Ударная мельница



Ударная мельница
Ударная мельница
B22F2009/044 - Порошковая металлургия; производство изделий из металлических порошков; изготовление металлических порошков (способы или устройства для гранулирования материалов вообще B01J 2/00; производство керамических масс уплотнением или спеканием C04B, например C04B 35/64; получение металлов C22; восстановление или разложение металлических составов вообще C22B; получение сплавов порошковой металлургией C22C; электролитическое получение металлических порошков C25C 5/00)

Владельцы патента RU 2738171:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) (RU)

Изобретение относится к области изготовления металлических порошков методом ударного измельчения и может быть использовано для переработки стружки тугоплавких металлов для повторного использования в электрометаллургии. Ударная мельница для измельчения стружки из тугоплавкого металла состоит из корпуса, сопла Лаваля и неподвижного отбойника-отражателя. Сопло Лаваля выполнено с возможностью подачи в него через входные патрубки газа-носителя в виде аргона под давлением 1 МПа и стружки из тугоплавкого металла для обеспечения ускорения упомянутой стружки до сверхзвуковой скорости. Неподвижный отбойник-отражатель выполнен в виде неподвижной отбойной плиты, выполненной из того же тугоплавкого металла, что и упомянутая стружка, и расположенной в области первого диска Маха для ударного разрушения упомянутой стружки. Обеспечивается разработка ударной мельницы, которая позволяет получить высокую равномерность измельчения стружки тугоплавких металлов с минимальным содержанием пылевой фракции и нулевым содержанием продуктов износа. 3 ил.

 

Изобретение относится к области изготовления металлических порошков способом ударного измельчения, и служит, в частности, для переработки стружки тугоплавких металлов для повторного использования в электрометаллургии.

Для измельчения материалов в промышленности используются различные виды мельниц, принцип действия которых обусловлен основными способами разрушения: раздавливание, истирание, раскалывание, удар и резание. [С.Е. Андреев и др. // Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: «Недра». - 1980. - 415 с.]. При производстве тонкодисперсных материалов в больших объемах в условиях промышленности эти способы остаются практически незаменимыми благодаря высоким показателям надежности оборудования и простоте его обслуживания, несмотря на то, что КПД некоторых мельниц довольно невысок и измельчение является достаточно энергоемким процессом. Поэтому правильный выбор оборудования и требования, предъявляемые к технологии, во многих отраслях промышленности стимулируют поиск новых способов и подходов для решения проблем, связанных с измельчением различных по прочности материалов.

Из уровня техники известна ударная мельница, предназначенная для тонкого измельчения материалов с различными свойствами [В.В. Блинов и др. // Патент РФ №2282502 от 27.08.2006 Бюл. №24] - аналог. Ударная мельница содержит корпус, верхнюю крышку с центральным загрузочным патрубком, помольные камеры с вращающимися билами, систему отбора готового продукта из зоны измельчения, электропривод. Помольные камеры снабжены формирователями потоков измельчаемого материала, а в систему отбора готового продукта встроен классификатор. Частицы материала, проходя через билы смежных валов и помольные камеры, подвергаются ударам и по мере продвижения к периферии измельчаются. Измельченный материал осаживается на стенки корпуса закрученным потоком, отделяющим крупные частицы от мелких частиц, мелкие частицы отводятся газовым потоком, а крупные, увлекая за собою часть мелких частиц, отводятся на повторное измельчение, что снижает эффективность процесса, уменьшая производительность, увеличивая энергоемкость, и требует дополнительной классификации полученного порошка. Стоит отметить, что использование кислородосодержащей атмосферы окружающего воздуха для формирования потоков частиц и последующей сепарации, в случае использования стружки тугоплавких металлов, таких как молибден или вольфрам - материалов, имеющих большое сродство к кислороду, приводит к возгоранию частиц металла и образованию оксидов в процессе размола, вызванному сильным локальным тепловыделением от ударов бил на скоростях 100-200 м/с. Рассмотренное изобретение относится к устройствам для тонкого измельчения материалов с различными свойствами: твердых (мрамор), упругих (резина), тепло-чувствительных материалов (композиции на основе эпоксидных, полиэфирных или акриловых смол), но совершенно не пригодно для измельчения стружки тугоплавких металлов.

