автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Пароструйная технология с нисходящим потоком для производства порошков цинка, меди, сплава "медь-олово"

На правах рукописи

ПАСТУХОВ Андрей Валерьевич

ПАРОСТРУЙНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ с нисходящим потоком ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПОРОШКОВ ЦИНКА, МЕДИ, СПЛАВА «МЕДЬ-ОЛОВО»

Специальности: 05.16.02 - Металлургия черных, цветных и редких металлов 05.16.06 - Порошковая металлургия и композиционные материалы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург - 2004

Работа выполнена на кафедре «Металлургия тяжелых цветных металлов» ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет - УПИ» Научный руководитель: Член-корр. РАН, Заслуженный деятель

науки и техники РФ, профессор, д.т.н. Набойченко С.С. Официальные оппоненты: доктор технических наук, с.н.с.,

Залазинский Георгий Георгиевич кандидат технических наук, с.н.с., Лебедь Андрей Борисович Ведущая организация: ОАО «Уралредмет», г. Верхняя Пышма

Защита диссертации состоится 26 ноября 2004 года, в 15.00 час., на заседании диссертационного совета Д 212.285.05 ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет - УПИ», в ауд. I (Зал Ученого Совета).

Ваш отзыв в одном экземпляре, скрепленный гербовой печатью, просим направлять по адресу: 620002, г. Екатеринбург, ул. Мира 19, ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, ученому секретарю совета. Факс: (343) 374-38-84.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет - УПИ».

Автореферат разослан «/^» октября 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета профессор, доктор техн. наук

Карелов С.В.

г, оо

№46

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Высокодисперсные порошки (ВДП) цинка и ультрадисперсные порошки (УДП) меди и ее сплавов в настоящее время получают все большее распространение. Порошок цинка с размером основной массы частиц 1-10 мкм используют в лакокрасочной и химической промышленности, электротехнике, производстве источников тока и т.д. Лакокрасочная промышлш-ность использует ВДП цинка в качестве основного компонента цинкнаполнен-ных красок, применяемых для защиты металлов от коррозии по технологии «холодного цинкования».

УДП меди высокой чистоты с частицами сферической формы используют при производстве печатных плат, производстве диффузионно-твердеющих припоев и в некоторых других специальных областях техники.

УДП сплава «медь-олово» используют при изготовлении реметаллизантов - препаратов, восстанавливающих поверхности деталей двигателей внутреннего сгорания непосредственно в процессе их эксплуатации.

Для производства ВДП и УДП наиболее пригоден метод испарения и конденсации. В области получения металлических порошков этим методом известны обстоятельные работы школы профессора И.В. Фришберг, основные пода-жения которых были использованы при выполнении данной рабэты.

При разработке новых технологий, основанных на методе испарения и конденсации, следует учитывать, что цинк относится к легколетучим металлам и процесс его испарения можно вести при атмосферном давлении инертного газа, а медь — к труднолетучим металлам, т.е. процесс ее испарения ведут при высоких разрежениях инертного газа, вплоть до вакуума.

Целью работы является разработка усовершенствованных пароструйных технологий производства ВДП цинка и УДП меди и сплава «медь-олово»

Научная новизна.

1. Создан пакет программ для ЭВМ, используемый для расчета параметров работы испарителя, позволяющий связать ы технолога-

ческого процесса с параметрами пара на выходе из испарителя. Выполнено численное моделирование широкого диапазона режимов работы испарителей для цинка и меди.

2. Выявлены новые способы регулирования дисперсности порошков, эффективность которых подтверждена экспериментально.

3. Разработаны оригинальные конструкции испарительных устройств для испарения цинка, меди и сплава «медь-олово», защищенные патентами РФ.

Практическая значимость работы. Разработана пароструйная технология получения высокодисперсного порошка цинка с использованием модульной конструкции испарительного устройства, обеспечивающего формирование нисходящего парового потока.

Разработана технология с нисходящим паровым потоком, обеспечивающая получение ультрадисперсных порошков меди и сплава «медь-олово» в непрерывном цикле.

Выданы рекомендации для организации промышленной пароструйной технологии с нисходящим потоком для производства высокодисперсного горошка цинка, позволяющей, по сравнению с существующей промышленной технологией, увеличить производительность в 2,6 раза, снизить металлоемкость оборудования на 47 % и уменьшить производственные площади на 55 %.

Технология с нисходящим паровым потоком для получения ультрадисперсных порошков меди и сплава «медь-олово» внедрена на промышленном производстве ООО НГТТТ «Уралавтохим» (г. Екатеринбург). На защиту выносятся:

1. Методика расчета параметров работы испарителя

2. Результаты численного моделирования режимов работы испарителя

3. Новые конструкции испарительных устройств

4. Технологии с нисходящим паровым потоком для получения высокодисперсного порошка цинка, ультрадисперсных порошков меди и сплава «медь-олово».

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на 5-ой Всероссийской конференции «Физикохимия ультрадисперсных систем» (Новоуральск, 2000), на 4-ой Международной научно-технической конференции «ИНЖЕНЕРИЯ ПОВЕРХНОСТИ И РЕНОВАЦИЯ ИЗДЕЛИЙ» (Ялта, 2004), на Международной конференции «Новые перспективные материалы и технологии их получения» (Волгоград, 2004).

