8 Порошковая металлургия бериллия. Технологическая схема получения порошков бериллия. Маркировка порошков бериллия.
Дробление слитков.
Слитки после рафинировочной плавки очищают от поверхностных загрязнений (окси-карбо-нитридов) различными методами:
1.Механическая очистка на вращающихся механических щётках. Недостаток: незначительный натир железа.
2.Снятие поверхностного слоя (2-3 мм) на металлорежущих станках.
3.Удаление поверхностного слоя травлением (в H2SO4).
4.Удаление поверхностных включений гидроструйной обработкой.
Наиболее дешёвым и наименее качественным является 1 способ. 2 и 3 методы дают хорошее качество, но приводят к снижению в годную продукцию в связи с удалением поверхностного слоя слитка. Наиболее оптимальный метод очистки слитка – 4.
Дробление слитков производится с использованием аппаратов грубого дробления:
- стружкование на металлорежущих станках;
- дробление на прессах до крупности 50 мм;
- дробление на щековых дробилках.
В настоящее время освоены более прогрессивные методы получения крупки бериллия диспергированием расплава.
Измельчение в барабанной мельнице.
Куски металла размером <50 мм со стола пресса по трубопроводу загружаются в барабанную мельницу, где находятся шары из марганцовистой стали в определённой наборке по размерам. Диаметр мельницы около 2 м. Измельчение осуществляется в условиях протока воды, которая через решётку 1 мм непрерывно выводит готовую фракцию (-1 мм) из аппарата в ёмкость-сгуститель.
Роль жидкости при измельчении: среда для транспортировки, исключает пыление продукта, повышает эффективность измельчения.
1 – барабанная мельница;
2 – решётка для выделения готовой фракции;
3 – трубопровод загрузки кусков бериллия в барабанную мельницу;
4 – трубопровод выгрузки готовой крупки;
5 – насос для циркуляции жидкости;
6 – ёмкость-сгуститель;
7 – рабочая жидкость;
8 – крупка бериллия (-1 мм);
9 – трубопровод подачи рабочей жидкости;
10 – трубопровод для откачки крупки;
Химическая отмывка.
Из ёмкости-сгустителя 6 по трубопроводу 10 крупка откачивается в реактор для химической отмывки. Отмывка предназначена для удаления железа, внесённого в продукт на стадии измельчения в барабанной мельнице в результате натира от шаров. После загрузки пульпы в реактор заливают раствор HNO3, а также комплексообразователи, например ЭДТУК (этилендиаминтетрауксусная кислота). В процессе перемешивания при нагреве 70-90°С происходит растворение железа. Присутствие в растворе комплексообразователя предотвращает осаждение солей железа из раствора. По окончании отмывки, о которой судят по результатам анализа, производится слив верхней части реактора (декантация). При этом удаляется образовавшаяся сверху пена, содержащая частички шлака и ВеО. Далее производится многократная отмывка бериллиевой крупки водой.
1 – корпус химического реактора с паровой рубашкой;
2 – мешалка;
3 – пульпа бериллиевой крупки.
После завершения химической отмывки и отделения воды пастообразную массу перегружают в вакуумные сушилки.
Сушка крупки.
Корпус сушилки обогревается паром. Конструкция сушилки представлена на рисунке 7.
1 – корпус вибросушилки;
2 – вибропривод;
3 – спиралеобразные полки;
4 – крупка бериллия;
А – вакуумная система.
Многократно повторённый цикл «подъём по винтообразным полкам – ссыпание на дно» обуславливает проведение процесса сушки за время около 6 часов. Из сушилки по пневмотранспорту крупка поступает в бункер установки дискового помола. Размер крупки – 1 мм с содержанием О2 – 0,2-0,3%.
Дисковый помол.
1 – пневмотранспорт загрузки крупки;
2 – бункер;
3 – дисковый истиратель;
4, 7 – трубопровод;
5 – турбоциклон;
6 – циклон;
8 – вентилятор;
9 – контейнер с готовым продуктом.
Крупка бериллия из сушилки пневмотранспортом 1 перегружается в бункер 2. Далее самотёком поступает в истиратель 3, где измельчается (без загрязнения) в порошок дисперсностью 56 мкм. Полученный порошок подхватывается газовым потоком, создаваемым вентилятором 8 по трубопроводу 4 направляется в турбоциклон 5. Фракция порошка +56 мкм возвращается в бункер 2 на измельчение, а кондиционная фракция (-56 мкм) направляется в циклон 6. В циклоне 6 происходит разделение пылегазового потока, т.е. порошок оседает в ёмкость 9, а очищенный газ (аргон, воздух, азот) засасывается вентилятором 8. После этого цикл повторяется. Получаемый порошок дисперсностью (-56 мкм) марки ПТБ-56 содержит О2 – от 0,6 до 1,8%.
Смешение.
1 – пневмотранспорт для загрузки ПТБ-56;
2 – корпус смесителя;
3 – форсуночное устройство для подачи газа;
4 – аэролифт;
5 – отбойная плита;
6 – наклонные полки;
7 – осадитель порошка;
8 – трубопровод;
9 – контейнер для смешанного порошка.
Порошок ПТБ-56, полученный на установке дискового помола, по пневмотранспорту 1 загружается в вакуумно-вихревой смеситель. После набора заданной массы порошка включается вакуумный насос, который откачивает воздух по трубопроводу 8. Воздух через фильтр очистки всасывается через форсуночное устройство 3, захватывает часть порошка из нижней полости смесителя и по аэролифту 4 поднимает верхнюю часть смесителя. Вверху происходит разделение пылегазового потока, а именно крупные фракции после соударения с плитой 5 оседают, а газ, содержащий мелкую фракцию, поднимается к осадителю 7. В нём производится отделение и осаждение мелкой фракции, а очищенный газ поступает в трубопровод 8. После проведения нескольких циклов (2-6 часов) смешение завершается. В процессе смешения порошок опускается вниз, конусные полки 6 формируют траекторию порошка с горизонтальным смещением, что обеспечивает эффективное перемешивание. После завершения смешения порошок выгружается в ёмкость 9. Преимущества смесителя: отсутствие вращающихся частей, что исключает износ узлов вращения и загрязнение порошка, наличие разряжения внутри смесителя, что исключает запылённость рабочего помещения и улучшает санитарную обстановку, конструкция работает в непрерывном режиме, что позволяет автоматизировать процесс. Недостатки: наличие «мёртвой» зоны в нижней части смесителя, возможность образования конгломератов мелкой фракции, приводящей к неоднородности микроструктуры и неоднородности механических свойств компактного бериллия.