Способ получения алюмосиликатов и кремния из воздушной взвеси частиц песка и устройство для его осуществления

Способ получения алюмосиликатов и кремния из воздушной взвеси частиц песка и устройство для его осуществления

Реферат

Изобретение относиться к способам получения кристаллических алюмосиликатов, с помощью которых производиться удовлетворение потребностей использующих их по прямому назначению определенных отраслей промышленного производства, а именно электротехнической, химической и т.д., а так же к устройствам для осуществления такого рода технологий.

Известны технологии, в соответствии с которыми синтез алюмосиликатов производят в автоклавах в интервале температур 60-450°C из раствора, содержащего алюминат натрия Na[Al(OH)₄] и водную суспензию кремниевой кислоты nSiO₂·mH₂O с добавкой в него щелочи.

Получаемый после окончания такой обработки алюмосиликатный гель промывают и сушат при температуре, близкой к 100°C. (см. Интернет, статья "Алюмосиликаты", http://slovari.yandex.ru/

Однако следует обратить внимание на то, что получение конечного продукта с использованием указанного выше известного способа требует привлечения существенных материальных и финансовых затрат (в силу того, что этот конечный продукт вырабатывают с помощью автоклавов при повышенной температуре).

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения алюмосиликатов, в процессе осуществления которого исходная смесь подвергается обработке, осуществляемой в две стадии. На первой стадии на суспензию, содержащую исходные сырьевые компоненты, воздействуют температурой, составляющей 240-325°C в течение 1-20 минут, а на второй стадии обрабатываемое сырье выдерживается в открытой емкости при 50-100°C в течение 60-240 часов.

По окончании проведения этих этапов в применяемой емкости формируется твердый кристаллический осадок, состоящий из образовавшихся на ее дне алюмосиликатов.

При осуществлении указанной выше технологии применяется изолированный от внешней окружающей среды реактор (емкость), в которую и помещают исходную сырьевую массу.

Для ее преобразования в конечный продукт используется генерируемое с этой целью физическое поле, воздействующее на исходные сырьевые компоненты непосредственно в области осуществления такого рода их синтеза. Физическое поле в данном указанном выше случае используется температурное. Для поддержания диапазона создаваемых с его помощью температур используют рабочие элементы, обеспечивающие повышение последней до заданных технологий переработки сырья значений. В известном способе эти рабочие элементы выполнены в виде нескольких теплообменников - нагревателей. В состав таких теплообменников включены термоэлектрические нагревательные элементы, которые в процессе осуществления работы последних подключаются к внешнему источнику для подачи к ним питания.

При осуществлении такого рода синтеза алюмосиликатов на первой стадии его выполнения обрабатываемая смесь помещается во внутреннюю полость применяемой технологической емкости, где она и подвергается указанному выше воздействию со стороны генерируемого в этой зоне физического поля (в данном случае температурного).

Вторая же стадия получения конечного продукта осуществляется в открытой емкости, при атмосферном давлении, и под действием температурного поля, обеспечивающего нагрев обрабатываемой среды до значений в 90-100°C.

Вторая стадия обработки, осуществляемая после первой, занимает длительный промежуток времени - 60-240 часов. По завершении ее процесс синтеза кристаллических алюмосиликатов можно считать законченным.

(См. патент RU 2026815 "Способ получения цеолитных алюмосиликатов с молярным отношением SiO₂/Al₂O₃=20"; C01B 33/36, опубликован 20.01.1995 - далее прототип).

Однако осуществление синтеза алюмосиликатов с применением и этого известного технического решения (прототипа) связано с необходимостью привлечения существенных финансовых затрат.

Наличие указанного фактора определяется, прежде всего, тем, что на его первой стадии выполнения используется работающий в условиях наличия высоких значений давления и температур химический реактор (емкость).

Осуществление же второй стадии формирования конечного продукта в этом известном техническом решении связано с применением длительного временного промежутка (60-240 часов), в течение которого заканчивается процесс кристаллизации вырабатываемого конечного продукта.

Все указанное выше неминуемо оказывает негативное влияние на получаемые в конечном итоге технико-экономические показатели процесса преобразования исходной сырьевой массы в формируемый в ходе его выполнения сам конечный продукт.

Целью предлагаемого изобретения является снижение затрат, необходимых для осуществления синтеза кристаллических алюмосиликатов из объема исходной сырьевой массы.

