RU2238174C1 - Method for producing ultrafinely divided powder and apparatus for performing the same - Google Patents
Method for producing ultrafinely divided powder and apparatus for performing the same Download PDFInfo
- Publication number
- RU2238174C1 RU2238174C1 RU2003129029/02A RU2003129029A RU2238174C1 RU 2238174 C1 RU2238174 C1 RU 2238174C1 RU 2003129029/02 A RU2003129029/02 A RU 2003129029/02A RU 2003129029 A RU2003129029 A RU 2003129029A RU 2238174 C1 RU2238174 C1 RU 2238174C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cooling
- evaporator
- gas
- water
- powder
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области получения ультрадисперсных порошков (УДП) металлов, их оксидов, карбидов, сплавов и т.д., предназначенных для использования в качестве энергетической добавки либо модификаторов характеристик энергетических конденсированных систем в химической промышленности, строительстве и других областях техники.The invention relates to the field of obtaining ultrafine powders (UDP) of metals, their oxides, carbides, alloys, etc., intended for use as an energy additive or modifiers of the characteristics of energy condensed systems in the chemical industry, construction and other technical fields.
Известен способ получения УДП металлов, источником тепла в котором является электрическая дуга [1]. Исходный материал, смешанный с графитом, служит анодом. Струя пара, исходящая из дуги, за границей пламени резко охлаждается, что приводит к быстрой конденсации частиц металла. Этот способ имеет ряд недостатков, заключающихся, во-первых, в необходимости предварительно изготавливать электроды заданного состава, во-вторых, из-за конденсации части паров металла на стенках испарителя и конденсатора требуются периодические остановки процесса для их очистки, а также замены испарившихся электродов. Устройства для осуществления этого способа не обеспечивают получения порошков с узкофракционным распределением частиц по размерам, что связано как с температурной неоднородностью плазмы в радиальной плоскости, так и с отсутствием устройства для удаления неиспарившейся части металла и крупных частиц. Периодические остановки устройства для чистки и смены анода снижают производительность работы. Постоянный контакт получаемого УДП с атмосферой позволяет получать порошки с содержанием металла не более 90-91% (остальное - оксиды и нитриды металла).A known method of producing UDP metal, the heat source in which is an electric arc [1]. The starting material mixed with graphite serves as an anode. The steam jet emanating from the arc, outside the flame, is sharply cooled, which leads to rapid condensation of metal particles. This method has several disadvantages, firstly, the need to pre-fabricate electrodes of a given composition, and secondly, due to the condensation of part of the metal vapor on the walls of the evaporator and condenser, periodic shutdowns of the process are required to clean them, as well as replace the evaporated electrodes. Devices for implementing this method do not provide powders with a narrow-fractional distribution of particle sizes, which is associated both with the temperature inhomogeneity of the plasma in the radial plane, and with the lack of a device for removing the non-vaporized part of the metal and large particles. Periodic stops of the device for cleaning and changing the anode reduce productivity. The constant contact of the obtained UDP with the atmosphere allows one to obtain powders with a metal content of not more than 90-91% (the rest is metal oxides and nitrides).
Известны также способ и устройство для получения УДП в электродуговой плазме [2]. Этот способ заключается в том, что исходный порошкообразный материал в потоке транспортирующего газа вводят в образующуюся после электрической дуги плазму, в которой происходит нагрев, плавление и испарение частиц с последующей конденсацией паров. Устройство для осуществления данного способа содержит узел подачи плазмообразующего газа, узел подачи исходного порошка, электродуговую охлаждаемую разрядную камеру с собственно зоной электродугового разряда и зоной объемного разряда (плазмы) и закалочный узел. Исходный порошок подают в зону плазмы в малом количестве, иначе будет происходить захолаживание плазмы, что не позволит иметь необходимую температуру для испарения. После прохождения плазмы парогазовая смесь попадает в закалочный узел, где за счет подачи в него холодного охлаждающего газа происходит резкое охлаждение смеси со скоростью 105-107 град/с, приводящее к быстрой конденсации пара из смеси. Недостатками этого известного способа и устройства являются малый ресурс непрерывной работы (1-2 ч), низкая производительность (0,5 кг/ч), широкий спектр размеров частиц получаемого порошка (0,005-50 мкм) и невысокое содержание в конечном продукте чистого металла (90-92%).Also known is a method and device for producing UDP in an electric arc plasma [2]. This method consists in the fact that the initial powdery material is introduced into the plasma formed after the electric arc in the flow of the conveying gas, in which the particles are heated, melted and evaporated, followed by vapor condensation. A device