Способ генерирования дисперсных частиц

Способ генерирования дисперсных частиц

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ ЕС КИХ

РЕСПУБЛИК (м)л G Gl N 15/GG

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

O (54) (57) СПОСОБ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ДИСПЕРСНЫХ ЧАСТИЦ, основанный на их переработке в газоразрядной плазме с управляемыми параметрами путем расплав- ления в плазменной струе с последующей коагуляцией частиц фиксированного размера, отличающийся тем, что, с целью расширения Функциональных возможностей способа, в зоне переработки дисперсных продуктов Формируют взвешенный слой путем подачи дисперсного порошка навстречу потоку плазмообразующего газа, а генерацию воздействующей на перерабатываемые

4 продукты плазмы осуществляют с помо ц ью газового разряда, возбуждаемого электромагнитным полем в виде дисперсных импульсов с регулируемой длительностью и частотой следования.

В ного режима процесса при изменении гранулометрического состава частиц.

Наиболее близким к предлагаемому является способ генерирования сферических частиц распылением материала в орде проволоки в газоразрядной плазме с управляемыми параметрами, с последующей коагуляцией частиц фиксированного размера. .В этом способе размер частиц регулируется изменением тока дуги, расхода плазмообразующего газа и скорости подачи проволоки, Температура плазмы поддерживается выше температуры плавления частиц.

К недостаткам способа следует от. . нести сложность процесса управления гранулометрическим составом, так как

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) I (21) 25091 32125 (Z2) » .07.77 (46) 15.02-93 ° Бюл. г" 6 (71) Институт оптики атмосферы СО АН

СССР (72) С.4.Баландин, D.Ä.Êoïûòèí, В.Н.Сергеев и В.И.Нишковский (56) Красное A.H. и др. Низкотемпературная плазма в металлургии. М.: "Иеталлургия", 1970

Рыкалин Н.H. и др. Сборник "Плазменные процессы в металлургии и технологии неорганических материалов", 1973.

° Патент США 3 3041672, кл. 264-70, опубл. 03.07.62 г.

Изобретение относится к области переработки веществ в низкотемпературной плазме и может найти йрименение в плазмохимической технологии.

Известны способы регулирования гранулометрического состава продуктов плазмохимических процессов, осно. ванные на изменении линейных размеров.плазменной струи и на изменении. диаметра исходных частиц или распыляемой проволоки.

Основные недостатки известных способов. Иалый диапазон изменения гранулометрического состава: Невозможность направленного изменения размеров дисперсных частиц в сочетании с плохой еоспроизводимостью результатов; Трудность поддержания оптималь.-"...50,„, 667062 А1

667062 размеры частиц определяются тремя вы-, ше названными параметрами процесса.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей способа, т.е, расширение диапазона фиксированных размеров получаемых частиц.

Поставленная цель достигается тем, что в зоне переработки дисперсных продуктов формируют взвешенный слой путем подачи дисперсного порошка навстречу потоку плазмообразующего газа, а генерацию воздействующей на перерабатываемые продукты плазмы осуществляют с помощью газового разряда, возбуждаемого электромагнитным полем в виде дисперсных импульсов с регулируемой длительностью и частотой следования. 20

С целью экспериментального исследования возможности управления гранулометрическим составом продуктов плазмохииических реакций проводились эксперименты по переработке дисперс- 25 ных частиц Al, в плазмохимическом реакторе взвешенного слоя. Выбор сорта частиц обусловлен их высокой химической стойкостью, что позволило избе- жать влилнил химических реакций на Э0 продукты переработки. Механизм процесса состоит из четырех стадий: на-грев дисперсных частиц, плавление, коагуляцил расплавленных частиц и охлаждение. Использование плазмохимического реактора взвешенного слоя для проведения процесса связано с тем, что с помоцью взвешенного слоя можно удерживать частицы в плазмотроне длительное время, что особенно важно для эффективности протекания процесса коагуллции. Процесс neðåðàáîòêè дисперсных частиц в высокочастотном плазмотроне взвешенн6го слоя реализуется следующим образом, l

В плазмохимическом реакторе формируютсл взвешенный слой за счет встречной подачи дисперсного порошка. и плазмообразующего газа. При этом плазмообразующий газ подают снизу 9 вверх, а дисперсный порошок подают в верхнюю часть реактора навстречу поФ току плазмообразующего газа. Генерацию плазмы осуцествляют в нижней части реактора с помощью газового разря" да, возбуждаемого электромагнитным полем. Электромагнитное поле, эа счет которого генерируют плазму, подают не непрерывно, а в виде дискретных импульсов с регулируемой длительйостью и частотой следования. 8 импульсной плазме температура газа выше температуры плавления частиц только в момент воздействия импульсов.

