NO784124L - Fremgangsmaate ved overflatesmelting av magnetisk bloete ferritter - Google Patents

Description

"Fremgangsmåte ved overflatesmelting av magnetisk bløte ferritter".

Foreliggende oppfinnelse gjelder en fremgangsmåte for overflatesmelting av magnetisk bløte ferritter, særlig magnetitt, i en stråle av varme gasser.

På forskjellige områder i industrien anvendes runde feritt-partikler med tverrmål opp til 2 00^urn. Utslagsgivende for anvendbarheten av sådanne partikler er visse material-egenskaper, slik som lav magnetisk remanens, mekanisk fast-het, overflatehårdhet, mest mulig fullkommen kuleform og homogenitet. En kjent og anvendt fremgangsmåte for fremstilling av runde magnetitt-partikler er overflatesmelting i en stråle av varm gass, f.eks. plasma. De metoder som hittil har vært anvendt, er imidlertid beheftet med visse ulemper. Ved anvendelse av en gasstrøm med lavt entalpiinnhold pr. masseenhet eller lavt varmeovergangstall vil den nødvendige oppholdstid for partiklene i gasstålen være for lang, og det vil oppstå sammenstøt mellom partikler med smelteflytende overflate og agglomering av disse. Som en følge av dette frembringes få runde partikler og det må utføres en tids-

og arbeidskrevende adskillelse av ikke-agglomerte og agglomerte partikler. Av samme grunn (lav varmeledningsevne for gassen)' avkjøles partiklene forholdsvis langsomt, hvilket fører til magnetisk hårdere partikler. Som følge av den langsomme

oppvarming og avkjøling får oksyderende gass fra gasstrålens omgivelse tid til å trénge inn i det indre av strålen, og

i det minste en del av ferrittpartiklene oksyderes til ikke magnetisk jernoksyd. For å forhindre disse ulemper ved benyttelse av anordninger og fremgangsmåter i henhold til kjent teknikk, må det anvendes apparatur som er fylt med tett, kostbar beskyttelsegass.

På denne bakgrunn er det således et formål for oppfinnelsen

å angi en fremgangsmåte som gjør det mulig å overflate-smelte ferrittpartikler med tverrmål opptil 200^um og mer, under opprettholdelse av partiklenes opprinnelige magnetiske egenskaper og størrelsespektrum.

Dette oppnås i henhold til oppfinnelsen ved at partikler

som skal utsettes for overflatesmelting føres ved hjelp av en bæregass i en rør- eller slangeledning til et område i nærheten av en varm gasstråle, som frembringes i en reaktor ved hjelp av en plasmagenerator og har en ydélse på minst 50 kw, samt hovedsakelig består av vanndamp, idet umiddelbart før ledningen forlates den overveiende del av bæregass-strømmen adskilles fra partiklene etter sentrifugal-separasjonsprinsippet, og partiklene, slynges inn i den varme gasstråle samt avsmeltes i strålens hete soner, hvorpå partiklene bringes til atter å størkne i de kaldere stråle-soner og til slutt samlet og kontinuerlig føres ut av reaktoren. For å frembringe strålen av varm gass anvendes plasmagenera torer og fortrinnsvis likestrømplasmageneratorer. Væske-stabiliserte plasmabrennere har vist seg å være særlig egnet for utførelse av oppfinnelsens fremgangsmåte. Sådanne-brennere er i og for seg kjent og beskrevet f.eks. i US-PS 3.712.996 og US-PS 3.665.244. Ydelsen av sådan frembragt plasmastråle ligger fortrinnsvis over 100 kW, og helst over 15 0 kW.

Som anode i sådanne plasmageneratorer anvendes vanligvis roterende kobberskiver. Skjønt disse også er egent for utførelse av oppfinnelsens fremgangsmåte, har imidlertid roterende jernanoder vist seg å være særlig gunstig for dette formål. Averoderte jernpartikler rives med plasmastrålen og kommer inn i det gods som skal avsmeltes, men godsets magnetiske egenskaper forandres ikke eller bare ubetydelig av dette forhold. Ved anvendelse av kobberanoder kan imidlertid under visse forhold godsets magnetiske egenskaper bli påvirket. Den reaktor som er anordnet inntil plasmageneratoren for utførelse av oppfinnelsens fremgangsmåte, må være forsynt med en indre varmebestandig foring på grunn av de høye temperaturer som hersker i reaktorens indre. Reaktoren er forsynt med åpninger, på den ene side for tilkobling av partikkeltransportledninger og på den annen side for uttak av det overflatesmeltede gods.