for implementing this method comprises a plasma gas supply unit, a source powder supply unit, a cooled electric arc discharge chamber with an actual electric arc discharge zone and a volume discharge (plasma) zone, and a quenching unit. The initial powder is fed into the plasma zone in a small amount, otherwise plasma cooling will occur, which will not allow you to have the required temperature for evaporation. After passing through the plasma, the vapor-gas mixture enters the quenching unit, where due to the supply of cold cooling gas, the mixture undergoes rapid cooling at a rate of 10 5 -10 7 deg / s, resulting in rapid condensation of the vapor from the mixture. The disadvantages of this known method and device are a small resource of continuous operation (1-2 hours), low productivity (0.5 kg / h), a wide range of particle sizes of the obtained powder (0.005-50 μm) and a low content of pure metal in the final product ( 90-92%).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ, в соответствии с которым перед воздействием плазмой порошкообразный материал дополнительно подвергают воздействию электродуговым разрядом, затем отделяют неиспарившуюся часть материала от парогазового потока. Воздействие электрической дугой, плазмой и отделение неиспарившейся части материала проводят в поле центробежных сил, после чего отделение УДП осуществляют на фильтре, а газ используют повторно. Составными частями устройства для получения УДП являются корпус испарителя с верхним и нижним фланцами, установленные в испарителе анод и катод, узел подачи газа и порошка и последовательно установленные за испарителем закалочный узел и конденсатор. Устройство снабжено сборниками неиспарившегося сырья и УДП, холодильником и фильтрами, причем во фланцах корпуса испарителя выполнены встречно по периферии тангенциальные отверстия, а полость испарителя через тангенциальные отверстия нижнего фланца связана с полостью сборника неиспарившегося сырья, конденсатор соединен с последовательно установленными холодильником, фильтром и сборником УДП, а свободные полости сборников неиспарившегося сырья и УДП связаны через элементы очистки с узлом подачи газа и порошка посредством тангенциальных отверстий нижнего фланца и отверстий закалочного узла. Узел подачи газа и порошка, закалочный узел, конденсатор и холодильник снабжены проточной системой охлаждения от городского водоснабжения [3].The closest in technical essence and the achieved effect is the method according to which, before exposure to plasma, the powdery material is additionally subjected to electric arc discharge, then the non-vaporized part of the material is separated from the vapor-gas stream. The impact of the electric arc, plasma and separation of the non-evaporated part of the material is carried out in the field of centrifugal forces, after which the separation of the UDP is carried out on the filter, and the gas is reused. The components of the device for producing UDP are the evaporator body with upper and lower flanges, the anode and cathode installed in the evaporator, the gas and powder supply unit and the quenching unit and condenser installed sequentially behind the evaporator. The device is equipped with collectors of non-evaporated raw materials and UDP, a refrigerator and filters, and tangential openings are made opposite the periphery in the flanges of the evaporator body, and the cavity of the evaporator is connected through the tangential holes of the lower flange to the cavity of the collector of non-evaporated raw materials, the condenser is connected to the refrigerator, filter and the UDP collector in series , and the free cavities of the collectors of non-evaporated raw materials and UDP are connected through the cleaning elements to the gas and powder supply unit by means of tangential the bottom holes of the bottom flange and the holes of the hardening unit. The gas and powder supply unit, the quenching unit, the condenser and the refrigerator are equipped with a flow cooling system from the city water supply [3].
Недостатками принятого за ближайший аналог способа и устройства для получения УДП являются повышенное содержание в конечном продукте примесных металлов (до 0,1 мас.%) вследствие эрозии неохлаждаемого анода при воздействии электрической дугой, нагрев испарителя до температуры выше 373 К из-за отсутствия его эффективного охлаждения, нарушение цикла непрерывной работы устройства вследствие периодического снижения расхода воды в системе неавтономного водоснабжения до уровня ниже минимально требуемого для охлаждения элементов устройства в заданных температурных пределах.The disadvantages of the accepted method and device for producing UDP are the increased content of impurity metals in the final product (up to 0.1 wt.%) Due to erosion of the uncooled anode when exposed to an electric arc, heating the evaporator to a temperature above 373 K due to the lack of its effective cooling, violation of the continuous operation cycle of the device due to the periodic decrease in water flow in the non-autonomous water supply system to a level below the minimum required for cooling the elements of the device in preset temperature limits.
