ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ СУШКИ И ПРОКАЛКИ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

Предлагаемая полезная модель относится к области химической технологии, в частности к оборудованию, применяемом в технологии неорганических веществ и может быть реализована для сушки и прокалки неорганических веществ, используемых в радиокерамике, при производстве неорганических соединений высокой чистоты (более 99,9%).
Известны (Технология катализаторов. Под. ред. проф. д.т.н. И.П.Мухленова, Л.: Изд. Химия, 1974, с.231-250: "Оборудование для сушки и термообработки"; с.250-256;) Прокалочные печи - технологические установки для сушки и последующей прокалки различных неорганических веществ.
Известные технические решения предусматривают проведение процессов сушки, термообработки, прокалки как минимум в две стадии: сначала на сушилках различной конструкции (в зависимости от химического и агрегатного состава исходных веществ, их влажности и конечного вида высушенного продукта: гранулы, таблетки, порошок и т.п.): барабанных, гребковых, камерных, ленточных, распылительных, с кипящим слоем, трубчатых, туннельных, шахтных и т.п. Для прокалки высушенных материалов используют прокалочные печи различной конструкции: шахтные печи с движущимся, под действием гравитационных сил, слоем высушенного и прокаливаемого материала. Известны также прокалочные печи с кипящим слоем, а также камерные прокалочные печи и т.п. В цитируемой выше монографии (см. рис.251) указывается на возможность совмещения процессов сушки и прокалки в одном аппарате, разделенном различными температурными зонами.
Известные сушильные и прокалочные печи позволяют с высокой производительностью производить термообработку различных неорганических
материалов, их сушку и прокалку, с получением в качестве целевых продуктов: носителей для последующего производства катализаторов, либо непосредственно катализаторов и/или сорбентов различного химического состава и назначения. Однако особенности конструкции известных технологических установок - сушилок и прокалочных печей не позволяет использовать их для сушки, термообработки и прокалки неорганических веществ, используемых затем в радиоэлектронной промышленности, имеющих чистоту не менее 99,9%.
Из известных аналогов наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является известная технологическая установка для сушки и прокалки неорганических веществ (А.Г.Касаткин. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Изд. ООО ТИД "Альянс". 2005 - 753 с.; стр.615-631: "Устройство сушилок" - принята за ПРОТОТИП.
Техническое решение по прототипу - "Установка для сушки и прокалки неорганических веществ" включает в себя кожух, теплоизоляцию, корпус из огнеупорного и жаропрочного материала, размещенные внутри корпуса электронагревательные элементы, подсоединенные к системе электропитания (электроснабжения) установки, в которой расположены полки для размещения на них поддонов с исходными неорганическими веществами, подлежащими сушке и прокалке.
Техническое решение по прототипу, а также другие, известные и описанные в книжной, журнальной и патентной литературе "Технологические установки" - сушильные камеры, агрегаты и различные прокалочные печи - муфельные, барабанные, туннельные и др. обеспечивают высокопроизводительную и эффективную сушку и прокалку широкого спектра неорганических веществ различного назначения. Однако особенности конструкций известных "Установок" не обеспечивают возможность использования прокаленных в этих установках неорганических веществ, при получении радиокерамики, для изготовления приборов и устройств в радиоэлектронной промышленности, для производства эталонов чистых неорганических веществ (99,90-99,95%).
Сравнительные испытания процессов сушки и прокалки различных неорганических веществ, предварительно очищенных от примесей посторонних элементов на предыдущих стадиях до степени чистоты, соответствующее содержание основного вещества 99,95-99,99% показали, что при использовании для сушки и прокалки известной "Технологической Установки" и других известных и описанных в литературе "Установок" приводит к вторичному загрязнению прокаливаемых неорганических веществ примесями посторонних элементов, в связи с чем чистота прокаленного вещества существенно (практически на порядок) падает, уменьшается содержание основного вещества с 99,95-99,99% в исходном веществе, направляемом на сушку и прокалку, до 99,0-99,5%. Анализ возможных причин наблюдаемого отрицательного явления показал, что основной вклад во вторичное загрязнение прокаливаемых неорганических веществ вносят микропримеси посторонних элементов, присутствующих в исходном влажном воздухе, находящиеся в свободном пространстве рабочей камеры и микропримеси, испаряющиеся (при 1000-1100°С) с внутренней поверхности рабочей камеры и затем конденсирующиеся на поверхности прокаливаемых веществ.
