Изобретение относится к технологиям, применяемым при получении металлического циркония непосредственно из рудных пород, содержащих в своем составе соединения этого элемента, а также к устройствам, используемым при проведении указанных выше процессов их переработки в этот, указанный выше, необходимый готовый конечный продукт.Синтез металлического циркония из содержащих его соединения этого элемента сырьевого материала, так называемой «ядерной чистоты», при проведении «классической», и вполне сложившейся на настоящий момент времени, широко известной технологии, обязательно предусматривает в процессе выполнения восстановления такого «рафинированного» металла, свободного от присутствия в его составе каких-либо посторонних «ненужных» примесей-загрязнителей, из содержащих этот необходимый элемент рудных пород, применение в процессе его осуществления, как минимум 25 промежуточных технологических этапов.
В число последних входят:
1. Разложение (вскрытие) циркониевой руды.
2. Получение сырьевых составляющих для проведения последующей очистки от гафния (перед выполнением этой операции исходной сырье обычно содержит примерно 1,5-2% этого, указанного выше, элемента-загрязнителя).
3. Разделение соединений циркония и гафния, осуществляемое путем осуществления синтеза содержащих или хлор, или фтор соединений этих, перечисленных ранее элементов (соответственно ZrCl4; K2ZrF2+K2HfF6)
4. Восстановление соединений циркония и получение этого металла с низким содержанием элемента гафния.
Следует также еще и отметить, что к основным процессам проведения разложения исходной циркониевой руды, которые используются при производстве этого металла, следует прежде всего, отнести так называемую «фторидную химию», т.е. конверсию соединений этого элемента, содержащих в сырьевом материале, во фтор - цирконат калия.
Указанная выше операция осуществляется при температурах 700-800°С, и обычно сопровождается «сопутствующим» дополнительным загрязнением массы синтезируемого металлического циркония «вдобавок» еще и фтором. Формируемые в объеме получаемого металла в ходе выполнения указанного выше технологического перехода примеси-загрязнители, как правило, представлены в виде соединения ZrF4.
На последующих этапах осуществления отмеченного ранее этого известного процесса производится в дальнейшем еще и так называемая «дробная кристаллизация» сформированных на предыдущих этапах процесса переработки сырья фторированных компонентов. В ходе осуществления указанного выше перехода из состава исходного циркониевого материала удаляется элемент гафний (остаточное содержание последнего в промежуточном, полученном ранее растворе, падает до величины в 0,04-0,05%). Оставшиеся в объеме этой водяной субстанции фторсодержащие соединения циркония, на самых последних, завершающих этапах процесса проведения обработки, восстанавливаются до «металла» уже с применением «электролитических методов» синтеза самого этого, необходимого для дальнейшего его использования по прямому назначению, готового конечного продукта), (см. статья в интернет «Получение циркония ядерной чистоты» http://www74zif.ru/cer-ua.html)÷
В результате выполнения такого, отмеченного ранее, своего рода «финишного перехода», т.е. операции электролиза, входящей в качестве «основной и главной» составляющей в предусмотренный этой известной технологией необходимый, используемый в ней набор из осуществляемых при ее проведении физических приемов, сформированный с ее применением металлический порошок циркония, в итоге приобретает еще одну, крайне нежелательную примесь-добавку. То есть в объеме составляющих указанный выше порошок металлических крупинок из циркония начинают размещаться и атомы кислорода, количество которых может составлять значение 0,04-0,05%.
Окончательно зафиксированное содержание в массе синтезируемого в соответствии с этой известной технологией, металлического циркония, выталкиваемого с таким трудом непосредственно из его объема элемента гафния, тем не менее, продолжает находиться в границах диапазона, обладающих достаточно заметными значениями - 0,03÷0,04%.
Как наглядно следует из всей приводимой выше информации, классический метод осуществления восстановления металлического циркония из исходных сырьевых материалов, содержащих соединения указанного выше элемента, отличается достаточно высокой степенью сложности своего исполнения, и производится только с применением большого числа необходимых для проведения его выполнения составляющих «традиционный способ» технологических этапов, при этом сам вырабатываемый по окончанию известного «традиционного» процесса конечный и уже полностью готовый продукт, как бы почти неизбежно «автоматически» включает в свой собственный состав до крайности нежелательные и «попутно стихийно» получаемые примеси загрязнители (т.е. галогениды, фториды, гафний, кислород и т.д.).
На настоящий момент времени к числу достаточно известных можно причислить еще одно существующее техническое решение-способ, в процессе выполнения которого с высокой степенью вероятности гарантировано обеспечивается проведение формирования получаемого с его применением металлического циркония, обладающего показателями так называемой «ядерной» чистоты, т.е. как бы со значительно уменьшенным количеством включенных в его состав дополнительных примесей-загрязнителей.
В соответствии с этой, известной технологией, из первоначально заготовленного сырьевого материала, на самом первом этапе ее выполнения, в первую очередь, извлекается присутствующий в нем оксихлорид гафния, а уже после этого окончательно формируется и сама основная исходная шихта, содержащая в своей массе преимущественно только оксихлорид циркония.
Затем, в последующем, весь объем этой шихты проходит через операцию так называемой «прокалки», по завершению которой и синтезируется используемый в дальнейшем, можно сказать, «промежуточный продукт».
Последний обладает как бы повышенной концентрацией относительно содержания в нем необходимых для дальнейшего осуществления процесса синтеза готового металла, соединений этого элемента (оксихлорида циркония, оксида циркония).
После выполнения всех отмеченных ранее, технологических переходов, и производят осуществление самой стадии восстановления указанного выше металла, которая протекает непосредственно в расплаве этих солей, при выполнении в нем процесса электролиза с применением при ее осуществлении необходимых для этого «парных» электродов (катода; анода).
Сформированный в соответствии с этой технологической схемой металлический цирконий, восстановленный на поверхности «гальванического» катода из расплава содержащего его соединения солей, с использованием очень даже небольшого числа необходимых для проведения синтеза этого элемента технологических стадий, вдобавок еще и обладает достаточно высокой степенью собственной чистоты относительно содержания в его массе основного получаемого металла - циркония, и, кроме того, вырабатывается из исходного сырьевого продукта с меньшим количеством образующихся при его изготовлении отходов. (См. патент RU №2468104 «Способ получения металлического циркония» С2; С25С 3/26, дата публикации - 27.11.2012 г., далее прототип.)
Однако и этому известному техническому решению-прототипу, присущи все те же самые существенные недостатки, что были отмечены здесь раньше, при проведении рассмотрения особенностей выполнения другого, почти такого же, как этот, известного способа-аналога.
Как и в предыдущем, подробно разобранному ранее случае, процесс восстановления циркония из его рудных соединений, опять же производится с применением достаточно значительного, и необходимого для осуществления достижения указанной выше цели, числа составляющих его технологических переходов.
Так, например, синтеза металлического циркония и в этом случае, осуществляется, как минимум, в две стадии, то есть сначала с применением «прокалки», а затем производится и само завершающее процесс его изготовления, электролитическое рафинирование, в ходе выполнения которого используется расплав, состоящий из его собственных солей-соединений.
Общее же суммарное число составляющих указанные выше «главные стадии» и входящих в них «основных» технологических переходов, достигает значения, равного 33 единицам.
Как очевидно следует из текста описания этого, известного технического решения-прототипа, применяемая технологическая схема проведения извлечения металла - циркония, отнюдь и не гарантирует появление возможности для формирования его кристаллической конечной структуры, в виде практически свободной от присутствия в ее массе каких-либо дополнительных и нежелательных примесей-загрязнителей, «нечаянно» попавших прямо в этот объем, и мешающих, в конечном итоге, осуществлению «правильного» эксплуатационного использования такого, уже готового продукта, по его прямому назначению.
Кроме всего прочего, надо еще и обратить внимание и на то, что осуществление указанного выше известного способа получения металлического циркония из исходных его рудных соединений, обязательно сопровождается еще и «крупномасштабным» и практически неизбежным промышленным загрязнением окружающей это производство внешней природной среды, т.е. «выбросом» ядовитых летучих газовых соединений (т.е. состоящих из хлора, используемого при синтезе, оксихлоридов циркония ZrOCl2).
Все перечисленное выше неизбежно увеличивает уровень необходимых для осуществления и этой известной технологии (прототипа), и используемых в процессе ее выполнения финансовых, трудовых, энергетических затрат, а также отрицательно сказывается на качественных характеристиках получаемого на завершающих стадиях процесса обработки самого готового конечного продукта.
Целью предлагаемого изобретения является формирование при проведении предложенного способа получения металлического циркония комплекса необходимых и наиболее оптимальных технологических условий, само наличие факта действия которого позволило бы производить синтез этого металла непосредственно прямо из соединений указанного выше элемента, входящих в состав применяемого при выполнении процесса его восстановления исходного рудного сырья с одновременным осуществлением еще и процесса изготовления, протекающего на завершающих стадиях этой технологии переработки исходного материала, необходимого готового конечного продукта, непосредственно в виде столбчатого монокристаллического кольцевого образования, которое к тому же должно еще и обладать высокими собственными физико-механическими характеристиками, а также и соответствующей им степенью чистоты относительно содержания в его теле основного, образующего его элемента циркония, и, кроме того, снижение уровня конструктивной сложности используемого при проведении предложенной технологии получения металлического циркония, самого этого устройства.
Достижение указанных выше целей обеспечивается за счет использования «ярко выраженного» влияния на ход выполнения предложенного способа переработки исходного сырьевого материала, следующего набора существенных технических признаков.
Первое, что необходимо здесь обязательно отметить, так это то, что предложенный способ включает в себе, в процессе проведения своего исполнения, размещение предварительно сформированной и содержащей соединения циркония исходной рудной сырьевой смеси, во внутреннем объеме применяемого для осуществления ее обработки, самого используемого устройства.
В указанном выше аппарате после окончания операции загрузки исходного сырья производят и генерацию физических полей, которые накладываются на все зоны в его полости, содержащие размещенную в них перерабатываемую сырьевую массу. С помощью этих физических полей и выполняется процесс восстановления составляющего кольцевой столбчатый монокристалл металла из содержащего исходные соединения этого элемента, рудного материала.
Использование этих же обрабатывающих физических полей, в конечном итоге, обеспечивает и соединение входящих в состав используемой при обработке сырьевой смеси и полученных в ней, отдельных частиц металла, в целостную единую монолитную металлическую структуру.
Во-вторых, следует также еще и отметить, что в процессе осуществления предложенного способа обязательно выполняется и перемешивание составляющих исходный объем сырьевого материала и входящих в последний его слоев при проведении его обработки. При этом производится и накопление готового конечного продукта в области устройства, расположенной в зоне воздействия применяемых при переработке сырья, указанных выше физических полей. По завершению процесса обработки осуществляется еще и выгрузка готового монолитного образования из полости используемого устройства.
В качестве же содержащего соединения циркония исходного сырья при выполнении предложенной технологии используют полученную введением в заранее заданный объем воды с последующим распределением в нем смеси, состоящей из частиц циркониевой руды, водяную суспензию. Дисперсность входящих в состав последней указанных выше твердых компонентов находится в пределах 0,001-0,008 мм, а их количество в объеме этой водяной суспензии соответствует значению 40-70%.
Сам же получаемый по завершению процесса обработки металл формируется в виде кольцевого столбчатого монокристалла, состоящего преимущественно из указанного выше элемента, т.е. циркония, Zr.
В качестве же воздействующих на сырьевые продукты физических полей применяются «трапециевидные» магнитные, напряженность которых составляет 1×105÷1,5×105 А/м, а частота колебаний соответствует значению 20-50 ед. за один час, а формируемые этими физическими полями «обрабатывающие» скопления, состоящие из принадлежащих им силовых линий, повторяют конфигурацию, максимально приближенную к очертанию пространственного образования, полученного вращением вытянутого в длину прямоугольника, совершающего повороты относительно собственной продольной оси симметрии.
При этом сам процесс формирования готового конечного продукта в виде кольцевого столбчатого монокристалла осуществляется на расположенном прямо к центру используемой для размещения исходного сырья передвижной рабочей камеры металлическом распорном стержне, выполняющем роль «затравки». На его боковой наружной поверхности на самом первом этапе проведения обработки, сначала образуется кольцевой слой, представленный получаемыми при обработке шлаковыми отходами. Затем на такого рода «подложке» синтезируется и сам необходимый готовый конечный продукт.
Как уже указывалось ранее, кристаллизация последнего осуществляется в виде кольцевого столбчатого образования, в состав которого в основном входит получаемый из рудных соединений металлический цирконий.
При осуществлении переработки с применением предложенного метода ее выполнения, используемое сырье предварительно загружают в герметично изолированную от остального объема корпуса устройства, рабочую камеру.
Последняя при ее выполнении к тому же совершает возвратно-поступательное перемещение по полости корпуса, с использованием направлений «туда-обратно», а также еще и осуществляет угловые повороты относительно собственной продольной оси симметрии.
Указанные выше угловые повороты, составляющие эту камеру элементы сначала выполняют по круговой траектории, очертание которой совпадает с передвижением часовой стрелки по циферблату - на первоначальном прямом отрезке выполняемого ею перемещения, и в противоположном направлении, соответственно, на завершающем цикл обработки, обратном.
Сама же расстановка областей формирования «трапециевидных» магнитных полей произведена с использованием трех, или кратного этому числу, другого количества спиралеобразных установочных цилиндрических линий. Последние «опоясывают» наружную поверхность корпуса устройства, в полости которого и совершает возвратно-поступательное перемещение рабочая камера с загруженной в нее массой перерабатываемого сырьевого материала.
Кроме всего указанного выше, при осуществлении предложенной технологии, зоны формирования технологических «трапециевидных» магнитных полей, которые непрерывно передвигающаяся в полости корпуса устройства его рабочая камера периодически пересекает, удалены друг от друга на одно и то же одинаковое монтажное расстояние, а само количество областей, в которых осуществляется генерация последних, составляет значение от девяти до восемнадцати единиц, приходящееся на каждую используемую для их размещения спиралевидную опоясывающую корпус устройства криволинейную траекторию.
Процесс же восстановления входящего в монокристалл металла осуществляется за счет проведения подачи к составляющим перерабатываемый объем сырья его слоям атмосферного воздуха.
В качестве же обеспечивающего выполнение этого действия элемента используют углерод, присутствующий в составе содержащих этот компонент газов, образующих, в свою очередь, сами струи продуваемого через рабочую камеру указанного выше продукта.
Перемешивание объема применяемого для получения сплава сырьевого материала выполняется в процессе осуществления его перемещения во внутреннем объеме подвижной рабочей камеры, которая совершает возвратно-поступательное передвижение по направлению от заднего корпуса устройства, к его передней части, а затем наоборот. Указанная выше операция производится за счет дробления и переноса из одной области объема полости рабочей камеры в другую составляющих перерабатываемую массу отдельных ее микропорций, протекающего под воздействием ударов, создаваемых перекрещивающимися струями подаваемого к последним сжатого воздуха. Поступление же этого продукта к указанным выше зонам осуществляется под избыточным давлением, значение которого соответствует величине 0,4÷6,0 кгс/см2.
Сами же такого рода «вонзающиеся» в составляющие массу сырья слои материала струйные потоки формируются при помощи специально предусмотренных для осуществления этого действия обдувочных элементов - сопел. Последние равномерно закреплены тоже на трех установочных спиральных линиях, которые проложены между соответствующими витками кривых, используемых для размещения магнитных генераторов.
Сами же обдувочные элементы, обеспечивающие подачу под давлением состоящих из указанного выше продукта и направленные непосредственно к объему исходного сырья такого рода «скрещивающихся» потоков, имеют как тангенциальные, так и радиальные углы наклона в 30-45° по отношению к той поверхности, на которой этот обрабатываемый материал в данный момент времени и расположен.
Загрузка же используемого для осуществления переработки исходного сырья, а также выгрузка готового столбчатого кольцевого монокристалла по окончанию процесса обработки, осуществляется в отдельном, предназначенном для выполнения указанных выше технологических переходов, съемном колпаке-отсеке, присоединенном к неподвижному основному корпусу устройства.
Само же устройство, предназначенное для осуществления способа получения металлического циркония из водяной суспензии, содержащих соединения этого элемента частиц руды, включает в себя корпус, состоящий из двух частей. Одна из «составных» частей этого корпуса является разборной и выполнена в виде накидного съемного колпака, стыкуемого с неподвижной основной цилиндрической обечайкой-корпусом. Стыковка осуществляется при помощи кольцевых плоских соединительных фланцев, и при этом длина неподвижного элемента, указанного выше сборного узла, составляет 80-85% от всего соответствующего значения габарита последнего. Остаток его длины приходится на съемную его деталь - накидной колпак. Кроме того, в полости неподвижной части корпуса устройства устанавливается передвижная рабочая камера, кинематически связанная при помощи прикрепленного к составляющим последнюю деталям ходового валика, с внешним приводом передачи движения, наличие которого в конечном итоге и позволяет производить ее возвратно-поступательное перемещение по внутренней полости этого сборного корпуса устройства, по направлению туда-обратно, с одновременно выполняемым вращением ее конструктивных элементов относительно собственной продольной оси симметрии.