Достижение указанной выше цели в предлагаемом способе и устройстве обеспечивается за счет наличия действия следующих факторов:

Предлагаемый способ включает в себя операцию по проведению размещения исходного сырья во внутренней полости, используемой для осуществления обработки емкости. В процессе ее выполнения эта емкость изолирована от окружающей ее внешней среды.

При преобразовании сырьевой массы в конечный продукт при осуществлении предлагаемого способа применяется искусственно созданное с этой целью физическое поле.

Само это преобразование выполняется непосредственно в зоне его влияния.

Новым в способе является то, что в качестве объекта для проведения такого рода преобразования выступает воздушная взвесь из частиц песка, содержащего окиси алюминия и кремния. Габариты входящих в состав взвеси частиц составляют 1 мкм - 8 мкм.

Содержание же такого рода составляющих в объеме последней равно 20-40% от всей его величины. Применяемое же в процессе обработки физическое поле представляет собой переменное вращающееся магнитное. Напряженность его в рабочей зоне составляет 2,5×10³÷1×10⁶ А/м, а частота 40-70 Гц. При осуществлении же такого рода обработки сама емкость с загруженным в нее сырьем выполняет функции замыкающего соединительного звена для генерируемого используемой магнитной системой и создаваемого в ней потока. Кроме того, в толщу осевшего на дно применяемой емкости осадка производиться подача струй сжатого воздуха под избыточным давлением 0,1÷0,6 кгс/см², формирующих в этой области так называемый "кипящий слой".

Применяемое при осуществлении предлагаемого способа устройство состоит из следующих элементов. Прежде всего, оно содержит емкость для размещения в ней обрабатываемой сырьевой массы. В устройстве также используются рабочие элементы, обеспечивающие формирование воздействующего на составляющие сырье частицы физического поля. Эти рабочие элементы подключаются к внешнему источнику электрического питания.

Новым в устройстве является то, что его рабочие элементы выполнены в виде состыкованных между собой пластин из магнитопроводящего материала. Последние при проведении их совместного монтажа друг с другом формируют замкнутый прямоугольный контур. При этом в теле составляющих такой контур отдельных деталей размещаются три обмотки катушки. Каждая из них соединена с соответствующей отдельной фазой внешнего трехфазного источника электрического питания. В одном же из составляющих контур генератора элементов выполнен сквозной паз, габариты которого обеспечивают размещение в нем содержащей обрабатываемую воздушную взвесь емкости.

Помимо всего этого, на верхнюю часть этой емкости, на ее торце, устанавливается крышка. Назначением ее является изоляция внутреннего объема емкости от прямой связи его с окружающей устройство внешней средой.

На дне же емкости прокладывается заглушенный с торцевой части патрубок, в стенках которого выполнены отверстия перфорации.

С помощью последних обеспечивается вывод в окружающие такой патрубок придонные слои продукта струй подаваемого через них сжатого воздуха.

Внутренняя полость этого патрубка соединена с полостью подающей сжатый воздух под избыточным давлением внешней магистрали.

При использовании всего набора перечисленных выше особенностей выполнения предлагаемого способа, а так же и в конструкции используемого при его проведении устройства характер протекания процесса обработки в ходе ее осуществления претерпевает следующие изменения.

На самых начальных этапах проведения такого рода процесса применяемая в ходе его исполнения сырьевая масса проходит через операцию так называемого "ультратонкого помола". В ходе выполнения последней составляющие исходное сырье песчинки преобразуются в частицы с габаритными размерами от 1 мкм до 8 мкм.

Такие изменения их размеров могут быть выполнены с помощью любых известных на настоящее время технологий, например с применением нашедших широкое распространение шаровых мельниц.

Прошедшая через такой "помол" готовая мелкодисперсная масса затем просушивается в жарочном шкафу при температуре 120°-150°C в течение 30-50 минут.

На этом этап предварительной подготовки сырья к последующей его обработке можно считать законченным.

Полученная из песка, содержащего оксиды алюминия и кремния, пылевидная сырьевая масса затем помещается во внутреннюю полость технологической емкости 3.

Размещенный в полости емкости 3 сырьевой материал затем проходит через операцию перемешивания его с объемом заполняющего ее воздуха.

В итоге всего этого в последней формируется устойчивая непрозрачная пылевидная взвесь.

