УСТАНОВКА ПО ПРОИЗВОДСТВУ ПОРОШКОВ МЕТОДОМ ХИМИЧЕСКОГО ДИСПЕРГИРОВАНИЯ

Областью техники, к которой относится полезная модель является химическая промышленность. Областью применения полезной моделиявляется получение порошков методом химического диспергирования.
Уровень техники. Известны установки (US №2958582, C01F 7/00, C01F 7/42, опубл. 01.10.1958, US №2958583, C01F 7/00, C01F 7/42, опубл. 01.10.1958) для получения гидроксидов алюминия и водорода, содержащие теплообменник, сепаратор и фильтр для разделения получаемой суспензии гидроксидов алюминия с водой. При этом необходимо использовать дополнительные вещества, способствующие проведению взаимодействия реагентов, например каталитические количества органических аминов. Введение этих веществ не дает возможности получать чистый гидроксид алюминия.
Известна (US №2758011, B01J 21/00, B01J 21/04, опубл. 07.08.1956) установка, реализующая способ получения оксида алюминия в форме бемитасостоит из реактора с мешалкой, отверстия для ввода воды и порошкообразного алюминия, отстойника, конденсатора для приема парогаза. Недостатком данной установки является невозможность ее автоматизации и периодичность работы.
Известна установка (патент RU 2223221, опубл. 10.02.2004 г.), включающая смеситель, реактор, отстойник для суспензии, конденсатор, При этом реактор представляет собой аппарат, работающий под высоким давлением, снабженный форсункой, обеспечивающей распыление суспензии порошкообразного алюминия в воде до диаметра капель не более 100 мкм.
Основным недостатком этой установки является сложность поддержания размера диаметра капель, что приводит к снижению чистоты и однородности получаемого порошка.
Известна (патент RU 2350563, опубликован 27.03.2009 г.) установка для получения гидроокиси алюминия и водорода, которая включает в себя платформенные весы, реактор-растворитель, реактор, оснащенный датчиком давления, датчиком температуры раствора в реакторе, датчиком наличия металла в растворе и перемешивающим устройством, конденсатор, осушающую колонку, отстойник-осветлитель, фильтр (или центрифугу), электрическую печь (сушилка), шаровую мельницу, теплообменник. Эта установка взята за прототип.
Недостатком установки является малая производительность установки и необходимость в использовании преимущественно дорогостоящих порошков ультрадисперсного алюминия и активированных сплавов алюминия.
Раскрытие полезной модели. Сущность полезной модели выражается в том, что она содержит емкость для приготовления и хранения раствора щелочи, дробилку исходного сырья, управляемый шнековый дозатор-загрузчик, устройство отвода водородсодержащей газовой смеси и продуктов химического диспергирования, реактор, содержащий внутри перемешивающее устройство (механический активатор), приводимое в движение электродвигателем, оснащенный pH-метром и датчиком уровня маточного раствора, который имеет входное отверстие для загрузки микрочастиц исходного сырья, входное отверстие для подвода водного раствора щелочи, входное отверстие для возврата отфильтрованного маточного раствора, а также выходное отверстие для вывода маточного раствора, снабженное сеточным фильтром, фильтр, установленный после реактора и представляющий собой отстойник циклонного типа, также оснащенный насосом высокого давления и связанный с реактором трубопроводом отвода непрореагировавшего маточного раствора, центрифугу, сушильную печь, блок автоматического управления, соединенный с исполнительными механизмами по управляющим каналам.
Технический результат выражается в повышении технологичности установки и обеспечении высокой эффективности на всех этапах работы установки.
Краткое описание чертежей. На фигуре 1 изображена схема предложенного устройства. Экспериментальный стенд установки представлен на фигуре 2.
Устройство (фиг.1) включает:
1 - дробилка исходного сырья;
2 - управляемый шнековый дозатор-загрузчик;
3 - реактор для химического взаимодействия водного раствора щелочи и микрочастиц исходного сырья;
4 - механический активатор;
5 - сеточный фильтр;
6 - электродвигатель;
9 - емкость для приготовления и хранения водного щелочного раствора из воды и щелочи;
10, 11, 13, 15, 17, 18, 21, 23 - трубопроводы;
12 - насос высокого давления;
14 - фильтр отстойник циклонного типа;
16 - центрифуга;
19 - сушильная печь;
22 - абсорбер водорода;
25 - блок автоматического управления;
26 - управляющие каналы;
27 - датчик уровня маточного раствора;
28, 29, 30 - входное отверстие;
31, 32 - выходное отверстие;
33 - pH-метр.
