Установка для получения суспензии

 

Использование: приготовление суспензий неорганических веществ в жидкостях в производстве смазочных материалов, содержащих плакирующие присадки, магнитных жидкостей и лаков, содержащих магнитоносители, а также в производстве полировочных жидкостей и паст. Установка включает смеситель с охлаждающей рубашкой, сепаратор, насос, газодувку, вентилятор, систему газоочистки. Смеситель снабжен устройством для перемешивания, штуцерами ввода жидкости, вывода суспензии, газовой фазы и соединен с сепаратором. В установку введены дополнительно плазмохимический реактор для получения ультрадисперсных порошков, теплообменник, через который плазмохимический реактор соединен с сепаратором, а также дополнительный холодильник, который с насосом и смесителем образует циркуляционный контур суспензии, и штуцер для вывода газовой фазы из смесителя, который соединен через теплообменник с узлом подачи плазмообразующего газа в реактор. Технический эффект заключается в получении суспензии высокого качества, в которой твердой фазой могут быть металлы, их оксиды, нитриды, карбиды и т.п. материалы, обладающие высокой твердостью. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для приготовления суспензий неорганических веществ в жидкости и может быть использовано в производстве смазочных материалов, содержащих плакирующие присадки, магнитных жидкостей и лаков, содержащих магнитоносители, а также полировочных жидкостей и паст.

Известно устройство для приготовления суспензий из набухаемых твердых веществ, в частности бентонита, включающее смеситель, имеющий ротор и статор, оснащенные зубчатыми кольцами, зазор между которыми образует зону действия сил сдвига.

Известно также устройство для приготовления взвеси твердых смазочных материалов, содержащих графит и полимеры, включающее смеситель коллоидного типа и коллоидную мельницу для измельчения полимерных материалов, компонентов суспензии путем их пропускания вместе с водой через зазор шириной 0,01-3 мм в течение 0,01-5 с при окружной скорости вращения ротора мельницы 10-40 м/с.

Известные устройства имеют общий недостаток, обусловленный конструктивными особенностями измельчителя, порошки, полученные в известных устройствах не обладают достаточной активностью и адгезионной способностью для приготовления качественных суспензий.

Ближайшим аналогом, принятым за прототип, является устройство для измельчения и смешения жидких материалов с твердыми, в частности целлюлозы, содержащее механическое измельчающее устройство в виде диска, коммуникации для транспортировки газовзвеси, сепаратор для выделения газообразной среды, выполняющее одновременно функцию смесителя твердой и жидкой фаз. В этом устройстве процессы осуществляются при более благоприятных условиях: повышенных температуре и давлении в присутствии пара. Однако для приготовления качественной суспензии полученные в устройстве порошки не обладают необходимой активностью и адгезионной способностью и смешение твердой и жидкой фаз неэффективно из-за конструктивных особенностей смесителя и малых скоростей перемешивающего устройства. Устройство не применимо для получения суспензии, в которой в качестве твердой фазы используются материалы, обладающие высокой твердостью (металлы, их оксиды, карбиды, нитриды и т.п. материалы).

Технической задачей является разработка установки, позволяющей получить суспензию высокого качества.

Для решения этой задачи предлагаемая установка для получения суспензии, включающая охлаждаемый смеситель, соединенный с сепаратором и содержащий штуцеры для вывода суспензии, ввода жидкости и вывода газовой фазы, снабжена плазмохимическим реактором для получения ультрадисперсного порошка, теплообменником, через который плазмохимический реактор соединен с сепаратором, и дополнительным холодильником, соединенным со смесителем с образованием циркуляционного контура суспензии, и штуцер для вывода газовой фазы из смесителя соединен через теплообменник с узлом подачи плазмообразующего газа.

Высокое качество суспензии достигается за счет того, что порошки, получаемые в плазмохимическом реакторе, являются ультрадисперсными, на выходе из реактора имеют высокую температуру, обладают высокоразвитой поверхностью и повышенной адгезионной способностью. Поскольку плазмохимический реактор соединен со смесителем через теплообменник и сепаратор замкнутыми коммуникациями, в смеситель поступают порошки нужной температуры, нужного гранулометрического состава, с сохранением свойств, приобретенных в плазмохимическом реакторе. Высокое качество суспензии достигается и за счет интенсивного смешения твердой и жидкой фаз. Этому способствует циркуляционный контур суспензии. Кроме этого с помощью циркуляционного контура суспензии осуществляется ее охлаждение, а также охлаждение отходящих из смесителя газов, используемых в установке в качестве теплоносителя.

На чертеже представлена схема установки.

Установка включает в себя плазмохимический реактор 1 для получения газовзвеси металлов или их соединений в виде ультрадисперсного порошка переработкой водных растворов или крупнозернистых твердых материалов путем их введения в поток газа, нагретого до состояния низкотемпературной плазмы (4000-10000 К).