Публикации. По теме диссертации получено 2 патента РФ на изобретение, опубликованы 1 статья и 4 тезиса докладов, подана заявка на патент РФ.

Структура и объем работы. Диссертация включает введение, пять глав, выводы, библиографический список из 72 наименований. Работа изложена на 126 страницах машинописного текста и включает 59 рисунков и 6 таблиц

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. ПОЛУЧЕНИЕ ПОРОШКОВ МЕТОДОМ ИСПАРЕНИЯ И КОНДЕНСАЦИИ

Анализ современных технологий получения порошков методом испарения и конденсации и известных испарительных устройств, позволил сформулировать совокупность эффективных технических решений организации технолош-ческого процесса получения металлических порошков, основополагающими среди которых являются:

- использование испарительных устройств закрытого типа,

- формирование нисходящего парового потока металла,

- раздельное расположение камер испарения и конденсации.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПАРОСТРУЙНОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Для технологического процесса (рис. 2.1) основными параметрами являются температура расплава металла (Т0), давление внутри испарителя (Р0), равное равновесному давлению при этой температуре, Р0= Р5(Т0), давление и температура нейтрального газа в камере конденсации (Р, и Т]). В ходе процесса испаряемый металл проходит через следующие стадии:

1. Расплавление и нагрев до температуры Т0.

2. Перегрев пара металла внутри испарителя до температуры Т0+АТпер.

3. Ускорение пара в сопле до скорости иВЬ1Х, за счет чего снижается его статическое давление и температура до значений Р^ и Твых. При этом (Т0+ДТ„ер)> Твых ^ Т, иРо>Р вых — 1 I ■

4. Образование на выходе из сопла затопленной струи или факела - зоны интенсивного тепло-массообмена с нейтральным газом, где снижаются парциальное давление пара, его плотность и температура, пар становится пересыщенным (переохлажденным). После достижения критического пересыщения начинаются процессы зародышеобразования, роста и слияния зародышей - гомогенная конденсация. Импульс струи распределяется между частицами конденсата и вовлеченным в движение нейтральным газом, благодаря чему конденсат выносится из высокотемпературной зоны, продолжает охлаждаться, затвердевает и оседает на стенках камеры конденсации, достигая температуры Ть

Процесс включает три последовательные стадии: испарение, истечение через сопло и смешение с нейтральным газом в режиме затопленной струи.

Стадия испарения. Предложенный нами испаритель закрытого типа с тарельчатым контейнером для расплава обеспечивает:

а) значительное повышение Р0 относительно Рь что позволяет использовать интенсивные режимы истечения, вплоть до сверхзвуковых;

б) квазиравновесное испарение без интенсивного кипения в объеме расплава, исключающее нежелательный брызгоунос.

Принципиальная схема получения порошков методом испарения-конденсации с использованием испарителя закрытого типа

,Га+ДГ«р Ра

1- камера конденсации, 2-пар, 3-испаритель, 4-расплав Рис. 2.1

Стадия истечения. Эта стадия предоставляет большие возможности управления параметрами парового потока и регулирования дисперсности получаемого порошка, а также производительности аппарата. В газовой динамике процесс истечения описывается моделью одномерного адиабатного течения идеального газа, в основу которой положены фундаментальные законы сохранения и уравнение состояния. Параметры рабочего тела (в данном случае - пара металла, который условно считаем идеальным газом) в любом сечении потока выражают через параметры торможения (параметры в бесконечно большом сечении, где скорость равна нулю), критические параметры (параметры в сечг-нии, где скорость равна скорости звука) и безразмерную скорость потока в данном сечении с использованием уравнений 2.1-2.3.

+ , (2.1)

Г„ 2 у +1

£ = (, +Мак2)'"'1 = (1 - Х- Г', (2.2)

Р0 2 у +1

-^О + ^-Ма/г) 1 , (2.3)

Рп 2 у +1

где р - плотность, у-ср/с% показатель адиабаты рабочего тела (для одноатомных паров Ъп и Си у=1,667), МаЬ и X - два варианта безразмерной скорости потока. Число Маха, МаЬ=и/а; А,=и/а*. Здесь и - скорость потока в рассматриваемом сечении, а - скорость звука, соответствующая параметрам пара в рассматриваемом сечении, а* - скорость звука в критическом сечении.

„М ; (2,,

Мак = —--, " (2.5)

V Г+1

Безразмерную скорость X можно определить из сравнения площади рассматриваемого сечения, Б, с критической, 8*:

( V1

Л' = Л"--£±2_—г. (2.6)

Я(1--Я2)"-'

Максимальный расход пара Отах зависит только от параметров торможения и минимального сечения сопла 8т;п:

0 = 0^= (^у)5^ • ЩроА- (2.7)

и достигается в критических и сверхкритических режимах, когда соотношение

Р 2 Р 2 ~

давлений й (—-У"'. При ~ >- (—-У ' расход в зависит как от Р0, так и от Р,: Р» Г +1 Р, Г + 1

Г~2 У + \— Р - Р —

с = .^(Ш-у- .[1 -(Д.)' ] (2.8)

Зная параметры пара в испарителе и приняв их за параметры торможения рассматриваемого потока, с помощью уравнений 2.1-2.8 удается рассчитать все параметры потока в любом сечении.