Det har overraskende vist seg at det ved anvendelse av vanndamp som hovedbestanddel av plasmagassen oppnås ønskede magnetiske egenskaper av det overflatesmeltede ferrittmaterial, hvilket vil si magnetisk mykhet og høy magnetisk metning, som er vesentlig bedre enn det som kan oppnås ved andre gasser som er minst like godt egnet ut fra termo-dynamiske betraktninger, slik som fveks. CO. Skjønt de fysiske årsaker til dette forhold ved ferritter for nær-værende ikke er oppklart, inntar vanndamp en spesiell foretrukket stilling blant de gasser som er egnet av termo-dynamiske grunner. I visse tilfeller oppviser det overflatesmeltede ferritt ennå bedre magnetiske egenskaper enn utgangsproduktet. Et sådant forhold er imidlertid ikke oppnådd ved parallellforsøk under avendelse av CO-plasma-gasser bestående av CO og ytterligere tilsatser.

Den spesifiserte minste ydelse for plasmastrålen i henhold til oppfinnelsen garanterer en minimal oppholdstid av partiklene i en tilstrekkelig het sone av strålen, hvilket vil si at den påkrevede minsteydelse primært sikrer en tilstrekkelig økning av den utstøtte plasmamengde pr. tids-enhet og dermed plasmaets hastighet. Ved denne økte hastighet av plasmagassen nedsettes den nødvendige oppholdstid for avsmelting av partiklene i strålens hete soner, og det oppnås forhøyet varmeovergang mellom gass og partikler ved inn-

veksjon på grunn av den høyere hastighetsforskjell.

På denne måte sikres éni.likeartet gjennomsmelting av partikkelmassen. Denne likeartede gjennomsmeltning skriver seg fra en forlengning og en øket utbredelse av plasmastrålen som følge av dens forholdsvis høye ydelse og derved en økning av det stålevolum som oppviser den tilstrekkelig høye smeltetemperatur på ca. 2000°C.

På grunn av den høye hastighetsgradient i aksial retning innenfor gasstrålen ligger på den annen side partiklenes oppholdstid under den tidsgrense.som gjør innbyrdes sammen-støt mellom partiklene i smeltetilstand sannsynlig. Ved overflatesmelting i samsvar med oppfinnelsens fremgangsmåte oppnås derved at det ikke oppstår noen påvisbar andel av grovere partikler som er fremkommet ved agglomerering. Partikkel-massens størrelsefordeling i det overflatesmeltede gods avviker således uvesentlig fra størrelsefordelingen i ut-gangsmaterialet. For at ferrittpartiklene skal få tilstrekkelig høy utløpshastighet fra transportledningen for ut-førelse av oppfinnelsens fremgangsmåte, er det for det første nødvendig med en forholdsvis stor mengde transportgass, samtidig som på den annen side minst mulig transportgass bør trenge inn i plasmastrålen, hvor den vil virke av-

kjølende på strålen og oksyderende på ferrittpartiklene.

En høy hastighet av transportstrømmen er videre nødvendig for

å sikre en nøyaktig "innskytning" av partikkelstrømmen i form av en kc5*{mert stråle. I henhold til oppfinnelsen oppnås dette ved at partikkelstrømmen før innløpet i gasstrålen adskilles fra bæregasstrømmen på prinsippielt kjent måte ved sentrifugalseparasjon. Strålebunten av partikler trer ut av tilførselsledningen med en hastighet hvis komponent i plasmagassens stråleretning er større enn null.

Som transportgass kan det anvendes en hvilken som helst gass, hvorved det gjelder som eneste betingelse at gassen av forståelige grunner ikke må virke korroderende på den anvendte a<p>paratur og på ferrittmaterialet ved romtemperatur. Fortrinnsvis anvendes luft for dette formål.

I henhold til en fordelaktig videreutvikling av oppfinnelsens fremgangsmåte anvendes to, fortrinnsvis tre transportstrømmer for å føre det ferrittmaterial som skal overflatesmeltes, mot og inn i gasstrålen, idet disse strømmer kan være rettet radialt og aksialt symmetrisk eller usymmetrisk mot strålen.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen egner seg særlig godt for overflatesmelting av naturlige forekommende høy-gradig magnetitt med det særlige formål å bibeholde materialets magnetiske egenskaper. Derved blir det unødvendig å anvende syntetiske magnetitter for fremstilling av runde magnetittpartikler opptil 200^um.

