Измельчение твердых веществ в дробилках. Роль дробилок различной конструкции в технологиях получения металлических порошков.

Чаще всего дробилки используют для получения кусков>1мм-не порошков. Но можно дробить порошок из губки, т.е. куски, которые можно загрузить в мельницы.

Щековые дробилки применяют для измельчения спекшейся губки, осадков с электродов и различных кусковых материалов с пределом прочности при сжатии до 300 МПа. Размол материала в щековых дробилках до размера частиц 1—4 мм происходит за счет раздавливания кусков между щеками неподвижной и подвижной (качающейся с нижней или верхней осью подвеса); рабочее пространство между этими щеками называют пастью дробилки. Куски дробимого материала, поступающие в пасть дробилки сверху, разрушаются при сближении щек, а при их расхождении измельченный материал высыпается через нижнюю разгрузочную щель пасти. В пасти - угол, выступы и впадины, чтобы куски не вылетали вверх. Чем больше дробилка, тем больше КПД:20-38%

В молотковой мельнице измельчение обрабатываемого материала осуществляется за счет удара молотков (бил), укрепленных шарнирно на валу, вращающемся в рабочей камере с относительно высокой скоростью (например, 1500 мин'1). Кинетическая энергия вращающихся молотков (бил) может быть рассчитана по уравнению Е = Gv /2g, где v — окружная скорость молотков (бил), м/с, а С — вес молотка, кг. Ек=mv^2/2 - дробилки делятся на тихоходные(м ) и быстроходные(v ).Воздействие-удар и истирание. Молотки и отбойные плиты делают из твердых и прочных материалов.

Быстроходные бесколосниковые молотковые мельницы обеспечивают более тонкое измельчение, рабочим органом которых является ротор с шарнирно закрепленными на нем тонкими пластинчатыми молотками. Загрузка исходного материала и выгрузка полученного порошка производится шнеком.

Шахтные аксиальные мельницы типа ШМА производительностью до 6 т/ч используют при производстве железного порошка для размола. Ротор диаметром 1000 мм с билами, количество которых зависит от его длины, вращается со w=905-980 об/мин при окружной скорости бил 51 м/с, масса молотка=1-3 кг. В процессе измельчения образующиеся частицы требуемого размера выносятся из рабочего пространства мельницы потоком воздуха, создаваемым эксгаустером.

Валковые дробилки обеспечивают измельчение материала до крупности частиц 0,5-1 мм, один или оба валка которых имеют возможность совершать возвратно-поступательное движение по направляющим вдоль оси опорной рамы. Валки вращаются навстречу друг другу от отдельных приводов с окружной скоростью 2-4 м/с, причем разность их скоростей обычно не превышает 2 %; в случае дробления вязких материалов разность этих скоростей может доходить до 20 %. Эффективность работы валковых дробилок в большой степени зависит от условий подачи материала, в особенности от непрерывности его поступления в щель между валками и равномерности распределения по их длине. Валки могут быть гладкими, рифлеными и зубчатыми. Воздействие - истирание, сжатие. D=(18-20)dmax.Где D-валки,d-исходные куски.

В конусных дробилках, в том числе в вибрационной конусной дробилке (рис. 23), измельчение осуществляется в кольцевой полости между рабочей частью наружной поверхности дробящего конуса 1 и соответствующей частью внутренней поверхности корпуса 2 (в камере дробления). При работе ось конуса / вращается вокруг оси корпуса 2 с угловой скоростью, равной угловой скорости вращения вала дебаланса 3 (вибровозбудитель); контакт конуса с корпусом происходит через слой обрабатываемого материала, находящегося в камере дробления.

S-размер щели. Чем он больше, тем больше движение =>меньше получаемы материал. S<S*,где S*-предельный размер щели для данного двигателя. От S зависит угол отклона. Не слишком большая вибрация, есть шум. Воздействие-раздавливание, истирание: воздействие окружающей среды, измельчающих элементов, самоизмельчение.

Бегуны-колесики давят материал в чашах: истирание, раздавливание + можно в жидкости.

Дискозубчатые дробилки-по 6 зубьев на каждом валу. Для больших губок-0,5-500мм-на выходе -150мм. Производительность-60т/час.

Диспергирорвание расплавов как метод получения металлических порошков. Общие положения.

Диспергирование расплавленного металла или сплава струей сжатого газа, жидкости или механическим способом позволяет получать порошки, называемые распыленными. Процесс характеризуется высокими производительностью, технологичностью, степенью автоматизации и сравнительно малыми энергозатратами, экологически чистый. Промышленное производство порошков в нашей стране составляет в соотношении 4-5 : 1 в пользу распыленных порошков.

Преимущества методов диспергирования:

1.Специфические свойства получаемых порошков: специфическая структура(мелкокристаллическая, рентгеноаморфная), высокая химическая однородность сплавов.