Идея использования сжатой струи газа для измельчения твердого материала получила достаточно много вариантов конструктивного оформления. Наиболее близкой по своей технической сущности является мельница ударного действия с неподвижным отбойником-отражателем [И.В. Постникова, В.Н. Блиничев, Я. Кравчик. Струйные мельницы. // «Современные наукоемкие технологии. Региональное приложение». - №2(42). - 2015] - прототип. Принцип работы прототипа заключается в следующем: измельчаемый материал подается в помольную камеру, где подхватывается струями газа-энергоносителя и разгоняется до высоких скоростей. Движущиеся с большой скоростью частицы сталкиваются либо друг с другом, либо с отбойной плитой, в результате чего происходит их интенсивное разрушение. Дополнительное измельчение осуществляется при трении частиц друг о друга и о стенки помольной камеры. Отсутствие мелющих тел позволяет получать дисперсный материал с низким и даже нулевым содержанием продуктов износа. Размеры частиц готового продукта могут регулироваться в широком диапазоне, причем ударную мельницу обычно снабжают классификатором. Во время работы сжатый газ подают в камеру измельчения через сопла. Сопла имеют два варианта исполнения - конические и сопла Лаваля. Конические сопла обычно применяют для непрочных материалов, а также в спиральных струйных мельницах. Сопло Лаваля в мельницах ударного действия имеет режим работы отличный от расчетного и не дает тех преимуществ сверхзвукового течения струи, которое повышает эффективность размола, особенно в случае измельчения тугоплавких металлов. Специальные ударные мельницы имеют сопла для формирования встречных потоков материала. В этом случае ожидаемый результат, в виде повышения эффективности, не подтверждается практически - при встрече потоков наблюдается большая область стагнации, и такой принцип ударного размола оказывается неэффективным при измельчении тугоплавких металлов.

Задачей настоящего изобретения является разработка ударной мельницы, которая позволяет при небольших технических и экономических затратах получить высокую равномерность измельчения стружки тугоплавких металлов с минимальным содержанием пылевой фракции и нулевым содержанием продуктов износа для повторного использования в электрометаллургии.

Технический результат достигается за счет того, что в ударной мельнице, состоящей из корпуса, входного патрубка, выполненного в виде сопла Лаваля и неподвижного отбойника-отражателя, сопло Лаваля работает в расчетном режиме формирования сверхзвуковой струи, а отбойная плита расположена в области первого диска Маха. Кинематическая схема ударной мельницы представлена на фиг. 1. Цифрами обозначены: 1 - корпус; 2 - сопло Лаваля; 3 - отбойная плита; 4 - подача стружки; 5 - подача газа-энергоносителя.

Устройство работает следующим образом: газ-энергоноситель (аргон) подается в сопло Лаваля (2) под давлением 1 МПа через входной патрубок (5) и на выходе сопла приобретает скорость ~400 м/с; стружка тугоплавкого металла подается в сопло по патрубку (4); приобретая ускорение и разгоняясь до сверхзвуковых скоростей, стружка сталкивается с отбойной плитой (3) и разрушается; отбойная плита выполнена из того же тугоплавкого металла, что предотвращает загрязнение продуктами износа; для увеличения эффективности и однородности ударного разрушения стружки отбойная плита помещается в область первого диска Маха, где, благодаря газодинамическим эффектам, струя газа-энергоносителя сжимается, увлекая за собой стружку и уменьшая область стагнации. Цикл измельчения закончен, измельченный материал оседает на дно корпуса (1). На фиг. 2 представлена стружка до размола. На фиг. 3 представлена стружка после (1) - однократного и (2) - двукратного размола. Благодаря применению "чистого удара" измельченный материал имеет однородную структуру с минимальным содержанием пылевой фракции и нулевым содержанием продуктов износа и пригоден для дальнейшего применения в электрометаллургии. С помощью предложенного устройства значительно снижаются энергетические затраты и повышается эффективность переработки вторичного сырья.

Ударная мельница для измельчения стружки из тугоплавкого металла, состоящая из корпуса, сопла Лаваля и неподвижного отбойника-отражателя, отличающаяся тем, что сопло Лаваля выполнено с возможностью подачи в него через входные патрубки газа-носителя в виде аргона под давлением 1 МПа и стружки из тугоплавкого металла для обеспечения ускорения упомянутой стружки до сверхзвуковой скорости, при этом неподвижный отбойник-отражатель выполнен в виде неподвижной отбойной плиты, выполненной из того же тугоплавкого металла, что и упомянутая стружка, и расположенной в области первого диска Маха для ударного разрушения упомянутой стружки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения порошковых материалов, и может быть использовано, в частности для получения медного порошка чешуйчатой формы, используемого при химической очистке хлорида титана от примесей, а также для производства красок.