Направление такого вращения меняется на противоположное в момент времени, когда производится возврат передвижной рабочей камеры из достигнутого ею конечного занимаемого этим узлом положения, в первоначальное исходное.
Сама же эта рабочая камера формируется левой и правой «поршнеобразными» ограничительными щеками, закрепляемыми на ходовом валике. Между указанными выше деталями составной рабочей камеры монтируется распорный стержень-затравка, используемый для осаждения на его боковой наружной поверхности получаемого в ней готового конечного продукта.
При этом передвигаемые внутри полости сборного корпуса устройства щеки рабочей камеры выполняют в ней функции сдвоенного поршня, и имеют герметизирующие уплотнения на своей наружной боковой поверхности.
Следует еще отметить, что сквозь стенки неподвижной части корпуса пропущены фокусирующие магнитные насадки, а также и обдувочные сопла для формирования поступающих во внутренний объем этой составляющей сборного узла устройства струй сжатого воздуха, а также, соответственно и скоплений генерируемых фокусирующими насадками магнитных силовых линий, имеющих конфигурацию вытянутых вдоль прямой линии радиальных цилиндрических лучей-«бревен».
Расстановка как тех, так и других конструктивных элементов этого устройства произведена на опоясывающих его корпус цилиндрических спиральных линиях.
Количество же такого рода установочных кривых, используемых для закрепления каждой такой детали, составляет три, или любое другое число, кратное этому значению, их единиц. Число же размещенных на каждой из указанных криволинейных траектории магнитных контуров, в состав которых и входят фокусирующие накладки, составляет величину от девяти до восемнадцати штук.
Равномерно же расставленные на аналогичных по форме и с использованием того же самого их количества спиралях, расположенных в свою очередь между витками применяемых для размещения магнитных контуров криволинейных установочных линий, обдувочные сопла имеют как радиальные, так и тангенциальные углы наклона в 30-40° по отношению поверхности корпуса, на которой они смонтированы.
Сами же рабочие элементы обрабатывающих магнитных генераторов выполнены в виде состыкованных между собой пластин из магнитопроводящего материала, с формированием в процессе осуществления их монтажа Ф-образного магнитного контура.
В объеме же составляющих этот сборный узел отдельных деталей размещены по три электрические обмотки катушки - как в левой, так и в правой половинах контура.
Общее число таких обмоток-катушек, размещенных в каждом контуре, таким образом, равно шести. Отмеченные выше электрические элементы магнитного контура выполняют в нем функции соленоидов.
Каждая такая обмотка-катушка соединена с соответствующей «псевдофазой» внешнего источника подачи электрического питания. Поступление же вырабатываемых этим внешним источником питания наборов электрических импульсов, каждый из которых имеет форму «равнобедренной трапеции», производится на отдельные соленоиды с угловым смещением составляющих эти пакеты сигналов относительно таких же, но подводимых к соседним обмоткам-катушкам, а также к генераторам, размещенным на рядом расположенных установочных спиралях.
Величина указанного выше углового смещения составляет значение в 120°. В нижней же горизонтальной перекладине каждого Ф-образного магнитного генератора, то есть имеющуюся в нем для этого выемку, запрессовывается хвостовик цилиндрической фокусирующей насадки, противоположный конец которой заходит в выполненное в установочной втулке, пропущенной сквозь стенки неподвижной части корпуса, монтажное отверстие. Указанная выше насадка имеет еще и сформированную на своей нижней торцевой части фокусирующую магнитные силовые линии полость в виде впадины с конфигурацией пространственного гиперболоида вращения.
Полученные же в местах прохода сквозь стенки корпуса установочных втулок с фокусирующими магнитными насадками, а также еще и обдувочных сопел, «криволинейные выемки» на внутренней боковой поверхности его полости, снабжены «выглаживающими» шайбами. Последние изготовлены либо из запрессованного в объем этих выемок магнитопроводящего порошка - в случае размещения там магнитных фокусирующих насадок, или в виде разрезных лепестковых мембран из эластичной резины, расположенных около выходных отверстий обдувочных сопел.
Дополнительно ко всему вышеперечисленному, в левой и правой половинах неподвижного корпуса смонтированы выпускные патрубки для вывода в наружную атмосферу накапливаемых в рабочей камере избыточных объемов газа, снабженные редукционными клапанами. Срабатывание этих элементов осуществляется в случае, когда величина давления образующихся в объеме передвижной рабочей камеры летучих соединений превышает его значение, заданное технологией обработки.
Опять же следует отметить, что в местах пересечения тела этих патрубков с боковой внутренней поверхностью неподвижного корпуса, смонтированы пластиковые перфорированные выглаживающие шайбы, обеспечивающие беспрепятственное протекание процесса скольжения в этих зонах входящих в состав рабочей камеры правой и левой щек-поршней, а также и вывод через имеющиеся в указанных выше деталях сквозные отверстия перфорации излишков заполняющих ее газовых объемов.
Также надо указать еще и на то, что в верхней части съемного колпака устройства, располагается загрузочный бункер, внутренний объем которого через имеющийся в зоне его установки сквозной люк, выполненный в этой части корпуса устройства, сообщается с полостью, размещенной под ним передвижной рабочей камеры, занимающей в момент проведения ее заполнения исходное положение перед началом осуществления цикла обработки.
Исходя из всех изложенных выше особенностей выполнения предлагаемого способа, а также еще учитывая специфику применения всего набора указанных ранее существенных конструктивных признаков в составе используемого для осуществления этой технологии устройства, можно прийти к итоговому заключению, что их наличие и позволяет коренным образом изменить характер протекания процесса формирования кольцевого столбчатого монокристалла, состоящего преимущественно из металлического циркония, получаемого при проведении переработки исходного сырьевого материала.
В связи с наличием факта действия изложенных выше обстоятельств указанная ранее технология начинает приобретать следующие, присущие только ей характерные отличия. Во-первых, к числу последних обязательно следует отнести то, что самая начальная стадия осуществления предлагаемого способа включает в себя этап так называемого «ультратонкого помола» кусков исходных руд, содержащих соединения циркония.
При его проведении используются любые известные в промышленном производстве методы дробления кускового материала, например, выполняемые при помощи обычных шаровых мельниц. При применении для достижения этой цели указанного выше устройства, куски исходной сырьевой массы, используемой в предложенной технологии, растирались помощью последнего до получения из них частиц руды, имеющих габаритные размеры в диапазоне от 0,001 до 0,008 мм.
Осуществление указанной выше операции по проведению «размола» крупных комков породы и обеспечивает в дальнейшем возможность формирования из полученной таким образом «пудры», состоящей из этих мелких рудных частиц, содержащих, в свою очередь, соединения циркония, своего рода «сухого остатка», целиком составленного из указанного выше твердого сырьевого компонента.
Указанные выше рудные составляющие такой исходной смеси непосредственно перед осуществлением операции дробления используемого в ее составе рудного комкового материала, проходят, соответственно, через этап предварительной дозировки, по окончанию проведения которого и гарантируется дальнейшее поступление необходимых для выполнения обработки исходных материалов в заранее заданном определенном соотношении, обеспечивающем сохранение их технологического процентного содержания в объеме используемого при ее осуществлении сырья. Сам этот технологический переход, то есть эта предварительная дозировка осуществляется чаще всего, при помощи взвешивания входящих в сырьевую смесь рудных составляющих (то есть соответственно необходимого объема используемой в дальнейшем циркониевой руды).
Из полученной проведением «ультратонкого помола» такой своего рода «пудры», состоящей из мелких частиц циркониевой породы, и производится формирование используемой для проведения переработки исходных сырьевых материалов в металлический кольцевой столбчатый монокристалл, жидкой, однородной, не расслаивающейся на отдельные составляющие в течение достаточно длительного промежутка времени, грязеобразной массы - то есть изготавливается сама водяная суспензия.
Для того же чтобы синтезировать последнюю, потребуется только произвести добавление к полученному таким образом «порошкообразному» объему, состоящему из мелких частиц указанной ранее рудной породы, необходимого количества воды (30-60% от суммарной массы этого твердого материала). После выполнения такого действия полученная таким образом двухкомпонентная субстанция (смесь твердых частиц плюс вода) тщательно перемешивается.
Для осуществления этого технологического перехода может использоваться любое, предназначенное для осуществления поставленной выше цели, промышленное оборудование, например, обыкновенная лопастная механическая мешалка. Сформированная по окончанию его проведения однородная «грязеообразная» порция объема водяной суспензии, состоящая из этих двух перечисленных выше компонентов, помещается затем в полость загрузочного бункера 2, входящего в состав съемной части корпуса, применяемого при проведении процесса обработки самого этого устройства. Из полости загрузочного бункера 2 водяная суспензия через имеющийся в съемном колпаке 4 сквозной проем-люк «В» (см. фиг.1) «самотеком» поступает во внутреннее пространство передвижной рабочей камеры, размещенное прямо под загрузочным бункером, и сформированное ограничивающими его с правой и с левой сторон щеками-поршнями 3, входящими в состав такого, указанного выше, узла. По завершению операции полного вывода всей ранее заполнявшей объем загрузочного бункера 2 сырьевой массы 1 в указанную выше полость передвижной рабочей камеры, производится выполнение следующих действий.
Сразу же и одновременно подключаются к внешним источникам питания, осуществляющим формирование и подачу «трапецевидных» электрических импульсов все входящие в состав Ф-образных магнитных генераторов 11 их обмотки-катушки 13.
Ходовой валик 8 приводится в движение, и заставляет перемещаться составляюшие рабочую камеру конструктивные элементы по направлению из исходного первоначального положения, к самой передней «правой» части неподвижной половины корпуса 6 устройства. Одновременно с выполнением указанного выше поступательного движения со скоростью 40-60 мин, детали рабочей камеры осуществляют еще и дополнительные угловые повороты относительно собственной продольной оси симметрии (2-4 об/мин). Кроме того, к внешней подающей воздух под избыточным давлением магистрали (0,4-6 кгс/см2); подсоединяются размещенные на спиралях «Д» проходящих между соответствующими витками установочных кривых «Г» линий с закрепленными на них генераторами 11, обдувочные сопла 10.
Таким образом, начиная цикл обработки, рабочая камера с попавшим между формирующими ее щеками 3 обрабатываемым сырьевым материалом 1, выдвигается из полости накидного съемного колпака 4, и переходит после совершения этого действия, непосредственно во внутренний объем неподвижного корпуса 6 (см. фиг.1). По мере увеличения значения глубины проникновения рабочей камеры непосредственно в указанную выше полость этого сборного узла, помещенный в последнюю сырьевой материал 1 подвергается постоянно усиливающемуся силовому воздействию, осуществляемому как «вонзающимися» в составляющие его массу слои «перекрещивающимися» между собой струями выпускаемого из сопел 10 сжатого воздуха, так и со стороны генерируемых фокусирующими насадками 14 магнитных «лучевых» цилиндрических потоков «К» (см. фиг.3). В связи же с тем, что все указанные выше конструктивные элементы размещены на опоясывающих наружную боковую поверхность корпуса 6 спиралях «Г» и «Д» (3 ед. + 3 ед.), то внутренняя полость с «черепашьей» скоростью ползущей вдоль корпуса 6 устройства рабочей камеры с помещенным туда перерабатываемым в металл сырьевым материалом 1 при выполнении своего перемещения неминуемо попадает в зону влияния всех этих, перечисленных выше силовых энергетических формирований.
Указанные выше пространственные технологические системы, состоящие из образующих последние отдельных «физических» элементов, имеют одну и ту же, строго сохраняемую собственную конфигурацию, определенным образом ориентированную относительно линии траектории, которую прокладывает рабочая камера при осуществлении своего поступательного движения по внутренней поверхности сборного корпуса устройства. То есть с учетом факта наличия действия указанных выше обстоятельств, можно с большой долей уверенности предполагать следующее: по истечению некоторого, достаточно незначительного промежутка времени, в пространстве, разделяющем левую и правую щеки 3 этого сборного узла, начинает действовать целый набор факторов, формируемых при помощи всех перечисленных выше и используемых в составе конструкции устройства силовых спиралевидных образований.
Во-первых, на покрывающую ее днище массу перерабатываемого сырья 1 в момент выполнения рабочей камерой такого поступательного перемещения от первоначально занимаемой последней позиции к переднему «правому» концу корпуса 6, обрушивается целая серия направленных под разными пространственными углами «скрещивающихся воздушных ударов».
Такого рода характер протекания воздействия со стороны формируемых струйными соплами 10 воздушных потоков объясняется, прежде всего, выбранной схемой проведении их монтажа на корпусе 6 (то есть их размещением вдоль опоясывающей корпус устройства спиральной линии «Д» и под «наклонными» углами к поверхности корпуса, на которой они и закрепляются).
Испытывая на себе постоянно осуществляемое влияние со стороны последних, покоящаяся в самой нижней части рабочей камеры компактная «куча» исходного сырья, в буквальном смысле этого слова, «разметается» на отдельные, мелкие, ранее составляющие ее микрообъемы. Эти полученные из исходного материала новые «микроскопические» сырьевые фрагменты подхватываются сформированным между соответствующими поверхностями правой и левой щек 3 своеобразным вихревым «торнадо» «Е», и начинают после этого выполнять принудительно заданную его воздействием циркуляцию в создающих такой спиралевидный поток и генерируемых с помощью сопел 10, составляющих это газовое образование и входящих в него, струях.
Следует помнить еще и о том, что вследствие продолжающегося и непрерывно осуществляемого нанесения отмеченных ранее «серий», как бы представленных такого рода проводимыми в указанных выше зонах «воздушными атаками», сорванные с места своего первоначального «базирования», и разнесенные по всем составляющим объем рабочей камеры ее отдельным областям, мельчайшие порции исходного материала 1 неминуемо преобразуются в аэрозольные пузырьки, сформированные из мелких воздушных газовых образований, а также и пленки покрывающей их жидкости, а еще и налипших прямо на ее поверхность микроскопических частиц рудной породы.
Как уже было отмечено выше, вся полученная, указанным ранее образом, масса такого рода аэрозольной пены, продолжает осуществлять непрерывно протекающую между ограничивающими полость передвижной рабочей камеры щеками 3, и направленную вдоль заданной вихревым потоком «Е» ориентирующей спирали - своего рода «вынужденную» циркуляцию.
Отмеченный ранее характер переноса составляющих это «аэрозольное» облако слоев охраняется на протяжении всего периода времени, в течение которого и производится перемещение рабочей камеры в корпусе 6 устройства по направлению «туда-обратно».
В процессе выполнения этой принудительно обеспечиваемой циркуляции полученной в полости передвижной рабочей камеры «вспененной массы» из «аэрозольных пузырьков», размещенные на них микрочастицы рудной породы в обязательном порядке «наталкиваются» на пронизывающие «насквозь» объем полости корпуса 6, а, следовательно, и составляющие разделительное пространство между щеками 3 рабочей камеры области, прямолинейные цилиндрические и радиально направленные, вращающиеся скопления «К», принадлежащие создаваемым в устройстве «трапецевидным» магнитным полям.
Наличие постоянного действия этого обстоятельства в процессе проведения обработки сырьевого материала, опять же снова приводит к неизбежному появлению целого ряда новых, воздействующих и преобразующих структуру рудных составляющих исходного продукта, физических факторов.
По сути дела, каждый отдельно взятый такого рода «технологический» аэрозольный пузырек, в процессе совершения собственного сложного пространственного перемещения по криволинейной трехкоординатной траектории, как бы «продирается» через выставленный ему навстречу «частокол», состоящий опять же из расставленных по пространственной спирали отдельных формирующих его «бревен» - то есть скоплений, расположенных радиально в самой полости устройства, и растянутых непосредственно в составляющих ее зонах, к тому же обладающих конфигурацией прямолинейных цилиндрических, вращающихся вокруг своей оси симметрии структурных образований, состоящих из собранных в «плотный пучок» магнитных силовых линий.
Кроме всего прочего, «высота» этих выставленных прямо на пути выполняемого такой «аэрозольной пены» перемещения, и как бы являющихся своего рода ему преградой, сразу трех сооруженных вдоль траектории выполняемого ею движения «частоколов» (магнитные генераторы 11 закреплены на трех опоясывающих корпус 6 установных спиралях «Г»), еще к тому же и непрерывно изменяет свою собственную величину.
То есть каждое входящее в такого рода «ограждение» «силовое» бревно поочередно, то увеличивает свою длину, то снова сбрасывает этот параметр практически до самого нуля, и при всем этом оно еще и проворачивается вокруг собственной продольной оси.
