УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ ПОРОШКООБРАЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Предлагаемая полезная модель относится к области химического и радиоэлектронного машиностроения, в частности к технологическому производственному оборудованию для проведения операции термообработки (обезвоживания, сушки, прокалки) различных порошкообразных неорганических материалов. Предлагаемая установка конкретно предназначена для термообработки порошкообразных материалов высокой чистоты (≥99,95%), используемых в радиокерамике, для производства волоконной оптики, изделий специального назначения, а также для изготовления эталонов особо-чистых материалов.
Известны установки - сушильные агрегаты и прокалочные печи для термообработки - сушки и прокалки различных материалов, применяемых в черной и цветной металлургии, атомной технике, химической технологии и др. (Г.В.Самехванов, Г.И.Черныш. Электрические печи черной металлургии. М.: Металлургия, 1984-232 с.; См. также: Г.А.Ягодин, О.А.Синегрибова, A.M.Чекмарев. Технология редкий металлов в атомной технике, М.: Атомиздат, 1974-344 с.)
Известные - описанные в вышеуказанных источниках установки для термообработки порошкообразных материалов по своим конструктивным особенностям не обеспечивают возможности их использования для термообработки материалов высокой чистоты, применяемых для производства радиокерамики, волоконной оптики, специзделий и т.п.
Из известных аналогов наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой полезной модели является известное техническое решение (П.А.Донских, Обезвоживание и электролиз карналлита,
г.Соликамск, 1999, с.32-35, "Обезвоживание во вращающихся печах") - принято за ПРОТОТИП.
Техническое решение по прототипу - Печь для термообработки и обезвоживания карналлита - сыпучих неорганических материалов включает в себя следующие основные конструктивные элементы: кожух, теплоизоляционный корпус из огнеупорного и жаропрочного материала, теплонагревательные элементы, подсоединенные к линии электропитания, рабочую камеру с полками и др.
Прокалочная печь по прототипу обеспечивает высокотемпературную обработку - обезвреживание карналлита. Однако особенности конструкции печи по прототипу не позволяют термообрабатывать в ней неорганические материалы высокой чистоты, в связи с вторичным загрязнением материалов посторонними примесями.
Задачей предлагаемой полезной модели является предотвращение вторичного загрязнения уже очищенного - на всех предыдущих операциях и стадиях - от посторонних примесей исходных порошкообразных материалов, поступающих на установку для их термообработки - обезвоживания, сушки и прокалки.
Технический результат, который может быть получен при реализации предлагаемой полезной модели, заключается в получении целевых продуктов - термообработанных порошкообразных материалов особо высокой чистоты - с содержанием основного вещества ≥99,999%, пригодного для их использования в производстве оптического стекла, световодов, радиокерамики, а также для изготовления изделий специального назначения и эталонов чистоты.
Поставленная задача решается с достижением вышеуказанного технического результата предлагаемой полезной модели - "Установкой для термообработки порошкообразных материалов", включающей кожух (1), теплоизоляционный корпус (2) из огнеупорного и жаропрочного материала, теплонагревательные элементы (3), подсоединенные к линии электропитания,
рабочую камеру (4), в которой установлены полки (5) для размещения на них тигельных емкостей с обрабатываемым порошкоборазным материалом.
Новым в предлагаемой полезной модели является то, что установка имеет входной (6) и выходной патрубки (7), входной патрубок (7) имеет соединение через запорный клапан с двумя последовательно соединенными колоннами (8) и (9), заполненными сорбентом (8) для улавливания из воздуха посторонних микропримесей и влагоносителей (9) для удаления из очищенного воздуха паров воды, выходной патрубок (7) имеет соединение через запорный клапан (10), воздуховод (11) и вентилятор (12) с водоорошаемым скруббером (13) и циркуляционным баком (14), в рабочей камере (4) установлена термопара (14), подсоединенная к прибору (15) контроля и регулирования температуры, сопряженным с таймлером (16) и линией электропитания установки, внутренняя поверхность (17) рабочей камеры (4), полки и тигли, обработаны, например термонапылением, предварительно прокаленным исходным порошкообразным материалом, т.е. материалом, который образуется после термообработки на данной (или подобной) установке.
Вышеперечисленные конструктивные особенности заявленной полезной модели обеспечивают предотвращение подачи в рабочую камеру (4) воздуха, загрязненного микропримесями посторонних элементов и парами воды; наличие входного и выходного патрубков дает возможность поддерживания в свободном пространстве рабочей камеры минимального разряжения газовой фазы. Указанная особенность предлагаемой установки в совокупности с тем фактом, что внутренняя поверхность рабочей камеры, а также полки и поверхность тигельных емкостей обработаны, например термонапылением, предварительно прокаленными исходными порошкообразными материалами, дают возможность исключить еще один потенциальный источник вторичного загрязнения прокаливаемых порошкообразных материалов посторонними примесями: в предлагаемой Установке не наблюдается повышения содержания примесей посторонних элементов в процессе термообработки - сушки и
прокалки исходных предварительно очищенных от примесей неорганических веществ - порошкообразных материалов.
РЕАЛИЗАЦИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Предлагаемая полезная модель работает следующим образом. Перед сдачей в эксплуатацию "Технологической установки для термообработки порошкообразных материалов" внутреннюю поверхность рабочей камеры (4), а также полки и поверхность тигельных емкостей предварительно обрабатывают например, путем термонапыления прокаленным порошкообразным материалом того же химического состава и той же степени чистоты (99,995-99,999%), что и материалы, подлежащие термообработке на данной "Установке". Эта операция приводит к тому, что при высокой температуре термообработки (прокалки) исходных материалов, например при Т≥1000-1100°С, "испаряющиеся" с поверхности микроколичества соединений металлов не оказывают в конечном итоге влияния на химический состав и чистоту целевых продуктов.
В предварительно обработанные термонапыленные тигельные емкости загружают исходные порошкообразные материалы, подлежащие термообработке и затем помещают на полки (также предварительно термонапыленные), установленные в рабочей камере (4). Герметично закрывают крышку рабочей камеры, включают подачу электроэнергии - из линии электропитания к электронагревательным элементам (3). Одновременно открывают клапан запорно-регулирующей арматуры, установленной на воздуховоде, соединяющем входной патрубок (7) на корпусе (2) установки и систему из двух последовательно-соединенных колонн (7) и (8), заполненных сорбентом для улавливания из воздуха посторонних микропримесей (первая по ходу воздуха колонна) и влагонакопителем (вторая колонна) - (8) для удаления из очищенного воздуха паров воды. Одновременно также открывают клапан (10) запорно-регулирующей арматуры на воздуховоде (11) и включают вентилятор (12), установленный на линии, соединяющей выходной патрубок
(7) с водорошаемым скруббером (13) и циркуляционным баком (14). В процессе термообработки исходных порошкообразных материалов температуру в рабочей камере постепенно повышают, выдерживают при определенной температуре заданное время и вновь повышают до определенной - для каждого конкретного термообрабатываемого порошкообразного материала. Измерение, контроль и регулирование температуры в реакторе ведут с помощью термопары (14), установленной в рабочей камере (4) и подсоединенной к прибору (15) для измерения и регулирования температуры, сопряженному с таймлером и линией электропитания установки.
По окончанию процесса термообработки подачу электроэнергии отключают, закрывают клапан на входном патрубке и запорное устройство на выходном патрубке. Отключают вентилятор и циркуляционный насос. Термообработанные порошкообразные материалы охлаждают, выгружают из тигельных емкостей в герметичные приемные транспортируемые емкости и затем отгружают потребителям.