СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ ПОРОШКОВ И ПУДР Российский патент 2003 года по МПК B22F9/06 B22F9/04 

Изобретение относится к порошковой металлургии, конкретно к производству алюминиевых порошков и пудр.

Известен широко применяемый в промышленности способ производства алюминиевых порошков с использованием защитной (инертной по отношению к алюминию) газовой среды - азота с контролируемым содержанием кислорода, в котором, с целью экономии азота, используется его рециркуляция в производственном цикле распыления [1]. Такой способ применяется практически на всех алюминиевых заводах России, производящих распыленные порошки. На этих заводах наряду и одновременно с распыленными порошками методом размола порошков в шаровых мельницах с использованием защитной атмосферы (азот с контролируемым содержанием кислорода 2-8%) производятся алюминиевые пудры. Недостатком этого способа является большой расход азота и необходимость организации его производства.

Известно распыление расплавленного алюминия осушенным воздухом при получении крупных порошков, содержащих не более 50% фракций мельче 50-100 мкм. Такой процесс взрывобезопасен, если исключить образование пылевого облака в системе, что достигается соответствующими режимами распыления и установкой масляного фильтра в конце технологической линии, где контролируются пылевые фракции. При рассеве полученных таким способом порошков с целью выделения товарных фракций обязательно использование азота с контролируемым содержанием кислорода (не более 12%), поскольку в этой операции имеет место образование внутри грохота пылевого облака из частиц порошка менее 50 мкм. При одновременном, наряду с получением порошков, получении пудры размолом порошка в шаровых мельницах также необходимо обязательное использование азота с контролируемым содержанием кислорода (2-8%).

Известен способ получения алюминиевой пудры размолом алюминиевых порошков в шаровых мельницах по специальной технологии с использованием воздуха [3] . По этому способу размол осуществляют в азоте только при пуске установки; в дальнейшем размол ведут при подаче в систему только воздуха.

Ближайшим аналогом предлагаемого способа является способ, в котором осуществляется одновременное производство порошков распылением расплава воздухом и пудры размолом порошка в шаровых мельницах в атмосфере азота с контролируемым содержанием кислорода [2].

Как указывалось выше, недостатком этого способа является необходимость специального (автономного) получения азота для создания нейтральной атмосферы в грохотах при рассеве порошков, что усложняет аппаратурно-технологическую схему производства порошков и пудр, снижает его экономичность.

Технической задачей изобретения является замена в технологической схеме производства алюминиевых порошков и пудр чистого технического азота воздухом и разработка одновременного получения порошков и пудры без специальной организации производства азота. Технический результат заключается в повышении экономичности производства алюминиевых порошков и пудру.

Технический результат достигается тем, что способ получения алюминиевого порошка и пудр, включающий распыление расплавленного алюминия воздухом с последующим рассевом полученного порошка и его размолом в газовой среде, содержащей азот и кислород, отличается тем, что в качестве газовой среды при рассеве порошка используют газ, образующийся при размоле порошка, содержащий от 5 до 8% кислорода.

Аппаратурно-технологическая схема одновременного производства алюминиевых порошков и пудр показана на схеме (см. чертеж).

По данной схеме производство алюминиевых порошков осуществляют распылением расплава сжатым осушенным воздухом под давлением от 0,3 до 2,0 МПа. Воздух подается на пульверизационную установку для распыления расплава, состоящую из плавильной печи (1), пылеосадителя (2) и циклона (3) для осаждения порошка, масляного фильтра (4) для улавливания взрывоопасной пыли.

Полученный порошок (пульверизат) направляется на установку рассева для выделения товарных марок порошка, отсевы пульверизата (заготовка ПАП) направляются на размольную установку для получения пудр. Размольная установка состоит из приемного бункера (5), мельницы (6), сепаратора (7), циклонов (8), рукавного фильтра (9), мультициклона (10), газодувки (11).

Установка для классификации по крупности состоит из грохота (12) или других классификаторов. Отсевы порошка (заготовка ПАП) разгружаются в оборотную тару (15), а классифицированный товарный порошок и пудры разгружаются в тару (16).

Осуществление способа по описанной выше схеме заключается в следующем. Полученный по известной технологии [2] распылением расплава сжатым воздухом порошок (пульверизат) направляется для выделения порошков товарных марок (по ГОСТ) на установку рассева. Отсев порошков (заготовка ПАП) направляется на установку для размола порошка в шаровой мельнице. Безопасный процесс рассева можно вести только в защитной атмосфере азота с содержанием кислорода менее 12%, а процесс размола - с содержанием кислорода 2-8%, поэтому перед пуском в установке рассева (грохоте) и в мельнице создают именно такую атмосферу путем их заполнения воздухом и последующим ее разбавлением чистым азотом (из баллонов с азотом) до содержания кислорода ~12% в установке рассева и ~8% в мельнице. После этого мельницу запускают в работу и размол ведут в циркулирующем потоке газа без добавок азота. В процессе измельчения частиц алюминия происходит их интенсивное окисление кислородом, содержащимся в атмосфере мельницы, поэтому содержание кислорода в циркулирующем газе постепенно снижается до 2-6%. Снижение содержания кислорода восполняется добавками воздуха, а избыток газа направляется в накопитель - газгольдер (14) откуда он поступает на установку рассева порошков (5 и 12). В дальнейшем первичное заполнение установки рассева и мельницы после остановки может осуществляться из газгольдера.