Операция перемешивания указанных выше компонентов в объеме емкости 3 может осуществляться с помощью любых известных технологических приемов, например, при помощи вводимой в сосуд механической лопастной мешалки или за счет подачи к его дну струй сжатого воздуха из специального сопла.

После получения такой взвеси емкость 3 закрывается крышкой 8, и устанавливается в сквозной паз "Б" генератора магнитного потока.

Перфорированный же патрубок 6, используемый для подачи в емкость 3 сжатого воздуха, после завершения операции ее монтажа в генератор, подключается к подающей последний магистрали.

По завершении всех этих указанных выше переходов все обмотки катушки 2 (см. фиг.1) используемого генератора подключаются к соответствующим фазам внешнего источника питания (на чертеже не показан).

Каждая из этих обмоток катушек при поступлении на нее переменного электрического тока, подаваемого от соответствующих фаз внешнего источника питания, начинает генерировать собственное магнитное поле.

Так как все используемые в контуре обмотки - катушки 2 смонтированы в соответствующих монтажных окнах (на чертеже не показаны), выполненные непосредственно в объеме магнитопроводящих рабочих элементов 1, то генерируемые ими отдельные магнитные потоки с помощью последних объединяются в единый суммарный. Таким образом, в контуре создается общее магнитное поле, сформированное с помощью этих трех отдельных составляющих, полученных в зонах установки каждой из указанных выше обмоток - катушек 2.

Так как подаваемый для их питания переменный ток в каждой из используемых фаз внешнего источника имеет угловые сдвиги составляющих его синусоидальных волн относительно таких же соседних, то сформированное таким образом суммарное магнитное поле получается не только переменным, но и как бы осуществляющим "вращение" в окружающий его пространственной области.

Следует еще обратить внимание и на то, что образующийся в контуре генератора при его включении суммарный магнитный поток будет стремиться замкнуть разорванные пазом "Б" его половины, как бы соединяя их в единое целое (создавая своеобразную замкнутую "петлю").

В процессе осуществления этого он неизбежно производит "проскок" через внутреннюю полость емкости 3, заполненную частицами 4 обрабатываемой сырьевой массы.

Последняя выполняет в ходе осуществления такого рода его перехода из одной половины контура в другую роль замыкающего соединительного звена применяемой для выполнения обработки этой магнитной системы. Т.е. становиться своеобразной "ступенькой", с опорой на которую этот переход между рабочими элементами 1 такого рода генератора и становиться осуществимым с минимально возможными потерями энергии.

Все перечисленное выше обеспечивает максимально возможную концентрацию силовых линий генерируемого в устройстве магнитного поля непосредственно в зоне проведения процесса преобразования сырьевых частиц 4 в необходимый конечный продукт их переработки - гранулы 5, состоящие из алюмосиликатов и кремния.

Соответственно, сформированный в этой же области результирующий вектор суммарного магнитного потока совершает там колебательные угловые перемещения, осуществляя при этом перенос зоны своего влияния на окружающие его частицы 4 по всем трем пространственным координатам (x; y; z).

К тому же в процессе этого последний меняет не только направление воздействия, но и саму свою величину (с заданной частотой 40-70 Гц). Если соединить при помощи кривых линий точки нахождения его конца, оббегающего участки окружающего этот вектор пространственного объема в течение заранее выбранного определенного временного промежутка, то получим фигуру, по очертанию наиболее близкую к трехмерному "эллипсоиду" (см. зону "Д" на фиг.1).

Сужение его переднего и заднего конца определяется увеличением магнитного сопротивления, неизбежно появляющемся ввиду возникновения монтажных зазоров "а" в момент установки емкости 3 в генератор.

Так как этот результирующий вектор совершает весь этот набор из указанных выше действий в заполненной обрабатываемой средой внутренней полости емкости 3, то на находящиеся там частицы сырья 4, а также молекулы газов - кислорода, окиси углерода, обрушивается целая серия периодически повторяющихся (40-70 Гц) "толчков" и "ударов".

Под их влиянием неизбежно активируются входящие в состав указанных выше компонентов атомы их молекул, электроны которых переходят на более высокие орбиты относительно их ядра.

При этом разрываются ранее имеющиеся между ними ковалентные молекулярные связи, и в зоне обработки появляются новые ионы, образующиеся из числа этих входящих в состав исходных молекулярных соединений атомов.

