RU2412007C1

RU2412007C1 - Method of grading ultra-dispersed particles and nanoparticles to their sizes and device to this end

Info

Publication number: RU2412007C1
Application number: RU2009118552/03A
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Райныш (RU); Владимир Александрович Райныш; Алексей Васильевич Шурупов (RU); Алексей Васильевич Шурупов; Михаил Алексеевич Шурупов (RU); Михаил Алексеевич Шурупов
Original assignee: Владимир Александрович Райныш
Priority date: 2009-05-19
Filing date: 2009-05-19
Publication date: 2011-02-20
Also published as: RU2009118552A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to grading of powders and may be used in powder metallurgy, electronics engineering, nuclear power engineering etc. Proposed method comprises feeding the particles into vacuum for grading, driving them to translate in electric and magnetic fields, deviating them by gravity depending upon size and weight towards direction into different bins. Powder is preloaded into holler, aggregates are destructed in disintegration assembly, separated into separated particles and proportioned into classifier plasma along classifier lengthwise axis by magnetic field frozen in plasma. Then, classified particle are withdrawn from bins and fed into collectors without deteriorating vacuum in the device.

EFFECT: higher quality of finished product due to accurate grading.

18 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области селекции частиц по размерам, в частности к классификаторам порошков, и может быть использовано в порошковой металлургии, медицине, фармацевтике, изготовлении полимеров с наполнителями из ультрадисперсных и наночастиц, электронике, атомной энергетике (изготовление таблеток для ТВЭЛов) и других.The invention relates to the field of particle selection by size, in particular to powder classifiers, and can be used in powder metallurgy, medicine, pharmaceuticals, the manufacture of polymers with fillers from ultrafine and nanoparticles, electronics, nuclear energy (the manufacture of tablets for fuel elements) and others.

Известен способ и устройство классификации порошков, в котором используется ситовой способ, осуществляемый просыпанием порошков через набор сит с различными размерами отверстий, которые позволяют производить рассев на классы с требуемыми параметрами по фракционному составу и пригодны для порошков крупностью не менее 2,5-3,0 мкм. При этом разброс значений крупности отдельных частиц внутри классов может достигать 5-20%, зависит от материала порошка, его абразивности, способа производства, внешних причин, например от влажности окружающей среды, возникновения электростатических эффектов и т.д. Ниже указанных значений крупности порошка сепарация не производится ввиду огромных трудностей при изготовлении сит. Сам ситовой способ характеризуется повышенным расходом сит вследствие абразивного износа. Кроме того, возможно натирание материала сит на частицы порошка, что для особо чистых материалов может стать критичным. Для ультрадисперсных (крупность 1,5-0,3 мкм) и наночастиц (0,1 мкм и ниже) ситовой способ не пригоден даже при использовании всемирно известных приборов «Анализетте» фирмы Fritsch вследствие склонности таких порошков к образованию агрегатов и, естественно, неконтролируемому попаданию в крупные классы.A known method and device for the classification of powders, in which a sieve method is used, is carried out by pouring powders through a set of sieves with different sizes of holes that allow sieving into classes with the required parameters for fractional composition and are suitable for powders with a particle size of at least 2.5-3.0 microns. In this case, the scatter of the particle size values of individual particles within the classes can reach 5–20%, depending on the powder material, its abrasiveness, production method, external causes, for example, on environmental humidity, the occurrence of electrostatic effects, etc. Below the specified values of powder fineness, separation is not performed due to the enormous difficulties in the manufacture of screens. The sieve method itself is characterized by increased consumption of sieves due to abrasive wear. In addition, it is possible to rub the sieve material onto powder particles, which for critical materials can become critical. For ultrafine (particle size 1.5-0.3 μm) and nanoparticles (0.1 μm and below) the sieve method is not suitable even when using the world-famous Fritsch Analyte instruments due to the tendency of such powders to form aggregates and, naturally, uncontrolled getting into large classes.

