RU2204462C1

RU2204462C1 - Method for producing aluminium powders and fine powders

Info

Publication number: RU2204462C1
Application number: RU2001123641/02A
Authority: RU
Inventors: А.И. Галанов; В.Г. Гопиенко; И.В. Волков; В.П. Черепанов; С.Ю. Петрович; В.Н. Стецкий
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Всероссийский алюминиево-магниевый институт"
Priority date: 2001-08-23
Filing date: 2001-08-23
Publication date: 2003-05-20

Abstract

FIELD: powder metallurgy, namely production of aluminium powders and fine powders, possibly in pyrotechnics, chemistry, electronics, power generation. SUBSTANCE: method comprises steps of spraying melt aluminium by means of air; further screening prepared powder and grinding it in gaseous medium containing nitrogen and oxygen; according to invention using as gaseous medium at screening powder gas generated at grinding powder and containing 5 - 8% of oxygen. EFFECT: possibility for simultaneous production of powders and fine powders without specially generating nitrogen, enhanced effectiveness of production of process. 1 dwg, 1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к порошковой металлургии, конкретно к производству алюминиевых порошков и пудр. The invention relates to powder metallurgy, specifically to the production of aluminum powders and powders.

Известен широко применяемый в промышленности способ производства алюминиевых порошков с использованием защитной (инертной по отношению к алюминию) газовой среды - азота с контролируемым содержанием кислорода, в котором, с целью экономии азота, используется его рециркуляция в производственном цикле распыления [1]. Такой способ применяется практически на всех алюминиевых заводах России, производящих распыленные порошки. На этих заводах наряду и одновременно с распыленными порошками методом размола порошков в шаровых мельницах с использованием защитной атмосферы (азот с контролируемым содержанием кислорода 2-8%) производятся алюминиевые пудры. Недостатком этого способа является большой расход азота и необходимость организации его производства. Known widely used in industry is a method of producing aluminum powders using a protective (inert with respect to aluminum) gas medium — nitrogen with a controlled oxygen content, in which, in order to save nitrogen, its recycling is used in the spraying production cycle [1]. This method is used in almost all aluminum plants in Russia that produce atomized powders. Along with and simultaneously with powdered powders, in these factories, aluminum powders are produced using ball mills using a protective atmosphere (nitrogen with a controlled oxygen content of 2-8%). The disadvantage of this method is the high consumption of nitrogen and the need to organize its production.

Известно распыление расплавленного алюминия осушенным воздухом при получении крупных порошков, содержащих не более 50% фракций мельче 50-100 мкм. Такой процесс взрывобезопасен, если исключить образование пылевого облака в системе, что достигается соответствующими режимами распыления и установкой масляного фильтра в конце технологической линии, где контролируются пылевые фракции. При рассеве полученных таким способом порошков с целью выделения товарных фракций обязательно использование азота с контролируемым содержанием кислорода (не более 12%), поскольку в этой операции имеет место образование внутри грохота пылевого облака из частиц порошка менее 50 мкм. При одновременном, наряду с получением порошков, получении пудры размолом порошка в шаровых мельницах также необходимо обязательное использование азота с контролируемым содержанием кислорода (2-8%). It is known to spray molten aluminum with dried air to obtain large powders containing not more than 50% fractions finer than 50-100 microns. Such a process is explosion-proof if the formation of a dust cloud in the system is excluded, which is achieved by the appropriate spraying conditions and the installation of an oil filter at the end of the production line where dust fractions are controlled. When sieving powders obtained in this way in order to isolate product fractions, it is necessary to use nitrogen with a controlled oxygen content (not more than 12%), since in this operation there is a formation of a dust cloud from powder particles less than 50 microns inside the screen. At the same time, along with the production of powders, the production of powder by grinding the powder in ball mills, it is also necessary to use nitrogen with a controlled oxygen content (2-8%).

Известен способ получения алюминиевой пудры размолом алюминиевых порошков в шаровых мельницах по специальной технологии с использованием воздуха [3] . По этому способу размол осуществляют в азоте только при пуске установки; в дальнейшем размол ведут при подаче в систему только воздуха. A known method of producing aluminum powder by grinding aluminum powders in ball mills using a special technology using air [3]. According to this method, grinding is carried out in nitrogen only when the installation is started; further grinding is carried out when only air is supplied to the system.