2.Возможность управлять формообразованием частиц(для других методов это трудно).

3.Метод позволяет использоватьтехногенное сырье.

4.Высокая технологичность процесса, доступность осуществления процесса.

5.Высркая производительность 100тон кг/час.

6.Сравнительная экологическая безопасность.

7.Возможность легкой автоматизации и механизации.

8.Малые капитальные затраты на ед. прироста объема производства.

Недостатки:

1.Необходимость работы с расплавами - плавить или переливать - защита от испарения.

2.Ряд технологических цепочек подразумевает проведение ряда дополнительных операций после диспергировании для получения конечного продукта.

+Защита от взрыва.

Классификация - по методам воздействия:

1)Механическое воздействие; 2)Воздействие энергоносителем; 3)УЗ; 4)Электрогидравлическое

Классификация - о способу нагрева:

1)Электрический(сопротивлением иди индукционный);2)Электронно-лучевой; 3)Плазменный нагрев; 4)Газопламенный нагрев.

Классификация - по средам, в которых происходит процесс.

1) Газовая(со строго контролируемым химсоставом газовой среды); 2)Вакуум

16.Факторы, влияющие на результат распыления:

1)Свойства жидкости; 2)Взаимодействие расплава с окружающей средой; 3)Параметры энергетического воздействия: 4)Конструкция распылительной установки.

15.Механизм разрушения струи жидкости газовым потоком.

1.Силы трения о газовую струю.

2.Силы поверхностного натяжения.

3.Возмущения из-за отверстия: шероховатости, не точность цилиндричности.

В струе жидкости возникает стоячая волна=>пережатие струи=>отрыв капель.

С ростом скорости газа симметричные колебания заканчиваются, идет смещение от оси => асимметричные колебания => капли мельче, l-мельче. При скорости > 100м/с из одной большой струи образуется зона прядей(струй), в конце которой начинают образовываться отдельные капли=> металлогазофакел (капли, падая, кристаллизуются).

В первой зоне(подверженной воздействию энергоносителя возникает несплошность струи из-за внесенного в нее газа.

Во второй зоне газ продолжает попадать а струю, и, из-за разницы скоростей м/у газом и ж-тью (2 порядка) струя начинает сжиматься(газ продолжает проникать).Как только струя выходит из зоны мах сжимающего напряжения, газ, накопившийся внутри, разрывает струю на первичные капли.

В третьей зоне- частичное измельчение капель под действием струи газа. В это время происходит отдача тепла в окружающую среду. Если настроить параметры воздействия, можно влиять на форму частиц.

16.Факторы, влияющие на результат распыления:

1)Свойства жидкости. Расплавы обладают очень маленькой механической прочностью и низкой вязкостью. Разрушение энергоносителем - хрупкое разрушение. Френкель предложил рассматривать расплав (выше Тпл) как тведое тело с сильноразрыхленной стуктурой. 3-4%-не сплошность.

Свойства жидкости:1)Вязкость(текучесть); 2)Поверхностное натяжение; 3)Плотность расплава.

Вязкость-сопротивление сдвигу, зависит от плотности упаковки, от связей между атомами, чем больше вязкость, тем больше затраты.

Поверхностное натяжение - оценивает работу по образованию новых поверхностей, отнесенную к единице поверхности. Чем оно больше, тем тяжелее диспергировать.

*Для сплавов с непрерывным рядом твердых растворов- -по правилу аддитивности.

*Для эвтектических систем.

Температурные зависимости для эвтектики без аномалий. Для систем с химсоединениями: пик вязкости-у хим соединений, плотность сильно отклоняется от правила аддитивности в меньшую строну, а плотность отклоняется незначительно.

2)Зависимость от температуры.

С ростом Т Величина переохлаждения-

В гетерогенных системах (легче зародитьс центру кристаллизации при наличии примесей, газов и тд). Чем выше перегрев расплава(>150*С-испарение!!!), чем выше с.з.ц. и меньше Vкапли, тем необходимость переохлаждения больше.

3)Взаимодействие с окружающей средой и энергоносителем.

N2,O2,Н2-окружающая среда.

1)Физическая адсорбция молекул на поверхности расплава.

2) Хемосорбция (хим абсорбция -протекание хим реакций на поверхности=>соединения)

3)Диффузия газов в объеме расплава=>соединения.

Пленки: оксидные, хлоридные и тд.

Наличие оксидных пленок: => нет сфероидизации.

Cu, Ni, Ag, Au-не взаимодействуют с N2

*При диспергировании водой: FexO+H2O=FexO+H2-образование водорода. Не желательно растворение Н2 в жидком Ме с последующим выделением в твердом Ме(газовые пузыри).

17.Факторы, влияющие на формообразование и дисперсность частиц.

Сфероидизация частиц при затвердевании.

=> =>неправильная форма.