Указанное выше явление имеет место вследствие того, что посылаемые на создающие обрабатывающие магнитные поля соленоиды 13 наборы электрических импульсов имеют «трапециидальную» форму (см. фиг.5 - псевдофазы а, б, в), и подаются с угловым смещением относительно друг друга.
К тому же составляющие воздвигнутые на пути перемещения отдельных аэрозольных пузырьков такого рода «ограждения» единичные бревна имеют еще и монтажные смещения относительно аналогичных, но используемых в соседних, расположенных рядом с этим, таких же точно «частоколов» (подаваемые на соленоиды 13 импульсы еще и сдвинуты в каждый посылаемый к соленоидам псевдофазе а, 6, в на угол 120° - см. фиг.5)·
Прямолинейность очертаний формируемых фокусирующими насадками 14 скоплений (цилиндрических бревен) генерируемых контурами 11 магнитных линий обеспечивается использованием в составе этого конструктивного элемента так называемых концентрирующих последние выемок «М», выполненных в виде углубления, имеющего форму пространственного гиперболоида вращения (см. фиг.3).
Исходя из всего изложенного выше, можно прийти к итоговому выводу, что «продирающиеся» через воздвигнутый прямо на траектории их перемещения своего рода «трехполосный» технологический комплекс, состоящий из указанных выше магнитных ограждений, отдельные элементы которых к тому же еще и периодически меняют свою высоту, и вращаются вокруг своей оси, микроскопические частицы обрабатываемого сырья неизбежно проходят при этом через «сплошной ливень» наносимых с применением всего возможного набора пространственных направлений их воздействия, а также непрерывно изменяющих собственную величину, генерируемых составляющими эти «частоколы» бревнами, мощных силовых ударов.
Под влиянием последних, входящие в состав «нацепленных» на пленочное покрытие аэрозольных пузырьков микроскопических твердых частиц исходной рудной породы, молекулы соединений, содержащие образующий вырабатываемый монокристалл металл раздрабливаются на отдельные «фрагментарные» составляющие. При этом разрываются все виды ранее соединявших образующие их элементы валентных связей - как ионных, так и ковалентных.
Полученные из «сырьевых» молекул отдельные, ранее составлявшие их атомы, под влиянием указанного выше мощного непрерывно выполняемого внешнего энергетического воздействия, перестраивают свою первоначальную структуру - имеющиеся у них электроны переходят с низлежащих орбит относительно их ядра на более высокие, изменяются их спиновые моменты. В итоге всего этого, в конечном завершающем варианте проведения структурной перестройки, размещенные непосредственно в зоне обработки и полученные указанным выше образом атомы - «обломки» преобразуются в заряженные положительно или отрицательно частицы - то есть в ионы. Но такого рода технологический комплекс, как бы формируемый из «вибрирующих пик» своего рода отбойных молотков (в роли этого инструмента выступают генерируемые магнитными контурами 11 и посылаемые через насадки 14 силовые потоки), «ломает», а также превращает в набор «активированных фрагментов» не только соединения содержащегося в твердых сырьевых частицах и перерабатываемых в готовый конечный продукт металла, но и «разрывает» находящиеся в этой же зоне газовые молекулы, содержащие элемент - восстановитель, то есть углерод. Последний, как было уже отмечено раньше, входит в состав обязательно присутствующих в атмосферном воздухе и образующих его газов (СО2; СН4).
Появление синтезированного указанным выше образом иона углерода, то есть вещества, обладающего ярко выраженными свойствами компонента-восстановителя, в непосредственной близости от активированных с применением мощных магнитных потоков и полученных ранее «осколочных» фрагментов, содержащих заряженные частицы металла, и обеспечивает «крепкое» соединение высвобожденного при «разрушении» исходных молекул-соединений атомов кислорода, которые мгновенно формируют прочные валентные связи с указанным выше элементом восстановителем, и в конечном итоге, удаляются из области проведения обработки, превращаясь в новое летучее газовое соединение. Сформированные таким образом объемы газа покидают полость рабочей камеры в моменты времени, когда она перемещается через зоны установки выпускных патрубков 18 (фиг.1), снабженных редукционными клапанами 19. При срабатывании последних, настроенных на определенное и заранее заданное технологическое избыточное давление, накопившиеся в полости рабочей камеры порции уже ненужных летучих соединений отправляются через верхний конец выпускного патрубка 18 непосредственно в окружающее применяемое устройство, наружную атмосферу.
Сами эти вновь возникшие таким образом металлические компоненты, формируются непосредственно из входящих в состав руды и восстановленных из присутствующих там соединений, необходимых для этого элементов, и создают в области обработки в самый начальный период ее выполнения, пока еще микроскопические центры кристаллизации, преимущественно состоящие из полученного таким образом готового конечного продукта.
Под воздействием же непрерывно циркулирующего в полости рабочей камеры, и искусственно сформированного там вихревого потока, они на такой «стартовой» стадии обработки перемещаются в ней пока что только по направлению от левой ее щеки 3 к правой, а затем наоборот, как бы свободно «плывя» в его вращающихся с высокой скоростью спиральных струях.
Следует обязательно дополнительное внимание еще и на то, что при проведении более подробного рассмотрения особенностей проведения технологии этих, как будто бы без каких-либо заметных затруднений «парящих» в принадлежащих этому «торнадо» и составляющих его воздушных слоях, металлических зерен-зародышей будущего монокристаллического кольцевого образования, неизбежно выявляется и наличие факта действия одного, но очень существенного обстоятельства, облегчающего, так сказать, процесс их беспрепятственного появления на «белый свет».
Разносимые созданным там спиралеобразным «ураганом» отдельные пузырьки аэрозольной пены, содержащие на себе микрочастицы применяемых при обработке рудных пород, перемещаясь в объеме передвижной рабочей камеры с использованием сложного набора криволинейных пространственных траекторий, многократно меняют свое позиционирование относительно собственных трехкоординатных осей симметрии. При этом такие «пенные» пузырьки еще и постоянно смещаются как бы «то туда», «то сюда», в разные стороны от направления специально осуществляемого в зоне проведения восстановления металла в и непрерывного создаваемого в самом устройстве, необходимого для выполнения указанной выше операции, технологического силового воздействия, формируемого в той же самой области обработки, где все эти пузырьки в данный момент времени сами и находятся.
Образно говоря, каждая отдельная такого рода перерабатываемая сырьевая частица в момент нанесения силового обрабатывающего удара подставляет под него то один свой «бок», то другой, и непрерывно вращаясь при этом, обеспечивает повод под него всех составляющих ее собственный объем и образующих его микрослоев исходного материала.
За счет действия указанного выше фактора, генерируемые в устройстве обрабатывающие магнитные потоки приобретают наиболее оптимальные условия для осуществления свободного доступа ко всем, составляющим эти твердые микрочастицы структурным образованиям, и тем самым обеспечивается максимально высокая скорость протекания своего рода «преобразующей» и «изменяющей» переработки входящих в последние их исходных соединений, в необходимый готовый конечный продукт.
Отмеченное же ранее такого рода свободное воздушное «планирование» вновь возникших зародышей из кристаллического циркония в вихреобразных струйных потоках продолжается до тех пор, пока по каким-либо объективно проявляющим себя причинам, масса последних не станет настолько значительной, что действующая на них сила гравитации не начнет значительно превышать созданную вихревым образованием аэродинамическую подъемную.
Такого рода «разрастание» мелких крупинок в более крупные гранулы становится возможным в силу влияния сразу же двух, обеспечивающих неизбежную реализацию на практике этого фактора, одновременно действующих процессов. В соответствии с первым из указанных выше, «летящая» в толще аэрозольного облака крупинка металла Zr неминуемо нацепляет на свою наружную поверхность окружающие ее со всех сторон другие, более мелкие твердые частицы, соответствующим образом размещенные в этот момент времени, на самых малогабаритных аэрозольных пузырьках. Последние, наталкиваясь на летящие на них «прямо в лоб» с высокой скоростью твердое «громадное» кристаллическое зерно, попросту схлапываются, выбрасывая при этом на его тело нацепленные на поверхность этого воздушного пузырька и переносимые им до этого, рудные микрочастицы. В результате свершения целого ряда таких многочисленных столкновений, наружная поверхность «парящего» в воздушном потоке кристаллического зародыша, приобретает своего рода «шубу», состоящую из микропорции рассеянной вокруг него на других соседних аэрозольных пузырьках, а в результате осуществления указанного выше действия, «прилипшей» непосредственно к нему, рудной породы. В связи же с тем, что продолжает протекать и сам процесс его передвижения в охватывающих «зародыш» со всех сторон вихревых воздушных потоках, последний всем своим телом многократно и периодически пересекает созданную радиально расположенными вдоль применяемых в устройстве установочных спиралей, и сформированную в его полости пронизывающими ее скоплениями магнитных силовых линий генерируемых там физических полей, своего рода обрабатывающую и развешенную в объеме самой рабочей камеры, «цилиндрическую вибрирующую бахрому».
Указанные выше процессы проведения преобразования содержащихся в налипших на теле кристаллического зародыша слоях рудной породы, состоящей из соединений, входящих в состав конечного продукта металла, продолжают выполняться и там в соответствии с уже разобранной выше технологической схемой. Вследствие этого «обволакивающая» тело переносимого вихревыми потоками «зернышка» полученного ранее элемента «шуба», в конечном итоге, превращается в полноценное металлическое покрытие, равномерно распределенное по всей наружной поверхности последнего. Расположенные непосредственно под самым основанием этой, сформированной из сырьевой «шубы» металлической пленки, и прилегающие к ней «наружные» слои кристаллического зародыша в этом случае выполняют функцию подложки-затравки, на которой и осуществляется сам процесс ее выращивании. В конечном итоге «пролетающий» по полости передвижной рабочей камеры кристаллик металла Zr, вследствие всего этого, существенно увеличивает свои первоначальные габаритные размеры, а, следовательно, и объем, и собственную массу.
Одновременно с отмеченной выше схемой осуществления выращивания более крупных металлических кристаллов из всякой образовавшейся ранее в зоне обработки «зародышевой» мелочи, действует и еще один, второй механизм проведения синтеза аналогичных крупногабаритных структурных образований. Последний осуществляется следующим образом. При выполнении сложных пространственных перемещений в ограниченном полостью передвижной рабочей камеры пространстве мелкими, только что вновь возникшими там кристаллическими зернышками металла, неизбежно возникают ситуации, когда эти микроскопические металлические «крупинки» непосредственно сталкиваются друг с другом. Так как в зоне совершения такого рода «взаимных наездов», как правило, размещены скопления магнитных силовых линий, собранные в «плотный» цилиндрический пучок, то есть там всегда присутствует своего рода «обрабатывающая бахрома», создаваемая входящими в состав устройства магнитными контурами 11 и фокусирующими насадками 14, то «натолкнувшиеся» друг на друга мелкие металлические зародыши, в итоге этого, склеиваются под воздействием указанных выше силовых «инструментов» между собой, образуя в результате новую составную структуру. Вполне понятно, что она имеет большие линейные размеры, относительно тех, что имели исходные, составляющие ее отдельные образования.
На практике указанные выше механизмы формирования крупногабаритных «чешуйчатых» структур из появившейся в области проведения обработки сырьевого материала всякой присутствующей там металлической мелочи, протекают совместно и одновременно, что и обеспечивает преобразование появившихся в ней мелких кристаллических зернышек, в своего рода крупноразмерные куски полученного в зоне обработки «гранулированного» готового конечного продукта.
Так как указанные выше «объединенные» образования, уже не в состоянии вследствие серьезного увеличения собственного веса, продолжать процесс своего «плавания» в струях созданного в полости передвижной рабочей камеры вихревого воздушного потока, то последние под действием сил гравитации «камнем» падают вертикально вниз, и достигают самого крайнего нижнего горизонтального уровня своего возможного последующего размещения в корпусе устройства. На наружной же боковой поверхности стержня-затравки 7, установленного прямо вдоль продольной оси симметрии устройства, к этому моменту времени успевает сформироваться кольцевой слой «Ж» (см. фиг.2), состоящий из образующихся в процессе проведения прямого восстановления металла из его рудных соединений «липких» шлаковых отходов. Последние, как правило, состоят на 80-85% из полученного и накопленного в этой зоне, объема входящих в указанные выше «хвосты» шлака, т.е. так называемых ферроцирконоалюмосиликатов.
Этот обволакивающий наружную поверхность стержня-затравки 7 промежуточный слой «Ж» появляется там, прежде всего, в силу того, что в центральной зоне рабочей камеры, на помещенные в нее частицы практически не действуют аэродинамические силы, создающиеся преимущественно «периферийными» струями проносящегося в ней вихревого воздушного потока «Е». То есть этот стержень-затравка 7 помещен как бы в самый «глаз бури», где всегда «царит» полный «штиль». Обладающие же хорошей «клеящей» способностью мелкие частицы синтезируемых в рабочей камере шлаковых отходов, под воздействием создающихся в ее полости и направленных от ее периферии к центру воздушных потоков (от зоны высокого давления в области максимального разряжения), практически всегда осуществляют в ней собственное, радиально направленное перемещение, которое, в конечном итоге, собирает их вместе и заставляет «слипаться» в опоясывающий стержень-затравку 7 кольцевой слой «Ж» (см. фиг.2). Последний имеет достаточно «рыхлую» структуру, и в последующем легко разъединяется на составные части при извлечении из корпуса устройства готового конечного продукта, имеющего форму кольцевого столбчатого монокристалла «И» (см. фиг.2).
Аналогичные процессы имеют место и при проведении получения в устройстве самого металлосодержащего конечного продукта. То есть часть сильно «разросшихся» кристаллических зародышей синтезируемого металла падает вниз, попадая при этом прямо на наружную поверхность размещенного по центру камеры и образовавшегося уже там раньше кольцевого слоя из шлаковых отходов «Ж», и застревает на контактирующей с ними его плоскости, создавая при этом как бы «вторичные зоны» протекания дальнейшего роста объема формирующегося там конечного готового образования. Вновь переместившиеся туда же крупицы из синтезируемого элемента начинают использовать эти ранее попавшие в указанную выше область куски металла в качестве опорной подложки-основания, обеспечивающей возможности протекания их дальнейшего роста и, в конечном итоге, формирование за счет «слияния» всех этих отдельных его «зернышек» в целостный монолит, готового конечного продукта - столбчатого кольцевого монокристалла, состоящего преимущественно из одного циркония.
Несколько иная картина наблюдается в случае, когда крупицы металла, увеличившие собственную первоначальную массу, в силу действия какого-либо комплекса негативных на то факторов, пролетают «мимо цели» - то есть падают вниз, минуя при этом центральный стержень-затравку 7, и в итоге проваливаются в самую нижнюю область неподвижного корпуса 6.
Попав на самое его «днище», они могут либо свалиться прямо на лепестки разрезной выглаживающей шайбы 17 (см. фиг.4), закрывавшую выходное отверстие сопла 10, или на поверхность своего рода промежутка, разделяющего такие распределенные по боковой наружной поверхности сборного узла 6, входящие в его состав обдувочные элементы 10.
В первом варианте «бьющая» под достаточно высоким напором струя сжатого воздуха, отгибающая радиальные лепестки выглаживающей шайбы 17 в сторону (см. фиг.4), тут же подбрасывает угодившее в эту зону «зернышко» металла под наклонным углом по направлению к той плоскости, на которой оно и лежало, а также еще и вверх.
В итоге выполнения указанного выше собственного перемещения, направление которого задается имеющимися тангенциальными и радиальными углами наклона у установленных на опоясывающей спирали «Д» обдувочных сопел 10, и попавшая под удар воздушной струи металлическая крупица будет либо выброшена в центральную область рабочей камеры и в итоге этого опять же окажется приклеенной к разрастающемуся монокристаллу «И», или вступит в непосредственный контакт с поверхностью ограничивающей полость перемещающейся рабочей камеры с одной из ее сторон, щеки-поршня 3. При таком соударении «металлическое зернышко» совершает рикошет, и опять же, либо «отскакивает» от плоскости этого элемента устройства, и перемещается к «ядру» рабочей камеры, заполненному разрастающимся металлическим монокристаллом «И», или снова попадает в нижнюю область корпуса 6. В этом случае цикл передвижения металлической крупицы повторяется точно таким же образом. Попавшие же на «разделительный перешеек» между установленными в корпусе устройства соплами 10, «зернышки металла» рано или поздно выталкиваются с места своего первоначального базирования поверхностью непрерывно и поступательно перемещающейся щеки-поршня 3 рабочей камеры, которая, к тому же еще и «прокручивается» вокруг собственной продольной оси симметрии.
Таким образом, и эта часть накопленных на «днище» корпуса 6 металлических крупиц оказывается «задвинутой» на участки его поверхности, через которые пропускаются струи поступающего в объем рабочей камеры сжатого воздуха.