Пример осуществления способа.

В плавильной печи 1 (см. чертеж), пример промышленной пульверизационной установки, было наплавлено 7000 кг алюминия марки А5, после чего методом распыления расплава сжатьм воздухом под давлением 1,6 МПа и температуре расплава 720^oС было получено в пылеосадителе (поз.2) и циклоне (поз.3) 6000 кг пульверизата крупностью менее 450 мкм (см. таблицу). Распыляющий газ (воздух) после очистки от порошка и пыли в масляном фильтре (поз.4) был выброшен в атмосферу. Пульверизат был передан на участок рассева в бункер (поз. 5) и рассеян на вибрационном грохоте марки ГСС-32 с сетками 014 и 025 (поз. 12). Перед загрузкой пульверизата грохот был "промыт" предварительно подготовленной азотно-кислородной смесью с 6 об.% кислорода, взятой из газгольдера (поз.14).

В результате рассева было получено 1800 кг (30%) товарного порошка марки ПА-4, крупностью менее 140 мкм, 1500 кг (28%) порошка марки ПА-2 (крупность 100-250 мкм) и 2700 кг (45%) отсевов - заготовки для производства пигментной пудры ПАП.

Заготовку загрузили в бункер (поз.5) размольной установки (поз.6). После включения вентилятора (поз. 11), создавшего циркулирующий газовый поток в размольно-пневмосепарационной системе, состоящей из мельницы (поз.6), сепаратора (поз.7) и циклона (поз.8), в атмосферу мельницы был подан из баллона азот в количестве, обеспечившем снижение содержания кислорода в атмосфере системы до 7,5 об.% После этого был включен привод мельницы на вращение и начата непрерывная подача в нее питателем (поз.13) заготовки ПАП из бункера (поз.5) в мельницу (поз.6).

Разгрузка товарной пудры ПАП-1 осуществлялась из циклона (поз.8) с производительностью 100 кг/ч. Через 2 часа работы в результате формирования оксидной пленки на поверхности размолотых частиц содержание кислорода в атмосфере размольной системы снизилось до 6 об.%, после чего в мельницу перед вентилятором (поз.11) начали подавать воздух в количестве 10 нм³/ч и одновременно в таком же объеме стравливать из мельницы в газгольдер (поз.14) газ, содержащий 6-7 об. % кислорода. За время производства 2500 кг пудры ПАП в газгольдер было передано 250 м³ азотно-кислородной смеси, 15 м³ из которой было затрачено для создания и поддержания защитной атмосферы в грохоте при рассеве очередной партии пульверизата объемом 6000 кг.

Дальнейшее производство порошка и пудры было продолжено в непрерывном режиме без использования свежего азота. Заполнение и промывку атмосферы мельницы и установки рассева после их кратковременной остановки осуществляли, используя накопленную в газгольдере азотно-кислородную смесь с содержанием кислорода 6-7 об.%.

Таким образом, одновременное получение порошков и пудры по предлагаемому способу можно осуществить без организации специального производства азота, что существенно повышает экономичность производства алюминиевых порошков и пудр в целом.

Источники информации
1. Производство и применение алюминиевых порошков. М.: Металлургия, 1980, 68 с.

2. Спеченные материалы из алюминиевых порошков. В.Г.Гопиенко, М.Е.Смагоринский и др. М.: Металлургия, 1993 г., 320 с.

3. Патент России 2101138, 1996 г.

Изобретение относится к порошковой металлургии, к получению алюминиевых порошков и пудр, и может быть использовано в пиротехнике, химии, энергетике, электронике. В предложенном способе, включающем распыление расплавленного алюминия воздухом с последующим рассевом полученного порошка и его размолом в газовой среде, содержащей азот и кислород, согласно изобретению в качестве газовой среды при рассеве порошка используют газ, образующийся при размоле порошка, содержащий от 5 до 8% кислорода. Обеспечивается одновременное получение порошков и пудр без организации специального производства азота, повышается экономичность производства. 1 ил., 1 табл.

Способ получения алюминиевых порошков и пудр, включающий распыление расплавленного алюминия воздухом с последующим рассевом полученного порошка и его размолом в газовой среде, содержащей азот и кислород, отличающийся тем, что в качестве газовой среды при рассеве порошка используют газ, образующийся при размоле порошка, содержащий от 5 до 8% кислорода.