Известны также устройства и способ центробежной воздушной сепарации, заключающиеся в создании условий в устройствах, имеющих вентиляторы, направляющие заслонки, циклоны и бункеры для разделении порошка на фракции по крупности частиц посредством газового потока управляемой скорости, текущей поперек потока падающих частиц. Это достаточно производительный способ, позволяющий при правильной отладке процесса получать классы порошков с разбросом значений внутри класса до 3,5-10%. Однако практически применим тоже до тех же значений, что и ситовой, поскольку ультрадисперсные и наночастицы в большинстве своем образуют довольно устойчивые агрегаты, которые имеют примерно те же размеры, что и компактные сепарируемые частицы, и выделяются в одних классах. Поэтому не пригодны для разделения ультрадисперсных, к которым относятся частицы с размерами от 1,5 мкм до 0,2 мкм, и нанопорошков, размеры которых сейчас приняты в интервале 100 нм и ниже. Кроме того, время от времени, несмотря на все меры по заземлению от статических зарядов, в данных устройствах происходят взрывы локальных пылегазовых аэрозольных объемов (в промышленности известные под названием «хлопки») с разрушением отдельных элементов, иногда с возникновением пожаров.Also known are devices and a method of centrifugal air separation, which consists in creating conditions in devices having fans, guiding dampers, cyclones and bins for separating powder into fractions according to particle size by means of a gas flow of controlled velocity flowing across the flow of incident particles. This is a fairly productive method that allows, with proper debugging of the process, to obtain classes of powders with a range of values within the class up to 3.5-10%. However, it is practically applicable also to the same values as the sieve, since ultrafine and nanoparticles for the most part form fairly stable aggregates that are about the same size as compact separated particles and stand out in the same classes. Therefore, they are not suitable for the separation of ultrafine particles, which include particles with sizes from 1.5 μm to 0.2 μm, and nanopowders, the sizes of which are now taken in the range of 100 nm and below. In addition, from time to time, in spite of all measures for grounding from static charges, in these devices explosions of local dust and gas aerosol volumes (known as “pops” in the industry) occur with the destruction of individual elements, sometimes with the occurrence of fires.

Известны также устройства и способы мокрой сепарации, заключающиеся в создании условий в устройствах, имеющих насосы, направляющие перегородки, устройства для ламинаризации течения жидкости с целью разделения порошка на фракции по крупности частиц посредством потока жидкости управляемой скорости, текущей поперек потока падающих частиц. Применяется не для всех порошков, т.к. если последние предназначены для сухого компактирования или применения, операции сушки и, возможно, удаления продуктов жидкого агента ведут не только к увеличению длительности, удорожанию, но и увеличенным межоперационным потерям. Кроме того, несмотря на то, что данный способ может выделять порошки до 1,5 мкм, внутри классов обязательно будут и ультрадисперсные и наночастицы в агрегатированных состояниях, т.к. рабочие жидкости не способны деагрегировать, хотя некоторые из них способны предохранить от объединения в агрегаты уже разделенные частицы.Wet separation devices and methods are also known, which include creating conditions in devices having pumps, guiding partitions, and devices for laminarizing the fluid flow in order to separate the powder into fractions according to particle size by means of a fluid flow of controlled velocity, flowing across the flow of incident particles. Not applicable to all powders, as if the latter are intended for dry compaction or use, the drying and, possibly, removal of the liquid agent products lead not only to an increase in duration, rise in price, but also to increased interoperational losses. In addition, despite the fact that this method can release powders up to 1.5 μm, ultrafine and nanoparticles in aggregated states will necessarily be inside the classes, because working fluids are not able to disaggregate, although some of them are able to protect already separated particles from uniting into aggregates.