Очутившись в этих зонах поверхности корпуса 6, и это скопление «зернышек» полученного в рабочей камере этого готового конечного продукта, пройдет через весь разобранный ранее цикл, состоящий из «рикошетов» и «отскоков», который в конечном итоге, в силу действия обыкновенных законов статистической вероятности, заставит последние занять зафиксированное прямо в толще выращиваемого монокристалла «И» необходимое конечное положение.
Указанные выше процессы формирования кольцевого столбчатого монокристалла «И» на стержне-затравке 7 (см. фиг.1) продолжаются на протяжении всего промежутка времени, в течение которого и производится перемещение рабочей камеры, по направлению туда-обратно соответствующий габарит которой в связи с изложенным выше и составляет 15-20% от значения этого параметра определяющего общую длину используемого для ее передвижения устройства. Исходя из необходимости создания оптимальных условий для завершения процесса обработки произведен и выбор величины скорости проведения ее продольной подачи (40-60 мм/мин). Угловые повороты последней вокруг собственной продольной оси симметрии рабочая камера совершает с незначительной скоростью - всего лишь 2-4 об/минуту.
Вращающийся при выполнении реверса в другую сторону (обратный отрезок осуществляемого камерой пути перемещения) стержень - затравка 7 как бы «накручивает» на свою наружную поверхность формирующиеся вокруг нее слои металла, увеличивая тем самым степень равномерности распределения их получаемых в этих зонах их собственных толщин по всей длине тела самого образующего в рабочей камере монокристалла «И».
Итак, достигнув своего крайнего конечного переднего «правого» положения, и получив соответствующие команды от применяемого в составе устройства блока внешнего питания и управления, рабочая камера начинает перемещаться в обратную сторону, то есть начинает передвигаться уже к самой задней «левой» части корпуса устройства 6 до тех пор, пока она снова не займет то же самое исходное положение в полости съемного колпака 4, в котором она и находилась на самом начальном этапе выполнения процесса обработки. В процессе осуществления этой части цикла такого рода обратного движения этого рабочего узла устройства, который выполняется с той же самой скоростью, что и прямое, в нем продолжают проводиться процессы «окончательного завершения» формирования получаемого столбчатого кольцевого монокристалла, состоящего из элемента циркония. То есть по сути дела, производится доводка его конфигурации и состава до требуемых технологией обработки окончательных кондиций.
Переместившись в крайнее левое положение, и заняв опять свою исходную позицию, по завершению выполнения указанного выше действия, рабочая камера устройства заканчивает тем самым весь цикл осуществления процесса переработки исходного сырья в необходимый конечный продукт. Соответственно, на этом этапе отключаются: привод, обеспечивающий выполнение возвратно-поступательного и вращательного перемещения рабочей камеры, обесточиваются соленоиды 13 магнитных генераторов 11, а сопла 10 отключаются от внешней, подающей сжатый воздух магистрали. При этом от задней части корпуса 6 за счет освобождения прижатых друг к другу фланцев 9, отсоединяется съемный колпак 4.
После этого развинчивается притягивающаяся поршнеобразную щеку 3 к опорным плечикам стержня затравки 7 гайка 9, и щека 3, снимается с соответствующего конца ходового валика 8 (см. фиг.1). Полученный обработкой монокристалл монокристалл Zr «И», благодаря наличию промежуточного рыхлого слоя шлаковых отходов «Ж», легко сталкивается с наружной поверхностью стержня-затравки 7 и отправляется для использования его по прямому назначению. Цикл проведения обработки можно считать на этом законченным.
Сами процессы прямого восстановления составляющего получаемый столбчатый монокристалл элемента из его рудных соединений в момент выполнения на них воздействия со стороны искусственно созданных мощных магнитных потоков, осуществляются в соответствии со следующими схемами проведения преобразования исходных компонентов.
CO2→С+4+2O-2; Н2О→2H++О-2;
CH4→C+4+4H++8e;
ZrO2+2O-2+C+4→ZrO3+CO;
ΖrO3→Zr+6+3O-2;
СО+CO→2С+4+2O-2+4е;
Zr+6+6e→Zr0;
С+4+2O-2→CO2;
H++H+→H2+2e;
Fe2O3+ZrO2+Al2O3+SiO2→Fe2O3×ZrO2×Al2O3×SiO2;
где e - электрон; или единичный заряд с отрицательным значением собственной валентности, полученный в процессе осуществления ионизации входящих в сырьевые соединения и образующих их атомов.
Таким образом, проводя рассмотрение выполняемого в соответствии с указанными выше схемами проведения синтеза составляющих кольцевой столбчатый монокристалл металла из его соединений, можно прийти к выводу, что непосредственно в зоне проведения обработки при осуществлении предложенного способа непрерывно протекают как прямые, так и обратные молекулярные преобразования находящихся там сырьевых компонентов со смещением складывающегося в ней химического равновесия в сторону формирования в этой области столбчатой монокристаллической структуры - создающейся из элемента циркония, а также и отходящих в окружающую используемое устройство наружную атмосферу, выделяемых в процессе выполнения комплекса этих реакций микрообъемов указанных выше летучих газообразных продуктов (CO2; H2O; Н2).
Таким образом, проведенное ранее их рассмотрение позволяет утверждать, что полученный из углеродосодержащих молекул, входящих в состав атмосферы и включающих в себя этот компонент (CO2; СН4) газов, в ходе выполнения наносимых по ним магнитных ударов, элемент углерод С+4 в итоге и отнимает у соответствующих соединений циркония высвобожденный при распаде этих компонентов атомарный кислород, плотно прикрепляясь при этом к последнему. Кроме прямых, как уже и сообщалось раньше, в зоне проведения обработки протекают и обратные реакции, в ходе выполнения которых формируются объемы летучих газов, имеющих в условиях этого мощного и непрерывно выполняемого энергетического воздействия минимум своей внутренней энергии (H2O; CO2; Н2 и т.д.).
В силу наличия влияния всего указанного выше комплекса условий, полученное таким образом новое металлическое образование, представляет собой устойчивый, по отношению к воздействию всех этих внешних, искусственно созданных силовых факторов, кольцевой столбчатый монокристалл, обладающий одной и той же, заранее заданной пространственной конфигурацией, составляющие которого не переходят в соединение с другими, находящимися рядом с ним активными компонентами в условиях этого интенсивно проводимого энергетического воздействия.
К характерным особенностям проведения кристаллизации отдельных входящих в него металлических компонентов, следует, прежде всего, отнести то, что само формирование образующих последний, указанных выше отдельных его структурных элементов, четко задано таким основным параметром технологического процесса проведения обработки, как величина напряженности формируемых в зоне осуществления преобразования исходных металлических соединений в необходимый конечный продукт, генерируемых там «трапециидальных» магнитных полей.
То есть сама эта возможность осуществления его получения определяется, прежде всего, настоятельной необходимостью строго соблюдения установленной технологией проведения переработки исходного сырья, нижней границы диапазона возможных изменений значения этого параметра (напряженность в зоне обработки должна всегда иметь величину ≥1×105 А/м), а частота колебаний применяемых при синтезе металла циркония обрабатывающих физических полей может соответствовать только величине 30-50 колебаний в течение одного часа.
В общем и целом следует считать, что указанные ранее специфические особенности, присущие выполняемой указанным выше образом технологии обработки как бы позволяют имитировать условия проведения так называемой «зоной плавки». То есть осуществление процесса выращивания кристалла в постоянно перемещающейся в полости корпуса рабочей камеры с совершением ею угловых поворотов вокруг собственной продольной оси симметрии, подача «трапецивидных» импульсов, имеющих угловые смещения относительно друг друга и в соседних, осуществляющих подвод составленных их них пакетов псевдофазах, в конечном итоге, и обеспечивает формирование получаемой в устройстве кристаллической структуры в виде столбчатого кольцевого монолитного образования, состоящего исключительно из одного основного элемента - металла, а именно - циркония.
Другие же вещества загрязнители, также присутствующие в составе имеющихся в исходной сырьевой смеси примесей, неизбежно окажутся преобразованными в новые кристаллические образования, в последующем из которых и синтезируются появляющиеся по завершению процесса обработки мелкодисперсные сыпучие шлаковые отходы. Последние представляют собой миниатюрные зерна желтого цвета с зеленоватым оттенком, с габаритными размерами от 0,1 до 0,6 мм. Состав этих «хвостов» в большей своей части состоит из «примесей-загрязнителей», ранее входивших в состав применяемой при выполнении обработки рудной породы - «циркона», которые, в последующем, вступая в серию точно таким же образом протекающих непосредственно в зоне осуществления структурных преобразований используемых рудных составляющих, химических реакций, были превращены в набор указанных выше специфических шлаковых отходов (т.е. неметаллических «зернышек», состоящих из соединений Hf; SiO2; U3O8; P2O5; ZrO2; Al2O3; Fe2O3; TiO2 и т.д.).
Некоторая, сравнительно небольшая часть из них, представлена, как уже было отмечено и ранее, крупицами ферроцирконоалюмосиликатов, а также очень похожими на это же вещество их аналогами - ферротитаноалюмосиликатами. Количество и тех, и других шлаковых компонентов составляет в среднем 10-20% от общего, полученного по завершению процесса переработки сырья, объема этих «хвостов».
Указанное выше вещество может быть использовано после проведения дополнительного размола и затворения водой, для формирования изделий, состоящих из электроизоляционной, тугоплавкой керамики.
В роли исходного сырья для выполнения предлагаемого способа могут выступать различные концентраты рудных пород, в состав которых в качестве одного из составляющих последних компонентов входят любые соединения циркония. Переработка их может осуществляться без привлечения каких-либо дополнительных операций для проведения их предварительной доочистки.
Обработка сырьевой исходной суспензии, осуществляемая в соответствии с предложенной технологией, производится при напряженности «трапециевидных» магнитных полей, замеряемой непосредственно в полости используемой рабочей камеры, составляющей величину 1×105÷1,5×105 А/м. Частота колебаний этих применяемых для переработки исходных рудных материалов силовых образований находится в пределах от 30 до 50 единиц, пропускаемых через соленоиды обрабатывающих магнитных контуров «трапециидальных» импульсов в течение одного часа.
При выполнении предложенного способа проведения обработки сырья, т.е. при получении металлического циркония из исходного рудного материала использовалась смонтированная на трех опоясывающих наружную боковую поверхность корпуса технологическая магнитная система, в свою очередь, состоящая из Ф-образных магнитных контуров, в нижней части которых имелись «пропущенные» сквозь стенки этого сборного узла устройства фокусирующие насадки, размещенные в установочных втулках. Количество такого рода магнитных генераторов, закрепленных на каждой проходящей по корпусу устройства установочной спирали, составляло величину, равную от девяти до восемнадцати единиц.
Обрабатывающие сырье Ф-образные магнитные контура на поверхности корпуса устройства монтировались таким образом, чтобы имеющаяся в них фокусирующая насадка, расположенная в монтажной полости установочной втулки, проходила сквозь стенки корпуса как бы в радиальном направлении относительно продольной оси симметрии этого сборного узла (то есть под углом 90° к установочной спиральной линии).
Углы, под которыми осуществлялось закрепление обдувочных сопел 0, составляли значение, равное 30-45° (как для тангенциальных, так и радиальных) относительно той поверхности корпуса, на которой они и были смонтированы. Установка этих сопел 10 проводилась точно таким же образом, как и обрабатывающих магнитных контуров 11, то есть тоже с применением трех установочных спиралей. Во входящей непосредственно в состав съемного накидного колпака 4 загрузочный бункер 2 перед началом осуществления процесса получения металлического циркония, загружалось 60 литров исходной сырьевой массы. Последняя представляла из себя полученную при проведении размешивания мелких, имеющих консистенцию пудры, частиц циркониевой руды в заданном объеме воды, двухкомпонентную грязеобразную водяную суспензию. Применяемые в составе этого исходного сырьевого продукта твердые его компоненты, образующие в нем так называемый «сухой остаток», были получены из ближайших обогатительных фабрик, где осуществлялось изготовление концентратов из разрабатываемых неподалеку от них карьерных рудных пород, в целях дальнейшего использования полученного продукта для удовлетворения соответствующих нужд действующего металлургического производства.
Перед началом приготовления сырьевой водяной суспензии выполнялась операция по разбивке составляющих указанные выше рудные концентраты кусков на мелкодисперсные частицы, проводимое с помощью обычной шаровой мельницы. Перед дроблением кусков породы осуществлялось дозирование входящих в состав «сухого остатка» используемой сырьевой смеси рудных концентратов, обеспечивающее формирование последней с заданным технологией содержанием составляющих ее исходных компонентов (соединений циркония ΖrO2).
Поучаемые при проведении «ультратонкого помола» частицы исходного сырья имели габаритные размеры в диапазоне от 0,001 до 0,008 мм. Время обработки указанного выше объема сырья с применением такого рода «трехспиральной» магнитной системы, содержащей в своем составе Ф-образные обрабатывающие магнитные контуры с радиальными фокусирующими насадками, и при использовании указанного ранее диапазона значений напряженности магнитного поля, составляло в среднем 35÷45 минут. Выход готового металлического монокристалла в расчете на применение для его получения 60 литров сырьевой водяной суспензии достигал величины от 17 кг до 19,2 кг (28%-32%) от значения общего применяемого при обработке ее объема). Эти показатели достаточно близко подходят к теоретически возможному пределу, определяющему общее количество вырабатываемого из исходной массы сырьевого материала металлического циркония при указанном ниже процентном содержании соединений циркония, в используемых при осуществлении процесса обработки и включающих в себя этот компонент применяемых рудных пород.
Концентрация основного, составляющего формируемый столбчатый кольцевой монокристалл элемента циркония, в общей массе последнего, имеет величину равную 99, 99999%. (То есть изготовленный в соответствии с приведенной выше технологической схемой проведения процесса обработки металлический цирконий совершенно однозначно должен быть отнесен к категории «ядерно» чистых).
Предложенный способ получения металлического циркония выполняется при комнатных температурах (17-27°С), а обработка исходного сырья производится под действием струй сжатого воздуха, подаваемых в зоны осуществления структурных преобразований, под избыточным давлением 0,4÷6,0 кгс/см2.
Назначенные для проведения переработки исходных сырьевых материалов технологические режимы - напряженность «трапецевидных» магнитных полей, частота колебаний, создающих эти поля импульсов тока, время осуществления обработки, величина избыточного давления в объемах подаваемого к сырьевому материалу сжатого воздуха (и т.п., и т.д.), назначены исходя из соображений формирования наиболее оптимальных условий для ускоренного протекания заданных технологией получения металла структурных преобразований входящих в состав руды соединений указанного выше элемента в сам этот необходимый конечный продукт, то есть состоящий из него столбчатый кольцевой монокристалл.
Процентное содержание в смеси «сухого остатка, сформированного из твердых частиц, применяемых для получения металла исходных рудных пород, в составе используемой в процессе обработки водяной суспензии, назначено исходя из наличия действия следующих факторов.
При концентрации такого рода составляющего ее компонента в последней меньшей, чем 40%, применяемый сырьевой материал автоматически превращается в «бедный», что отрицательно сказывается на показателях эффективности процесса проведения переработки сырья, так как существенно уменьшается выход необходимого конечного продукта. При увеличении же его содержания выше значения в 70%, перерабатываемая сырьевая масса резко снижает показатели, определяющие степень ее пластичности. Это, в конечном итоге, существенно затрудняет выполнение процесса перемещения ее из объема загрузочного бункера в полость передвижной рабочей камеры, а также и последующий перенос составляющих массу сырья микропорций этого материала по размещенным в ней зонам осуществлении генерации обрабатывающих магнитных полей.
Размеры частиц, применяемых для получения водяной суспензии рудных пород, габариты которых определены значением в 0,001÷0,008 мм, назначены исходя из необходимости проведения формирования с их применением «устойчивой» пластичной грязеобразной сырьевой массы.
Последняя не должна расслаиваться на отдельные составляющие ее компоненты за необходимый для полного завершения процесса обработки временной промежуток.
Для выполнения процесса получения металлического циркония, осуществляемого с применением предложенного способа использовалась смесь, состоящая из рудного концентрата, содержащего соединения циркония и элементов - примесей (соответственно - так называемый «цирконит»).
Применяемая в качестве основного исходного компонента для получения необходимого сырьевого материала рудная порода содержала в своем составе:
Циркониевый концентрат:
1. ZrO2 - 66%;
2. Hf - 1,8%;
3. SiO2 - 30,l%;
4. Al2O3 - 0,52%;
5. Fe2O3 - 0,44%;
6. TiO2 - 0,62%;
7. U3O8 - 0,022%;
8. Р2О5 - 0,091%;
9. Другие элементы - примеси, присутствующие в земной коре, остальное - до 100%.
Перед измельчением указанной выше породы производилось ее предварительное дозирование, обеспечивающее доведение содержания последней в используемом для приготовления вязкой водной суспензии так называемом «сухом остатке» в следующих количествах:
циркониевый концентрат - 40-70%;
вода H2O - остальное до 100%.