Технический результат заключается в увеличении ресурса непрерывной работы, улучшении качества УДП, обеспечении автономности водоохлаждения устройства и повышении экономичности.The technical result is to increase the resource of continuous operation, improving the quality of the UDP, ensuring the autonomy of the water cooling device and increasing efficiency.
Технический результат обеспечивается тем, что в способе получения ультрадисперсного порошка, включающем подачу и испарение потока порошкообразного материала в инертном газе при воздействии на него в поле центробежных сил электродуговым разрядом и плазмой, последующее отделение неиспарившейся части материала от парогазового потока, охлаждение, конденсацию и отделение ультрадисперсного порошка на фильтре и повторное использование инертного газа, согласно изобретению стабилизируют температуры на внешних границах поля центробежных сил путем охлаждения в общей автономной, замкнутой системе охлаждения, состоящей из контуров внешнего водяного охлаждения узла подачи газа и порошка, испарителя, закалочного узла, конденсатора и узла выведения аэрозольного потока, холодильника и внутреннего проточного водяного охлаждения анода.The technical result is ensured by the fact that in the method for producing an ultrafine powder, which includes feeding and vaporizing a stream of powdery material in an inert gas when exposed to a centrifugal force field by an electric arc discharge and plasma, subsequent separation of the non-evaporated part of the material from the vapor-gas stream, cooling, condensation and separation of the ultrafine powder on the filter and the reuse of inert gas, according to the invention stabilize the temperature at the outer boundaries of the centrifugal field with sludge by cooling in a common autonomous, closed cooling system, consisting of external water cooling circuits of a gas and powder supply unit, an evaporator, a quenching unit, a condenser and an aerosol flow removal unit, a refrigerator, and an internal flow-through water cooling of the anode.
Предложенное устройство для получения ультрадисперсного порошка, содержащее цилиндрический корпус испарителя с верхним и нижним фланцами, с выполненными в них встречно по периферии тангенциальными отверстиями, анод и катод, установленные в испарителе, узел подачи газа и порошка, сборник неиспарившегося сырья, полость которого соединена с полость испарителя через тангенциальные отверстия нижнего фланца, и последовательно установленные за испарителем закалочный узел, конденсатор, холодильник, фильтры и сборник ультрадисперсного порошка, а также элементы очистки для связи через тангенциальные отверстия нижнего фланца и отверстия закалочного узла свободных полостей сборников неиспарившегося сырья и ультрадисперсного порошка с узлом подачи газа и порошка, согласно изобретению оно снабжено общей автономной, замкнутой, стабилизированной по температуре системой охлаждения в виде контуров внешнего водяного охлаждения узлов подачи газа и порошка, испарителя, закалочного узла, конденсатора и узла выведения аэрозольного потока, холодильника и внутреннего проточного водяного охлаждения анода, при этом система содержит резервуар для сбора воды, насос, градирню, водяную рампу с контрольно-измерительными приборами и средства аварийного отключения электропитания установки, причем контуры внешнего охлаждения цилиндрического корпуса испарителя и конденсатора содержат проточные рубашки внешнего водяного охлаждения, а анод выполнен с центральной полостью и снабжен трубками подвода и отвода воды во внутреннем проточном водяном контуре охлаждения.The proposed device for producing ultrafine powder, containing a cylindrical evaporator body with upper and lower flanges, with tangential openings made therein, anode and cathode installed in the evaporator, a gas and powder supply unit, a collection of non-evaporated raw materials, the cavity of which is connected to the cavity the evaporator through the tangential openings of the lower flange, and the quenching unit, condenser, refrigerator, filters and ultrafine porous collector sequentially installed behind the evaporator ka, as well as cleaning elements for communication through the tangential holes of the lower flange and the holes of the quenching unit of the free cavities of the collectors of unevaporated raw materials and ultrafine powder with a gas and powder supply unit, according to the invention it is equipped with a common autonomous, closed, temperature-stabilized cooling system in the form of external circuits water cooling of gas and powder supply units, an evaporator, a quenching unit, a condenser and an aerosol stream removal unit, a refrigerator and internal flowing water the cooling of the anode, while the system contains a reservoir for collecting water, a pump, a cooling tower, a water ramp with control and measuring devices and means for emergency power off of the installation, the external cooling circuits of the cylindrical evaporator body and condenser containing flowing jackets of external water cooling, and the anode is made with a central cavity and equipped with tubes for supplying and discharging water in the internal flowing water cooling circuit.