В самой зоне обработки в итоге этого появляются активированные молекулярные фрагменты, ранее составлявшие входящие в состав применяемой сырьевой смеси ее частицы; а так же и заполняющие полость емкости 3 и входящие в состав атмосферного воздуха микрообъемы газов.

При протекании в последующем целого ряда реакций все полученные там компоненты формируют "зародыши" новых, ранее отсутствующих в исходном сырьевом материале соединений, а именно - алюмосиликатов и кремния, что может осуществляться по схеме:

CO₂→C⁴⁺+2O^2-;

CO₄→C^4-+4H⁺;

Al₂O₃+C⁴⁺→2Al³⁺+CO₂+O^2-;

SiO₂+C⁴⁺→Si⁴⁺+CO₂;

2H^+-+О^2-→H₂O;

O₂→O^2-+O^2-;

Al³⁺6Si⁴⁺+15O^2-→6SiO₂·Al₂O₃.

Другие же вещества, входящие в состав имеющихся в сырье примесей, также как алюмосиликаты и кремний, будут преобразованы в новые кристаллические структуры, которые в последующем и будут составлять появляющиеся по окончании процесса обработки кусковые губчатые отходы (шлаки).

Так как полученные в зоне такого энергетического воздействия "зародыши" из указанных выше новых структур обладают достаточно высокой плотностью (2,48 г/см³-2,54 г/см³), то они оседают под действием сил гравитации, попадая на дно емкости 3. Перемещаясь в вертикальном направлении, такие "зародыши" из вновь полученных соединений захватывают по дороге мелкие частицы 4 окружающей их сырьевой массы, обрастая своеобразной "шубой".

Попадая в самую нижнюю часть полости емкости 3, они создают там искусственно сформированный за счет действия этих факторов "придонный слой". Как только в толщу последнего начинают поступать струи подаваемого под избыточным давлением (0,1÷0,6 кгс/см²) сжатого воздуха, то входящие в него составляющие под действием последних начинают совершать интенсивные колебательные перемещения, то подымаясь вверх, то падая вниз. При этом создается так называемый "кипящий слой".

Все перечисленные ранее процессы, обусловленные воздействием переменного вращающегося магнитного поля на входящие в придонный слой соединения, протекают и в этой области точно также, как и в остальном объеме обрабатываемой в устройстве сырьевой взвеси.

Отличия в выполнении такого рода технологии в этой области полости емкости 3 будут заключаться лишь в том, что в условиях формируемого в ней "кипящего слоя" значительно возрастает количество подаваемых к "зародышам" микрообъемов ионизированного газа - (C⁴⁺; O^2-), а также попадающих туда же и используемых для построения формирующих там крупных гранул новых строительных "мини-кирпичиков" (Al³⁺; Si⁴⁺). Ионы газа (C⁴⁺; O^2-), как и указывалось ранее, генерируются из объемов подаваемого в эту зону обработки газов - кислорода O₂, окиси углерода CO₂, метана CH₄, входящих в состав используемого сжатого воздуха.

Наличие всех перечисленных выше факторов воздействия на применяемый сырьевой материал позволяет существенно интенсифицировать процесс получения из него новых компонентов - алюмосиликатов и кремния, а также создает условия для протекания формирования указанных выше соединений в виде крупногабаритных гранул с размерами от 1,5 до 13 мм.

Соотношение получаемых на конечном этапе обработки указанных выше конечных продуктов определяется, прежде всего, составом применяемой сырьевой массы.

При преобладании в ней окиси алюминия падает количество получаемого кремния, и наоборот.

Чистота исходного сырья определяет и количество получаемых на финальном этапе проведения обработки отходов, а также влияет на их состав и структуру.

При идеально выверенной пропорции соотношения окиси алюминия и окиси кремния существовала бы теоретическая основа для получения 100% всего конечного продукта только в виде одного того же алюмосиликата, и наоборот - то же самое можно утверждать относительно образующегося кристаллического кремния. Т.е. появление "кремния" в составе образующегося "продукта" переработки обеспечивается тем, что для имеющегося в зоне протекания реакций соответствующего количества ионов алюминия необходимые "партнеры" - атомы кремния, были уже полностью разобраны. Оставшиеся же свободными последние и были преобразованы в микрокристаллы, из которых и были созданы эти гранулы кремния.