Foreliggende fremgangsmåte i henhold til oppfinnelsen vil

i det følgende bli nærmere forklart ved hjelp av to utførelseeksempler.

Eksempel 1

En vannstabilisert plasmagenerator av den art som er beskrevet i de amerikanske patentskrifter nr. 3.712.996

og 3.665.244, drives med en elektrisk effekt på 125 kW. Lysbuens strømstyrke var 4 30 ampere og buespenningen var

290 volt. Med disse driftsparametere ligger generatorens termiske virkningsgrad på 58%, hvilket betyr at dehn "plasmaflamme" som avgis fra generatoren har en ydelse på 73 kW. Plasmamengden var 7 kg E^ O/ h. Som anode ble det anvendt en roterende kobberskive.

I denne plasmaflamme ble det ved hjelp av to rør ført inn

20 kg magnetittpulver pr. time. Som bæregass ble det anvendt luft med en strømningsmengde på 0,28 Nm 3/min. (normal-kubikkmeter pr. minutt). Tilførselsrørene er krummet på en sådan måte ved sine ytterender at vektoren av den uttredende pulverstråle fra røret danner en vinkel på 40° med plasma-flammens vektor. Videre er rørendene oppslisset over en lengde på 2 cm, således at transportluften kan unnvike allerede før den egentlige rørende.

Pulverets egenskaper før og etter overflatesmeltingen er angitt i følgende tabell I. Som tabell I viser, påvirkes magnetittmateriålets egenskaper bare uvesentlig av overflatesmeltingen. De viktigste magnetiske egenskaper og materialets kjemiske sammensetning er således ikke gjenstand for vesentlige forandringer.

Eksempel 2

Med det samme plasmageneratorsystem ble det utført et ytterligere forsøk med følgende driftsparametere:

Egenskapene av det overflatesmeltede material med disse driftsparametere er anført i tabell II.

Sammenliknet med eksempel 1 viser dette forsøk tydlig

den lavere tendens til dannelse av agglomerater under over-flatesmeltningen ved høyere ydelse av den anvendte plasmastråle.

Tross høyere generatorydelse oppviser de ytterligere angitte egenskaper for det overflatesmeltede magnetittpulver ikke større endringer enn det som var tilfellet i eksempel 1 med lavere brennerydelse.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for overflatesmelting av magnetisk bløte ferritter, særlig magnetitt, i en stråle av varm gass, karakterisert ved at partikler som skal utsettes for overflatesmeltning føres ved hjelp av en bære" gass i en rør- eller slangeledning til et område i nærheten av en varm gasstråle, som frembringes i en reaktor ved hjelp av en plasmagenerator og har en ydelse på minst 50 kW samt hovedsakelig består av vanndamp, idet umiddelbart før ledningen forlates den overveiende del av bæregass-strømmen adskilles fra partiklene etter sentrifugal-separasjonsprinsippet, og partiklene svinges i.inn i den varme gasstråle samt avsmeltes i strålens hete soner, hvorpå partiklene bringes til atter å størkne i de koldere stråle-soner og til slutt samlet og kontinuerlig føres ut av reaktoren.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at strålen av varm gass frembringes ved hjelp av en plasmagenerator.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at det som plasmagenerator anvendes en likestrømgenerator.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 2 eller 3, karakterisert ved at det for frembringelse av nevnte stråle av varm gass anvendes en væskestabilisert plasmabrenner.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 2-4, karakterisert ved at den frembragte plasmastråles ydelse beløper seg til minst 100 kW.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 5, karakterisert ved at plasmastrålens ydelse beløper seg til minst 150 kW.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-6, karakterisert ved at det anvendes luft som transportgass.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-7, karakterisert ved at den varme gass frembringes i en plasmagenerator utstyrt med en jernanode.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-8, karakterisert ved at de partikler som skal utsettes for overflatesmelting føres ved hjelp av to, eller fortrinnsvis tre radialt og/eller aksialt symmetrisk eller asymmetrisk anordnede transportledninger frem mot og inn i gasstrålen.