При проведении всех указанных ниже экспериментов по получению металлического циркония с применением для достижения этой цели предложенного способа использовалось однотипное сырье, содержащее перечисленные ранее компоненты, в том числе и соединения циркония, имеющее один и тот же ранее здесь отмеченный состав.
Перед началом приготовления загружаемой в перерабатывающее устройство водяной суспензии, осуществлялось измельчение кусков применяемой в ней исходной рудной составляющей с помощью шаровой мельницы, с получением из этих кусковых материалов, входивших в эти крупногабаритные образования частиц, дисперсность которых соответствовала значению 0,001-0,008 мм.
Образующийся по завершению процесса обработки конечный продукт представлял собой столбчатый кольцевой монокристалл, состоящий из металлического циркония, а из входящих в состав используемой руды примесей - загрязнителей формировались хвосты - мелкозернистые шлаковые отходы. Размолотые на мелкие частицы, то есть до состояния «пудры», содержащие соединения циркония и других компонентов - примесей, исходные рудные породы затем заливались заранее заданным технологией обработки объемом воды, и перемешивались в ней до получения из всех этих, указанных выше сырьевых продуктов однородной, вязкой пластичной грязеобразной суспензии.
После изготовления последней производилась загрузка сформированной при осуществлении этой операции массы грязеобразной субстанции непосредственно в загрузочный бункер самого используемого для получения металлического сплава устройства.
Далее процесс выполнения предлагаемого способа иллюстрируется при помощи ряда приводимых ниже примеров.
Пример 1. В загрузочный бункер 2, имеющий объем 60 л, помещалась водяная суспензия, содержащая сырьевую смесь, в состав которой входили твердые частицы, полученные из циркониевого концентрата. Содержание самого этого «сухого остатка» в объеме используемой при проведении обработки водяной суспензии составило значение равное 40% (24 кг). Остальная масса загрузки была представлена водой - 60% (36 литров).
После завершения операции загрузки исходного перерабатываемого материала 1 и окончания выполнения операции освобождения от него внутренней полости бункера 2, откуда грязеобразная водяная суспензия через сквозной люк «В» самотеком поступала непосредственно прямо в пространство передвижной рабочей камеры, одновременно включались:
- внешний привод устройства, обеспечивающий возвратно поступательное передвижение ходового валика 8, а также кинематически связанной с ним самой рабочей камерой, с одновременным выполнением ею угловых поворотов вокруг собственной продольной оси симметрии;
- подсоединялись все обмотки-катушки 13, входящие в состав магнитных контуров 11 к электронному блоку, присутствующему в схеме внешнего источника электрического снабжения, наличие которого обеспечивало подвод к указанным выше элементам пакетов импульсов, каждый из которых имел форму в виде «трапеции»;
- через все обдувочные сопла 10, размещенные на корпусе 6 устройства начинала осуществляться подача струй сжатого воздуха.
Поступление его к указанным выше обдувочным элементам 10 из внешней подающей магистрали в этом примере производилось под избыточным давлением 0,4 кгс/см2. Напряженность генерируемых в полости рабочей камеры и имеющих форму своего рода спиралевидной «цилиндрической» «бахромы» «трапециобразных» магнитных полей, соответствовала величине 1,0×105 А/м.
Частота поступления импульсов, имеющих конфигурацию «трапеции», на обмотки-катушки 13 генераторов 11, составляла 50 единиц в течение одного часа.
Передвижная рабочая камера перемещалась из зоны проведения загрузки к переднему «правому» концу корпуса 6 устройства, а затем обратно в исходное «левое» положение со скоростью 40 мм/мин. При этом она совершала обороты вокруг собственной продольной оси симметрии. Количество последних составляло величину, равную 4 об/мин. При выполнении перехода от «прямого перемещения» рабочей камеры к «обратному», производился реверс направления вращения составляющих ее конструктивных элементов, которое менялось на противоположное.
Время всего цикла обработки исходного сырьевого материала 1 в общем итоге, составило величину, равную 40 минутам (0,67 часа).
Перемещаемая «туда-обратно» вместе с передвижной рабочей камерой сырьевая масса 1 под воздействием осуществляемого в устройстве магнитного облучения, формируемого генераторами 11 и фокусирующими насадками 14, по завершению процесса обработки была преобразована в столбчатый кольцевой монокристалл «И». Последний осаждался прямо на слое шлаковых отходов «Ж», покрывающем боковую поверхность распорного стержня-затравки 7, и целиком состоял из металлического циркония Zr. Содержание этого, указанного выше, элемента сформированного таким образом конечного продукта, составляла величину, равную 99,99999%.
Цветовой оттенок полученного монокристалла был серебристо-серым. Масса полученного таким образом готового конечного продукта соответствовала значению 10,2 кг. Вес сформированных обработкой мелкозернистых шлаковых отходов составлял величину 8,4 кг. Остальной остаток массы исходного сырьевого материала был затрачен на формирование летучих газовых соединений, которые были выброшены из полости устройства в наружную атмосферу.
Пример 2. Обработка исходного сырья осуществлялась в соответствии с той же схемой, что была указана и в примере 1.
Исходная рудная смесь содержали «сухой остаток», количество которого относительно всего используемого объема водяной суспензии имело величину 70% (42 кг). Остальной объем исходного продукта составила вода - 30% или 18 литров. Подача воздуха к обрабатываемому сырью осуществлялась под избыточным давлением, равным 6,0 кгс/см2. Перемещение рабочей камеры с загруженным в нее исходным материалом производилась со скоростью 60 мм/мин, а угловое вращение входящих в ее состав конструктивных элементов выполнялось при значении этого параметра, соответствующему 2 об/минуту.
Напряженность генерируемых в объеме рабочей камеры и образующих там спиралевидную цилиндрическую магнитную бахрому - «частокол» физических полей соответствовало 1,28×105 А/м. Количество пропускаемых через обмотки катушки 13 магнитных генераторов 11 трапециидальных электрических импульсов равнялось значению 40 единиц в течение одного часа.
Время проведения обработки в этих условиях соответствовало продолжительности периода, равной 39 минутам (0,65 часа). Вес полученного по завершению этого процесса столбчатого кольцевого монокристалла, осажденного на стержне-затравке, и образованного из металлического циркония Zr, составил 19,9 кг. Количество входящего в сформированную при проведении обработки кристаллическую структуру указанного выше элемента составляло величину, равную 99,99999%.
Остальное количество неиспользованного сырьевого материала было израсходовано для получения мелкозернистых шлаковых отходов - 16,2 кг и отправленных в наружную атмосферу объемов летучих газовых соединений.
Пример 3. Обработка полученной из частиц исходных руд пород сырьевой суспензии осуществлялась в соответствии с той же схемой, что была уже указана в примерах 1, 2.
Содержание так называемого «сухого остатка» в составе применяемой при выполнении обработки водяной суспензии, сформированного из частиц входящих в его массу рудных пород, составила величину в 60% от всего ее количества или 36 кг. Остальной объем сырьевой суспензии был представлен водой - 40% (24 литра).
Подача сжатого воздуха через обдувочные сопла 10 выполнялась под избыточным давлением 4 кгс/см2.
Продольное перемещение рабочей камеры вдоль корпуса устройства осуществлялось при величине проведения ее подачи, равной 50 мм/мин. Угловая скорость вращения составляющих ее элементов была равна значению 2,8 об/мин.
Напряженность генерируемых в объеме рабочей камеры обрабатывающих магнитных полей составляла величину, равную 1,5×105 А/м. Количество подавляемых на обмотки-катушки 13 трапециидальных импульсов подводимых от внешнего источника питания, было равным 50 единицам за один час. Время обработки соответствовало величине в 35 минут (0,583 часа).
В итоге выполнения процесса переработки исходного сырья на стержне-затравке 7 был сформирован столбчатый кольцевой монокристалл, целиком состоящий из элемента циркония Zr. Вес полученного кристалла составил величину в 18,8 кг. Степень чистоты содержания в его составе основного, образующего его металла Zr, соответствовала величине 99,99999%. Остальная масса использованного для получения материала была затрачена на формирование мелкодисперсных шлаковых отходов 13,6 кг, а также отправленных во внешнюю атмосферу летучих газовых соединений.
Как наглядно видно из представленных выше примеров осуществления получения металлического циркония Zr, при соблюдении заданных технологией обработки режимов ее проведения, формируемый в рабочей камере применяемого устройства виде кольцевого столбчатого монокристалла конечный продукт обладает, прежде всего, высокой степенью чистоты по содержанию в этом образовании, основного, составляющего его элемента Zr - «семь девяток». То есть изготовленный указанный выше образом металлический цирконий входит в категорию «ядерно чистых».
Сам этот формируемый в используемом устройстве кольцевой столбчатый монокристалл, имеет неровную «бугристую», «шишковатую» наружную поверхность, а неравномерность толщины образующих этот продукт стенок достигает значения, равного 15-20%. При всех режимах проведения обработки исходного сырья изготовленный с ее применением готовый монокристалл имеет серебристо-серый оттенок.
Полученный в соответствии с указанной ранее технологической схемой (примеры 1, 2, 3) проведения переработки исходного рудного сырья металлический цирконий, обладает следующим набором собственных технических характеристик:
1. Удельный объемный вес - 6,1 г/см3;
2. Температура плавления Тпл - 2742°С;
3. Удельное объемное электрическое сопротивление, ρ - 39,1 Η·Οµ·Μ;
4. Коэффициент теплопроводности (100°С) - 22,4 Вт/М·К;
5. Сохраняет пластичность при нагреве ≤157°С;
6. Сохраняет свойства парамагнетика при нагреве ≤360°С;
7. Модуль упругости (20°С) - 106 Мн/мм2;
9. Предел прочности при растяжении σпр - 0,29 ГПа;
9. Наружная поверхностная твердость HRC - 58-60 ед.;
10. Не вступает в реакцию с водными растворами 30% сильных неорганических кислот (H2SO4; HCl; HNO3) и щелочей - KOH; NaOH с концентрацией 300 г/литр; при комнатной температуре, при выдержке в течение 5 суток.
Реагирует с указанными выше растворами при превышении значения их температурного предела ≥110°С.
Изготовленный указанным образом металлический цирконий имеет нестандартную, специфической формы кристаллическую решетку, больше всего похожую на набор состыкованных своими торцевыми плоскостями шестиугольных призм, скрученных в цилиндрическую спираль.
Исходя из всего, отмеченного здесь ранее, следует обратить внимание еще и на то, что проведение процесса формирования металлического циркония так называемой «ядерной чистоты», т.е. состоящего из этого элемента нового кристаллического образования, практически не содержащего в своем составе никаких посторонних примесей-загрязнителей, и, кроме того, еще и обладающего высоким собственным физико-механическими свойствами, а также и «тугоплавкостью», может вполне успешно осуществляться с применением широко распространенных и давно используемых для удовлетворения соответствующих нужд действующего металлургического производства рудных концентратов, без проведения для этого каких-либо дополнительных операций по их доочистке или соответствующей доработке.
В дальнейшем, в представленных ниже материалах излагаются конструктивные принципы, в соответствии с которыми выполняется само используемое для осуществления этого способа устройство. Наличие последних, в свою очередь, и обеспечивает получение в процессе применения этого агрегата необходимого положительного эффекта.
На представленных чертежах изображено устройство для осуществления предложенного способа получения металлического циркония.
На фиг.1 - продольный срез-схема устройства с установленными на его корпусе основными, обеспечивающими проведение обработку сырья функциональными обслуживающими указанный выше процесс узлами.
На фиг.2 - поперечный разрез корпуса устройства по А-А, проходящий непосредственно через его рабочую камеру с формирующимся в ней столбчатым кольцевым монокристаллом металлического циркония.
На фиг.3 - изображение узла 1 (см. фиг.2), на котором в увеличенном масштабе приводится вариант проведения установки Ф-образного силового магнитного контура 11 на корпусе 6 используемого при обработке устройства.
На фиг.4 - узел II (см. фиг.2), с изображением закрепленного на корпусе 6 устройства обдувочного сопла 10, осуществляющего подачу в полость последнего струй сжатого воздуха.
На фиг.5 - представлена схема проведения подачи «трапецеидальных» импульсов тока, посылаемых на каждую из входящих в состав магнитного контура 11 обмоток - катушек 13, выполняющих в этих магнитных генераторах функции соленоидов.
На всех этих фигурах, в свою очередь, обозначены:
Поз.1 - исходная сырьевая субстанция, с применением которой и производится получение необходимого конечного продукта - металлического циркония.
Поз.2 - загрузочный бункер, в полость которого перерабатываемая исходная масса, содержащая в своем составе частицы руды, помещается перед началом выполнения процесса обработки.
Поз.3 - правая и левая «щека» подвижного поршня, образующие полость рабочей камеры, в объеме которой и протекает восстановление составляющего монокристалл металла из его исходных рудных соединений.
Поз.4 - съемный колпак, в полости которого производится загрузка рабочей камеры перерабатываемым сырьевым материалом, а также после осуществления его демонтажа, и выгрузка готовых продуктов после завершения процесса обработки.
Поз.5 - комплект плоских кольцевых соединительных фланцев с быстроразъемным резьбовым крепежом, с помощью которых осуществляется стыковка съемного колпака 4 с корпусом 6 устройства, а также его демонтаж после окончания процесса переработки исходного сырьевого материала.
Поз.6 - корпус устройства - его неподвижная часть, на наружной поверхности которого закреплены все обслуживающие проведение процесса обработки силовые узлы, а в его полости проводится винтовое возвратно-поступательное перемещение подвижной рабочей камеры. Объем же внутренней полости последней формируется между правой и левой поршнеобразными щеками 3.
Поз.7 - распорный стержень-затравка, на котором осуществляется осаждение получаемых в объеме подвижной рабочей камеры продуктов переработки исходного сырья, а также с его помощью производится жесткое закрепление левой и правой щек 3, входящих в состав перемещающегося в полости корпуса 6 указанного выше сборного узла.
Поз.8 - прикрепленный к левой щеке рабочей камеры ходовой валик, с помощью которого последняя может совершать возвратно-поступательное движение в полости корпуса 6, а также еще и выполнять угловые повороты вокруг собственной продольной оси симметрии.
Поз.9 - крепежная гайка, насаженная на резьбовой хвостовик - болт, имеющийся на самом конце стержня-затравки 7, при вывертывании которой создаются условия для проведения свободного съема правой поршнеобразной щеки 3 рабочей камеры, и тем самым, обеспечивается свободный доступ к полученным в ней конечным продуктам проведения обработки.
Поз.10 - обдувочное сопло, закрепленное на наружной поверхности корпуса 6, и проходящее насквозь через его стенки, и установленное там с соблюдением заданных технологических параметров углов своего наклона тангенциального β° и радиального α°, значение которых соответствует величине 30-45°.
Поз.11 - Ф-образные силовые магнитные контура, обеспечивающие при подключении их к внешнему источнику подачи трапецеидальных импульсов, формирование в своих рабочих элементах 12 магнитных потоков, поступающих, в свою очередь, к телу фокусирующей насадки 14.
Поз.12 - рабочие элементы, изготовленные в виде пластин, при взаимной стыковке которых формируется тело Ф-образного магнитного генератора 11.
Поз.13 - обмотки-катушки, смонтированные прямо в объеме тела рабочих элементов 12, и выполняющих там функции создающих индивидуальные магнитные поля соленоидов.
Поз.14 - запрессованная непосредственно в имеющееся в теле магнитного контура 11 монтажное технологическое отверстие, фокусирующая насадка, с помощью которой формируются направленные прямо во внутренний объем корпуса 6 «вытянутые» в длину цилиндрические скопления магнитных силовых линий - лучей «К».
Поз.15 - установочная полая втулка, жестко закрепленная непосредственно на наружной поверхности корпуса 6, внутренняя полость которой сообщается с объемом последнего, а в верхней ее части выполнена резьбовая нарезка. С помощью ее производителя соединение внутренней поверхности установочной втулки с предусмотренной для осуществления монтажа в этой же области наружной концевой резьбовой части самой фокусирующей насадки 14.
Поз.16 - криволинейная шайба-вкладыш, обеспечивающая заполнение объема полученной при установке Ф-образного магнитного контура 11 выемки, непосредственно примыкающей к внутренней боковой поверхности полости корпуса 6, и позволяющая исключить появление на границах этой впадины выступающих острых кромок (то есть «заглаживает» ее при закреплении шайбы «заподлицо» с плоскостью внутренней полости этого корпуса 6). Криволинейная шайба 16 изготовлена из впрессованной в последнюю мелкой крошки магнитопроводящего металла (например, состоящей из опилок кобальта).