Также известен способ, близкий к вышеописанному, который называется способ электромассклассификации, который основан на принципе использования тех же воздушно-центробежных устройств для образования в закрытом объеме плотных заряженных аэрозолей под действием турбулентного газового потока и их разделения при воздействии комбинации разнонаправленных сил. (Авторское свидетельство СССР на ЭМК № 1403439 (закрытое) выдано в 1988 г.) То есть это та же воздушно-центробежная сепарация, только с использованием статической и динамической электризации частиц. Недостатками этого способа являются неконтролируемое разрушение частиц и конкурирующий процесс воссоздания агрегатов, так же неконтролируемых по крупности объединений. Поэтому трудности классификации данным способом и в упомянутом устройстве на узкие фракции с размером частиц менее 2-3 мкм известны: это огромное время классификации, низкая производительность и малые различия частиц в классах, что мало приемлемо в производственных условиях. Есть еще один фактор, о котором не упоминают авторы: если при воздушно-центробежной классификации всячески отводят статические заряды, и все равно происходят «хлопки» - взрывы пылевоздушных локальных объемов внутри замкнутого аэрозольного пространства, даже с применением инертного газа (любой производственник в курсе), то факт специального набора заряда статического электричества по данному изобретению, да еще в пылегазовом объеме с ультрадисперсными и наночастицами, легко образующими взрывоопасные концентрации, - таит в себе опасность периодической утраты дорогостоящих порошков (нанопорошки, например, стоят до $20/г). Поэтому такие устройство и способ могут найти очень ограниченное применение.A method similar to the above is also known, which is called the electro-classification method, which is based on the principle of using the same air-centrifugal devices to form dense charged aerosols in a closed volume under the influence of a turbulent gas flow and to separate them under the action of a combination of multidirectional forces. (USSR author's certificate for EMC No. 1403439 (closed) was issued in 1988) That is, this is the same air-centrifugal separation, only using static and dynamic particle electrification. The disadvantages of this method are the uncontrolled destruction of particles and the competing process of reconstructing aggregates, also uncontrolled by the size of the associations. Therefore, the difficulties of classification by this method and in the aforementioned device into narrow fractions with a particle size of less than 2-3 microns are known: this is a huge classification time, low productivity and small differences in particles in classes, which is hardly acceptable under production conditions. There is one more factor that the authors do not mention: if static charges are taken away in the air-centrifugal classification in every way and “pops” still occur - explosions of dusty local air volumes inside a closed aerosol space, even with the use of an inert gas (any manufacturer is aware) , the fact of a special set of static electricity charges according to this invention, and even in a dusty gas volume with ultrafine and nanoparticles, easily forming explosive concentrations, is fraught with danger l periodic loss of expensive powders (nanopowders, for example, cost up to $ 20 / g). Therefore, such a device and method can find very limited application.

За аналог принято способ и устройство для классификации, известный как электростатический (Олофинский Н.Ф. Электрические методы обогащения, 4 изд., М., 1977). По данному способу устройство имеет загрузочные бункеры, сетки-электроды, создающие электростатическое поле, бункеры-накопители разделенных на классы частиц. В данном устройстве частицы получают заряд в результате трения о стенки бункеров и, попадая в электростатическое поле, отклоняются в нем в зависимости от крупности и величины накопленного заряда на разные углы, падая в различные бункеры-накопители.The analogue is a method and device for classification, known as electrostatic (Olofinsky NF Electrical enrichment methods, 4th ed., M., 1977). According to this method, the device has loading bins, electrodes that create an electrostatic field, storage bins divided into classes of particles. In this device, particles receive a charge as a result of friction against the walls of the bins and, falling into the electrostatic field, deviate in it depending on the size and size of the accumulated charge at different angles, falling into various storage bins.