Стадия смешения с нейтральным газом. Рассматриваются границы применимости к разрабатываемому процессу полуэмпирической модели осе-симметричной затопленной струи. Она позволяет, с некоторыми ограничениями, по заданному радиусу выходного сечения сопла г0 и известной скорости потока в этом сечении и0 рассчитать все поле скоростей. Скорость на оси струи на расстоянии г от среза сопла ит и радиальный профиль поля скоростей и(г) в любом сечении определяются соотношениями:

ит=сопвА\ - = /(-). (2.9)

г «, г

Модель с высокой достоверностью описывает затопленную струю несжимаемого газа или жидкости, втекающую в неподвижную среду того же вещества при температуре, равной температуре струи. В случае разных газов и температур расчетные константы определяются экспериментально. При этом профили концентраций и температур, выраженные в безразмерном виде, не совпадают с безразмерными профилями скорости, но для оценочных расчетов этим отличием можно пренебречь. № уравнений 2.9 следует важное свойство струи: радиус сопла г0 играет роль масштабного фактора. Уменьшая или увеличивая его при

постоянной скорости истечения на срезе сопла Uo получим во столько же раз уменьшенную или увеличенную копию исходной струи.

Модель затопленной струи может быть использована только для сопоставления режимов истечения из сопел разного диаметра при прочих равных услэ-виях.

С учетом литературных данных по конденсации паров в высокоскоростных потоках и струях, основным фактором, влияющим на размер частиц конденсата, выбрана скорость перехода пара от перегретого к переохлажденному состоянию. За счет рационально подобранного режима расширения пара в оо-пле можно добиться больших скоростей изменения параметров пара, чем за счет перемешивания с газом.

На основе соотношений 2.1-2.9 разработан пакет программ для расчета на ЭВМ основных параметров парового потока на выходе из испарителя и для оценочных расчетов предельно возможных пересыщений в «замороженном» свободном парогазовом потоке (при отсутствии конденсации).

3. МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ПОИСК ПЕРСПЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ

Выполнено численное моделирование режимов работы испарителей закрытого типа для меди и цинка для широкого диапазона параметров Т0 и Рь ох-ва1Ывающего до- и сверхкритические режимы истечения пара, сопоставление характерных режимов и представлена методика теплового расчета испарителя.

Основными параметрами, определяющими режим истечения являются Т0, Р] и тип сопла (дозвуковое сопло, сопло Лаваля). Для выяснения их влияния на свойства парового потока были использованы следующие базовые режимы: для меди - Tq=2273K (Р0=4 кПа) и Pi=4 кПа; для цинка - T0=l 173К (Р0=ЮО кПа) и Р]=100 кПа. Относительно базового режима варьировали поочередно То при Pj=const, затем Р[ при T0=const и с помощью разработанного пакета программ определяли параметры пара на выходе из сопла. Полученные зависимости для меди и цинка аналогичны, но расположены в различных областях давлений и

температур. Результаты численного моделирования для меди по расходу пара от Т0 и Р] для различных сечений выходного сопла представлены на рис.3.1.

Расход паров меди через отверстия диаметром 1-20 мм в зависимости от То (а) и Р[ (б)

В расчетных формулах фигурирует еще один фактор - величина перегрева пара в испарителе, АТпер. Ее величина, по нашим оценкам, может составить О-ЗООК, но заранее не известна. Эта величина на отдельные параметры пара влияет существенно, на другие - незначительно. Расчеты проведены в двух вариантах - при значениях ЛТпер=0 и ДТпер=200К.

Зависимость параметров пара на выходе из сопла от То и Р] приведены на рис. 3.2-3.5.

Все расчетные кривые разделяются на две ветви в критической точке. Левее этой точки разделения график отражает дозвуковой режим истечения и соответствует докритическому соотношению Р]/Ро- (Для одноатомных паров Си и Хп критическое значение Р1/Р0=0,4867). Если соотношение давлений больше критического и используется соответствующее этому соотношению сопло Ла-валя, достигается сверхзвуковая скорость истечения. В случае обычного (дозвукового) сопла на сверхкритических давлениях, скорость не превышает звуковую и реализуется режим, в газовой динамике называемый нерасчетным. Пар в

сопле расширяется не до Рь а до некоторого промежуточного давления Р, Дальнейшее расширение происходит уже вне сопла.

Скорость истечения паров меди на выходе сопла, в зависимости от температуры в испари_теле Тд (а) и давления в камере конденсации Р] (б) при АТ„ер=0 и 200 К

Скорость потока пара меди (Р,«4000Па)

Рис. 3.2

Плотность паров меди на выходе сопла, в зависимости от температуры в испарителе Т0 _(а) и давления в камере конденсации Р[ (б) при АТирЮ и 200 К_

Плотность потока пара меди (Р, =4000Па)

0,1 0,09 0,08 0,07 Ъ 0,06 I 0,05 ¿0,04 0,03 0,02 0,01 О

, 1

доэвук сопло

!

кЬ*-*^

••"' 1—

|4Т«2 оок|

йоьрИТ )_

режим !

