Металлургия

К.т.н. Дзюба О.И., Попрожук О. А., Савицкий В.С.,

ОАО «Завод КОНСТАР», Кривой Рог, Украина

Селикова М.В. , ООО «Магнитные технологии»

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ФЕРРИТОВЫХ ПОРОШКОВ

Серьезной технической проблемой, стоящей на пути широкого внедрения порошковых технологий в промышленности, является получение порошков требуемого, как правило, весьма узкого дисперсного состава. Среди ряда операций и технологических процессов при переработке ферритов одним из наименее эффективных считается процесс измельчения. Наиболее перспективными аппаратами нового типа, способными эффективно осуществлять операции измельчения при высоких технологических показателях, являются центробежные мельницы вертикального типа. Но центробежные мельницы не могут дать возможности получения порошка на микронном уровне. В большинстве случаев, порошки с высокими технологическими или потребительскими свойствами могут быть получены лишь в результате их разделения на классы по размеру частиц.

Целью работы было: повышение эффективности процесса измельчения и классификации ферритов на базе аналитических и экспериментальных исследований центробежных мельниц вертикального типа и воздушных классификаторов.

При проведенни исследований по измельчению в центробежных мельницах доказано, что глубина проникновения частицы измельчаемого материала в полость ротора определяется скоростью вращения, геометрическими параметрами ротора и физико-механическими свойствами материала. Для конкретных условий центробежной мельницы вертикального типа определена скорость взаимного соударения частиц, опускающихся в полость ротора. Установлен характер движения измельчаемого материала в полостях ротора центробежной мельницы вертикального типа. Экспериментально подтверждена сходимость скорости соударения с величиной определенной теоретически. Для измельчения ферритов с исходной круностью минус 2,5 мм предложена скорость вращения ротора 1000 об/мин. с замкнутым воздухооборотом. На выходе из аппарата получен продукт минус 15 мкм.. Но размеры частиц ферритов, используемых для синтеза магнитов, колеблются от 0,5 до 5 мкм. От их размера, в основном зависят свойства магнитов. Поэтому предложено использовать фракционирование конечного продукта. Кроме обеспечения требуемых качественных показателей, классификация порошков может обеспечить снижение потерь, например, за счет устранения переизмельчения части материала в энергоемких процессах помола в периодическом режиме и в схемах с замкнутым циклом за счет оперативной выгрузки частиц кондиционных размеров. Процессы классификации заключаются в разделении порошка на две и более частей по величине частиц относительно заданной граничной крупности, причем содержание других классов в этих продуктах допускается в небольшом количестве. При проведении этих процессов решают следующие задачи: получение мелких продуктов за счет удаления крупных частиц; разделение материала на несколько частей, с наложением ограничений на содержание мелкого и крупного продуктов в каждой фракции.

Для характеристики классификаторов используются такие параметры, как диапазон изменения граничной крупности разделения, производительность, эффективность разделения. Все известные способы воздушной классификации, в зависимости от преобладающих сил, действующих на частицы в зоне разделения, можно разделить на гравитационные, инерционные и центробежные. В зависимости от направления движения крупных частиц относительно потока газа с мелкими частицами аппараты делят на противоточные и с перекрестным потоком. В противоточных классификаторах направления силы аэродинамического сопротивления и массовой силы противоположны и образуют угол 180°. В классификаторах, реализующих этот принцип работы, по крайней мере, теоретически, возможно указать частицу такого размера, для которой эти силы равны (это относится к некоторым средним значениям сил по времени и объему аппарата). Такая частица будет находиться в равновесии внутри аппарата сколь угодно долго. Эти классификаторы называются равновесными. Если направления сил составляют угол, отличный от 180°, то даже теоретическое равновесие находящейся в аппарате частицы любого размера невозможно. Такие классификаторы называются инерционными. В результате проведенного анализа классификаторов выявлены основные факторы и сформулированы требования к конструкции классификатора, обеспечивающие его эффективную работу. В соответствии со сформулированными требованиями предложена конструкция центробежного классификатора с вращающейся зоной разделения. Показана возможность классификации в разработанном аппарате тонкодисперсных материалов по граничному размеру 5 мкм. С использованием результатов опытных и численных исследований разработана методика расчета классификатора, включающая расчет кривых разделения, дисперсного состава продуктов разделения и показателей эффективности классификации. Доказано, что подача исходного материала должна осуществляться в центр зоны разделения. Это обеспечивает одинаковые условия взаимодействия частиц с воздухом и разрушение агломератов.

В результате проведения экспериментальных исследований показано, что скорость вращения ротора центробежного классификатора должна быть на уровне 1500 об/мин. При этом получены порошки феррита стронция с содержанием до 90% массы частиц менее 5 мкм.