caratterizzato dal fatto che l'altezza del sistema chiuso nel quale vengono formati i frammenti di metallo liquido e goccioline di metallo può essere variata ad un livello desiderato.
6. 6. Metodo secondo la riv. 1, caratterizzato dal fatto che come gas inattivo si usa argon, elio oppure un altro gas inerte con concentrazione bassissima di ossigeno e/o di vapore d'acqua, ed in cui la pressione nel sistema chiuso viene mantenuta a circa 1 atmosfera.
7. 7. Metodo secondo la riv. 1, caratterizzato dal fatto che il bagno refrigerante (14) che si usa è costituito da olio non-polare, preferibilmente un olio minerale.
8. 8. Metodo secondo la riv. 1 e 7, caratterizzato dal fatto che il bagno refrigerante/olio durante il procedimento di granulazione del metallo viene agitato in modo continuo, e mantenuto a 5 - 200°C, prelevando una certa quantità di olio caldo, raffreddandolo all'esterno ad una temperatura bassa, ed alimentandolo di ritorno alla camera inferiore (2) attraverso ugelli (5) di iniezione dell'olio.
9. 9. Metodo secondo la riv. 1, caratterizzato dal fatto che le pareti della camera di granulazione superiore (1), prima e dopo le operazioni di granulazione, vengono spruzzate con un mezzo refrigerante non-ossidante ed inerte, preferibilmente olio. 1Ó.
10. Apparecchiatura per produrre granuli di metalli, reattivi, in particolare magnesio o leghe di magnesio, comprendendente un dispositivo (18) per alimentare il metallo fuso ad un ugello di granulazione (10) che è disposto alla sommità di una camera di granulazione (1, 2), caratterizzata dal fatto che la camera di granulazione è costituita da due parti, un serbatoio interno capovolto (1) alla sommità, che porta l'ugello di granulazione (21, 22) ed un serbatoio esterno (2), che può essere accoppiato al serbatoio superiore in diverse posizioni, tramite un sistema bloccante (3) a tenuta di aria, per ottenere un'altezza desiderata, ed in cui la parte inferiore della camera di granulazione è realizzata in modo da contenere un bagno di raffreddamento ed è provvista di ugelli di iniezione (5) per mantenere il bagno in agitazione e raffreddarlo, e dal fatto che sono previsti ugelli (17) per spruzzare liquido sulle pareti, nella parte superiore della camera.
11. 11. Apparecchiatura secondo la riv. 10, caratterizzata dal fatto che l'ugello di granulazione (21, 22) è. provvisto di una camera (19) per la formazione di vortici a forma grosso modo conica capovolta, con il massimo diametro in allineamento con l'entrata dell'ugello, e che presenta un'entrata tangenziale alla camera di formazione dei vortici.
12. 12. Apparecchiatura secondo la riv. 10 e 11, caratterizzata dal fatto che la camera dell'ugello è racchiusa, ad eccezione del fondo, da un dispositivo di preriscaldamento (10), con un dispositivo addizionale (16) per chiudere ed aprire il passaggio tra l'ugello e la camera di granulazione.