Поз.17 - такая же, как и в предыдущем случае, «выглаживающая» шайба, монтаж которой тоже выполняется в криволинейной выемке, формируемой при проведении установки проходящего через стенки корпуса 6 тела обдувочного сопла 10. Материалом для изготовления такого рода «выравнивающей» шайбы может служить любой достаточно «скользкий» пластик - например, эластичная листовая резина. Эта шайба к тому же имеет расходящиеся от самого ее центра к периферии разрезные «лепестки», которые отгибаются вниз от собственного центрального ядра - основания, в момент прохождения через полость обдувочного сопла 10 потока посылаемого туда сжатого воздуха.
Поз.18 - патрубок для осуществления вывода из внутренней полости рабочей камеры устройства вновь возникших там в процессе проведения восстановления металлов порций летучих газовых соединений, а также накопленных там избыточных объемов поступившего в нее сжатого воздуха.
Поз.19 - редукционные клапаны, открытие которых осуществляется в моменты времени, когда избыточное давление в рабочей камере начинает превышать пределы, заданные технологией проведения обработки.
Поз.20 - передняя торцевая стенка перекрывающая полость неподвижной части сборного корпуса 6, с выполненным в центре ее отверстием для прохода перемещающегося в нем тела ходового валика 8.
В свою очередь, на представленных изображениях фиг.1-фиг.5 - буквами обозначены:
«а», «б», «в» - фиг.5, отдельные псевдофазы, участвующие в проведении процесса электрического питания и адресно направляемые на обмотки - катушки 13 магнитных контуров 11, и, в свою очередь, состоящие из расставленных в определенном порядке и образующих их наборов трапецеидальных импульсов тока.
В - отверстие-люк, соединяющее полость загрузочного бункера 2 с внутренним объемом рабочей камеры, сформированной левой и правой «щеками» 3.
Г - установочные цилиндрические спиральные линии, проложенные по наружной боковой поверхности корпуса 6, на которых расставлены осуществляющие обработку магнитные контуры 11.
Д - такого же рода спиральные кривые, применяемые для закрепления обдувочных сопел 11, подающих к сырью струи сжатого воздуха.
Ε - сформированное во внутренней поверхности корпуса 6, а также в объеме передвижной рабочей камеры, вихреобразное струйное воздушное газовое устойчивое образование - «торнадо».
И - получаемый на наружной поверхности стержня 7 столбчатый кольцевой монокристалл, состоящий из металлического циркония.
Ж - формирующийся на плоскости этого же стержня 7 рыхлый слой, полученный из образующихся в ходе переработки рудного сырья шлаковых отходов.
К - формируемые в виде прямолинейных цилиндрических образований скопления генерируемых магнитными контурами 11 силовых линий, принадлежащие, в свою очередь, создающимся с применением фокусирующих насадок 14 силовым обрабатывающим физическим полям.
М - выполненная на нижнем торце насадки 14 полость-впадина с конфигурацией, максимально совпадающей с очертаниями гиперболоида вращения, и предназначенная для генерации скоплений магнитных силовых линий, форма которых практически полностью дублирует соответствующую имеющуюся у полученного вращением вокруг собственной продольной оси симметрии вытянутого в длину прямоугольника, пространственного образования (т.е. имитирует очертания фигуры, выполненной в виде отрезка круглого цилиндра).
α - радиальные углы наклона (30-45°), с применением которых производится закрепление обдувочных сопел 10 на поверхности корпуса 6.
β - соответственно, тангенциальные углы наклона (30-45°) этих же элементов, определяемые относительно боковой наружной поверхности того же самого сборного узла 6 устройства, на которой они размещаются.
t1t2 - отрезки по оси абсцисс (см. фиг.5), задающие относительное угловое смещение составляющих «псевдофазы» а; б; в отдельных их импульсов.
Исходя из всего, изложенного следует обязательно остановиться на проведении необходимых разъяснений, касающихся конструктивных особенностей исполнения предложенного для выполнения переработки исходного сырья самого этого аппарата.
Как наглядно из представленных в заявке чертежей, получение кольцевых столбчатых монокристаллов «И», состоящих исключительно из металлического циркония протекает непосредственно в полости передвижной рабочей камере, формируемой принадлежащими ей правой и левой щеками 3.
Общая ее длина составляет 1/5 относительно величины этого же габарита, определяющего соответствующий размер всей предложенной конструкции. Закрепление поршнеобразных щек 3 в этом, указанном выше узле, производится путем «нанизывания» их на ходовой валик. В процессе проведения монтажа в «штатное» положение, указанные выше конструктивные элементы пропускаются вдоль боковой наружной поверхности этой детали, и доходят до упорных торцевых заплечиков стержня-затравки 7. При достижении указанного здесь конечного положения, они окончательно фиксируются в нем резьбовыми гайками 9 (см. фиг.1). Накручивание этих крепежных элементов 9 производится по резьбе, выполненной на соответствующих участках поверхности ходового валика 8 (на чертеже не показано). Кроме того, на наружной боковой поверхности поршнеобразных щек 3, образующих рабочую камеру с выращиваемым в ее объеме монокристаллом, устанавливаются пластиковые уплотнительные элементы, обеспечивающие изоляцию ее объема от окружающей ее внешней среды (на чертеже уплотнения не показаны). По завершению процесса обработки рабочая камера попадает, в конечном итоге, опять в полость съемного колпака 4, занимая там фиксированное крайнее положение.
Съемный колпак 4 после окончания размещения в нем этой рабочей камеры, и полной остановки применяемых в устройстве приводов движения, а также всех обслуживающих его работу систем, отсоединяется от неподвижной части корпуса 6. Такого рода разборка агрегата проводится за счет высвобождения стяжных плоских кольцевых фланцев 5, осуществляемого при помощи ослабления и перемещения в исходную позицию используемого в составе узла быстроразъемного крепежа (на чертеже не показан). После осуществления съема колпака 4, выполнялось освобождение гайки 9, с помощью которой осуществлялась фиксация правой щеки 3. Последняя, в свою очередь, без каких-либо на то особых трудностей, по завершению всех перечисленных выше переходов, снимается с соответствующего конца валика 8, тем самым открывая свободный доступ к размещенному на стержне-затравке 7 кольцевому столбчатому монокристаллу «И». Это металлическое образование без особо заметных на то усилий, может быть передвинуто вправо, а затем и полностью извлечено из объема, этого применяемого для его получения, аппарата.
Ходовой валик 8, обеспечивающий «винтовое» передвижение рабочей камеры в процессе проведения обработки исходной сырьевой смеси, присоединен к соответствующему внешнему приводу, наличие которого позволяет проводить необходимые изменения ее углового позиционирования, а также и поступательное перемещение составляющих последнюю конструктивных элементов по полости корпуса 6, по направлению «туда-обратно». То есть сначала к переднему «правому» концу корпуса 6, а затем от него к самой задней «левой» части этого устройства.
Для монтажа обрабатывающих магнитных контуров 11 используется набор кривых линий, состоящий из трех установочных спиралей «Г». Обдувочные сопла 10, аналогичным образом, закрепляются также на соответствующих трех криволинейных траекториях «Д», проложенных между витками, составляющими установочные линии «Г».
Для предотвращения преждевременного выхода из строя смонтированных на наружной боковой поверхности левой и правой щек 3 пластиковых герметизирующих уплотнений, в местах стыковки применяемых в устройстве силовых узлов 10 и 11, со стенками корпуса 6, дополнительно применяется следующий технический прием.
В зоне формирования криволинейной впадины, получающейся при пересечении указанных выше элементов 10 и 11 этой конструкции, с боковой внутренней поверхностью полости неподвижной части корпуса 6, размещаются дополнительные «выглаживающие» шайбы 16 и 17.
Их, обращенная в объем полости корпуса 6, поверхность имеет очертания, полностью копирующее конфигурацию криволинейной цилиндрической внутренней боковой поверхности этого сборного узла. То есть в местах проведения своей собственной установки, они своей массой как бы «герметично» перекрывают полученные при их прохождении монтажные отверстия, расположенные на соответствующей поверхности полости корпуса, и сформированные там своего рода режущие «кромки», и образуют при этом там как бы «заплатку», обеспечивающую полное совпадение и «выравнивание» между собой прилегающих друг к другу плоскостей (как бы стыкуя их «заподлицо»).
При этом шайба 16 выполняется из запрессованного в указанную выше криволинейную выемку мелкодисперсного металлического порошка, обладающего низким значением величины своего удельного магнитного сопротивления (например, из мелких частиц кобальта).
«Выглаживающая» шайба 17, для того, чтобы обеспечить прохождение формируемых в соплах 10 струй сжатого воздуха, выполнена в виде отходящих от центра эластичных резиновых лепестков, которые раскрываются в момент подачи указанного выше продукта, и закрываются обратно под воздействием «нажимающей» на них боковой наружной поверхности, проходящей вдоль полости корпуса и имеющей уплотнения щеки 3. Наиболее удачным материалом для изготовления указанного выше конструктивного элемента будет являться эластичная резина.
Аналогичным образом оформляются области стыковки, отводящие газы патрубков 18 с внутренней полостью корпуса 6. В зоне появления таких же точно криволинейных выемок в процессе осуществления монтажа последних, опять же размещаются выглаживающие пластиковые шайбы, но в этом конкретном варианте своего конструктивного исполнения они будут снабжены сквозными отверстиями перфорации, достаточно крупными для пропуска микрообъемов летучих газовых соединений, но в то же время чересчур «мелких» для выполнения прохода через них твердых частиц обрабатываемых в рабочей камере рудных пород (на чертеже указанный выше узел не приводится).
Установка обдувочных сопел 10 проводится на трех спиральных цилиндрических линиях «Д» с формированием в местах их закрепления тангенциальных β и радиальных α° углов наклона к наружной поверхности корпуса 6. Значение указанных выше углов составляет 30-45°.
Монтаж магнитных Ф-образных контуров 11 производится точно также с использованием проложенных по наружной поверхности корпуса 6 трех цилиндрических спиральных линий «Г». Количество размещенных на каждой из этих трех криволинейных траекторий «Г» такого рода силовых узлов составляет от девяти до восемнадцати единиц.
Закрепление Ф-образных генераторов осуществляется при помощи установочных втулок 15, монтажная внутренняя полость которых в верхней части снабжена резьбой (на чертеже не показана). Втулки 15 проходят насквозь через стенки корпуса 6, формируя угол, равный 90° относительно его наружной поверхности.
Сам сборный узел 11, состоящий из Ф-образного магнитного контура, и запрессованной в его нижнюю часть фокусирующей насадки 14, то же имеет фиксирующую крепежную резьбу, выполненную на наружной боковой поверхности насадки 14. В момент проведения окончательного закрепления последней на теле корпуса 6, она ввинчивается во втулку 15, занимая заданное конструкцией устройства необходимо конечное положение (резьбы на чертеже не показаны).
Имеющаяся в самой нижней части фокусирующей насадки 14, на ее торце, выемка «М» обеспечивает формирование физического поля с сильно вытянутыми в длину составляющими его магнитными, «радиально-лучевыми» линиями «К», создающими в полости корпуса своего рода «обрабатывающую спиральную цилиндрическую бахрому».
Каждая из входящих в состав Ф-образного контура обмоток - катушек 13 подключается к своей «псевдофазе» (или «а»; или «б»; или «в» - см. фиг.5) внешнего источника электрического питания, обеспечивающего подачу на нее через соответствующий, имеющийся в нем электронный контур, наборов из пакетов трапециидальных импульсов электрического тока. Каждый составляющий последние отдельный импульс имеет соответствующие смещения - отрезки t1; t2, отмеченные на фиг.5, относительно таких же, генерируемых в соседних «псевдофазах» (на чертеже источник внешнего питания не показан). Установка корпуса устройства со всеми размещенными на нем сборочными узлами на самом технологическом основании, проведена с помощью системы, состоящей из обыкновенных монтажных стоек (на чертеже эти элементы не показаны).
Для фиксации в заданном технологией обработки положении, а также для выполнения последующего отсоединения колпака 4, используется быстроразъемная система крепежа (на чертеже не показана).
Центральное отверстие в передней торцевой крышке заглушке 20, через которое проходит приводной валик 8, имеет установленные на своей внутренней боковой поверхности, герметизирующие уплотнения (на чертеже не показаны). Их наличие обеспечивает изоляцию внутренней полости неподвижной части сборного корпуса 6 от наружной атмосферы, а в то же время, не препятствует выполнению соответствующих перемещений как поступательного, так и вращательного, используемого в составе устройства своего рода «тягового» элемента, то есть указанного выше ходового валика 8.
Работа предложенного устройства при выполнении процесса обработки исходного рудного сырья, протекает следующим образом:
После завершения операции по заполнению исходным сырьевым материалом 1 полости загрузочного бункера 2, закрепленного в верхней части съемного накидного колпака 4, а также и по окончанию процесса его опорожнения, осуществляемого через сквозной люк «В» (см. фиг.1), которое обеспечивается самопроизвольным вытеканием заполняющей его вязкой водяной суспензии, последняя в дальнейшем поступает оттуда непосредственно в объем передвижной рабочей камеры, сформированный между составляющими ее правой и левой щеками 3. После выполнения всего этого включаются:
- внешний привод перемещения ходового валика 8 (на чертеже внешний привод не показан). Одновременно с началом осуществления конструктивными элементами, входящими в состав передвижной рабочей камеры, поступательного и вращательного перемещений, подсоединяются к источнику внешнего питания все электрические обмотки-катушки 13, являющиеся основной составной частью Ф-образных магнитных контуров 11, размещенных в свою очередь, на трех опоясывающих наружную поверхность корпуса 6 цилиндрических спиралях «Г». Обдувочные сопла 10 таким же образом смонтированные на поверхности неподвижной части сборного узла 6, на подобных вышеуказанным, и тоже с использованием того же самого числа применяемых их единиц, криволинейных линиях «Д», в этот же самый момент времени подсоединяются к внешней, подающей сжатый воздух под избыточным давлением, питающей магистрали (на чертеже не показана).
Таким образом, имеющая жесткую кинематическую связь с ходовым валиком 8, рабочая камера с помещенным в ее полость перерабатываемым сырьевым материалом 1, выдвигается из внутреннего объема съемного накидного колпака 4, покидая при этом зону осуществления загрузки, и начинает выполнять процесс поступательного и вращательного перемещения во внутренней полости неподвижной части корпуса 6, в которую она и оказывается, в конечном итоге, и «задвинута». Очертание пути перемещения подхваченного поршнеобразными щеками 3 рабочей камеры перерабатываемого сырьевого материала 1, находящегося в полости указанного выше конструктивного узла, движущегося от зоны проведения загрузки сырья, к переднему концу корпуса 6, полностью дублирует конфигурацию этой, формирующейся в процессе выполнения такого рода его передвижения вдоль внутренней поверхности корпуса 6, пространственной криволинейной траектории.
Последняя, в силу наличия у составляющих рабочую камеру элементов, факта действия на них сразу же двух видов движения, как поступательного так и вращательного, в конечном итоге, представляет собой отрезок сильно вытянутой в длину многовитковой винтовой цилиндрической спирали. Так как передвинутая таким образом в новое положение рабочая камера неизбежно открывает доступ к своему внутреннему объему струям сжатого воздуха, формируемым установленными на наружной поверхности корпуса 6 обдувочными соплами 10, которые имеют как радиальные α°, так и тангенциальные углы наклона β°, то на расположенную на самом дне рабочей камеры наливную массу сырьевого материала 1, обрушивается целый град своего рода «воздушных ударов», генерируемых в зоне размещения последнего «скрещивающимися» под пространственными углами струями этого продукта.
Наличие такого рода особенностей «поведения» в зоне обработки создаваемых в полости рабочей камеры указанных выше газовых потоков и обеспечивается обязательным влиянием на этот процесс отмеченных ранее специфических факторов конструктивного исполнения применяемых в составе устройства силовых элементов (то есть монтаж обдувочных сопел 10 вдоль опоясывающих наружную поверхность неподвижной части корпуса 6 спиральных линий «Д», наличие у них радиальных α° и тангенциальных β° углов наклона - см. фиг.1, фиг.2, фиг.4).
Под воздействием непрерывно осуществляемого и указанного выше интенсивного силового воздействия, объем этой «наливной массы» перерабатываемого сырья 1, разделяется на мелкие, ранее составляющие его «микропорции», которые «растаскиваются» во все стороны формируемым при помощи тех же самых струй воздуха вихревым потоком «Е» (торнадо). Попадая под воздействие бушующих» в теле вихря «Е» течений, эти отдельные микрообъемы, во-первых, преобразуются в мелкие пузырьки газожидкостной аэрозоли, а во-вторых, разносятся по всему пространству полости передвижной рабочей камеры, равномерно заполняя практически все его части, за исключением центральной зоны, где создается своего рода небольшое разряжение («глаз торнадо»).