] сопполааапя |

2250 2350

2450 ТлК

2550

2650

Плотность поток* пара меди (Т0=2273К)

[¿и>кГ

звук СОПЛО Г

Т-200Г1

ч

сопло Лз мля

л

0.016 0 01« 0.012 0Л1 *

о.оо8 а 0,006 4 0.004 0,002 о

4000 ЭООО 2000 1000 0 _М11_

б

Рис. 3.3

Графики показывают неочевидные с точки зрения технолога свойства си:-темы: увеличение температуры и давления в испарителе при постоянном Р, приводит к снижению температуры пара на выходе и значительному пересыщению. Это указывает на то, что в дозвуковых режимах правильно организованную стадию истечения можно использовать как подготовку пара к конден-

сации в струе, а в сверхзвуковых - обеспечивающую конденсацию непосредственно в сопле, причем равномерно по всему сечению. При этом достижимы более высокие скорости изменения параметров пара, чем при смешении с нейтральным газом, благодаря чему можно ожидать резкое уменьшение размеров частиц получаемого порошка, вплоть до наночастиц.

Температура паров меди на выходе из сопла, в зависимости от температуры в испарителе _ Тр (а) и давления в камере конденсации Р) (б) при АТдп)=0 и 200 К_

Температура пара меди на выхода кз сопла (Р1 МОООПа)

2450 2550 Те, К

Температур* пара меди ка выходе ю сопла (Тв"2273К)

2000 Pi.na

Рис. 3.4

Пересыщение паров меди на выходе из сопла, в зависимости от температуры в испарителе _Тр (а) и давления в камере конденсации Р1 (б) при АТПеР=0 К и 200 К_

Пересыщение пара меди на выхода из сопла (Р, *4000Па, логарифашкала)

1.Е-01

2650

Пересыщение пара иеди ка выходе из сопла По*2273К, логарифм, шкала)

а б

Рис. 3.5

Программа расчета параметров пара в свободном парогазовом потоке по модели затопленной струи была использована для сопоставления трех характерных режимов работы испарителя.

Таблица

Основные параметры трех расчетных режимов струи пара меди (Р1=4 кПа)

№ Модель струи Параметры в испарителе Диаметр сопла, м Удельный расход, кг/м2с Суммарный расход кг/час Параметры пара на выходе сопла

То, К Ро, Па скорость, м/с плотность, кг/м3 температура, К Режим истечения

1 Исходная 2293 5037 14-Ю"3 5,08 2,81 378 0,0134 2273 дозвуковой

2 Разделенная на 4 2293 5037 4 х 7103 5,08 4*0,703 =2,81 378 0,0134 2273 дозвуковой

3 Сжатая в 4 раза 2483 17076 7-Ю"3 19,71 2,73 879 0,0203 1501 сверхзвуковой

Исходный режим близок к режиму существующей технологии. Второй режим по параметрам парового потока идентичен первому, но пар выпускается из испарителя через четыре сопла вдвое меньшего диаметра, при сохранении нг-изменной суммарной площади сечения (технологический прием «дробление струи»). Третий режим (технологический прием «сжатие струи») обеспечивает тот же расход пара через одно сопло вдвое меньшего диаметра за счет резкого повышения температуры и давления в испарителе и перехода в сверхзвуковой режим истечения.

При дроблении струи, в силу свойства подобия, получаем 4 факела вдвое меньшего размера с теми же значениями в сходственных точках скоростей, плотностей пара, температур и пересыщений, что и в исходном факеле. При этом время дрейфа (время роста частиц) в таких факелах вдвое меньше, чем в исходном. Для качественной оценки влияния этих технологических приемов на размер получаемых частиц нами использован условный критерий дисперсности: отношение параметров, способствующих увеличению частиц (плотность пара и время роста), к параметру, способствующему их уменьшению (пересыщение). При сжатии струи эффекты от интенсификации истечения и от уменьшения размера факела действуют совместно. Результаты расчетов, представленные на рис. 3.6, показывают, что для рассмотренных моделей струи на

Расчетные распределения пересыщений в факеле (а), времени дрейфа (б) и логарифма условного критерия рт/П (в) для произвольно выбранной исходной струи пара меди, этого же потока, разделенного па 4 одинаковых струи , и потока той же производительности,

сжатого в 4 раза

Пересыщение на оси струи

- исходный ремаш (1) < "дроблением 4 (2) - - - -"сжатие" в 4 раза (3)

400 600 800 1000 Расстояние от среза сопла, мм

1200 1400

а

З.Е-02 З.Б02

а 2.Е-02

t1,E02 «, 5.БОЗ

В

О.ЕЮО

Вреш дрейфа

-- -иоссдньй ремни (1) ......■дроблеже'на 4 (2) - - - •"с?гепиерв4раза(3) .................. 1 _

i

2

3 -

200 400 600 800 1000 1200 Расстояние от среза сопла, мм

1400

Условный критерий Ьп (рт/П)

-исходный режим (1)

... -"дробление" на 4 (2) ......"сжатие" в 4 раза (3)

1

200 400 600 800 1000 1200 Расстояние от среза сопла, ым

1400

в

Рис. 3.6

одних и тех же расстояниях от среза сопла достигаются различные параметры парового потока. Рассмотренные технологические приемы «дробление» и «сяа-тие» парового потока рекомендованы для регулирования дисперсности поран-ка.

Исходными данными для методики теплового расчета испарителя закрытого типа служат: температура расплава (То) и производительность. На первом этапе производится моделирование теплового режима работы единичной таре-ли и определяется наружная температура собранного из них блока. Затем репи-ется система уравнений теплопроводности и лучистого теплообмена, описывающая работу упрощенной схемы испарителя, состоящей из вложенных друг в друга блока тарелей, контейнера и нагревателя. Решение системы уравнений дает температуры контейнера и нагревателя.