Таким образом, в придонной области емкости 3 и обеспечивается по окончании выполнения процесса обработки накопление крупных гранул из указанных выше кристаллических алюмосиликатов и кремния.

Структурная формула вновь полученных алюмосиликатов при этом имеет вид 6SiO₂·Al₂O₃ и не претерпевает каких-либо изменений при всех возможных вариациях режима проведения применяемого технологического процесса. Степень чистоты материала относительно содержащихся в составе примесей соответствует 99,88%. Показатели относительной диэлектрической проницаемости составляют ε=2,4 (аналог 2,5) при ее замере с частотой 50 Гц, а удельное объемное сопротивление - 1×10¹⁹ (аналог 1×10¹⁵). Количество формирующего из сырьевой массы материала достигает значений 31-35%. Размер гранул от 2,5 до 13 мм. Кроме алюмосиликатов, в процессе осуществления обработки формируются еще и гранулы кремния, причем последние в конечном получаемом продукте представлены в двух видах.

Первый вид - более крупные гранулы с габаритными размерами 2,5-4,6 мм; чистота получаемого материала составляет в последних Si - 96,55%; получаемое количество их в зависимости от массы и состава исходного сырья находиться в пределах 5,9-6,3%.

Второй вид - более мелкие гранулы с габаритными размерами от 0,3 до 2 мм. Количество их в массе конечного продукта достигает 3,3-3,8%. Содержание кремния Si в них составляет 99,21%. Величина относительной диэлектрической проницаемости такого гранулированного продукта ε=11,7-11,9 как для первой, так и для второй группы гранул Si.

Преимущественное формирование именно этих соединений в процессе выполнения мощного энергетического воздействия на обрабатываемую многокомпонентную сырьевую массу объясняется, прежде всего, тем, что только указанные выше структуры имеют минимально возможные значения своей внутренней энергии, в условиях складывающегося в зоне обработки энергетического равновесия, и всего возможного набора вариантов синтеза из присутствующих там всех соединений.

Сама предложенная обработка осуществляется при комнатной температуре (18-27°C) и с использованием диапазона давлений, незначительно отличающегося от атмосферного (выше последнего лишь на 0,1÷0,6 кгс/см²).

Суммарный выход конечного продукта из сырьевой массы находится в пределах 47,6%, что позволяет считать, ввиду низкой стоимости используемых исходных материалов, само проведение предлагаемого способа для получения этих указанных выше конечных продуктов экономически вполне оправданным.

Количество формирующихся по окончании процесса обработки шлакообразных продуктов обычно составляет 19-24%. В состав последних входят соединения магния, кальция, железа, серы.

Остальная часть продуктов переработки - до 100%, представлена образующимися в ходе ее проведения новыми газовыми объемами, которые выпускаются непосредственно в атмосферу (CO₂, SO₃, H₂S, H₂O, O₂).

Сам этот процесс получения указанных выше конечных продуктов связан с использованием короткого временного интервала - в 12-17 минут, и обработка воздушной взвеси исходного сырья протекает при значениях напряженности переменного магнитного поля, равного 2,5×10³÷1×10⁶ А/м, при частоте его 40-70 Гц.

К самому же исходному сырью не предъявляются какие-либо специальные требования, касающиеся его состава и степени чистоты. Так, например, для проведения указанной выше обработки использовался песок-суглинок, взятый на близлежащем приусадебном участке. В состав такой сырьевой массы входили следующие соединения:

Песок SiO₂ - 33%

Глина Al₂O₃ - 22%

Магний сернокислый Mg₂SO₄ - 11%

Известняк CaCO₃ - 16%

Окись железа Fe₂O₃ - 4%

Железный колчедан FeS₂ - 1,5%

Другие примеси (гипс CaSO₄ и т.д.) - остальное, до 100%.

В указанных ниже примерах осуществления предлагаемого способа этот песок-суглинок и был использован в качестве исходной сырьевой массы.

Далее выполнение предлагаемого способа иллюстрируется с помощью ряда приводимых ниже примеров.

Пример 1. Для приготовления исходной сырьевой смеси, применяемой для получения гранулированных алюмосиликатов и кремния, был использован песок-суглинок, данные которого были представлены выше.

Перед началом проведения процесса обработки осуществлялось измельчение входящих в состав песка-суглинка зерен, с получением после его завершения скопления частиц с габаритными размерами 1-8 мкм. Этот переход выполнялся на шаровой мельнице.