Недостатками этого устройства и способа является невозможность классификации ультрадисперсных и наночастиц, поскольку последние попадают в предельный класс (50-0 мкм). Происходит это оттого, что указанные частицы имеют склонность к образованию агрегатов, величина которых сопоставима с величиной компактных частиц, и потому без разделения отклоняются в электростатическом поле на один и тот же угол, попадая в один класс.The disadvantages of this device and method is the inability to classify ultrafine and nanoparticles, since the latter fall into the limiting class (50-0 microns). This happens because these particles tend to form aggregates, the size of which is comparable to the size of compact particles, and therefore, without separation, they deviate in the electrostatic field by the same angle, falling into one class.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является принятое за прототип (www.sibindustry.ru/ Раздел «Технологии, код ГРНТИ 582915, наименование: «Устройство для разделения заряженных частиц по массам», дата регистрации 16.03.2004 г., область применения - получение изотопов), содержащее вакуумную камеру, в которой установлены источник заряженных частиц, состоящий из ионизационной камеры и формирующих вытягивающее электрическое поле электродов, раструб для сепарации заряженных частиц, изогнутый по дугам круговых орбит заряженных частиц и снабженный продольной щелевой прорезью, выполненной из постоянного магнита, и приемник заряженных частиц.The closest in technical essence to the claimed one is taken as a prototype (www.sibindustry.ru/ Section "Technologies, code GRNTI 582915, name:" Device for separating charged particles by mass ", registration date 03.16.2004, scope - receipt isotopes) containing a vacuum chamber in which a source of charged particles is installed, consisting of an ionization chamber and forming electrodes that draw an electric field, a bell for separating charged particles, bent along circular arcs of charged particles and bzhenny slotted longitudinal slit, made of a permanent magnet and a receiver of the charged particles.

Недостатком данного устройства является то, что рассев хоть и производится на два класса, но только ионов, а для твердых частиц, во много раз больше и массивнее, отсутствие расходного бункера, устройств, разрушающих агрегаты, предотвращающих повторное агрегатирование, и обеспечивающих рассев по бункерам согласно узким классам, а также шлюзовых устройств для эвакуации рассеянных по классам частиц без нарушения герметичности всего устройства - делают его непригодным для данной операции.The disadvantage of this device is that the sieving, although it is made into two classes, but only of ions, but for solid particles, is many times larger and more massive, the absence of a feed hopper, devices that destroy aggregates, prevent re-aggregation, and ensure sieving along the hoppers according to narrow classes, as well as gateway devices for the evacuation of particles dispersed in classes without violating the integrity of the entire device - make it unsuitable for this operation.

Задачей изобретения является разделение на классы самых мелких твердых частиц порошков: ультрадисперсных и наночастиц, размеры которых находятся в интервале 3000-1,0 нм.The objective of the invention is to classify the smallest solid particles of powders: ultrafine and nanoparticles, the sizes of which are in the range of 3000-1.0 nm.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в способе, представленном «Устройством для разделения заряженных частиц», принятом за прототип, включающем подачу частиц на классификацию, их поступательное движение в полях электрическом и магнитном, отклонение под действием силы тяжести по направлению движения в зависимости от размера (массы) с рассевом в различные бункеры, предусмотрены следующие отличия: в качестве частиц являются не ионы, а частицы порошка разных размеров (масс), состоящие из большого количества атомов и молекул, которые загружают в бункер, затем подают на разрушение агрегатов, обеспечивают отталкивание частиц друг от друга и уже в виде отдельных частиц, не способных собраться в агрегаты, дозированно вводят в пространство классификатора, где обеспечивают отклонение частиц, движущихся в плазме, под действием магнитного поля и силы тяжести, и попадание в разные бункеры в зависимости от размера (массы), откуда извлекают без нарушения герметичности устройства.The problem is solved due to the fact that in the method presented by the "Device for the separation of charged particles", adopted as a prototype, including the supply of particles for classification, their translational motion in the electric and magnetic fields, the deviation under the influence of gravity in the direction of motion depending on size (masses) with sieving into various bunkers, the following differences are provided: the particles are not ions, but powder particles of different sizes (masses), consisting of a large number of atoms and molecules, They are loaded into the hopper, then fed to the destruction of the aggregates, provide repulsion of the particles from each other and already in the form of individual particles, unable to assemble into aggregates, are metered into the classifier space, where they provide the deflection of particles moving in the plasma under the influence of a magnetic field and gravity, and getting into different bins depending on the size (mass), from where they are extracted without violating the tightness of the device.