При этом расходы охлаждающей воды в узле подачи газа и порошка, аноде, испарителе, конденсаторе и узле выведения аэрозольного потока поддерживают в соотношении 1/1/5/5/10 соответственно. Анод снабжен быстросъемным сменным радиатором с вольфрамовым стержнем. Сравнительный анализ существенных признаков ближайшего аналога и предлагаемого способа показывает, что отличительными существенными признаками предложения являются такие, в соответствии с которыми:At the same time, the cooling water flow rates in the gas and powder supply unit, the anode, the evaporator, the condenser and the aerosol flow removal unit are maintained in the ratio 1/1/5/5/10, respectively. The anode is equipped with a quick-detachable replaceable radiator with a tungsten rod. A comparative analysis of the essential features of the closest analogue and the proposed method shows that the distinctive essential features of the proposal are those in accordance with which:
- проводят интенсивное водяное охлаждение с помощью раздельных водяных контуров составных частей всего проточного тракта обрабатываемого материала от подачи порошкообразного материала в электродуговой разряд до выхода УДП из холодильника;- carry out intensive water cooling using separate water circuits of the components of the entire flow path of the processed material from the supply of the powder material to the electric arc discharge to the exit of the UDP from the refrigerator;
- охлаждают рабочую часть анодного узла натекающей струей воды;- cool the working part of the anode assembly with a flowing stream of water;
- помещают в сменном радиаторе на торце рабочей части анодного узла легкосъемный вольфрамовый стержень.- placed in a replaceable radiator at the end of the working part of the anode assembly, an easily removable tungsten rod.
Таким образом, предложение соответствует критерию патентоспособности “новизна”.Thus, the proposal meets the patentability criterion of “novelty”.
Авторам не известны аналогичные совокупности существенных признаков, требуемых для решения данной технической задачи, что показывает "изобретательский уровень" предложения.The authors are not aware of similar sets of essential features required to solve this technical problem, which shows the "inventive step" of the proposal.
Сущность настоящего предложения будет более понятна из рассмотрения фигур чертежа, где:The essence of this proposal will be more clear from a consideration of the figures of the drawing, where:
фиг.1 представляет общую схему устройства для осуществления способа получения УДП;figure 1 is a General diagram of a device for implementing the method of obtaining UDP;
фиг.2 - принципиальная схема водяного охлаждения высокотемпературных узлов плазмотрона (6) на примере узла испарителя (2), снабженного узлом газовихревой стабилизации и съемным водоохлаждаемым анодом;figure 2 is a schematic diagram of water cooling of high-temperature nodes of the plasma torch (6) using the example of an evaporator assembly (2) equipped with a gas-vortex stabilization assembly and a removable water-cooled anode;
фиг.3 - схема водоохлаждаемого анода со сменным радиатором и легкосъемным вольфрамовым стержнем.3 is a diagram of a water-cooled anode with a replaceable radiator and an easily removable tungsten rod.
На фиг.1 представлена принципиальная схема предлагаемого устройства, которое содержит узел подачи газа и порошка 1, электродуговой испаритель 2, закалочный узел 3, конденсатор 4, узел выведения аэрозольного порошка 5 из конденсатора 4, собственно сам плазмотрон 6, узел газовихревой стабилизации 7 электродугового разряда и плазменного потока, выполняющий также функции узла подачи плазмообразующего газа.Figure 1 presents a schematic diagram of the proposed device, which contains a gas and powder supply unit 1, an
Также в состав водоохлаждаемого плазмотрона 6 входит узел выведения неиспарившегося сырья 8 из испарителя 2, соединенный трубопроводом со сборником неиспарившегося сырья 9, и холодильник 10 (например, змеевикового типа с водоохлаждаемой рубашкой), соединенный с улавливателем в виде системы последовательно соединенных фильтров, включающих рабочий фильтр 11 со сборником УДП 12 и санитарные фильтры 13. Фильтры 11 и 13 соединены с узлом подачи газа, который включает в себя компрессор 14, блок распределения и регулирования расхода технологических газов 15 с вентилями 161-163 и ротаметрами 171-173 соответственно. Сборник неиспарившегося сырья 9 через вентиль 164 и ротаметр 174 соединен с фильтрами 13. Вентиль 161-163 и ротаметры 171-173 обеспечивают подачу технологических газов соответственно на дозатор 18, соединенный трубопроводом с узлом подачи газа и порошка 1, на узел газовихревой стабилизации 7 и на закалочный узел 3 конденсатора 4.The water-cooled
Контур водяного охлаждения устройства получения УДП предназначен для отвода тепла от высокотемпературных узлов плазмотрона (1, 2, 3, 4, 5, 10) с целью повышения производительности и качества получаемого продукта, а также безопасности технологического процесса.The water cooling circuit of the device for producing UDP is designed to remove heat from high-temperature nodes of the plasma torch (1, 2, 3, 4, 5, 10) in order to increase the productivity and quality of the resulting product, as well as the safety of the process.
