Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ УЛЬТРАДИСПЕРСНЫХ АЛМАЗОВ ИЗ ВОДНОЙ СУСПЕНЗИИ
СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ УЛЬТРАДИСПЕРСНЫХ АЛМАЗОВ ИЗ ВОДНОЙ СУСПЕНЗИИ

СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ УЛЬТРАДИСПЕРСНЫХ АЛМАЗОВ ИЗ ВОДНОЙ СУСПЕНЗИИ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к способам выделения ультрадисперсных алмазов из водной суспензии путем ее распыления в фонтанирующем слое нагретой инертной насадки с помощью пневматической форсунки высокого давления, установленной в основании слоя, и отделения сухого продукта от газообразного теплоносителя. Температуру в слое инертной насадки поддерживают в диапазоне 100 - 140oC, а число фонтанирования N равно 1,5 - 3,0. В качестве материала инертной насадки используют фторопласт. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2083490
Класс(ы) патента: C01B31/06
Номер заявки: 95105400/25
Дата подачи заявки: 10.04.1995
Дата публикации: 10.07.1997
Заявитель(и): Научно-производственное объединение "Алтай"
Автор(ы): Василишин М.С.; Братилов Б.И.; Петров Е.А.; Светлов С.А.
Патентообладатель(и): Научно-производственное объединение "Алтай"
Описание изобретения: Изобретение относится к технике выделения дисперсных материалов из суспензии, конкретно к способам получения сухого ультрадисперсного алмазного порошка (УДА) из его водной суспензии.
Синтетический УДА, получаемый в результате детонационного синтеза и последующей химической очистки алмазсодержащей шихты, используется современной промышленностью в качестве модификатора трения в смазочных материалах, эффективного активатора спекания порошков, а также как компонент шлифовальных порошков и паст. До последнего времени материал находил практическое применение в виде водной суспензии. Вместе с тем возникает потребность в получении сухого порошка УДА с эквивалентным размером частиц не более 0,5·10-5 м.
Ближайшим аналогом заявляемого объекта является способ выделения ультрадисперсных алмазов из устойчивых водных суспензий. Согласно описанию, способ заключается в обработке устойчивых водных суспензий УДА под давлением 49 120 кПа при температуре 81 190oC в течение 5 15 мин. За указанное время происходит полная коагуляция ультрадисперсных частиц алмаза, при этом исключается загрязнение продукта и упрощается процесс коагуляции. Исходная суспензия после отстаивания разделяется на концентрированный осадок и осветленную жидкость (воду).
Основным недостатком способа является то, что с помощью его невозможно выделить сухой УДА с эквивалентным размером частиц не более 0,5·10-5м непосредственно из водной суспензии.
Задачей способа является получение сухого однородного порошка УДА с эквивалентным размером частиц не более 0,5·10-5м непосредственно из водной суспензии.
Поставленная задача достигается тем, что водную суспензию УДА распыливают с помощью пневматической форсунки высокого давления в фонтанирующем слое нагретой инертной насадки, после чего сухой УДА выводят из аппарата с потоком отработанного теплоносителя и отделяют от последнего в циклоне и рукавном фильтре, при этом температуру в слое инертной насадки поддерживают в диапазоне 100-140oC, а число фонтанирования N 1,5 3,0.
В качестве материала инертной насадки используют гидрофобный материал - фторопласт.
Сравнение предлагаемого способа с ближайшим аналогом показывает, что он отличается от последнего принципиально иной технологией выделения сухого порошка УДА его водной суспензии (распылительная сушка в фонтанирующем слое инертной насадки). Таким образом предлагемый способ обладает новизной.
Известны способы сушки суспензий в фонтанирующем слое инертного материала (П.Г. Романкова и Н.Б. Рашковской. Сушка во взвешенном состоянии. Л. Химия, 1979 г. с. 222 239). Однако ни один из них не может быть использован для сушки водной суспензии УДА с получением требуемого технологического эффекта. Предлагаемый способ включает в себя такую совокупность приемов и технологических режимов, которые позволяют получать сухой порошок УДА с эквивалентным размером частиц не более 0,5·10-5м.
Это дает основание считать данное техническое решение обладающим существенными отличиями от известных объектов.
Cпособ осуществляется на установке, схема которой представлена на чертеже.
В состав установки входит сушилка 1 с фонтанирующим слоем инертной насадки, снабженная пневматической форсункой 2 для тонкого диспергирования суспензии и контрольной сеткой для предотвращения выноса инертной насадки в пылеулавливающую аппаратуру. Подвергаемую сушке суспензию УДА готовят в реакторе 3 с перемешивающим устройством и с помощью шестеренчатого насоса 4 подают в форсунку 2, где происходит диспергирование суспензии сжатым воздухом. Перемешивание инертной насадки в режиме фонтанирующегося осуществляют потоком нагретого воздуха, создаваемого с помощью воздуходувки 5 и калорифера 6.
Воздуходувкой 7 обеспечивают транспортирование сухого УДА в потоке воздуха в систему пылеочистки, состоящую из циклона 8 и рукавного фильтра 9. Кроме того, с помощью воздуходувки 7 поддерживают небольшое разрежение в сушильной камере. Сухой продукт непрерывно выгружают через шлюзовые затворы 10 в приемный бункер 11.