В устройстве, включающем вакуумную камеру, устройство для получения заряженных частиц, электростатическое поле, магнит постоянного тока и бункеры, предусмотрены следующие отличия: расходный бункер для порошка, узел разрушения агрегатов, устройства для предотвращения несанкционированного соединения частиц в агрегаты, дозатор и шлюзы для извлечения частиц из бункеров без контакта с окружающей средой.The following differences are provided in the device, which includes a vacuum chamber, a device for producing charged particles, an electrostatic field, a DC magnet, and hoppers: a powder feed hopper, an aggregate destruction unit, a device for preventing unauthorized particles from joining the aggregates, a dispenser, and a gateway for extracting particles from bunkers without contact with the environment.

Кроме того, для разрушения агрегатов используют механизмы ударного, истирающего или размалывающего действия, плазму, используемую для придания частицам заряда и предотвращения их объединения в агрегаты, создают, используя тлеющий или высокочастотный разряды от отдельных или единого генератора, дозирование обеспечивают изменением наклона лотка, который служит одним из электродов, корпус классификатора делают узким для создания однородного магнитного поля.In addition, mechanisms of shock, abrasion, or grinding action are used to destroy aggregates; the plasma used to impart a charge to particles and prevent their aggregation into aggregates is created using glow or high-frequency discharges from a separate or single generator; dosing is provided by changing the inclination of the tray, which serves one of the electrodes, the classifier case is made narrow to create a uniform magnetic field.

Таким образом, техническое решение находится в применении устройства, обеспечивающего способ рассева ультрадисперсных и наночастиц за счет отклонения частиц в зависимости от размеров (масс), но во избежание попадания агрегатов в класс крупных частиц их предварительно разделяют на отдельные частицы, создавая условия невозможности повторного сбора в агрегаты, и в таком состоянии разделяют по крупности за счет их отклонения при движении в полях неравновесной плазмы и магнитного поля, оси которых перпендикулярны друг другу.Thus, the technical solution is to use a device that provides a method for sieving ultrafine and nanoparticles by deflecting particles depending on size (mass), but in order to prevent aggregates from entering the class of large particles, they are preliminarily divided into separate particles, creating conditions for the impossibility of re-collection in aggregates, and in this state are separated by size due to their deviation when moving in fields of a nonequilibrium plasma and magnetic field, the axes of which are perpendicular to each other.

На чертеже представлена схема устройства для классификации ультрадисперсных и наночастиц.The drawing shows a diagram of a device for classifying ultrafine and nanoparticles.