В состав контура водяного охлаждения входят резервуар 19, насос 26, водяная рампа 23, градирня 27, контур водяного охлаждения узла подачи газа и порошка 1, контур водяного охлаждения испарителя 2, контур водяного охлаждения конденсатора 4 и узла выведения аэрозольного потока 5, контур водяного охлаждения холодильника 10, ротаметры 221-225, вентили 211-218, трубопроводы, запорная арматура 211-218, элементы регулирования расхода воды 221-225, геометрические характеристики контуров охлаждения 1, 2, 3, 4, 5, 10, производительность водяного насоса рассчитывают таким образом, чтобы температура воды, как хладоагента, не приближалась к критической точке менее чем на 30°С. Критической точкой для воды в данном случае является температура ее кипения.The water cooling circuit includes a tank 19, a pump 26, a water ramp 23, a cooling tower 27, a water cooling circuit of a gas and powder supply unit 1, a water cooling circuit of an
Устройство получения УДП работает следующим образом. Перед включением компрессора 14 внутренний объем устройства получения УДП вакуумируют до остаточного давления 0,03-0,07 кг/см2, заполняют инертным газом, например аргоном, до атмосферного давления, вновь вакуумируют до остаточного давления не более 0,03 кг/см2 и заполняют через газовую рампу 15 технологическим газом, например аргоном, смесью аргона с гелием или другими газами до давления около 4 кг/см2. Затем включают водяной насос 26. Водяной насос через вентиль 216 подает воду с резервуара 19 к водяной рампе 23, далее через вентили 211-215 и ротаметры 221-225 вода поступает к контурам высокотемпературных узлов плазмотрона 1, 2, 3, 4, 5, 10 и охлаждает их, после чего она поступает в градирню 27, где проходит ее интенсивное охлаждение. С градирни 27 охлажденная вода поступает в резервуар 19, откуда опять подается насосом 26 к контурам высокотемпературных узлов плазмотрона 1, 2, 3, 4, 5, 10. Таким образом, система водяного охлаждения имеет замкнутый контур, который обеспечивает независимость (автономность) от других источников водоснабжения, повышает экономичность технологического процесса и его непрерывность. Общее время выхода на режим водяного контура охлаждения зависит практически от времени работы оператора по регулированию расхода воды через все высокотемпературные узлы плазмотрона и временной выдержки работы контура, необходимой для того, чтобы убедиться в стабильной и бесперебойной работе контура охлаждения. После выхода системы водяного охлаждения на установленный режим включают компрессор 14, который подает технологический газ через блок распределения и регулирования расхода технологических газов 15 (далее газовая рампа 15), вентиль 162 и ротаметр 17 с расходом 10-15 м3/ч в узел 7, через газовую рампу 15, вентиль 163 и ротаметр 173 с расходом 10-15 м3/ч в закалочный узел 3 и через газовую рампу 15, вентиль 161 и ротаметр 171 в дозатор 18 с расходом 1-2 м3/ч. Из дозатора 18 в смеси с порошкообразным сырьем технологический газ подают в зоны электродугового разряда и плазмы испарителя 2. Расход подаваемых газов регулируется вентилями 161-163 и контролируется ротаметрами 171-173. Частицы исходного порошка под воздействием высокой температуры в зонах электрической дуги и плазмы превращаются в парообразное состояние.The device for receiving UDP works as follows. Before turning on the compressor 14, the internal volume of the device for producing UDP is evacuated to a residual pressure of 0.03-0.07 kg / cm 2 , filled with an inert gas, such as argon, to atmospheric pressure, again vacuum to a residual pressure of not more than 0.03 kg / cm 2 and filled through a gas train 15 with process gas, for example argon, a mixture of argon with helium or other gases to a pressure of about 4 kg / cm 2 . Then the water pump 26 is turned on. The water pump through the valve 21 6 delivers water from the reservoir 19 to the water ramp 23, then through the valves 21 1 -21 5 and rotameters 22 1 -22 5 the water flows to the circuits of the high-temperature nodes of the