Затем полученная с помощью помола исходная сырьевая масса проходила подсушку в жарочном шкафе при 120°C в течение 50 минут. После всего этого она засыпалась в полость емкости вместимостью 5 литров. Сам объем помещаемых в ней пылевидных частиц составил 20% относительно имеющегося у нее собственного внутреннего.

По окончании перехода заполнения емкости 3, проводилось размешивание лежащего на ее дне пылевидного осадка с помощью вводимой туда механической мешалки.

Перемешивание последней осуществлялось до наступления момента формирования в полости емкости 3 однородной непрозрачной устойчивой взвеси, равномерно заполняющей весь этот объем.

По завершении и этого этапа емкость 3 закрывалась крышкой 8 и производился ее монтаж в установочный паз "Б" генератора магнитного поля (см. фиг.1).

После этого осуществлялось подсоединение перфорированного патрубка 6 к внешней подающей сжатый воздух магистрали.

Одновременно с подачей сжатого воздуха под избыточным давлением 0,1 кгс/см² производилось подключение всех трех обмоток-катушек 2 генератора магнитного поля к их внешнему источнику электрического питания. Замеренная при помощи датчика Холла и измерительного моста напряженность возникшего в зоне обработки магнитного поля составила 1×10⁶ А/м, а частота его соответствовала 70 Гц. По истечении 12 мин (0,2 часа) с момента включения генератора в работу заполняющая всю внутреннюю полость емкости 3 взвесь приобрела полную прозрачность, а на дне ее были сформированные гранулы с разными габаритам, отличающиеся по цветовым оттенкам.

Первую группу такого рода соединений составляли алюмосиликаты, имеющие структурную формулу 6SiO₂·Al₂O₃, содержание примесей в общей массе не превышало 0,14% (степень частоты соответствовала 99,86%). Показатель относительной диэлектрической проницаемости для этого вновь полученного соединения ε имел предел, равный 2,42 (замер проводился при частоте 50 Гц) (ближайший аналог имел ε=2,5).

Удельное объемное сопротивление такого соединения составляло 1×10¹⁹ (ближайшие аналоги имеют этот показатель в 1×10¹⁵).

Размеры этих гранул находились в пределах 9-13 мм; и они имели белый непрозрачный матовый цветовой оттенок. Выход этого конечного продукта составил 32,8%.

Другие полученные в ходе обработки с режимами, указанными в примере 1, гранулы имели темно-серый оттенок и состояли из кремния Si. Одна из групп, входящих в состав последних, содержала этот элемент в количестве 96,54%. Габариты содержащих такой продукт гранул находились в пределах 3,9-4,6 мм. Диэлектрическая проницаемость ε была равна 11,9. Выход этого соединения из исходной сырьевой массы составил 6,3%. Цветовой оттенок этих гранул соответствовал серому.

Вторая же группа гранул, также состоящая из кремния Si; имела темно-серый оттенок и была представлена зернами, габариты которых имели размеры от 0,3-0,7 мм.

Степень чистоты содержащегося в них продукта относительно всей его массы соответствовала значению 99,19%.

Выход этого продукта относительно использованной массы сырьевого материала достиг значения 3,5%. Величина диэлектрической проницаемости такого рода гранул ε соответствует значению 11,7.

Кроме указанных выше конечных продуктов, на дне емкости были сформированы кусковые крупногабаритные губчатые отходы, количество которых относительно использованного сырьевого материала составило 19%. Габаритные размеры такого рода кусков соответствовали 25-40 мм; в состав этого "шлака" входили соединения Mg; Ca; Fe; S.

Оставшаяся масса материала, до 100% была представлена вновь сформированными газовыми продуктами (O₂, CO, SO₃, H₂S, H₂O), которые вышли из объема емкости 3 непосредственно в окружающую атмосферу.

Пример 2. По той же схеме, что указана в примере 1, производилась обработка исходного сырья - песка-суглинка.

Как и в указанном ранее случае, составляющие его зерна измельчались при помощи шаровой мельницы до получения частиц с габаритами 1 мкм - 8 мкм. Полученная сырьевая масса подсушивалась в жарочном шкафу при 150°C в течение 30 минут. После этого она, точно также, как и в примере 1, помещалась в полость емкости 3, при этом ее объем составлял 40% от объема последней. После завершения всех необходимых для выполнения обработки переходов (см. данные, указанные в примере 1) осуществлялась операция по получению из этой указанной выше сырьевой массы необходимого конечного продукта.