В оголовке устройства 1 в бункер 2 загружают порошок, который собираются разделить по фракциям. Течка бункера переходит в устройство для деагрегатирования 3, имеющее лоток, по которому движется поток порошка в агрегатном состоянии (частицы порошка слиплись в комочки). Движущийся порошок попадает в зону действия узла деагрегатирования ударного (разрушает агрегаты энергией удара), истирающего (растирает комочки агрегатов) или размалывающего (размалывает агрегаты) действия, и частично попадают в межэлектродное пространство плазмы тлеющего или высокочастотного разряда от генератора 4, где получают отрицательный заряд. Под действием отталкивающих сил заряженные частицы больше не слипаются, в соответствии с законами «пылевой плазмы» занимают определенное положение в пространстве, соблюдая определенный интервал друг от друга, и, совершая колебания в вертикальной плоскости вдоль лотка под действием сил тяжести и механических импульсов узла деагрегатирования 1, по наклонной направляются в пространство плазмы тлеющего или высокочастотного разряда в классификаторе 5. Корпус классификатора 5 представляет собой объем коробчатого сечения размерами, например, 750×500×10 мм из диэлектрика, например стекла, в котором создан плазменный тлеющий или высокочастотный разряд. Для чего в торцах коробчатого сечения установлены электроды 6 генератора 7. Вплотную к большим граням объема примыкают с обоих сторон полюса электромагнита 8, создающие однородное магнитное поле в объеме клакссификатора 5. Это поле перпендикулярно большим граням и «вморожено» в плазму.At the head of the device 1, powder is loaded into the hopper 2, which are going to be divided into fractions. The hopper flow passes into the device for deaggregation 3, having a tray along which the powder flows in the aggregate state (powder particles stick together in lumps). Moving powder falls into the zone of action of the shock disaggregation unit (destroys the aggregates with impact energy), abrasive (rubs aggregate lumps) or grinding (grinds aggregates) actions, and partially enters the interelectrode space of a glow or high-frequency discharge plasma from generator 4, where they receive a negative charge. Under the action of repulsive forces, charged particles no longer stick together, in accordance with the laws of “dusty plasma” they occupy a certain position in space, observing a certain interval from each other, and oscillating in the vertical plane along the tray under the action of gravity and mechanical pulses of the deaggregation unit 1 are directed along the oblique into the plasma space of a glow or high-frequency discharge in the classifier 5. The case of the classifier 5 is a box-section volume with dimensions, for example p, 750 × 500 × 10 mm from a dielectric, for example glass, in which a plasma glow or high-frequency discharge is created. For this, electrodes 6 of generator 7 are installed at the ends of the box section. The poles of the electromagnet 8 are adjacent to the large faces of the volume, creating a uniform magnetic field in the volume of the claxifier 5. This field is perpendicular to the large faces and is “frozen” into the plasma.

Наночастицы, падая под действием силы тяжести из дозатора в плазму классификатора 4, летят перпендикулярно магнитному полю и отклоняются в направлении дальней от входа грани. Из-за различия в массах и зарядах частиц они получают различное ускорение в горизонтальном направлении, что и обеспечивает их разделение. В нижней части реактора располагаются бункеры 9, куда должны оседать разделенные на фракции частицы.Nanoparticles falling under the action of gravity from the dispenser into the plasma of classifier 4 fly perpendicular to the magnetic field and deviate in the direction distant from the entrance face. Due to the difference in the masses and charges of the particles, they receive different accelerations in the horizontal direction, which ensures their separation. In the lower part of the reactor there are bunkers 9, where the particles separated into fractions should settle.

Бункеры оканчиваются сборниками-контейнерами 10, отсоединяемыми по мере наполнения, причем, благодаря шлюзовому устройству 11, разгерметизации устройства не происходит. Вся система находится под остаточным давлением 0,1-0,5 Торр.The bunkers end with collectors-containers 10, disconnected as they fill, and, thanks to the gateway device 11, the depressurization of the device does not occur. The entire system is under a residual pressure of 0.1-0.5 Torr.

Предлагаемая конструкция позволяет ввести в технологические процессы, использующие ультрадисперсные и наночастицы, сепарацию частиц по фракциям, позволяющую сузить размерность применяемых в процессах частиц и обеспечить контроль технологических процессов и гарантию стабильности качественных показателей готовых изделий.The proposed design allows you to enter into the technological processes using ultrafine and nanoparticles, the separation of particles into fractions, which allows to narrow the dimension used in the processes of particles and to ensure control of technological processes and guarantee the stability of quality indicators of finished products.

Пример осуществления.An example implementation.

Для получения высокоемких конденсаторов можно использовать ультрадисперсные порошки тантала, однако в этой категории порошков находятся частицы крупностью от 1,5 мкм до 1,0 нм. Такой разбег внутри классов конденсаторных высокоемких порошков недопустим, поскольку не гарантирует стабильный интервал номинальных значений емкости готовых конденсаторов.To obtain high-capacity capacitors, you can use ultrafine tantalum powders, however, in this category of powders are particles with a particle size of from 1.5 microns to 1.0 nm. Such a run-up inside the classes of capacitor high-capacity powders is unacceptable, since it does not guarantee a stable range of nominal capacitances of the finished capacitors.