Неиспарившиеся частицы исходного порошка отделяют от парогазового потока непосредственно в испарителе 2 за счет центробежных сил вихря, стабилизирующего плазму, через узел выведения 8. Неиспарившиеся частицы через отверстия и газовые магистрали в аэрозольном потоке направляют в сборник неиспарившегося сырья 9, где с помощью фильтра, например, из фильтрующей ткани частицы улавливают, а технологический газ по газовой магистрали подают в фильтры 13, где его смешивают с основным потоком. Улавливание в плазмотроне крупнодисперсных частиц (более 100 мкм) обеспечивается за счет их отделения от парогазового потока под действием центробежных и гравитационных сил и перемещения через водоохлаждаемый канал 20. Формирование вихря в испарителе 2 обеспечивают подачей технологического газа в узел газовихревой стабилизации 7 электродугового разряда и плазменного потока, в котором газ подают через отверстия, расположенные во фланце тангенциально относительно цилиндра испарителя 2, под его крышку. Электрическую дугу с регулируемыми вольтамперными характеристиками создают между двумя вольфрамовыми электродами, один из которых (катод) крепится на крышке испарителя 7, а другой (водоохлаждаемый анод 25) - на цилиндрической части испарителя. Электрическую дугу стабилизируют, т.е. устойчиво удерживают в зоне оси испарителя, с помощью газовихревого потока, а ее протяженностью обеспечивают устойчивость течения плазменного потока и такой оптимальный уровень вкладываемой в газ энергии (не более 35 кВт·ч/кг сырья), который необходим для нагрева и испарения 1 кг частиц исходного порошка и уходящего из камеры испарителя 2 газа. Кроме того, газовихревой стабилизацией плазмы в центре испарителя обеспечивают защиту его стенок от зарастания сконденсировавшимся из парогазового потока материалом, а также защиту от воздействия высоких температур, что уменьшает тепловые потери и увеличивает степень испарения исходного сырья до более 80%. Использование водоохлаждаемого анода обеспечивает отвод тепла от вольфрамого стержня и практически исключает эрозию рабочей поверхности анода и стержня. В совокупности это позволяет организовать непрерывный процесс испарения исходного порошка в плазме, исключить попадание примесных металлов в основной продукт и увеличить ресурс его непрерывной работы до 90-100 ч. Высокая производительность устройства и относительно низкий уровень вкладываемой мощности на единицу получаемой продукции обусловлены также и тем, что для испарения исходного вещества используют не только плазму с температурой 5000-7000 К, но и электрический разряд с температурой 10000-12000 К.Unevaporated particles of the initial powder are separated from the vapor-gas stream directly in the
Парогазовый поток из зоны плазмы испарителя 2 подают в конденсатор 4, где при проходе через сопло и расширении в объем он дополнительно охлаждается холодным технологическим газом, подаваемым радиально потоку через закалочный узел 3. Происходит конденсация паров материала со скоростью не менее 106 К/с. Образующийся аэрозольный поток из технологического газа и аэрозольных частиц с температурой 100-150°С через узел выведения 5 из конденсатора 4 подают в холодильник 10. Далее охлажденный до комнатной температуры аэрозольный поток направляют в рабочий фильтр 11. В нем происходит улавливание УДП, например, с помощью лавсановой ткани и затем накопление в сборнике 12, герметично соединенном с фильтром 11. Технологический газ после фильтра 11 дополнительно очищают на санитарных фильтрах 13 и после компримирования с помощью компрессора 14, например, мембранного типа направляют в ресивер 15. Сборник 12 периодически освобождают от накопленного целевого продукта - УДП, для чего сборник отстыковывают от рабочего фильтра 11 без нарушения герметичности установки. Операцию проводят в герметичном боксе, заполненном инертным газом. После герметизации сборник выводят из бокса. Таким образом, технологический цикл устройства замыкается, чем обеспечивается его экологическая чистота, взрыво- и пожаробезопасность.The vapor-gas stream from the plasma zone of the
На фиг.2 показана принципиальная схема водяного охлаждения испарителя и размещения на нем анода со струйным охлаждением. Испаритель 1 содержит узел газовихревой стабилизации 2, узел вывода неиспарившегося сырья 3, входной штуцер водяного охлаждения 4, рубашку водяного охлаждения 5, выходной штуцер водяного охлаждения 6 и штуцер водоохлаждаемого анода 7. Технологический газ поступает через отверстия узла газовихревой стабилизации 2 тангенциально относительно цилиндра испарителя в его внутренний объем и обеспечивает стабилизацию плазмы по оси испарителя. Неиспарившееся сырье за счет центробежных сил выводится из парогазовой зоны на периферию испарителя и через узел выведения 3, представляющий собой кольцевую проточку на внутренней стороне нижней части испарителя во фланце, с отверстиями, тангенциально расположенными относительно цилиндра испарителя навстречу потоку технологических газов, т.