Результаты численного моделирования режимов работы испарителя на основе разработанной методики расчета параметров технологического процесса испарения и конденсации позволили резко сократить объем экспериментальных ж-следований при поиске оптимальных параметров технологического процесса и позволили выявить возможные способы регулирования дисперсности порсшка.

4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКА ЦИНКА

Разработана и создана опытная установка вертикального типа для испарения и конденсации металлов с внутренним диаметром камеры конденсации 0,8 м и высотой 3 м (рис.4.1).

Эффективность технологии получения металлических порошков, основанной на методе испарения и конденсации, главным образом, определяется кш-струкцией испарительного устройства. В качестве основных технологических приемов были использованы: инертная атмосфера в камере конденсации - азот (давление в аппарате - 100 кПа), порционная подача через равные промежутки времени жидкого цинка в испаритель, непрерывный цикл работы установки с периодической выгрузкой порошка через шлюз.

Поисковые эксперименты с использованием предложенных нами

испарительных устройств с внутренним и внешним расположением нагревателя, обеспечивающих формирование нисходящего парового потока, выявили у них ряд недостатков, для устранения которых нами предложена конструкция испарительного устройства с непосредственной передачей тепла расплаву (рис. 4.2). Эта

конструкция испарительного „ульт управления; 4 - герметичный водоохлаадае-

устройства менее материале- и мый к°Р"Ус; 5" ™ инертного газа; 6 - вакуумная

линия; 7 - вакуумный насос; 8 - накопитель; 9 - по-

энергоемка при эксплуатации. рошок; 10 - смотровое окно; 11 - струя металлического пара

Указанные преимущества Рис. 4.1

достигаются за счет использования принципа его модульного исполнения и сборки, а также использования конкретного элемента (узла) испарителя для многофункционального назначения. Использование полых цилиндрических элементов, изготовленных из угольной трубы, одновременно в качестве нагревателя и боковой стенки ячейки для расплава экономит углеродсодержащий материал. После заполнения ячеек расплавом металла, последний контактирует с нагревателем, инициируя ускорение процесса образования пара. Кроме того, свободная от контакта с расплавом внутренняя поверхность отдельной секции нагревательного элемента передает энергию излучением непосредственно на поверхность расплава. Такая конструкция испарительного устройства проста при изготовлении и монтаже, легко настраивается на заданную производительность.

При проведении поисковых экспериментов с камерой конденсации дга-метром 0,8 м возникали сильные конвективные потоки, исключающие возможность наблюдения за паровым потоком, и способствовующие переносу частиц

Принципиальная схема установки для получения порошков по пароструйной технологии

1-

11-

10-

1§Г

Г1

1

I

Н*,АГ

1 - испаритель; 2 - понижающий трансформатор; 3 ■

порошка к горячей границе между камерами испарения и конденсации, что приводило к спеканию части порошка и его потерям. Для устранения этих негатив-

Принципиальная схема испарительного устных явлений при испытании ист- ройства с непосредственной передачей тепла

рителя с непосредственной передачей тепла расплаву была использована камера конденсации меньшего диаметра (0,4 м). Кроме того, применение угольной трубы наружным диаметром 0,15 м для изготовления полых цилиндрических элементов (см. рис. 4.2) позволило уменьшить диаметр камеры испарения до 0,4 м.

На аппарате уменьшенного диаметра был испытан 3х-секционный испаритель с суммарной площадью испарения 0,029 м2,

диаметром сопла форсунки 16 мм.

1-верхний токоподвод. 2-кольцевая конусооб-

При мощности нагревателя 21 кВт разная полость для выхода пара, 3-полые цилиндрические угольные элементы, 4-расплав производительность составила 14 металла, 5-токопроводящие графитовые со, единительные муфты, 6-нижний токоподвод, кг/ч высокодисперсного порошка

поток, 8-торцевые дис-

цинка высокого качества. кообразные крышки, 9-перепуекные патрубки

распределители, 10-форсунки, 11-Выданы рекомендации для цилиндрические ячейки, 12-пробка, 13-канал

для подачи расплава металла организации промышленной Рис. 4.2

технологии получения порошка цинка, осуществляемой на установке, состоящей из трех вертикальных аппаратов небольших габаритов (внутренний диаметр корпуса аппарата 0,4 м) с однофазными испарительными устройствами, подключенными к трехфазному источнику электроэнергии.

5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ УЛЬТРАДИСПЕРСНОГО ПОРОШКА МЕДИ И СПЛАВА "МЕДЬ-ОЛОВО" При разработке технологии использовали установку (рис.4.1) с диаметрами камер конденсации и испарения 0,6 м, высотой камеры конденсации 3 м.

В связи с необходимостью использования больших разрежений инертного газа для обеспечения герметичности аппарата и непрерывного цикла работы нами разработан вакуумный роторный питатель (рис.5.1), позволяющий подавать металлические брикеты в испаритель.

При разработке конструкции испарительного устройства за основу был принят горизонтальный испаритель по Пат. РФ №2118398, в отличии от которого, с целью обеспечения нисходящего парового потока соосно соединенные между собой цилиндрические ячейки с прокладками из пористого углеродного материала, образующие емкость для расплава, были расположены вертикально и заключены в контейнер снабженный в нижней его части форсункой для выхода пара (рис. 5.2).