8 результате совокупности этих операций дисперсные частицы, находя щиеся во взвешенном состоянии, подвергаются воздействию плазменной струи не постоянно, а периодически с частотой следования импульсов электромагнитного поля. Причем воздействие плазменной струи на частицы определяется длительностью импульсов. Так как в момент воздействия плазменной струи дисперсные частицы расплавляются и начинают укрупняться в размерах за счет коагуляции, очевидно, что их размеры будут зависеть от времени нахождения в плазме, то есть от длительности импульсов электромагнитного поля и частоты их след6вания.

За счет воздействия на дисперсный порошок, находяцийся во взвешенном слое плазмы, генерируемой электромагнитным полем, имеющим форму дискрет- ных импульсов с регулируемой длительностью и частотой следования, процесс коагуляции частиц протекает более интенсивно с увеличением длительности импульсов и с уменьшением частоты их следования. Выбор длительности и частоты дискретных импульсов определяются в основном тремя факторами: размерами перерабатываемых частиц, концентрацией частиц, теплофизическими свойствами вещества частиц.

Необходимым условием для успешной реализации данного способа являются л

И И 9 где Ф „- время нагрева частиц до температуры плавления; - длительность импульса, Т - период дискретных импульсов; б - время температурной релаксаР ции частиц.

Следовательно, изменяя длительность и частоту следования дискретных импульсов электромагнитного поля, генерирующего плазму, можно управлять гранулометрическим составом дисперсных веществ, перерабатываемых в электроразрядной плазме.

Прймвр.

Реализация способа сводится к следующим операциям включение импульсного высокочастотного генератора с

5 6670 регулируемой частотой и длительностью следуемых импульсов (Г„, =2-300000 Гц, HM = 100 мкс 1 «О c«Р = 0«2

0,4 квт/см, включение подачи плазмо- образующего газа через нижнюю часть плазмотрона (G = О,t - 100 л/мин), включение подачи дисперсного порошка через верхнюю часть плазмотрона (диаметр частиц от единиц до сотен микрон), регулируя скорость подачи. дис" персного порошка и плазмообразующего газа формируют взвешенный слой, на" ходящийся под воздействием потока плазмы, переключением частоты сле- я дования и длительности импульсов при помощи модулятора и высокочастотного генератора в плазмохимическом реакторе дисперсные частицы подвергаются воздействию плазменной струи не no- : 20 стоянно, а периодйчески с задаваемой частотой следования импульсов. (Частота следования дисперсных импульсов от сотен до единиц Гц).

62 6

При переработке А„О. с исходным средним размером частиц, равным чО мкм при скорости подачи перерабатываемого продукта 1,5 - 2 г/" и плазмообразующего газа-аргона 5 и/с,,температура плазмы равнялась Т „ 3500 К. Изменяя частоту следования импульсов электромагнитного поля, поддерживающего плазму, в следующей последовательности: 50, 20, 15 Гц (при скважности 2), получаем частицы со слелующими средними размерами соответственно: 45, 1f0, 190 мкм..

Использование предлагаемого изобретения позволит значительно увеличить точность и плавность регулирования гранулометрического состава порошкообразных материалов. Кроме того, использование данного способа позволит увеличить экономическую эффективность плазменной переработки веществ, что особейно, важно при эксплуатации установок большой мощности.

Редактор 0»Филиппова Техред И.Иоргентал Корректор Н.Кешеля

«ее ай»»» ю 1

Заказ 1095 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям пр«и ГКНТ СССР

3 13035, Иосква, _#_-35, Раушская наб., д. 4/5

» »»»»авю»м 4»» Е» а» е а»»»»»Ф»» Е»»»»»» » » ю «ю»»»юв»»»»» ° Ь «а ° производственно-издательский комбинат патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101