Осуществление полезной модели. Конструкция устройства в статическом состоянии содержит (фиг.1)дробилку исходного сырья 1, управляемый шнековый дозатор-загрузчика 2, реактор 3 для химического взаимодействия водного раствора щелочи и микрочастиц исходного сырья, содержащий pH-метр 33, оснащенный датчиком 27 уровня маточного раствора и расположенным внутри него механическим активатором 4, приводимым в движение электродвигателем 6, имеющий входное отверстие 28 для загрузки микрочастиц исходного сырья, входное отверстие 29 для подвода водного раствора щелочи, входное отверстие 30 для возврата отфильтрованного маточного раствора, и два выходных отверстия: выходное отверстие 31 для вывода образующегося в результате реакции водорода, выходное отверстие 32 для вывода маточного раствора, оснащенное сеточным фильтром 5; емкость 9 для приготовления и хранения водного щелочного раствора из воды 7 и щелочи 8;фильтр отстойник 14 циклонного типа с насосом 12 высокого давления; центрифугу 16; сушильную печь 19; абсорбер водорода 22; блок автоматического управления 25, соединенный с исполнительными механизмами по управляющим каналам 26.
Установка работает следующим образом: исходное сырье алюминия или алюминиевого сплава размельчается в дробилке 1 исходного сырья и с помощью управляемого шнекового дозатора-загрузчика 2 подается через входное отверстие 28 в полость реактора 3, одновременно в реактор 3 через входное отверстие 29 заливается водный раствор щелочи из емкости 9для приготовления и хранения водного щелочного раствора из воды и щелочи. Смесь частиц исходного вещества и водного раствора щелочи перемешивается механическим активатором 4, приводимым в движение электродвигателем 6, что обеспечивает постоянное движение растворяемых частиц исходного сырья внутри реактора 3. Выделяющийся в результате реакции водород отводится через выходное отверстие 31 по трубопроводу 23 в абсорбер водорода 22 и утилизируется. Насос высокого давления 12 непрерывно откачивает через выходное отверстие 32 из реактора 3 прореагировавшие компоненты в виде маточного раствора и подает их в фильтр отстойник 14 циклонного типа, в котором происходит отделение маточного раствора с частицами бемита, имеющих требуемый размер. Непрошедшие через фильтр отстойник 14 циклонного типа компоненты маточного раствора по трубопроводу 15 возвращаются через входное отверстие 30 в реактор 3 и подвергаются повторному процессу диспергирования. Отделенный в фильтре отстойнике 14 циклонного типа влажный порошок бемита 24 загружается в сепаратор (центрифугу) 16. Отделенный от порошка водный раствор щелочи возвращается по трубопроводу 17 в емкость 9для приготовления и хранения водного щелочного раствора из воды и щелочи, а гелеобразный порошок выдавливается по трубопроводу 18 в сушильную печь 19, из которой выходит сухой порошок бемита 20. Пары водного раствора щелочи из сушильной печи 19 по трубопроводу направляются в сепаратор 16 (центрифугу). Сухой порошок бемита 20 собирается и упаковывается. Согласование работы всех элементов установки осуществляет блок управления 25 по управляющим каналам 26. По данным поступающим от pH-метра 33 выдается сигнал на заливку водного раствора щелочи, по сигналу датчика 27 уровня маточного раствора в реакторе 3 выполняется команда загрузки микрочастиц исходного сырья и пуска дробилки 1 исходного сырья, информация о наполненности фильтра отстойника 14 циклонного типа вызывает команду загрузки и пуска центрифуги 16.
Разработанная аппаратурно-технологическая схема производства порошков методом диспергирования может быть легко смонтирована на базе существующих электрохимических производств.
Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет обеспечить непрерывность процесса производства порошка, повышение чистоты продукта за счет создания обратного контура тока для не прореагировавшего сырья и обеспечения многоступенчатой фильтрации и сепарации прореагировавшего сырья.