Вакуумный роторный питатель Принципиальная схема испарительного устройства

Рис. 5.1 1 -нагреватель, 2-корпус испарителя, 3-тарели с рас-

плавом, 4-форсунка, 5-пар Рис. 5.2

Для упрощения процессов монтажа и демонтажа испарительного устройства было принято автономное расположение контейнера с испаряемым метш-лом (испарителя) и нагревателя. Верхняя часть испарителя соединена с плавильной камерой (на рис. не показана), куда сверху, с помощью роторного питателя, порционно через равные промежутки времени подаются брикеты исга-ряемого металла.

На основании данных численного моделирования для обеспечения прога-водительности не менее 2 кг/ч были приняты следующие значения технологических параметров: температура расплава в испарителе 2300±20 К, диаметр сопла форсунки 10 мм, давление инертного газа в аппарате 4 кПа, дискретность загрузки металла в испаритель по 160-170 г через каждые 5 минут.

Испаритель с плавильной камерой устанавливали соосно внутри стационарно закрепленного нагревателя, герметизировали аппарат, откачивали вев-дух, напускали инертный газ (аргон) до рабочего давления, включали нагреватель, разогревали испарительное устройство до заданной температуры, заполняли с помощью роторного питателя испаритель металлом, затем металл порционно подавали в испаритель через равные промежутки времени. Через смотровое окно, на протяжении всего процесса наблюдали за нисходящим паровым потоком.

Процесс получения порошка меди вели в непрерывном цикле до полного заполнения накопителя порошком (10-12 часов). Затем установку охлаждали и с помощью специальных приспособлений, исключающих контакт порошка с всв-духом, производили его выгрузку.

В ходе испытаний была достигнута производительность 1,5 кг/ч, при потребляемой электрической мощности нагревателем 43 кВт и суммарной плоив-ди испарения 0,013 м2; возвратные отходы металла 3-10%.

Лимитирующим звеном, определяющим длительность технологического процесса, является срок службы прокладок из пористого углеродного материала (ткань графитизированная марки УВИС-Т-22Р), ограничивающих ячейки с боковых сторон. Постоянный контакт с жидким расплавом под давлением при-

водит к локальному прорыву прокладок и утечке расплава из цилиндрических ячеек, что вынуждает останавливать процесс испарения для замены вышедшего из строя элемента конструкции.

Нами предложена более надежная и простая в эксплуатации конструкция испарительного устройства (рис. 5.3). При тех же габаритах испарителя (внутренний объем 0,76 дм3) и технологических параметрах увеличена поверхность испарения до 0,02 м2, что увеличило производительность в 1,5 раза. На данном испарительном устройстве были успешно проведены эксперименты по получению ультрадисперсного порошка сплава «медь-олово» с содержанием олова 8%, представляющего интерес для триботехники.

Принципиальная схема промышленной установки изображена на рис.4.1. Ее габариты: диаметр камер испарения и конденсации - 0,8 м при высоте камеры конденсации 3 м, при этом объем последней (по сравнению с опытной установкой) увеличился в 1,8 раза.

Для обеспечения большей производительности, вместе с увеличением потребляемой мощности в соответствии с тепловыми 1 -нагреватель, 2-крышка испарителя, 3-корпус

испарителя, 4-тарели, 5-патрубки-распределители, расчетами, выполненными при 6-несущий стержень, 7-форсунка, 8-отверстие для

моделировании технологического выхода пара (сопло), 9-пар, 10-окно нагревателя,

11-канал для подачи расплава процесса, были увеличены Рис. 5.3

габариты испарительного устройства до оптимальных размеров: внутренний

объем испарителя - 1,4 дм3, суммарная площадь испарения - 0,03 м2.

Принципиальная схема испарительного

эйства

При потребляемой мощности нагревателя 60 кВт, давлении инертного газа (аргона) в аппарате 4 кПа и диаметре сопла форсунки 14 мм (одноканальная форсунка) достигнута производительности 4 кг/ч.

При мощности более 60 кВт возрастала температура нагревателя до критических значений, что приводило к быстрому выходу его из строя. Оптимальное количество подаваемого металла на испарение определяли путем увеличения массы загружаемых порций брикетов до момента переполнения испарителя, которое определяли визуально, через смотровое окно. Масса металла, загружаемого каждые 5 минут в испаритель, составила 330-340 г.

Внешний вид парового потока для одноканальной форсунки (а), частиц полученного медного порошка и их агломератов (б) приведены на рис.5.4.

С целью увеличения дисперсности порошка за счет «дробления» парового потока, для подтверждения результатов численного моделирования, была испытана 4*-канальная форсунка с соплами диаметром 7 мм той же суммарной площади сечения, что и у одноканальной форсунки с диаметром сопла 14 мм; все технологические параметры процесса испарения-конденсации и производительность остались неизменными.

Внешний вид парового потока для 4х-канальной форсунки (а), частиц полученного медного порошка и их агломератов (б) приведены на рис.5.5.

Размер частиц уменьшился почти в 2 раза, насыпная плотность снизилась с 945 кг/м3 до 683 кг/м3, удельная поверхность увеличилась с 1,4 м^г до 2,4 м2/г.