Целиком превращенная указанным выше образом в такого вида «аэрозольное облако» масса сырьевого материала 1 продолжает в последующем выполнять сложное криволинейное винтовое движение по внутренним зонам корпуса 6 устройства, осуществляя его вместе и одновременно с используемой в составе последнего и герметично изолированной от других объемов окружающего ее пространства, полостью передвижной рабочей камеры этого аппарата. Синхронно со всем этим, выявляется наличие факта действия на используемый перерабатываемый сырьевой материал еще одного, необходимого для получения заданного технологией обработки конечного продукта, и тоже искусственно созданного в этом устройстве, специфически влияющего на применяемое исходное сырье, внешнего силового фактора.
Все дело заключается в том, что при включении во внешнюю электрическую сеть всех имеющихся в устройстве обмоток-катушек 13, входящих в состав магнитных генераторов 11, так как они выполняют функции соленоидов, непосредственно в объеме самих рабочих элементов 12, в которых, собственно, и произведен монтаж этих конструктивных элементов самих обрабатывающих Ф-образных контуров, почти мгновенно создаются индивидуальные магнитные поля.
Вследствие же того, что тело каждого генератора 11 имеет конфигурацию сложенных одна с другой половинок-проушин буквы Ф, то эти вновь возникшие поля сливаются в применяемом для проведения процесса обработки замкнутом контуре, в единое суммарное. Таким образом, циркулирующий по замкнутой Ф-образной петле тела обрабатывающего контура суммарный поток генерируются сразу же шестью обмотками. Каждая же обмотка-катушка 13 соединена со своей, подающей трапециидальные импульсные пакеты только для нее, схемой-контуром внешнего источника питания (на чертеже не показаны).
За счет всего этого полученные в каждом магнитном генераторе 11 суммарное поле будет иметь все те же самые характерные особенности, что присущи и образующим последнее аналогичным индивидуальным физическим полям (изменение основных параметров такой «силовой структуры» осуществляется в соответствии с графиком, регистрирующим особенности поведения «трапециевидной» функции, а также еще и то, что это суммарное образование обязательно обладает угловым смещением принадлежащих ему скоплений магнитных силовых линий относительно соседних и т.д.).
В связи же с тем, что в нижнюю перекладину каждого Ф-образного контура 11 запрессовывается верхний хвостовик фокусирующей насадки 14 (см. фиг.3), на нижнем конце которой выполнена собирающая скопления магнитных силовых линий в единый цилиндрический отрезок «К» фокусирующая впадина, имеющая форму гиперболоида вращения, то посылаемый на нее и полученный от шести обмоток-катушек 13 суммарный магнитный поток генерирует в теле насадки 14 технологическое обрабатывающее физическое поле, очертания скоплений силовых линий в котором и обладают указанной на фиг.2; фиг.3 «особой» конфигурацией.
Так как равномерная расстановка всех магнитных генераторов 11 произведена сразу на трех опоясывающих тело корпуса 6 спиралях «Г», и количество таких обрабатывающих контуров на каждой этой кривой установочной линии «Г» составляет число, равное от девяти до восемнадцати единиц, то наличие влияния всех указанных выше факторов, в конечном итоге, неизбежно приводит к тому, что в полости корпуса 6 устройства как бы формируется состоящая из радиально направленных от поверхности установочной зоны-основания, непосредственно прямо к центру корпуса, цилиндрических вращающихся магнитных скоплений «К», своего рода технологическая обрабатывающая система (см. фиг.2). Последняя представляет собой как бы пространственную силовую цилиндрическую «бахрому» состоящую из отдельных бревен, собранных в «частокол». Количество размещенных во внутреннем объеме корпуса 6 такого рода осуществляющих обработку и состоящих из цилиндрических, собранных в спираль магнитных формирований - пространственных структур соответственно в приведенном на фиг.1, фиг.2, фиг 3 варианте конструктивного исполнения устройства, в суммарном итоге и составляет три единицы.
Следует еще и отметить то, что входящие в указанные выше технологические обрабатывающие системы, используемые для проведения восстановления металлов из рудных соединений, магнитные скопления «К», состоящие из своего рода цилиндрических силовых образований - «бревен», периодически изменяют собственные геометрические параметры (подаваемые для питания обмоток-катушек 13 имеют форму «трапеции», и сдвинуты друг относительно друга на определенный, заранее заданный угол смещения - см. фиг.5).
То есть составляющие такие «заграждения - бахрому» отдельные их элементы - «бревна», то растягиваются по высоте, то наоборот, резко «укорачиваются». При этом каждый «формирующий» указанные выше «заграждения», отдельный частокол, в процессе изменения высоты входящих в него составных элементов, выполняет этот периодически возобновляемый своего рода колебательный цикл со смещением во времени его проведения относительно таких же, как и он, соседних, осуществляемых в рядом расположенных аналогичных этой, установочных спиралях «Г» (см. порядок проведения подачи «трапециидальных» импульсов - фиг.5). Действие указанного выше обстоятельства, обеспечивается тем, что используемые в подающих псевдофазах «а», «б», «в» импульсы смещены относительно таких же соседних на углы, величина которых составляет примерно 120° - отрезки t1; t2 на фиг.5.
В итоге совместного действия всех перечисленных выше специфических особенностей проведения формирования осуществляющих переработку исходного сырья силовых структурных образований, уносимые вихревыми потоками, принадлежащими струйному воздушному течению «Е» (см. фиг.1), мелкие воздушно-жидкостные аэрозольные пузырьки образованного в полости рабочей камеры «сырьевого облака», перемещаются вместе с ней вдоль неподвижной части корпуса 6. При этом указанные выше составляющие такого «пенного образования» как бы принудительно «протаскиваются» через достаточно часто расставленные на пути их движения заградительные бревенчатые «шеренги» - магнитные заборы (обрабатывающую цилиндрическую «бахрому»).
По нацепленным на «пленочное жидкостное основание» таких сформированных в полости рабочей камеры и движущихся в ней пузырьков, мелким частицам перерабатываемых рудных соединений, при осуществлении последними такого рода «продавливания» через указанное выше спиралеобразное «магнитное ограждение», производится нанесение целых серий из разнонаправленных и интенсивно выполняемых силовых энергетических ударов.
Так как передвижение этих микроскопических рудных компонентов протекает по достаточно сложным пространственным криволинейным «закрученным» траекториям, то составляющие их тело слои породы оказываются всегда в том наиболее оптимальном для дальнейшего их структурного преобразования положении, когда доступ к составляющим последние микрообъемам сырья, для пронизывающих эти частицы «магнитных лучей - бревен», оказывается ничем не экранирован. То есть составляющее мелкие частицы породы микрообъемы сырья «протыкаются» обрабатывающими вращающимися цилиндрическими магнитными потоками «К» с использованием всего диапазона направлений их возможного пространственного воздействия.
Все это перечисленное выше, облегчает проведение процесса восстановления составляющих кольцевой столбчатый монокристалл металла из «наклеенных» на указанную выше пленочную пузырьковую основу мелких частиц рудных соединений, а также еще и обеспечивает достаточно высокие показатели степени полноты выполнения последнего. То есть, в конечном итоге, применение указанных выше приемов и гарантирует получение высоких показателей по содержанию образующегося в соответствии с такой технологией основного, составляющего монокристалл, элемента Zr, уже в готовом, синтезируемом в этом устройстве, конечном продукте.
Итак, при осуществлении переноса увлекаемых «пролетающими» аэрозольными пенными пузырьками мелких частиц исходных рудных пород, через искусственно созданную и имеющую заданную технологией конфигурацию магнитную пространственную структуру, в составляющих торнадо «Е» струях, неизбежно формируются мелкие кристаллические «зародыши», состоящие из ранее указанного металла Zr.
Появление же на «белый свет» отмеченных выше микроскопических «крупинок», целиком состоящих из этого элемента, обеспечивается, прежде всего, обязательным наличием в окружающих «пролетающие» в полости рабочей камеры мелкие рудные частица объемах заполняющего ее воздуха ионов элемента-восстановителя, то есть своего рода «чемпиона» в рамках этой специализации: углерода С+4. Последний генерируется из молекул, содержащих указанный выше компонент газов, всегда присутствующих в составе обыкновенного атмосферного воздуха, который подается в зону обработки под избыточным давлением.
Наличие же самого факта возникновения этого, необходимого для связывания «высвобожденного» при распаде содержащего металл соединения атомарного кислорода, иона-восстановителя, опять же обеспечивается «сокрушительным» ударным воздействием, оказываемым со стороны «выставленных» прямо на пути «пролета») входящих в вихревое образование «Е» газовых потоков, концентрированных силовых скоплений, состоящих из собранных в отдельные заграждения бревен - пучков магнитных линий, принадлежащих обрабатывающим физическим полям.
Как и рудные микроскопические частицы, наталкиваясь на этот спиралевидный силовой частокол, содержащие углерод газовые молекулы разделяются на отдельные фрагменты, обеспечивая при этом поставку в зону обработки необходимого для проведения высвобождения металла из его рудных соединений иона-восстановителя (последний генерируется при распаде на отдельные составляющие газов CO2; СН4). Само последующее перемещение таких, вновь возникших в толще составляющих «аэрозольное облако» слоев в спиралевидном вихревом потоке «Е», кристаллических зародышей, из-за непрерывного «разрастания» этих металлических «зернышек», протекающего в той же самой зоне обработки, продолжается до тех пор, пока их масса не станет настолько велика, что эти струйные течения уже не будут иметь большие возможности и дальше поддерживать такие, постоянно увеличивающие свои габаритные размеры «крупинки», на весу. Последние из-за этого прекращают свое свободное парение в составляющих вихревой поток «Е» слоях, и дальше уже перемещаются под действием сил гравитации, из самого верхнего уровня, принадлежащего расположенному в рабочей камере аэрозольному облаку, как можно ближе к ее нижней части. Процесс же увеличения полученных при формировании кристалликов металла их первоначальных габаритов, протекает под воздействием сразу же двух сопутствующих этой технологии проведения синтеза указанного выше готового конечного продукта из исходных рудных соединений, активно влияющих на сам ход его выполнения, существенных факторов.
Во-первых, при осуществлении передвижения аэрозольных пузырьков в струях образующегося в полости рабочей камеры «торнадо», эти составляюшие «аэрозольной пены» неизбежно сталкиваются с «пролетающими» через эти же самые области указанного выше «вихря», вновь возникшими в них и еще очень мелкими кристаллическими «зародышами».
В процессе проведения такого взаимного «наезда», аэрозольные пузырьки, «налетевшие» на такие твердые «крупинки» металла, неизбежно схлопываются, а размещенные на их жидкостной оболочке-пленке микроскопические частицы руды «забрасываются» при этом непосредственно на наружную поверхность «врезавшегося» в этот «пузырек» металлического кристаллика.
В итоге всего этого последний покрывается как бы «сырьевой шубой», состоящей из «закинутых» прямо на его тело таких мелких рудных компонентов. Так как процесс магнитного облучения всех перемещающихся в струйном вихревом образовании «Е» и присутствующих в нем «взвешенных» микроскопических частиц на этом не прекращается, такого рода специфически полученная «сырьевая оболочка» неизбежно преобразуется в полноценное металлическое покрытие. Последнее разрастается на наружных слоях металлического циркониевого кристаллика, используя его как своего рода подложку-основание для проведения своего последующего формирования. То есть при этом «зародыш», приобретая такого рода наращиваемый прямо на своем теле этот дополнительный металлический слой, неизбежно увеличивает, таким образом, свои первоначально полученные габаритные размеры.
Во-вторых, в процессе совершения «перелета» между ограничительными щеками 3 рабочей камеры, осуществляющие его мелкие кристаллические «зернышки», состоящие из металлического циркония, тоже обладают достаточно высокой степенью вероятности «точечного» попадания в ситуацию, при возникновении которой они неизбежно вступают в тесный взаимный контакт (т.е. происходит как бы их «лобовое» столкновение).
В момент осуществления указанного выше обоюдного плотного соприкосновения, происходит неизбежное их последующее «склеивание», и, как непременное следствие, вытекающее из факта наличия действия этого обстоятельства, формирование из этих мельчайших металлических осколков более крупной, составной структуры.
Вполне понятно, что оба эти указанные выше факторы проведения укрупнения «зародышей сплава» работают параллельно и одновременно. То есть по мере увеличения длины пути, по которому рабочая камера перемещается из исходного первоначального положения, по направлению к переднему концу корпуса 6, рано или поздно, все мелкие «обломки», состоящие из синтезированных прямо в полости последней новых кристаллических «зародышей» будут, таким образом, преобразованы в крупногабаритные монолитные гранулы.
Последние, как было уже отмечено, по завершению процесса собственного укрупнения, стремятся перейти с верхнего уровня своего первоначального размещения, в самую нижнюю зону используемого для обработки устройства.
Совершая указанное выше вертикальное перемещение, некоторая часть сформированных, таким образом, достаточно массивных металлических «чешуек», может «нечаянно» встретиться с поверхностью ранее осевшего на боковой наружной поверхности стержня затравки 7 рыхлого слоя «Ж», образованного из полученных в области обработки мелкодисперсных шлаковых отходов. В итоге наличия факта действия такого «случайного попадания», эти «разросшиеся» гранулы, с достаточно высокой степень вероятности, могут оказаться просто напросто «наглухо» «вклеенными» в обволакивающее стержень-затравку 7 рыхлое неметаллическое образование «Ж» (см. фиг.2), обладающее достаточно ярко выраженными показателями своей собственной адгезии.
На этих, так сказать, «налипших» частицах из металлического циркония, из-за непрекращающегося воздействием перечисленных ранее технологических факторов, будет неуклонно продолжаться процесс формирования все новых и новых составляющих тело получаемого монокристалла металлических слоев, на основе использования для осуществления этого «роста» окружающих последние со всех сторон объемов аэрозольной пены.
Сам же процесс осаждения на наружной боковой поверхности стержня-затравки 7 указанного выше промежуточного шлакового слоя «Ж», который формируется на «стартовом» этапе осуществления предложенной технологии обработки, протекает следующим образом.
В связи с тем, что попутно выделившиеся в ходе проведения операции восстановления металлов из частиц руды, и тоже непосредственно входящих прямо в их состав, разного рода соединений-примесей из других, присутствующих там же элементов-загрязнителей, и полученные точно таким же образом, кристаллики, тоже преобразуются, в конечном итоге, в крупицы неметаллических шлаковых отходов, то в силу наличия действия этого обстоятельства, в полости передвижной рабочей камеры и будет наблюдаться следующая картина.
Состоящие из слипшихся между собой частиц неметаллических отходов, укрупненные комочки шлаковых ассоциатов, совершая «перелет» в толще составляющих это же самое «торнадо» потоков, и перемещаясь в них под влиянием тех же отмеченных ранее силовых факторов, от периферийных областей вихря «Е», к его ядру-центру, т.е такого рода «хвостовые» структурные образования в обязательном порядке, окажутся перемещенными прямо в зону «постоянно сохраняемого штилевого спокойствия».
В силу же того, что указанные выше мелкие шлаковые ассоциаты хорошо прилипают к любой, вступающей с ними в тесный контакт поверхности, они и сформируют таким образом, на периферийных боковых участках тела стержня-затравки 7 рыхлый промежуточный неметаллический «липкий» слой «Ж», на котором в последующем, производится «улавливание» и «фиксация» перемещающихся вниз по вертикали «разросшихся» гранул полученного в вихревых потоках металлического циркония. Кроме того, и пролетевшие мимо наружной поверхности стержня-затравки 7 укрупненные «чешуйки» этого же элемента Zr, опять же, может немного раньше, может чуть позже, будут, как и предполагалось заведомо, заброшены вновь на плоскость разрастающейся кольцевой монокристаллической структуры «И» (см. фиг.2).
Сам факт обязательного наступления этого события определяется, прежде всего, наличием влияния действия следующего, определяющего неизбежность возникновения момента его практической реализации, существенного технического обстоятельства.
Пролетевшие мимо стержня-затравки 7 укрупненные в струях вихря «зернышки» металла, в конечном итоге, попадают либо непосредственно на перекрывающую входное отверстие сопла 10 разрезную лепестковую мембрану-шайбу 17 (см. фиг.4), или располагаются на «промежуточном» участке прилегающей к самой этой зоне, поверхности днища 6. И те, и другие «кусочки» циркония будут обязательно передвинуты перемещающейся и периодически совершающей к тому же угловые повороты поверхностью щеки 3 с первоначального места проведения своего «базирования», прямо к центральному, выпускающему струи сжатого воздуха, выходному отверстию, выполненному в центре указанного выше конструктивного элемента 17.
Так как напор создаваемых в полости рабочей камеры обдувочными соплами 10 воздушных потоков достаточно велик (избыточное давление соответствует величине 0,4-0,6 кгс/см2), то попавшие в составляющие последние их струи металлические «обломки» из этого элемента Zr в буквальном смысле слова, попросту «вышибаются» из зоны своего расположения и подбрасываются под наклонными углами аир вверх и в сторону.