Одной из причин трудности классификации порошков данной категории является склонность особо мелкой фракции частиц к агрегатированию и попаданию агрегатов при классификации в классы крупной и средней фракций (размеры агрегатов могут колебаться от 1 мкм до 300 нм), в то время, когда для изготовления анодов конденсаторов заданных параметров требуются порошки с частицами фракции, скажем, 20-60 нм.One of the difficulties in classifying powders of this category is the tendency of a particularly small fraction of particles to aggregate and get aggregates when classifying into classes of large and medium fractions (sizes of aggregates can vary from 1 μm to 300 nm), at a time when, for the manufacture of anodes of capacitors, specified Parameters require powders with particles of a fraction of, say, 20-60 nm.

Сухой порошок указанной категории загружают в бункер, устанавливаемый в оголовке 1, производят полную герметизацию устройства и производят вакуумную откачку до остаточного давления 1,0…0,1 Торр. Затем включают генераторы 7 и 8 для создания плазменных полей в классификаторе 4 и за разрушающим агрегаты механизмом, который выполнен совмещенным с дозатором 3, запускают разрушающий механизм дезагрегации. Частицы порошка из бункера поступают в зону действия разрушающего агреагаты механизма, в котором крупные, неагрегированные частицы остаются неразрушенными, а агрегаты из наночастиц разрушаются, затем и те, и другие тотчас попадают в зону неравновесной плазмы, где получают отрицательный заряд и под действием отталкивающих сил занимают в пространстве плазмы определенное положение, при котором каждая из частиц находится вне контакта с соседней. Образуется своеобразное облако, которое благодаря наклону нижнего лотка дозатора 3, являющегося одновременно и одним из электродов, создающих плазму, сваливается в пространство плазмы классификатора 4 без потери приобретенного заряда. В пространстве плазмы классификатора 4 каждая из частиц получает равновесный заряд, и в соответствии с формулойDry powder of the indicated category is loaded into the hopper installed in head 1, the device is completely sealed and vacuum pumped out to a residual pressure of 1.0 ... 0.1 Torr. Then, generators 7 and 8 are turned on to create plasma fields in classifier 4 and, after the destructive aggregates mechanism, which is combined with dispenser 3, the destructive disaggregation mechanism is launched. Powder particles from the hopper enter the zone of action of the aggregate-destroying mechanism, in which large, non-aggregated particles remain intact, and the nanoparticle aggregates are destroyed, then both of them immediately fall into the zone of non-equilibrium plasma, where they receive a negative charge and occupy repulsive forces in the plasma space, a certain position at which each of the particles is out of contact with the neighboring one. A peculiar cloud forms, which due to the inclination of the lower tray of the dispenser 3, which is also one of the electrodes that create the plasma, falls into the plasma space of the classifier 4 without losing the acquired charge. In the plasma space of classifier 4, each of the particles receives an equilibrium charge, and in accordance with the formula

(1. В.Е.Фортов, А.Г.Храпак, С.А.Храпак, В.И.Молотков, О.Ф.Петров. «Пылевая плазма». УФН, т.174, № 5, с.496-544.(1. V.E.Fortov, A.G. Khrapak, S.A. Khrapak, V.I. Molotkov, O.F. Petrov. “Dusty plasma.” Physics – Uspekhi, vol. 174, no. 5, p. 496 -544.

2. Д.В.Сивухин «Общий курс физики», т III. Электричество. 1998, 680 с.),2. D.V.Sivukhin "General course of physics", t III. Electricity. 1998, 680 p.),

где В - напряженность магнитного поля (Тл),where B is the magnetic field strength (T),

h - высота классификатора (м),h - classifier height (m),

Те - температура электронов плазмы в классификаторе (ЭВ),Te is the temperature of the plasma electrons in the classifier (EV),