Задачей предлагаемой полезной модели является обеспечение получения - после сушки и прокалки неорганических веществ высокой чистоты (99,9-99,99%), пригодных для их использования при получении радиокерамики, для изготовления приборов и устройств в радиоэлектронной технике: для производства "эталонов" чистых неорганических веществ.
Технический результат, который может быть получен при реализации предлагаемой полезной модели, заключается в повышении степени чистоты прокаливаемых материалов, снижении содержания в них элементов - примесей за счет предотвращения вторичного загрязнения и адсорбции микропримесей из газовой фазы свободного пространства установки для сушки и прокалки.
Поставленная задача решается с достижением вышеуказанного технического результата предлагаемым техническим решением - "Установкой для сушки и прокалки неорганических веществ", включающей кожух (1),
теплоизоляцию (2), корпус, изготовленный из огнеупорных материалов, электронагревательные элементы (3), соединенные с системой электроснабжения и герметично-закрывающуюся теплоизолированную заслонку.
Новым в предлагаемой "технологической установке" является то, что в корпусе установки имеется входной штуцер (4), соединенный через запорно-регулирующий клапан (5) с устройством (6) для предварительной очистки и осушки поступающего в рабочую камеру воздуха и выходной штуцер (7), соединенный через запорно-регулирующую арматуру (8) и откачивающий насос (9)с устройством (10) для обезвреживания отходящих газовых аэрозолей, а внутренняя поверхность рабочей камеры футерована (11) жаропрочными, термостабильными, химически-устойчивыми к агрессивным газам и хромофорно-инертными материалами, внутри рабочей камеры установлен датчик температуры (12), соединенный с прибором (13) для измерения и регулирования температуры в рабочей камере установки, прибор имеет сопряжение (14) с системой электроснабжения установки.
Совокупность конструктивных элементов в предлагаемой "Технологической установке" обеспечивают, как показали сравнительные испытания различных "Установок" предотвращение вторичного загрязнения поступающих в установку для сушки и прокалки различных неорганических веществ, благодаря чему целевые продукты удовлетворяют требованиям потребителей по чистоте (99,95-99,99%) предлагаемой к реализации товарной продукции.
РЕАЛИЗАЦИЯ ПРЕДЛАГАЕМОЙ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Предлагаемая полезная модель - "Технологическая установка для сушки и прокалки неорганических веществ" работает и эксплуатируется следующим образом.
Исходные (влажные, сыпучие, в виде паст, порошков и т.п.) неорганические вещества (оксигидраты различных металлов, фосфаты, оксалаты, титанаты, цирконаты, ниобаты, ваданаты и т.п.) загружают в термостойкие поддоны и
помещают на полки, установленные в рабочей камере, внутренняя поверхность которой предварительно футерована жаропрочными, термостабильными, химически-устойчивыми к агрессивным газам и хромофорно-инертными материалами (для предотвращения "испарения" посторонних примесей с внутренней поверхности рабочей камеры), рабочую камеру закрывают теплоизолированной заслонкой, включают систему электроснабжения, одновременно открывают запорно-регулирующие клапаны (5) и арматуру (8), установленные между входным штуцером (4) и устройством (6) для предварительной очистки и осушки поступающего воздуха и между выходным штуцером (7) и откачивающим насосом (9).
По мере нагревания электронагревательных элементов, расположенных в корпусе "Установки", температуру в рабочей камере измеряют с помощью датчика температуры, имеющего соединение с прибором для измерения и регулирования температуры, имеющим, в свою очередь, сопряжение с системой электроснабжения установки. В процессе сушки и прокалки из рабочей камеры непрерывно откачивают насосом отходящие газы - пылегазовые аэрозоли, которые направляют для очистки и обезвреживания в орошаемый скруббер. По окончании сушки и прокалки систему электроснабжения выключают, закрывают клапан на линии, соединяющей входной штуцер и устройство для очистки и осушки воздуха и запорную арматуру на линии, соединяющей выходной штуцер. Прокаленные неорганические вещества - товарные продукты охлаждают, выгружают из поддонов в герметичную емкость и отгружают потребителям.