Технологическую модель регулирования дисперсности порошка за счет «сжатия» парового потока проверяли с использованием форсунки, имеющей диаметр сопла 7 мм. При тех же технологических параметрах был получен более мелкий порошок меди с насыпной плотностью 520 кг/»? и удельной поверхностью 4,7 м^г, однако производительность установки снизилась до 3,1 кг/ч.

Способ «дробления» парового потока, как наиболее эффективный на сегодняшний день способ регулирования дисперсности порошка, был использован при организации промышленной технологии.

Рис. 5.5

Данная промышленная технология получения ультрадисперсного порошка меди была успешно использована для получения ультрадисперсного порошка сплава «медь-олово» с массовым содержанием олова 8%. При этом была достигнута производительность 5 кг/ч.

Разработанная пароструйная технология с нисходящим паровым потоком внедрена на промышленном производстве ООО НПП «Уралавтохим» (г. Екатеринбург) с суточной производительностью ультрадисперсного порошка меди (марки ПМУ) 40 кг и суточной производительностью ультрадисперсного порошка сплава «медь-олово» (марки ПБУ) 50 кг.

23

ВЫВОДЫ

1. Для промышленных технологий получения порошков методом испарения и конденсации, отличающихся, в первую очередь способом нагрева, наиболее предпочтительным является резистивный способ. Возможности резистивго-го способа расширяются при использовании графита в качестве материала испарительных устройств, ввиду его высокой температурной стойкости и легкой обрабатываемости.

2. Наиболее эффективно для получения порошков методом испарения и конденсации использовать испаритель забытого типа, нисходящий паровой поток и раздельное расположение камер испарения и конденсации.

3. Теоретический анализ закономерностей основных стадий технологического процесса получения порошка методом испарения и конденсации с привде-чением принципов механики сплошных сред выявил доминирующую роль стадии истечения для получения требуемых параметров пара.

4. Для управления параметрами пара наиболее эффективно использовать конструкцию испарителя закрытого типа. Предложенная методика расчета параметров работы испарителя, реализованная в виде пакета программ для ЭВМ, позволяет связать управляющие параметры технологического процесса с параметрами пара на выходе из испарителя.

5. Моделирование широкого диапазона режимов работы испарителей для цш-ка и меди позволили получить качественные зависимости расхода пара и его основных параметров на выходе из испарителя от температуры испарителя и давления в камере конденсации. Показана возможность в сверхзвуковых режимах (за счет ускорения потока в сопле) достижения высоких пересыщений пара, еще до контакта пара с охлаждающим газом что обеспечивает образование зародышей конденсированной фазы равномерно по всему сечению струи и получение более однородного порошка. При «дроблении» парового потока на несколько самостоятельных струй и «сжатии» парового потока удается изменять его параметры, а, следовательно, и существенно

влиять на свойства получаемого порошка. Предложена методика теплового расчета испарителя, реализованная в виде пакета программ для ЭВМ.

6. Предложенная модульная конструкция испарительного устройства с непосредственной передачей тепла расплаву для получения порошка цинка, отличается незначительной материалоемкостью, проста при изготовлении и монтаже, легко настраивается на заданную производительность.

7. Разработанные аппарат и пароструйная технология с нисходящим паровым потоком для получения высокодисперсного порошка цинка, по сравнению с горизонтальной промышленной установкой, позволят увеличить производительность в 2,6 раза, снизить металлоемкость на 47% и уменьшить площадь занимаемую установкой на 55%.

8. Конструкция испарительного устройства для получения порошков меди и сплава «медь-олово» обеспечивает формирование нисходящего парового потока и возможность организации непрерывного режима работы. Автономное расположение испарителя и нагревателя упрощает техническое обслуживание в процессе эксплуатации и в период профилактического ремонта.

9. Пароструйная технология получения ультрадисперсных порошков меди и сплава «медь-олово» с использованием роторного питателя позволяет организовать процесс испарения-конденсации в непрерывном цикле. Эффективность способа дробления парового потока на несколько самостоятельных струй с целью регулирования дисперсности порошка подтверждена при организации промышленной технологии.

10. Пароструйная технология получения ультрадисперсных порошков меди и сплава «медь-олово» внедрена на предприятии ООО Hi ill «Уралавтохим» (г. Екатеринбург).

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах

1. Патент №2183693 РФ, МПК 7 С 23 С 14/24. Испаритель для металлов и сшивов / Пастухов В.П., Лубнин A.A., Смирнов Б.Н., Пастухов A.B. -2000101071/02; Заявлено 12.01.2000; Опубл. 20.06.2002. Бюл. №17.

2. Пастухов В.П., Пастухов A.B. Пароструйная технология получения ультрадисперсных порошков цветных металлов и их сплавов / Материалы V Всероссийской конференции «Физикохимия ультрадисперсных систем», Ново-уральск. 2000. с. 142.

3. Патент №2219283 РФ, МПК 7 С 23 С 14/26, В 22 F 9/12. Испаритель для металлов и сплавов / Пастухов В.П., Пастухов A.B. -2002101471/02; Заявлено 11.01.2002; Опубл. 20.12.2003. Бюл. №35.

4. Пастухов A.B. Закономерности процесса форсированного испарения цинка с вертикальным истечением парового потока / Научные труды III отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, Екатеринбург. 2002. 4.1. с.106-107.