Обработка выполнялась с подачей в придонную часть емкости 3 сжатого воздуха под избыточным давлением 0,3 кгс/см². Напряженность магнитного поля в зоне обработки составляла 2,5×10³ при частоте его 40 Гц. Время выполнения обработки соответствовало 17 минутам (0,283 часа). По окончании этого процесса были получены следующие виды конечных продуктов:

В первой группе гранулы из алюмосиликатов с такой же структурной формулой, что и в примере 1.

Сами гранулы, содержащие этот продукт, имели матовый белый цвет и габариты их соответствовали 5-8 мм; степень чистоты входящего в состав последних материала соответствовала значению 99,87%.

Показатель относительной диэлектрической проницаемости, при выполнении замера с частотой 50 Гц, ε был равен 2,41.

Удельное объемное сопротивление соответствовало 1,01×10¹⁹.

Количество формируемого из исходной сырьевой массы такого конечного продукта составила 31%. Кроме этого, в состав массы полученного конечного продукта вошли и гранулы из кремния, имеющие серый и темно-серый цветовые оттенки. Одна из групп состояла из темно-серых гранул, имеющих габаритные размеры 0,5-1,0 мм. Степень чистоты содержащегося в ней кремния имела значение 99,19%. Показатель диэлектрической проницаемости ε - 11,88. Выход этой группы гранул относительно всей использованный в ходе обработки массы достигал 2,9%. Вторая группа гранул, серого цвета, также содержащая в своем составе кремний, имела габаритные размеры 3,5-4,0 мм. Степень чистоты содержащегося в них материала составляла 96,54%. Выход этого продукта из исходной сырьевой массы составил 6,2%. Показатель диэлектрической проницаемости для этой группы гранул соответствовал значению 11,94.

Кроме таких, полученных обработкой конечных продуктов, на дне емкости высадились кусковые крупногабаритные "шлаковые" отходы, в состав которых входили соединения Ca; Mg; Fe; S. Габаритные размеры кусков составили от 20 до 35 мм, количество их достигало 21%.

Оставшаяся от обработки масса материала; остальное до 100%, была представлена вновь сформированными газовыми продуктам, которые были отправлены из полости емкости 3 непосредственно в атмосферу.

Пример 3. В соответствии со схемами осуществления обработки, приводимыми в примерах 1, 2, осуществлялась переработка исходной сырьевой смеси, полученной из песка такого же точно, как и в указанных выше примерах, состава.

Как и в разобранных ранее примерах зерна песка-суглинка измельчались с помощью шаровой мельницы до получения частиц с габаритными размерами 1 мкм - 8 мкм.

Сформированная таким образом масса сырья подсушивалась в жарочном шкафу при 135°C в течение 45 минут. Затем, как и в указанных выше примерах 1 и 2, из нее в полости емкости 3 готовилась воздушная взвесь. Объем частиц, использованных для ее формирования, составлял 30% от объема емкости.

После установки в генератор емкости 3, содержащей эту взвесь, в придонную ее часть производилась подача сжатого воздуха под избыточным давлением 0,6 кгс/см². Напряженность магнитного поля при осуществлении процесса переработки составляла значение, соответствующее 9,96×10⁴ А/м, частота магнитного поля составляла 50 Гц.

Продолжительность процесса обработки составляла 14 минут (0,233 часа).

После завершения операции переработки исходного сырья в конечные продукты из него были получены следующие компоненты:

Первую группу из числа последних составили гранулы из алюмосиликатов 6SiO₂·Al₂O₃;

Сами эти гранулы имели габариты от 9 до 13 мм; цвет гранул можно классифицировать как матово-белый.

Степень чистоты входящего в их состав материала достигал значения 99,88%. Показатель относительной диэлектрической проницаемости ε таких полученных обработкой алюмосиликатов был равен 2,4 (замеры проводились при частоте 50 Гц).

Удельное объемное сопротивление этого образовавшегося указанным выше способом материала было равным 1×10¹⁹.

Количество этого конечного продукта составило 35%. Кроме того, на дне емкости 3 по завершении этого этапа в полученной там массе выявились еще и два вида гранул из кремния Si. Последние имели серый и темно-серый цветовые оттенки.