Собственно способ выделения ультрадисперсных алмазов из водной суспензии заключается в следующем. В рабочую камеру сушилки 1 воздуходувкой 5 подают нагретый в калорифере 6 воздух, который переводит находящуюся в ней инертную насадку в состояние фонтанирующего слоя. Перемешивание насадкии происходит в диапазоне чисел фонтанирования N 1,5 3,0. В качестве инертной насадки используют цилиндры из фторопласта 4 диаметром 3·10-3м и высотой 3·10-3м.
Диспергирование исходной суспензии УДА концентрацией 2 6% в слой инертной насадки начинают при достижении последним температуры 100 -140oC. Суспензию из реактора 3 подают с помощью шестеренчатого насоса 4 в форсунку высокого давления 2, которая установлена в основании фонтанирующего слоя. Высушиваемый материал равномерно напыляют на поверхность инертных частиц и он практически мгновенно высыхает. Вследствие интенсивных соударений частиц в ядре фонтанирующего слоя и обдува их высокотемпературным теплоносителем происходит отделение продукта от частиц насадки и измельчение. В потоке отработанного теплоносителя сухой порошок УДА выносится в циклон 8 и через шлюзовой затвор 10 выгружается в приемный бункер 11. Окончательную очистку воздуха производят в рукавном фильтре 9, из которого сухой УДА шлюзовым затвором 10 выгружают в приемный бункер 11, а очищенный воздух выбрасывается в атмосферу.
Распыливание суспензии УДА осуществляют при помощи пневматической форсунки высокого давления, что обеспечивает высокое качество диспергирования и отсутствие в факеле распыла крупных капель, которые по мере высыхания могут являться центрами образования агломератов частиц. Установка форсунки в основании фонтанирующего слоя обеспечивает введение факела распыливаемой суспензии непосредственно в зону максимальной турбулизации насадки, характеризуемую экстремальными значениями температур, скоростей контактирующих фаз и механических воздействий. Отмеченные факторы в комплексе обеспечивают эффективное высушивание капель суспензии и удаление сухого порошка УДА с поверхности насадки.
Температуру в слое инертной насадки поддерживают в диапазоне 100 - 140oC, что обеспечивает как тепловую, так и гидродинамическую устойчивость процесса сушки. Сдвиг температурного режима в область более низких температур ведет к нарушению гидродинамической обстановки в слое, снижению подвижности насадки и ее агломерации. В результате снижается производительность установки и ухудшается качество готового продукта.
Увеличение температуры слоя более 140oC не оказывает заметного влияния на производительность процесса, однако ухудшает отделение порошка УДА от инертной насадки, что,по-видимому, объясняется электростатическими эффектами в фонтанирующем слое.
Диапазон чисел фонтанирования N 1,5 3,0 обеспечивает в комплексе с вышеназванным температурным диапазоном устойчивый режим перемешивания инертной насадки. Изменение числа фонтанирования ниже указанного диапазона ухудшает перемешивание в слое и не обеспечивает получение продукта требуемого качества. Увеличение числа фонтанирования ниже указанного диапазона ухудшает перемешивание в слое и не обеспечивает получение продукта требуемого качества. Увеличение числа фонтанирования более 3,0 ведет к нерациональному использованию сушильного агента и усиливает нежелательные эффекты, связанные с электризацией сухого УДА.
Использование в качестве материала инертной насадки фторопласта 4 объясняется прежде всего гидрофобными, антиадгезионными свойствами его поверхности. Благодаря этому обеспечивается гарантированное отделение сухого порошка УДА и постоянное обновление рабочей поверхности насадки. Применение в качестве насадки других материалов с низкоэнергетической поверхностью, например полиолефинов, полиамидов, проблематично главным образом из-за низкой термостойкости последних.
Пример 1. Проводили сушку водной суспензии УДА с концентрацией твердой фазы 2% Температура сушильного агента (воздух) на входе в аппарат равна 130oC. Температура слоя инертной насадки -115oC. Рабочее значение числа фонтанирования N 2,0. Влажность полученного порошка УДА 2,5% Фракционный состав полученного порошка УДА:
d4≅0,5·10-6м 69,0%
0,5·10-6<d>4<0,5·>10-5 м 31,0%
Пример 2. Проводили сушку водной суспензии УДА с концентрацией твердой фазы 5,5% Температура сушильного агента (воздух) на входе в аппарат равна 150oC. Температура слоя инертной насадки -130oC. Рабочее значение числа фонтанирования N 3,0. Влажность полученного порошка УДА 1,8% Фракционный состав полученного порошка УДА:
d4≅0,5·10-6м 74%
0,5·10-6<d>4<0,5·>10-5м 26%
Формула изобретения: 1. Способ выделения ультрадисперсных алмазов из водной суспензии, отличающийся тем, что суспензию распыляют в фонтанирующем слое нагретой инертной насадки с помощью пневматической форсунки высокого давления, установленной в основании слоя, и отделяют сухой продукт от газообразного теплоносителя, при этом температуру в слое инертной насадки поддерживают в диапазоне 100 140oС, а число фонтанирования равно 1,5 3,0.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала инертной насадки используют фторопласт.