Ближайшим аналогом предлагаемого способа является способ, в котором осуществляется одновременное производство порошков распылением расплава воздухом и пудры размолом порошка в шаровых мельницах в атмосфере азота с контролируемым содержанием кислорода [2]. The closest analogue of the proposed method is a method in which the simultaneous production of powders by spraying a melt with air and powder by grinding the powder in ball mills in a nitrogen atmosphere with a controlled oxygen content [2].

Как указывалось выше, недостатком этого способа является необходимость специального (автономного) получения азота для создания нейтральной атмосферы в грохотах при рассеве порошков, что усложняет аппаратурно-технологическую схему производства порошков и пудр, снижает его экономичность. As mentioned above, the disadvantage of this method is the need for special (autonomous) nitrogen production to create a neutral atmosphere in screens during the sieving of powders, which complicates the hardware and technological scheme for the production of powders and powders, reduces its efficiency.

Технической задачей изобретения является замена в технологической схеме производства алюминиевых порошков и пудр чистого технического азота воздухом и разработка одновременного получения порошков и пудры без специальной организации производства азота. Технический результат заключается в повышении экономичности производства алюминиевых порошков и пудру. An object of the invention is the replacement in the technological scheme of production of aluminum powders and dusts of pure technical nitrogen with air and the development of the simultaneous production of powders and dust without special organization of nitrogen production. The technical result is to increase the efficiency of the production of aluminum powders and powder.

Технический результат достигается тем, что способ получения алюминиевого порошка и пудр, включающий распыление расплавленного алюминия воздухом с последующим рассевом полученного порошка и его размолом в газовой среде, содержащей азот и кислород, отличается тем, что в качестве газовой среды при рассеве порошка используют газ, образующийся при размоле порошка, содержащий от 5 до 8% кислорода. The technical result is achieved in that the method of producing aluminum powder and dust, including spraying molten aluminum with air, followed by sieving the obtained powder and grinding it in a gaseous medium containing nitrogen and oxygen, is characterized in that the gas generated is used to sift the powder when grinding a powder containing from 5 to 8% oxygen.

Аппаратурно-технологическая схема одновременного производства алюминиевых порошков и пудр показана на схеме (см. чертеж). The hardware and technological scheme for the simultaneous production of aluminum powders and powders is shown in the diagram (see drawing).

По данной схеме производство алюминиевых порошков осуществляют распылением расплава сжатым осушенным воздухом под давлением от 0,3 до 2,0 МПа. Воздух подается на пульверизационную установку для распыления расплава, состоящую из плавильной печи (1), пылеосадителя (2) и циклона (3) для осаждения порошка, масляного фильтра (4) для улавливания взрывоопасной пыли. According to this scheme, the production of aluminum powders is carried out by spraying the melt with compressed, dried air under a pressure of from 0.3 to 2.0 MPa. Air is supplied to a spray atomization plant for melt spraying, consisting of a melting furnace (1), a dust separator (2) and a cyclone (3) for powder deposition, an oil filter (4) for collecting explosive dust.

Полученный порошок (пульверизат) направляется на установку рассева для выделения товарных марок порошка, отсевы пульверизата (заготовка ПАП) направляются на размольную установку для получения пудр. Размольная установка состоит из приемного бункера (5), мельницы (6), сепаратора (7), циклонов (8), рукавного фильтра (9), мультициклона (10), газодувки (11). The resulting powder (pulverizate) is sent to the screening unit to highlight the powder trademarks, the pulverizate screenings (PAP blank) are sent to the grinding plant to obtain powders. The grinding plant consists of a receiving hopper (5), a mill (6), a separator (7), cyclones (8), a bag filter (9), a multicyclone (10), and a gas blower (11).

Установка для классификации по крупности состоит из грохота (12) или других классификаторов. Отсевы порошка (заготовка ПАП) разгружаются в оборотную тару (15), а классифицированный товарный порошок и пудры разгружаются в тару (16). The unit for classification by size consists of a screen (12) or other classifiers. Powder screenings (PAP preform) are unloaded into recycled containers (15), and classified marketable powder and powders are unloaded into containers (16).