Плазмохимический реактор состоит из плазмотрона 2, в котором возбуждается электрический разряд, обеспечивающий разогрев проходящего через него газа до состояния низкотемпературной плазмы, форсунок 3 для подачи в плазмохимический реактор перерабатывающего раствора в распыленном виде и реакционной камеры 4, в которой происходит взаимодействие плазмообразующего газа с перерабатываемым раствором. При необходимости получения суспензии с использованием в качестве исходного сырья крупнозернистых твердых материалов форсунки 3 заменяют питателями твердых материалов (не показаны). Плазмотрон 2 запитан от преобразователя электрического напряжения 5.

Плазмохимический реактор 1 соединен через теплообменник 6 с сепаратором 7 для выделения из газовзвеси твердых частиц размером крупнее требуемого и смесителем для смешения твердого ультрадисперсного порошка с жидкостью. Насос 9 и дополнительный холодильник 10, подсоединенные к штуцерам 11 и 12 смесителя, образуют циркуляционный контур суспензии. Смеситель 8 снабжен водяной рубашкой 13 для охлаждения суспензии и устройством 14 для перемешивания. В верхней части смеситель имеет штуцер 15 для вывода газовой фазы. Часть газовой фазы через распределитель 16, теплообменник 6 направляется в узел подачи плазмообразующего газа 17 и в плазмотрон. Движение газа через элементы установки 8, 16, 6, 17 в плазмотрон обеспечивается с помощью газодувки 18. Остальная часть газовой фазы направляется в вентсистему вентилятором 19 через систему газоочистки 20. Плазмохимический реактор снабжен емкостью 21 для сбора отходов, сепаратор емкостью 22 для сбора некондиционных порошков, смеситель емкостью 23 для слива суспензии.

Установка работает следующим образом. В плазмотроне 2 возбуждают электрический разряд и пропускают через него в зависимости от требуемого химического состава твердого компонента получаемой суспензии инертный или реакционный газ. При этом газ нагревается до температуры 4000-10000 К. Через форсунки 3 в горячий газ вводят распыленный раствор, который, взаимодействуя с горячим газом в реакционной камере 4, образует газовзвесь, содержащую в диспергированном виде ультрадисперсный порошок твердого компонента суспензии. В зависимости от состава раствора и нагреваемого до плазмообразного состояния газа получают газовзвеси, содержащие в виде ультрадисперсного порошка металлы или их сплавы, химические соединения, а также смеси указанных веществ, в том числе металлы с высокой твердостью, их окислы, карбиды, нитриды и т.п. материалы.

Ультрадисперсные порошки могут быть получены из твердых материалов при подборе плазмообразующего газа соответствующего состава. При этом форсунки 3 заменяют на питатели твердых материалов. Это дает возможность расширить ассортимент получаемых на данной установке суспензий.

Из плазмохимического реактора 1 газовзвесь поступает в теплообменник 6, где охлаждается до температуры, обеспечивающей возможность отделения на сепараторе 7 частиц твердой фазы с размерами крупнее требуемых. Из сепаратора 7 газовзвесь поступает в смеситель 8, в котором твердая фаза полностью улавливается жидкостью с образованием суспензии, а газовая фаза отделяется от конденсированной.

Часть газовой фазы из смесителя 8 с помощью газодувки 18 возвращается в плазмохимический реактор через распределительный узел 16 и теплообменник 6, в котором нагревается отходящей из плазмохимического реактора газовзвесью, одновременно охлаждая ее. Избыточная часть газовой фазы с помощью вентилятора 19 через систему газоочистки 20 сбрасывается в вентиляцию.

Образующаяся суспензия циркулирует в жидкостном циркуляционном контуре, в состав которого, кроме смесителя 8, входят дополнительный холодильник 10 и циркуляционный насос 9. При этом суспензия интенсивно охлаждается и постепенно насыщается твердым компонентом до заданной концентрации. По достижении суспензией заданной концентрации твердого компонента она выводится из смесителя с одновременной заменой ее жидким компонентом.

Формула изобретения

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СУСПЕНЗИИ, содержащая охлаждаемый смеситель, соединенный с сепаратором и содержащий штуцеры для вывода суспензии, ввода жидкости и вывода газовой фазы, отличающаяся тем, что она снабжена плазмохимическим реактором для получения ультрадисперсных порошков с узлом подачи плазмообразующего газа, теплообменником, с помощью которого плазмохимический реактор соединен с сепаратором, а смеситель снабжен циркуляционным контуром для суспензии и установленным в нем холодильником.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что штуцер вывода газовой фазы из смесителя с помощью теплообменника соединен с узлом подачи плазмообразующего газа.

РИСУНКИ

Рисунок 1