е. навстречу тангенциально выполненным отверстиям во фланце испарителя, связанного с крышкой, через отверстия и газовые магистрали поступает в сборник неиспарившегося сырья. Вода через водяную рампу устройства по трубопроводу поступает через входной штуцер водяного охлаждения 4 в рубашку водяного охлаждения 5 испарителя и далее через выходной штуцер водяного охлаждения 6 подается на градирню. Водоохлаждаемый анод устанавливается на испарителе через штуцер 7 таким образом, чтобы коническая часть вольфрамового стержня находилась в зоне оси цилиндра испарителя.Figure 2 shows a schematic diagram of the water cooling of the evaporator and the placement of an anode with jet cooling on it. The evaporator 1 contains a gas-
На фиг.3 представлена принципиальная схема водоохлаждаемого анода со струйным охлаждением и съемным вольфрамовым стержнем, который содержит трубку ввода охлаждающей воды 1, внутреннюю полость 2, корпус анода 3, вольфрамовый стержень 4, сменный радиатор 5 и выходной штуцер 6. Конструкция анода обеспечивает водяное охлаждение его корпуса и вольфрамового стержня с целью увеличения ресурса непрерывной работы устройства и исключения попадания в УДП примесных металлов (меди, вольфрама). Вода через водяную рампу поступает в трубку 1, омывает внутреннюю полость 2, охлаждая медный корпус анода 3, сменный радиатор 5 и вольфрамовый стержень 4, и выходит через штуцер 6 на градирню.Figure 3 presents a schematic diagram of a water-cooled anode with jet cooling and a removable tungsten rod, which contains a cooling water inlet tube 1, an
Пример 1. В устройство загружают алюминиевый порошок с размером частиц ≤50 мкм, удельной поверхностью 0,3 м2/г и с содержанием активного алюминия 99,2%. Через 4-5 с на выходе из установки с автономным водоохлаждением и водоохлаждаемым анодом получают порошок алюминия сферической формы с удельной поверхностью около 10 м2/г, размером частиц в диапазоне 0,05-0,5 мкм и содержанием активного алюминия более 98,5%. Ресурс непрерывной работы устройства - 100 часов.Example 1. The device is loaded with aluminum powder with a particle size of ≤50 μm, a specific surface area of 0.3 m 2 / g and with an active aluminum content of 99.2%. After 4-5 s, a spherical-shaped aluminum powder with a specific surface area of about 10 m 2 / g, a particle size in the range of 0.05-0.5 μm and an active aluminum content of more than 98.5 is obtained at the exit from the installation with autonomous water cooling and a water-cooled anode. % The resource of continuous operation of the device is 100 hours.
Пример 2. В устройство загружают порошок алюминия с теми же характеристиками при отключенном водяном охлаждении анода. Через 4-5 с на выходе из установки получают ультрадисперсный порошок алюминия с характеристиками, аналогичными приведенным в примере 1, но с содержанием примесных металлов (меди, вольфрама) 0,1 мас.% без изменения других характеристик.Example 2. The device is loaded with aluminum powder with the same characteristics when the water cooling of the anode is turned off. After 4-5 s, an ultrafine aluminum powder with characteristics similar to those described in Example 1, but with a content of impurity metals (copper, tungsten) of 0.1 wt.% Without changing other characteristics, is obtained at the outlet of the installation.
Пример 3. В устройство загружают порошок алюминия с теми же характеристиками (пример 1) при отключенном водяном охлаждении испарителя. Через 4-5 с на выходе из установки получают ультрадисперсный порошок алюминия с характеристиками, близкими к приведенным в примере 1, через 10 мин происходит нагрев корпуса испарителя до температуры 323...333 К, а через 30 мин - до 373...383 К с автоматическим отключением электропитания устройства.Example 3. In the device load aluminum powder with the same characteristics (example 1) with the water cooling off of the evaporator. After 4-5 s, an ultrafine aluminum powder is obtained at the outlet of the installation with characteristics close to those shown in Example 1, after 10 minutes the evaporator body is heated to a temperature of 323 ... 333 K, and after 30 minutes to 373 ... 383 K with automatic power off device.