Осуществление способа по описанной выше схеме заключается в следующем. Полученный по известной технологии [2] распылением расплава сжатым воздухом порошок (пульверизат) направляется для выделения порошков товарных марок (по ГОСТ) на установку рассева. Отсев порошков (заготовка ПАП) направляется на установку для размола порошка в шаровой мельнице. Безопасный процесс рассева можно вести только в защитной атмосфере азота с содержанием кислорода менее 12%, а процесс размола - с содержанием кислорода 2-8%, поэтому перед пуском в установке рассева (грохоте) и в мельнице создают именно такую атмосферу путем их заполнения воздухом и последующим ее разбавлением чистым азотом (из баллонов с азотом) до содержания кислорода ~12% в установке рассева и ~8% в мельнице. После этого мельницу запускают в работу и размол ведут в циркулирующем потоке газа без добавок азота. В процессе измельчения частиц алюминия происходит их интенсивное окисление кислородом, содержащимся в атмосфере мельницы, поэтому содержание кислорода в циркулирующем газе постепенно снижается до 2-6%. Снижение содержания кислорода восполняется добавками воздуха, а избыток газа направляется в накопитель - газгольдер (14) откуда он поступает на установку рассева порошков (5 и 12). В дальнейшем первичное заполнение установки рассева и мельницы после остановки может осуществляться из газгольдера. The implementation of the method as described above is as follows. The powder (pulverizate) obtained by the known technology [2] by spraying a melt with compressed air is sent to separate powders of trademarks (according to GOST) to a sieving unit. Screening of powders (PAP blank) is sent to the installation for grinding powder in a ball mill. A safe sieving process can only be carried out in a protective atmosphere of nitrogen with an oxygen content of less than 12%, and a grinding process with an oxygen content of 2-8%, therefore, before starting the sieving unit (screen) and the mill create just such an atmosphere by filling them with air and its subsequent dilution with pure nitrogen (from cylinders with nitrogen) to an oxygen content of ~ 12% in the sieving unit and ~ 8% in the mill. After that, the mill is put into operation and grinding is carried out in a circulating gas stream without nitrogen additives. In the process of grinding aluminum particles, they are intensively oxidized with oxygen contained in the atmosphere of the mill, so the oxygen content in the circulating gas gradually decreases to 2-6%. The decrease in oxygen content is made up by air additives, and the excess gas is directed to a storage tank, a gas holder (14), from where it enters the powder sieving plant (5 and 12). In the future, the primary filling of the screening plant and the mill after stopping can be carried out from the gas tank.

Пример осуществления способа. An example implementation of the method.

В плавильной печи 1 (см. чертеж), пример промышленной пульверизационной установки, было наплавлено 7000 кг алюминия марки А5, после чего методом распыления расплава сжатьм воздухом под давлением 1,6 МПа и температуре расплава 720^oС было получено в пылеосадителе (поз.2) и циклоне (поз.3) 6000 кг пульверизата крупностью менее 450 мкм (см. таблицу). Распыляющий газ (воздух) после очистки от порошка и пыли в масляном фильтре (поз.4) был выброшен в атмосферу. Пульверизат был передан на участок рассева в бункер (поз. 5) и рассеян на вибрационном грохоте марки ГСС-32 с сетками 014 и 025 (поз. 12). Перед загрузкой пульверизата грохот был "промыт" предварительно подготовленной азотно-кислородной смесью с 6 об.% кислорода, взятой из газгольдера (поз.14).In a melting furnace 1 (see the drawing), an example of an industrial atomization plant, 7000 kg of A5 grade aluminum was deposited, after which it was obtained by spraying the melt with air under a pressure of 1.6 MPa and a melt temperature of 720 ^o C in a dust collector (item 2 ) and cyclone (item 3) 6000 kg of pulverizate with a particle size of less than 450 microns (see table). The atomizing gas (air) after cleaning from powder and dust in the oil filter (item 4) was released into the atmosphere. The pulverizate was transferred to the screening section in the hopper (item 5) and dispersed on a vibrating screen of the GSS-32 brand with grids 014 and 025 (item 12). Before loading the spray, the screen was “washed” with a previously prepared nitrogen-oxygen mixture with 6 vol.% Oxygen taken from the gas tank (item 14).

В результате рассева было получено 1800 кг (30%) товарного порошка марки ПА-4, крупностью менее 140 мкм, 1500 кг (28%) порошка марки ПА-2 (крупность 100-250 мкм) и 2700 кг (45%) отсевов - заготовки для производства пигментной пудры ПАП. As a result of sieving, 1800 kg (30%) of PA-4 brand powder with a particle size of less than 140 μm, 1500 kg (28%) of PA-2 brand powder (particle size of 100-250 μm) and 2700 kg (45%) of screenings were obtained - blanks for the production of PAP pigment powder.