Встречая на траектории такого рода «подлета» какое-либо препятствие, например, поверхность перемещающейся щеки - поршня 3, эти кусочки металлического циркония отскакивают от нее, и меняют, вследствие этого, направление своего движения. В этом случае снова появляется достаточно высокая вероятность того, что эти «подкинутые вверх» металлические «осколки» окажутся заброшены прямо на наружную поверхность выращиваемого на стержне-затравке 7 кольцевого столбчатого монокристалла «И». Ведь в этой центральной зоне рабочей камеры, в отличие от всех остальных, размещенных на ее периферии, всегда царит «штилевое спокойствие», ибо в этой области и размещается так называемый «глаз бури». Если и после выполнения этого единичного «подскока» кусочек металла снова пролетит мимо поверхности выращиваемого в устройстве монокристалла «И», указанный ранее цикл его повторных «подбросов» и «перелетов» будет продолжаться до тех пор, пока это событие все-таки не превратится в практически реализованное.
Попавшие, в конечном итоге, на поверхность монокристалла «И» при выполнении серии такого рода «отскоков» и «рикошетов» гранулы этого металла «намертво» «прилипают» к его телу, и продолжают вместе с составляющими этот монокристалл и ранее осевшими на его тело базовыми слоями осуществлять уже совместный процесс его дальнейшего роста.
Увеличение степени равномерности распределения толщины составляющих кольцевой столбчатый монокристалл «И» по всей его длине стенок, и также и повышение чистоты его наружной боковой поверхности в процессе проведения его формирования, обеспечивается благодаря постоянному выполнению серии поворотов, осуществляемых с небольшой угловой скоростью (2-4 об/минуту), вокруг своей продольной оси симметрии.
Для устранения появления возможных «грубых» погрешностей получаемой монокристаллом кольцевой формы, на втором, уже обратном отрезке пути его перемещения по поверхности полости корпуса 6, направление вращения монокристалла «И» меняется на противоположное (производится его реверс).
Все указанные выше события, выполняемые в полости передвижной рабочей камеры, свершаются и протекают в ее объеме на протяжении всего цикла ее перемещения внутри корпуса применяемого для проведения обработки, самого этого устройства. При достижении этим сборным узлом крайнего переднего «правого» положения; (полностью пройден прямой отрезок пути перемещения) срабатывает путевой конечный выключатель (на чертеже не показан), и поступательное передвижение рабочей камеры начинает осуществляться с проведением переноса составляющих ее конструктивных элементов, приближающим последние к самой задней «левой» части корпуса 6 устройства.
Направление же углового перемещения составляющих эту камеру деталей вокруг собственной продольной оси симметрии, в этот момент времени, как уже было указано тоже меняется на противоположное.
Таким образом, при осуществлении второй, «окончательной» «обратной» стадии цикла своего передвижения, в объеме рабочей камеры полностью завершаются последние этапы процесса формирования тела синтезируемого на стержне-затравке 7 столбчатого кольцевого монокристалла «И», обеспечивающего получение последним заданных технологией обработки качественных «кондиций». То есть, как бы производится «финишная» «доводка» этого готового конечного продукта до получения заданных ему и оговоренных техусловиями, необходимых его параметров. В конечном итоге, передвигаясь в обратном направлении, рабочая камера снова приходит в свое исходное первоначальное занимаемое ею положение, то есть опять попадает в полость съемного накидного колпака 4, в котором раньше осуществлялась загрузка ее объема обрабатываемым сырьевым материалом 1.
В процессе прохождения рабочей камерой соответствующих областей корпуса 6, производилось периодическое «стравливание» накопленных в ее внутренней полости объемов вновь полученных в процессе проведения восстановления металла из частиц руды летучих газовых соединений, а также избыточно поступивших порций подаваемого туда сжатого воздуха. Для осуществления этой операции использовались закрепленные на корпусе 6 устройства выпускные патрубки 18, полость которых соединялась с объемом рабочей камеры в моменты срабатывания редукционных клапанов 19. Последние открывались в том случае, если избыточное давление в полости передвижной рабочей камеры превышало значение этого параметра, заданное технологией обработки.
Открытие редукционных клапанов 19, в конечном итоге, обеспечивало выброс ненужных для проведения процесса формирования монокристалла «И» объемов газов, непосредственно в окружающую устройство наружную атмосферу.
Так как на боковой наружной поверхности правой и левой поршнеобразных щек 3, входящих в состав передвижной рабочей камеры, предусматривается проведение установки эластичных герметизирующих ее объем «скользких» уплотнений, то для предотвращения их преждевременного выхода из строя (уплотнения на чертеже не показаны), при изготовлении предложенного устройства использовались следующие конструктивные приемы.
Формирующиеся в местах монтажа сообщающихся с внутренним объемом корпуса 6 и применяемых в устройстве конструктивных элементов 10; 14; 18 криволинейные выемки, получающиеся как бы сами собой при взаимном пересечении контактирующих друг с другом сопрягающихся криволинейных поверхностей тел вращения, заполняются выглаживающими шайбами (см. фиг.3 - позиция 16; фиг.4 - позиция 17). Последние выполнены в виде лепестковых мембран с «дыркой» в центре, установленных в районе размещения нижних выходных отверстий обдувочных сопел 10, а также выпускных патрубков 18, а в качестве материала для изготовления используется эластичная резина.
При проведении монтажа фокусирующих насадок 14 в полости установочных втулок 15 (см. фиг.3), указанные выше криволинейные выемки на внутренней поверхности корпуса 6, заполняются наглухо запрессованными в эти полученные на его внутренней поверхности углубления - полости порошком, состоящем из мелких частичек кобальта или железа (шайба поз.17 - фиг.3).
И в этом, и в другом случае использование указанных выше конструктивных элементов позволяет ликвидировать возможности формирования на внутренней боковой поверхности корпуса 6, в местах пересечения ее с поверхностью узлов 10, 14, 18 острых режущих кромок. Получается, что все зоны сопряжения последних с корпусом 6 выполняются как бы «заподлицо» и имеют абсолютно гладкие плоскости в местах осуществления возможного прохождения имеющихся на боковой наружной поверхности щек-поршней 3 и принадлежащих им герметизирующих уплотнений.
Монтаж Ф-образных магнитных генераторов 11 с имеющимися в их нижней части насадками 14 на поверхности корпуса 6 производится с применением жестко закрепленных направляющих полых втулок 15, и за счет использования выполненных на стыкуемых поверхностях указанных выше деталей крепежных резьб (см. фиг.З). Для повышения точности взаимной фиксации собираемых в единый узел составляющих его конструктивных элементов, на имеющуюся на наружной поверхности фокусирующей насадки 14 установочную резьбу, могут нанизываться 2 контргайки (на чертеже перечисленные выше особенности исполнения этих деталей не отражены).
Итак, после того как передвижная рабочая камера с сформированным внутри ее объем столбчатым кольцевым монокристаллом из металлического циркония «И», полностью займет свое первоначальное исходное положение в объеме накидного съемного колпака 4, и о факте наступления этого события будет получен соответствующий сигнал от используемого для этого датчика фиксации ее конечной позиции (например, от путевого конечного выключателя), все системы, обслуживающие работу установки, отключаются от применяемых внешних источников питания (привод движения; электрические схемы магнитных генераторов, подающие струи сжатого воздуха сопла).
В дальнейшем с корпуса 6, за счет отсоединения друг от друга кольцевых плоских стыковочных фланцев 5, осуществляемого при помощи быстроразъемных крепежных элементов (на чертеже не показаны), снимается накидной колпак 4. Затем отвинчивается и стопорная гайка 9, закрепляющая на резьбовой шейке ходового валика 8 поршнеообразную левую щеку 3, и последняя «выдергивается» из своего ранее занимаемого в указанном узле прежнего положения. При этом открывается свободный доступ к сформированному кольцевому столбчатому монокристаллу «И» (см. фиг.2), и последний без каких-либо на то особых затруднений извлекается из полости этого устройства.
«Комфортные» условия проведения демонтажа ранее полученного в устройстве этого металлического образования обеспечиваются, прежде всего, тем, что между внутренней боковой поверхностью сформированного по его центру отверстия и стержнем-затравкой 7 размещен промежуточный рыхлый слой «Ж» (см. фиг.2), целиком состоящий из накопленных в этой области шлаковых отходов.
После извлечения монокристалла «И» из устройства частично заполняющие имеющееся в нем центральное посадочное отверстие мелкодисперсные шлаки легко вытряхиваются оттуда при приложении к ним даже незначительного механического воздействия.
Цикл обработки на этом можно считать полностью завершенным. Следует остановиться еще и на том, что позволяющие осуществлять подвод питающих обмотки-катушки 13 генераторов 11 импульсов блоки питания (на чертежах не показаны) снабжены соответствующими электронными схемами, с помощью которых сигналы формируются в форме «равнобедренной трапеции», и собираются в своего рода наборные пакеты, (как бы в псевдофазу), составляющие которую элементы имеют соответствующие угловые смещения относительно аналогичных соседних (см. фиг.5), а также последние еще и имеют дополнительные контура, обеспечивающие возможность проведения регулировки величины напряженности и частоты колебаний в зоне обработки «трапецеидальных» магнитных полей (то есть величины силы тока, напряжения, частоты подаваемых электрических сигналов).
Как уже было отмечено ранее, за счет выполнения указанных выше изменений основных технологических параметров процесса проведения переработки применяемой смеси, состоящей из исходного сырьевого материала и гарантируется получение готового конечного продукта, обладающего заранее заданной техусловиями чертежа собственными качественными техническими показателями и положительными свойствами.
Зафиксированные в процессе использования для достижения указанных выше целей при применении такого типа конструкции предложенного устройства, технико-экономические показатели, характеризующие степень эффективности выполняемой с его помощью обработки, позволили определить следующее:
При длине устройства в 1,5 метра и ширине его с учетом габаритов обслуживающих его работу систем в 1,2 м, а также при диаметре корпуса, равном 0,44 м, и в случае проведения его эксплуатации в 3-х сменном режиме, обеспечивается получение 0,7÷0,8 тонны металлического циркония в течение одних суток. Расход электроэнергии в расчете на одну тонну полученного в соответствии с предложенной технологией этого металла составляет 2,7-3,2 тыс. кВт/час.
Учитывая все изложенное выше, можно прийти к следующему заключению. Использование предлагаемого способа получения металлического циркония, а также применяемого для осуществления этой технологии устройства, обеспечивает существенное уменьшение необходимых для переработки исходного сырья в готовый конечный продукт, затрат электрической энергии. То есть применение предлагаемых технических решений создает условия для сокращения ее расхода в 8-15 раз по отношению к ее количеству, необходимому для получения аналогичного продукта, проводимому с использованием расплава составляющего его солей металла, формируемого к тому же с привлечением для этого достаточно сложных технических систем, созданных из разного рода и назначения плавильных и химических агрегатов.
Кроме того, в случае осуществления процесса обработки в соответствии с предлагаемым способом, последняя протекает в течение всего лишь одного технологического перехода, и в окружающее оборудование природную среду не производятся выбросы вредных веществ, неизбежно сопровождающие выполняемые в соответствии с «классической» схемой методы получения того же самого конечного продукта.
Следует дополнительно отметить еще и то, что сам полностью готовый к последующему применению металлический цирконий формируется в виде сплошного столбчатого кольцевого монокристалла, имеющего практически не изменяющуюся собственную конфигурацию, и включающий в свой состав синтезируемый из исходного сырья элемент - цирконий, содержание которого в объеме самой этой структуры составляет величину 99,99999%.
Сформированный в соответствии с предложенной технологией металл обладает высокой степенью стабильности своих полученных, к тому же, в течение только одного и непродолжительного технологического этапа, собственных физико-химических, а также механических характеристик.
Изготовленный с применением почти однотипного сырьевого материала, сам металлический цирконий имеет достаточно низкий удельный объемный вес, и обладает высокой тугоплавкостью, а также еще и хорошей стойкостью по отношению к внешним агрессивным воздействиям.
Полученные с применением предложенной технологии столбчатые кольцевые монокристаллы на основе металлического циркония так называемой «ядерной чистоты» могут быть использованы для удовлетворения соответствующих нужд действующего промышленного производства без проведения каких-либо дополнительных операций по их «финишной» доработке.
Внедрение предлагаемого процесса, а также применяемого в ходе его выполнения устройства в производство, не требует привлечения значительных капиталовложений, и не связано с необходимостью использования существенных трудовых затрат, а также длительных сроков времени, необходимых для осуществления подготовки производства.
Выбор входящих в состав предлагаемого устройства материалов и узлов, произведен с учетом возможности применения в качестве последних аналогичных, широко распространенных и используемых в оборудовании, предназначенном для выполнения похожих, на указанную выше, технологий. Само же это предлагаемое устройство отличается высокой степенью простоты его конструктивного исполнения, и вследствие этого, имеет хорошие показатели собственной эксплуатационной надежности.
Группа изобретений относится к получению металлического циркония из его рудных пород. Способ получения металлического циркония из водной суспензии частиц руды, содержащей соединения циркония, включает генерацию в объеме сырья физических трапецеидальных магнитных полей, напряженность которых составляет 1,1·105 - 1,5·105 А/м. Восстановление циркония осуществляют при подаче к слоям сырья струй газов, состоящих из сжатого атмосферного воздуха и в качестве восстановителя углерода, присутствующего в составе газов. Получаемый металл формируют в виде кольцевого столбчатого монокристалла, целиком состоящего из циркония. Предложено также устройство для реализации данного способа. Обеспечивается получение готового продукта с соответствующей степенью чистоты непосредственно из рудного сырья. 2 н.п. ф-лы, 5 ил., 3 пр.
1. Способ получения металлического циркония из водной суспензии частиц руды, содержащей соединения циркония, включающий генерацию физических полей, накладываемых на порции перерабатываемой сырьевой массы, восстановление циркония в целостную монолитную кристаллическую структуру при непрерывном перемешивании сырьевой массы, с последующим накоплением продукта и формированием его в виде монолитного кольцевого столбчатого монокристалла, состоящего из циркония, при этом в качестве исходной сырьевой массы используют водную суспензию, содержащую частицы циркониевой руды с дисперсностью в пределах 0,001÷0,008 мм и в количестве 40-70% объема водной суспензии, при этом в качестве физических полей используют зубчатые трапецеидальные магнитные поля с напряженностью 1,1×105÷1,5×105 А/М и частотой колебаний импульсов, которые формируют скопления в виде силовых линий, имеющих конфигурацию, максимально приближенную к очертанию пространственного образования, полученного вращением вытянутого в длину прямоугольника, совершающего повороты относительно собственной продольной оси симметрии, при этом процесс восстановления и формирования упомянутого кольцевого столбчатого образования монокристалла осуществляют на металлическом стержне, расположенном в герметичной подвижной рабочей камере, установленной в полости корпуса и совершающей возвратно-поступательные перемещения, и при совершении корпусом угловых поворотов корпуса относительно собственной продольной оси симметрии, с подачей к слоям сырьевой массы газовых струй, состоящих из сжатого атмосферного воздуха и углерода в качестве восстановителя, присутствующего в составе сжатых газов, с перемешиванием сырьевого материала путем переноса во внутреннем объеме рабочей камеры, а затем за счет дробления и последующего выдавливания отдельных микропорций исходного сырья, протекающего под воздействием ударов, создаваемых перекрещивающимися струями сжатого воздуха, поступающими под избыточным давлением 0,4÷6,0 кгс/см2 .
2. Устройство для получения металлического циркония из водной суспензии частиц руды, содержащей соединения циркония, включающее корпус, состоящий из двух частей, одна из которых является съемной и выполнена в виде накидного съемного колпака, соединенного при помощи кольцевых плоских фланцев с неподвижной его основой в виде цилиндрической обечайки, с образованием сборного узла, при этом длина неподвижной основы сборного узла составляет 80-85% от всей его длины, а оставшуюся часть составляет съемная часть корпуса, при этом в полости сборного узла установлена герметичная рабочая камера, которая выполнена с возможностью возвратно-поступательного перемещения, а корпус сборного узла выполнен с возможностью вращения относительно собственной продольной оси симметрии, причем рабочая камера снабжена левой и правой щеками в виде поршней, закрепленных на ходовом валике, а между ними смонтирован металлический стержень, а сквозь стенки неподвижной основы сборного узла пропущены фокусирующие магнитные насадки, генерирующие скопления силовых линий магнитных полей, установочные втулки и обдувочные сопла, предназначенные для поступления в полость корпуса струй сжатого атмосферного воздуха и имеющие как радиальные углы, так и тангенциальные углы наклона в 30 -45° по отношению к поверхности корпуса, причем в левой и правой половинах неподвижной основы сборного узла установлены выпускные патрубки для вывода в наружную атмосферу накапливаемых в рабочей камере избыточных объемов газа, а в верхней части съемного колпака расположен загрузочный бункер сырья, объем которого через имеющийся в этой части корпуса сквозной люк сообщен с полостью размещенной под ним рабочей камеры.