ρ - плотность (кг/м³),ρ is the density (kg / m ³ ),

r - радиус частицы (м),r is the particle radius (m),

происходит распределение частиц по горизонтали в зависимости от размеров (r²). Таким образом, например, для танталовой частицы (ρ=16.6×10³ кг/м³) размером 1 мкм при напряженности магнитного поля В=1 Тл и температуре электронов 1 эВ смещение Х от исходного положения будет равно 111,5 мм. В таком случае есть возможность левую границу размеров частиц сдвинуть до 3 мкм и классификацию производить постадийно: от 3 мкм до 1 мкм, а затем, варьируя значения параметров плазмы и напряженности магнитного поля, добиться рассева последующего ряда размеров по классам.there is a horizontal distribution of particles depending on the size (r ² ). Thus, for example, for a tantalum particle (ρ = 16.6 × 10 ³ kg / m ³ ) 1 μm in size with a magnetic field strength of B = 1 T and an electron temperature of 1 eV, the displacement X from the initial position will be 111.5 mm. In this case, it is possible to shift the left boundary of the particle sizes to 3 μm and classify the classification in stages: from 3 μm to 1 μm, and then, by varying the plasma parameters and magnetic field strength, the next series of sizes will be sieved into classes.

Claims

1. A method for classifying ultrafine and nanoparticles by size-mass, including feeding particles for classification in a vacuum space, their translational motion in electric and magnetic fields, deviation under the influence of gravity in the direction of motion depending on size-mass with sieving into different bins, characterized in that the powder is pre-loaded into the hopper, the aggregates in the de-aggregation unit are destroyed, divided into separate particles and dosed into the classifier plasma, reporting progressive the movement along the longitudinal axis of the classifier under the action of a magnetic field frozen into the plasma, and then the particles divided into classes from the bins are removed in collectors without impairing the vacuum in the device.

2. The method according to claim 1, characterized in that the aggregates are mechanically separated into separate particles.

3. The method according to claim 1, characterized in that it prevents the possibility of re-aggregation.

4. The method according to claim 1, characterized in that the stream of particles entering the classifier is dosed without the use of measured volumes.

5. A device for classifying ultrafine and nanoparticles by size-mass, including a vacuum chamber, a DC magnet, hoppers, electrodes and a vacuum system, characterized in that, for the purpose of separation into narrow classes, the device has a consumable hopper, a unit for the destruction of aggregates, a dispenser for controlling the particle flux density in the classifier, plasma fields created after the destruction of the aggregates and in the classifier, in which charged particles cannot be reassembled into the aggregates, a permanent magnet and a device wa for extracting particles from the hoppers in compilations without depressurization of the classifier.

6. The device according to claim 5, characterized in that the mechanism of shock action is used to destroy the aggregates.

7. The device according to claim 5, characterized in that the mechanism of grinding action is used to destroy the aggregates.

8. The device according to claim 5, characterized in that the mechanism of grinding action is used to destroy the aggregates.

9. The device according to claim 5, characterized in that immediately after the destruction of the aggregates mechanism create a glow discharge plasma.

10. The device according to claim 5, characterized in that immediately after the destructive aggregates mechanism, high-frequency plasma is used.

11. The device according to claim 5, characterized in that the plasma in the fields immediately behind the aggregate-destroying mechanism and in the classifier is created from separate generators.

12. The device according to claim 5, characterized in that the plasma immediately behind the aggregate-destroying mechanism is created from the same generator as in the classifier.

13. The device according to claim 5, characterized in that the dosage control of the particles entering the classifier is provided with an angle of inclination of the lower dispenser tray.

14. The device according to item 13, wherein the lower tray is used as one of the electrodes that create the plasma immediately after the unit deaggregation.

15. The device according to claim 5, characterized in that, in order to form a uniform magnetic field, the classifier housing has a rectangular cross section, and its width is much less than the height.

16. The device according to claim 9, characterized in that a glow discharge plasma is created in the classifier.

17. The device according to claim 10, characterized in that a high-frequency plasma is created in the classifier.

18. The device according to claim 5, characterized in that the bunkers and collectors are separated from each other by lock assemblies, allowing the particles accumulated in the collectors to be evacuated without depressurization of the bunkers and collectors.