Заготовку загрузили в бункер (поз.5) размольной установки (поз.6). После включения вентилятора (поз. 11), создавшего циркулирующий газовый поток в размольно-пневмосепарационной системе, состоящей из мельницы (поз.6), сепаратора (поз.7) и циклона (поз.8), в атмосферу мельницы был подан из баллона азот в количестве, обеспечившем снижение содержания кислорода в атмосфере системы до 7,5 об.% После этого был включен привод мельницы на вращение и начата непрерывная подача в нее питателем (поз.13) заготовки ПАП из бункера (поз.5) в мельницу (поз.6). The workpiece was loaded into the hopper (item 5) of the grinding unit (item 6). After turning on the fan (pos. 11), which created a circulating gas flow in the grinding-pneumatic separation system consisting of a mill (pos. 6), a separator (pos. 7) and a cyclone (pos. 8), nitrogen was introduced into the mill atmosphere in an amount that ensured a decrease in the oxygen content in the atmosphere of the system to 7.5 vol.%. After that, the mill was turned on and the feed was started continuously (feed 13) from the hopper (pos. 13) from the hopper (pos. 5) into the mill (pos. .6).

Разгрузка товарной пудры ПАП-1 осуществлялась из циклона (поз.8) с производительностью 100 кг/ч. Через 2 часа работы в результате формирования оксидной пленки на поверхности размолотых частиц содержание кислорода в атмосфере размольной системы снизилось до 6 об.%, после чего в мельницу перед вентилятором (поз.11) начали подавать воздух в количестве 10 нм³/ч и одновременно в таком же объеме стравливать из мельницы в газгольдер (поз.14) газ, содержащий 6-7 об. % кислорода. За время производства 2500 кг пудры ПАП в газгольдер было передано 250 м³ азотно-кислородной смеси, 15 м³ из которой было затрачено для создания и поддержания защитной атмосферы в грохоте при рассеве очередной партии пульверизата объемом 6000 кг.Unloading of PAP-1 product powder was carried out from a cyclone (pos. 8) with a capacity of 100 kg / h. After 2 hours of operation, as a result of the formation of an oxide film on the surface of the milled particles, the oxygen content in the atmosphere of the grinding system decreased to 6 vol.%, After which 10 nm ³ / h of air began to be supplied to the mill in front of the fan (item 11) and at the same time the same amount of bleed from the mill to the gas holder (pos.14) gas containing 6-7 vol. % oxygen. During the production of 2500 kg of PAP powder, 250 m ^{3 of} nitrogen-oxygen mixture was transferred to the gas tank, 15 m ³ of which was spent to create and maintain a protective atmosphere in the screen during sieving of another batch of spray guns with a volume of 6,000 kg.

Дальнейшее производство порошка и пудры было продолжено в непрерывном режиме без использования свежего азота. Заполнение и промывку атмосферы мельницы и установки рассева после их кратковременной остановки осуществляли, используя накопленную в газгольдере азотно-кислородную смесь с содержанием кислорода 6-7 об.%. Further production of powder and dust was continued continuously without the use of fresh nitrogen. Filling and washing the atmosphere of the mill and the sieving unit after a short stop was carried out using a nitrogen-oxygen mixture with an oxygen content of 6–7 vol% accumulated in the gas tank.

Таким образом, одновременное получение порошков и пудры по предлагаемому способу можно осуществить без организации специального производства азота, что существенно повышает экономичность производства алюминиевых порошков и пудр в целом. Thus, the simultaneous production of powders and powders by the proposed method can be carried out without organizing special nitrogen production, which significantly increases the efficiency of the production of aluminum powders and powders in general.

Источники информации
1. Производство и применение алюминиевых порошков. М.: Металлургия, 1980, 68 с.Sources of information
1. Production and use of aluminum powders. M .: Metallurgy, 1980, 68 p.

2. Спеченные материалы из алюминиевых порошков. В.Г.Гопиенко, М.Е.Смагоринский и др. М.: Металлургия, 1993 г., 320 с. 2. Sintered materials from aluminum powders. V.G. Gopienko, M.E. Smagorinsky and others. M .: Metallurgy, 1993, 320 p.

3. Патент России 2101138, 1996 г. 3. Patent of Russia 2101138, 1996

Claims

A method of producing aluminum powders and powders, comprising spraying molten aluminum with air, followed by sieving the obtained powder and grinding it in a gas medium containing nitrogen and oxygen, characterized in that the gas generated by grinding the powder containing from 5 to 8% oxygen.