Способ активации порошкообразных материалов Советский патент 1991 года по МПК C04B40/00 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а также к машиностроительной, химической, нефтехимической, микробиологической, геологической, нефтяной и нефтеперерабатывающей отраслям промышленности и другим производствам, свя- занным с тепло- и массообменными процессами в многофазных системах газ- жидкость-твердое тело, а именно связанных с активацией порошкообразных материалов и повышением их дисперсности, и может быть использовано в таких технологических процессах, как порошковая металлургия, утилизация отходов в металлургии, получение энергонасыщенных видов топлив, активация цемента в строительстве и других

Цель изобретения - повышение эффективности процессов активации порошкообразных материалов и уменьшение вязкости суспензии при снижении энергозатрат, повышение гомогенности суспензии.

Os Ю 00 Ю СО

Јь

Пример. Способ активации порошкообразных материалов может быть реализован за счет применения, например, генераторов колебаний и включает операции, которые описываются ниже.

В рабочую полость 1 (фиг.1) загружают компоненты суспензии (жидкую фазу и порошкообразный материал), включают электромагнитный -генератор 2 колебаний и подвергают рабочую емкость, заполненную на 80-95% объема суспензией, колебаниям с частотой f и амплитудой А. При определенном соотношении геометрических размеров рабочей емкости и параметров вибрационного воздействия (зависящих от свойств и соотношений компонентов суспензии) происходит разрушение свободной поверхности суспензии в рабочей емкости, затопление и сбор газовых пузырьков в придонной зоне емкости и после достижения объема роя газовых пузырьков соответствующего резонансной частоте колебаний системы наступает режим резонансного вибрационного перемешивания, характеризующийся интенсивными потоками многофазной среды в объеме рабочей емкости, При этом энергозатраты на поддержание процесса практически соответствуют диссипации энергии в объеме многофазной среды, что обусловлено нелинейным резонансным характером эффекта вибрационного перемешивания, лежащего в основе предлагаемого способа активации. Все это позволяет резко повысить интенсивность обработки и снизить энергозатраты при проведении процесса активации суспензии.

Для проведения процесса активации могут быть использованы генераторы и возбудители колебаний самых разных типов - гидравлические, пневматические, электродинамические и т.д. При этом колебания на многофазную среду могут передаваться как через колеблющуюся рабочую емкость, так и любым другим способом (например, через диск, расположенный в объеме емкости и связанный с генератором колебаний жестким штоком, через упругое дно и т.д.).

При частотах внешнего вибрационного воздействия ниже 20 Гц и выше 7000 Гц и ускорений ниже 5 м/с2 резонансный процесс активации не наблюдается. При ускорениях выше 30 м/с2 резко возрастают энергозатраты на проведение процесса и применение предлагаемого способа становится неэффективным. Кроме того, смешение порошкообразного материала с жидкой

фазой эффективно осуществляется при заполнении емкости на 80-95% от ее объема, т.е. при газовой подушке над суспензией 20-5% от объема емкости. Газовая подушка

выполняет роль упругого элемента, позволяющего достигнуть асимметрию в смесительной емкости и тем самым реализовать процесс нелинейного резонанса.

При насыщении суспензии газовой фазой до соотношения менее 2% от объема суспензии практически не наблюдается увеличения степени дисперсности частиц и при этом прочность получаемого бетона не увеличивается по сравнению с известными методами. При насыщении суспензии газовой более 25% от объема суспензии резко возрастают энергетические затраты на диспер- гирование частиц порошкообразного материала, так как газовая фаза в этом случае начинает выполнять роль гасителя колебаний, поэтому эффективность способа резко падает. Результаты испытаний представлены в таблице 1-2.

В табл. 1 приведены сравнительные результаты активации порошкообразных отходов металлургического производства при добавлении их в строительный раствор в качестве заменителя части цемента. Активация проводилась в цилиндрической

емкости с соотношением высоты и диаметра 3:1, заполненной на 80% компонентами суспензии и установленной на столе электродинамического вибратора ВЭДС-100 при следующих параметрах вибрационного воздействия: частота f 65 Гц, амплитуда А 5 мм, ускорение 17 м/с2.

Формула изобретения

Способ активации порошкообразных материалов, включающий смешение порошкообразного материала с жидкостью в емкости при вибрационном воздействии до получения суспензии, отличающийся

тем, что, с целью повышения эффективности процессов активации порошкообразных материалов и уменьшения вязкости суспензии при снижении энергозатрат, повышения гомогенности суспензии, смешение ведут при

заполнении емкости на 80-95% от ее объема и вибрационном воздействии в режиме нелинейного резонанса с генерированием периодически схлопывающихся кавитаци- онных каверн при частотах внешних колебаний в диапазоне 20-7000 Гц и ускорениях 5,0-30,0 м/с до насыщения суспензии 2- 25% газовой фазы от объема суспензии.

Таблица 1

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а также к машиностроительной, химической, нефтехимической, микробиологической, геологической, нефтяной и нефтеперерабатывающей отраслям промышленности и другим производствам, свя- занным с тепло- и массообменными процессами в многофазных системах газ- жидкость-твердое тело, а именно связанных с активацией порошкообразных материалов и повышением их дисперсности, и может быть использовано в таких технологических процессах, как порошковая металлургия, утилизация отходов в металлургии, получение энергонасыщенных видов топлив, активация цемента в строительстве и других. Цель изобретения - повышение эффективности способа активации порошкообразных материалов и уменьшение вязкости суспензии при снижении энергозатрат, повышение гомогенности суспензии. Активацию порошкообразных материалов осуществляют смешением порошкообразного материала с жидкостью, смешение ведут при заполнении емкости на 80-95% от ее объема, суспензию насыщают газовой фазой до соотношения 2-25% от объема суспензии при вибрационном воздействии в режиме нелинейного резонанса с генерированием периодически схлопывающихся кавитаци- онных каверн при частотах внешних колебаний в диапазоне 20-7000 Гц и ускорениях 5.0-30.0 м/с2. 1 ил. 2 табл.

Т«блица2