Изобретение относится к получению медного ультрадисперсного электролитического порошка. Способ включает проведение электролиза с получением медного порошка, сушку полученного порошка, размол и классификацию.

Изобретение относится к способу получения фотокатализатора из порошка оксида цинка массового производства, который заключается в том, что частицы ZnO, например, цинковых белил, подвергают дополнительной обработке, обеспечивающей повышение их фотокаталитической активности, в процессе которой порошок диспергируют в содержащей аммиак-гидрат дистиллированной воде до растворения находящегося в порошке гидроксида цинка и образования водорастворимой комплексной соли гидроксид гексааммиакат цинка, отстаивают или центрифугируют полученную суспензию для отделения жидкости от частиц, промывают полученный осадок частиц дистиллированной водой в процессе диспергирования, и разделяют полученную суспензию отстаиванием, центрифугированием на две фракции с размером частиц 200 нм и менее, и с размером частиц более 200 нм, после чего полученные суспензии декантируют и высушивают до постоянного веса осадка, при этом частицы размером менее 200 нм используют в качестве фотокатализатора.

Группа изобретений относится к способу и установке для получения порошкообразного и предназначенного для изготовления редкоземельных магнитов исходного материала.

Изобретение относится к металлургии, в частности к устройствам для восстановления металлов из минералов. Устройство содержит емкость для сырьевой минеральной крошки, подающий канал, коллайдерный наноизмельчитель КНИ, разлагающий минерал на отдельные молекулы, воздушный и газовый компрессоры, блок зажигания, реакционный канал, выполненный в виде змеевика, тепловой контур с паровой турбиной и электрогенератором, газопроницаемый фильтр, емкость для сбора порошка и вентилятор для отвода газов.

Изобретение относится к области обработки металлических порошков, а именно к получению гранулированных материалов (фидстоков), используемых для получения металлических изделий методом инжекционного формования/литья под давлением и аддитивного производства.

Изобретение относится к технологии изготовления коллекторных пластин для электрических машин постоянного тока. Готовят шихту в лопастном смесителе, прессуют трапецеидальный профиль пластины на скошенных пуансонах, после чего ведут спекание при температуре 800°С в течение 45 минут и калибровку под давлением 5 т/см2.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению порошковых редкоземельных магнитов. Сплав, содержащий по меньшей мере один редкоземельный металл измельчают с получением порошкообразного продукта, подают в циклонный статический сепаратор по меньшей мере часть измельченного продукта, после чего выделенную часть подают в динамический сепаратор, содержащий сортировочный ротор.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам получения порошковых металлических материалов из металлической стружки. Предварительно осуществляют очистку исходного сырья от СОЖ, для чего заливают стружку уайт-спиритом, перемешивают и сливают уайт-спирит.
Изобретение относится к модифицированию смазочных материалов, в частности к получению добавок к моторным маслам, и может быть использовано для повышения износостойкости трущихся деталей.

Изобретение относится к получению композитной металлической пластины с рисунком. Способ включает стадии: а) обеспечение порошков по меньшей мере двух различных металлов и/или металлических сплавов; b) заполнение контейнера: b1) порошками в различных индивидуальных слоях, при этом индивидуальные слои порошков включают по меньшей мере два непараллельных слоя и/или непрямолинейных слоя; или b2) изготовление трехмерного несплошного тела из одного из порошков, которое включает по меньшей мере два непараллельных участка или слоя, и/или непрямолинейных участка или слоя; помещение упомянутого тела в контейнер и сплошное заполнение полостей в упомянутом теле и вокруг него другим порошком; с) герметизацию и вакуумирование контейнера; d) осуществление горячего изостатического прессования контейнера для формирования единого тела, включающего непараллельные и/или непрямолинейные слои металлов и/или металлических сплавов; е) возможно, осуществление горячей деформации единого тела для формирования промежуточного тела, имеющего толщину от 50 до 200 мм; f) горячую прокатку единого или промежуточного тела в двух перпендикулярных направлениях для формирования пластины; возможно, одну или большее количество стадий из g) холодной прокатки горячекатаной пластины, для формирования холоднокатаной пластины; h) продольной нарезки пластины на две или большее количество частей; и i) травления пластины для выявления или усиления рисунка.
Наверх