Источники информацииSources of information
1. Морохов И.Д. и др. Ультрадисперсные системы. М.: Атомиздат. 1977, с.30-32.1. Morokhov I.D. and other ultrafine systems. M .: Atomizdat. 1977, p. 30-32.
2. Патент Франции №2071176, МПК Н 05 Н 1/00, 1971.2. French patent No. 2071176, IPC H 05 N 1/00, 1971.
3. RU 2068400, С1, 1996.3. RU 2068400, C1, 1996.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003129029/02A RU2238174C1 (en) | 2003-09-30 | 2003-09-30 | Method for producing ultrafinely divided powder and apparatus for performing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003129029/02A RU2238174C1 (en) | 2003-09-30 | 2003-09-30 | Method for producing ultrafinely divided powder and apparatus for performing the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2238174C1 true RU2238174C1 (en) | 2004-10-20 |
Family
ID=33538294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003129029/02A RU2238174C1 (en) | 2003-09-30 | 2003-09-30 | Method for producing ultrafinely divided powder and apparatus for performing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2238174C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103182513A (en) * | 2013-04-01 | 2013-07-03 | 孟红琳 | Device for preparing metal powder by inert gas shielded plasmas |
| RU2541326C1 (en) * | 2013-07-16 | 2015-02-10 | Валерий Павлович Пастухов | Device for ultradisperse metal powder obtainment (versions) and obtainment method (versions) involving this device |
| CN112891967A (en) * | 2021-01-25 | 2021-06-04 | 钟笔 | Ultrafine powder particle aggregation cooling pipe type structure and ultrafine powder particle forming method |
-
2003
- 2003-09-30 RU RU2003129029/02A patent/RU2238174C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103182513A (en) * | 2013-04-01 | 2013-07-03 | 孟红琳 | Device for preparing metal powder by inert gas shielded plasmas |
| CN103182513B (en) * | 2013-04-01 | 2015-06-03 | 江苏鹰球集团有限公司 | Device for preparing metal powder by inert gas shielded plasmas |
| RU2541326C1 (en) * | 2013-07-16 | 2015-02-10 | Валерий Павлович Пастухов | Device for ultradisperse metal powder obtainment (versions) and obtainment method (versions) involving this device |
| CN112891967A (en) * | 2021-01-25 | 2021-06-04 | 钟笔 | Ultrafine powder particle aggregation cooling pipe type structure and ultrafine powder particle forming method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6590203B2 (en) | Fine particle production apparatus and fine particle production method | |
| US5611896A (en) | Production of fluorocarbon compounds | |
| US7575711B2 (en) | Apparatus for producing nano-particles of silver | |
| CN100438965C (en) | Process for the synthesis, separation and purification of powder materials | |
| RU2708200C1 (en) | Plasma-arc reactor with consumable cathode for production of powders of metals, alloys and their chemical compounds | |
| JPH05228363A (en) | Device and method for producing ceramic or cermet powdery substance | |
| JPS6361041B2 (en) | ||
| RU2406592C2 (en) | Method and device to produce nanopowders using transformer plasmatron | |
| RU2455061C2 (en) | Method of producing nanodisperse powders in microwave discharge plasma and device to this end | |
| KR101742741B1 (en) | Method and apparatus for condensing metal vapours using a nozzle and a molten collector | |
| RU2238174C1 (en) | Method for producing ultrafinely divided powder and apparatus for performing the same | |
| US4309214A (en) | Manufacture of metal powder | |
| RU2068400C1 (en) | Method and device for production of ultradispersed powder | |
| RU2341451C1 (en) | Method of production of fullerene-containing soot and device to this end | |
| US2985573A (en) | Preparation of metallic elements | |
| JP5075899B2 (en) | Powder containing calcium cyanamide, method for producing the powder and apparatus therefor | |
| CN109396456B (en) | Preparation device and method of spherical tungsten powder | |
| CN209754020U (en) | Preparation device of spherical tungsten powder | |
| CN111872408A (en) | Powder purification device | |
| WO2001044112A1 (en) | Method for purification of tungsten hexafluoride | |
| RU2343111C1 (en) | Plant for fullerene soot production | |
| JP2017048436A (en) | Dechlorination facility | |
| CN212350373U (en) | Powder purification device | |
| RU2381871C2 (en) | Device for receiving of tantalum powder of condensing type | |
| RU2167743C2 (en) | Device for production of ultradispersed powders |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20061001 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20080410 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101001 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20120410 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151001 |