Один из них представлял собой гранулы темно-серого цвета с габаритными размерами 1,5-2,0 мм.

Степень чистоты содержащего в них кремния определялось как 99,21%.

Показатель их диэлектрической проницаемости ε составил 11,71.

Количество этих полученных гранул, определенное относительно использованной сырьевой массы, составило 3,8%;

Вторая, образованная в ходе обработки группа гранул, - серого цвета, также состоящая из кристаллического кремния, имела габаритные размеры составляющих ее гранул 4,1-4,6 мм.

Степень чистоты содержащегося в них основного материала (Si) составляла 96,55%.

Количество такого вида гранул, определенное относительно всей примененной в ходе обработки сырьевой исходной массы, составило 6,3%.

Показатель диэлектрической проницаемости ε в этом продукте составил 11,9.

Кроме указанных выше гранул полученного конечного продукта, на дне емкости 3 присутствовали и кусковые крупногабаритные отходы «губчатой» структуры.

Последние включали в свой состав соединения Ca; Mg; Fe; S. Их габаритные размеры составляли от 35 до 45 мм;

Количество полученных по завершении процесса обработки такого рода отходов в этом примере соответствовало 23%.

Оставшаяся после ее выполнения масса материала, остальное до 100%; состояла из вновь сформированных микрообъемов газовых продуктов, которые покинули полость емкости 3 и вышли оттуда в атмосферу.

Таким образом, представленные выше примеры выполнения предлагаемого способа подтвердили возможность осуществления процесса получения конечных продуктов, необходимых для удовлетворения нужд промышленного производства и используемых в различных целях.

При этом применялось широко распространенное и имеющее низкую стоимость сырье - песок-суглинок. Такое предназначенное для синтеза исходное сырье не требовало выполнения никаких дополнительных операций его доработки - очистки или обогащения. Выбор значений, применяемых в ходе обработки параметров используемого в ходе ее осуществления магнитного поля, а также и других технологических ее характеристик, проведен исходя из следующих соображений.

Размеры частиц сырья, габариты которых находятся в пределе 1 мкм - 8 мкм, и указанные выше пределы заполнения ими внутренней полости емкости 3 в 20-40% от ее объема назначены исходя из необходимости формирования с их применением устойчивой пылевидной воздушной взвеси.

Последняя не должна расслаиваться на отдельные составляющие за необходимый для полного завершения процесса временной промежуток.

Указанные же пределы напряженности магнитного поля заданы в силу наличия следующих соображений.

При применении напряженности магнитного поля значений меньших, чем 2,5×10³ A/м, не удается обеспечить условия для проведения синтеза указанных выше конечных продуктов из частиц используемого исходного сырья. Необходимые структурные преобразования в последних попросту не успевают произойти в пределах указанного выше временного интервала осуществления указанного процесса.

Использование же величин напряженности магнитного поля больших, чем 1×10⁶ А/м, не обеспечивает достижения каких-либо дополнительных преимуществ в ходе проведения такого рода метода переработки исходного сырьевого материала, но в тоже время при этом значительно увеличиваются необходимые для ее осуществления затраты технологической энергии.

Границы диапазона частот генерируемого магнитного поля, используемого в ходе выполнения предлагаемого способа, назначены исходя из следующего.

При значении его частоты, меньшей, чем 40 Гц, не обеспечивается формирование кристаллов алюмосиликатов и кремния в используемых в качестве сырья частицах взвеси.

Получаемый в процессе создания переменного магнитного поля результирующий вектор суммарного магнитного потока воздействует на них с недостаточно высокой степенью интенсивности. Т.е. он в окружающем его облаке последних перемещается слишком «вяло».

Наоборот, при значении величины частоты более высокой, чем предел в 70 Гц, указанный выше вектор движется настолько стремительно, что попадающие на траекторию его пространственного переноса частицы не успевают вступить с ним во взаимодействие. Опять таки и в этом случае не гарантируется создание оптимальных условий для получения соединений из необходимых конечных продуктов.

Назначение применяемых при обработке интервалов времени 12-17 минут произведено исходя из следующих соображений.

При значениях его меньших, чем 12 минут (0,2 часа), не успевают закончиться необходимые для формирования этих конечных продуктов структурные преобразования, протекающие в частицах, составляющих сырьевую массу.

При применении значений эт