5. Пастухов A.B., Пастухов В.П., Набойченко С.С. Повышение эффективности смазочных материалов за счет высоко- и ультрадисперсных порошков / Материалы IV Международной научно-технической конференции «ИНЖЕНЕРИЯ ПОВЕРХНОСТИ И РЕНОВАЦИЯ ИЗДЕЛИЙ», Ялта. 2004. с.173-175.

6. Пастухов В.П., Пастухов A.B., Набойченко С.С. Установка для получения ультрадисперсных порошков меди и сплава медь-олово методом испарения и конденсации // Цветные металлы. №8. 2004. с.97-99.

7. Пастухов A.B., Пастухов В.П., Набойченко С.С., Смирнов Б.Н. Новые перспективные устройства для получения порошка цинка методом испарения и конденсации / Сборник трудов Международной конференции «Новые перспективные материалы и технологии их получения», Том 1 - Волгоград, 2004 г. с.110-112.

8. Заявка на пат. РФ 2004105752, приор, от 25.02.2004. МПК 7 С23 С13/12, В22 F 9/12 / Пастухов В.П., Пастухов A.B., Набойченко С.С.

Подписано в печать

Бумага писчая Офсетная печать

Уч. - изд. л . 2,0 Тираж 100

Формат 60x84 1/16 Усл. печ. л. 1 Заказ 162 Бесплатно

Редакционно-издательский отдел ГОУ ВПО УГТУ-УПИ 620002, Екатеринбург, Мира, 19 Ризография НИЧ ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. 620002, Екатеринбург, Мира, 19

И99 77

РНБ Русский фонд

2005-4 15946

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Получение порошков методом испарения и конденсации

1.1. Современные технологии получения порошков.

1.2. Конструкции испарительных устройств.

1.3. Выводы.

ГЛАВА 2. Теоретические основы пароструйной технологии.

2.1. Принципиальная схема разрабатываемого технологического процесса.

2.2. Закономерности основных стадий процесса получения порсшка

2.3. Методика расчета параметров работы испарителя.

ГЛАВА 3. Моделирование режимов технологического процесса и поиск перспективных технологических решений.

3.1. Эксперименты на модельном веществе.

3.2. Математическое моделирование режимов работы испарителя.

3.3. Пути регулирования дисперсности порошка и оптимизация конструкции аппарата.

3.4. Тепловой расчет испарителя. Габариты и температура нагревателя.

3.5. Блок-схема зависимостей параметров технологического процесса.

ГЛАВА 4. Разработка технологии получения порошка цинка.

4.1. Описание опытной установки.

4.2. Разработка конструкции испарительного устройства и поисковые эксперименты.

За последние 40 лет в развитых странах наблюдается постоянное увеличение объемов производства металлических порошков. Они находят приле-нение практически во всех ведущих областях промышленности - химии, ш-шиностроении, энергетике, металлургии, радио- и электротехнике, медицине и т.п.

Огромный интерес, проявляемый к порошкам, обусловлен их уникальными свойствами в сравнении с массивными металлическими образцами. Прежде всего, это большая удельная поверхность дисперсных систем и связанные с ней высокая химическая активность, адсорбционная способность, пирофорность, бактерицидность и т.п.

В настоящее время все большее распространение получают высоко- и ультрадисперсные порошки цинка, меди и ее сплавов.

Основным потребителем порошка цинка является химическая промышленность. Он используется как эффективный катализатор химических реакций в органическом синтезе. Например, с его участием получают дионизи-дин-сырье для термостойких полимеров и красок. В триботехнике цинковый порошок включают в состав смазочных композиций для узлов трения, что дает увеличение ресурса работы нагруженных деталей в 1,5-2 раза. В электротехнической промышленности он служит присадкой при производстве скользящих контактов-щеток электродвигателей. Электроконтактные материалы с цинком обладают высокой электропроводностью, большим сопротивлением электроэрозии, износоустойчивостью.

В последние годы приобретает все большую актуальность проблема защиты металлов от коррозии. Связано это с увеличением количества промышленных технологий, использующих агрессивные среды, высокие температуры и давления. По оценкам специалистов разных стран, потери от коррозии составляют от 2 до 4% валового национального продукта. При этом потери металла, включая массу вышедших из строя металлических конструкций, изделий, оборудования, составляют от 10 до 20% годового производства стали.

Одним из наиболее эффективных способов защиты металла является создание антикоррозионных покрытий на основе цинкнаполненных красок, которые одновременно обладают свойствами как традиционных лакокрассн-ных покрытий (хорошая адгезия к стали, простота нанесения, возможность применения для крупногабаритных изделий, ремонтопригодность), так и свойствами цинковых металлических покрытий ( высокая атмосферо- и водостойкость, электрохимические свойства - катодная защита). Цинковые горошки для приготовления грунтов и красок должны содержать частицы дисперсностью 1-10 мкм и не менее 95% металлического цинка.

Учитывая ежегодное увеличение спроса на цинкнаполненные составы, лакокрасочная отрасль промышленности становится крупнейшим потребителем порошка цинка.

Ультрадисперсные порошки меди высокой чистоты с частицами сферической формы представляют интерес для микроэлектроники при производстве печатных плат, для создания электропроводящих полимерных композиций с дисперсным металлическим наполнителем, для диффузионно-твердеющих припоев и некоторых других специальных областей техники.

Порошок сплава "медь-олово" с частицами сферической формы используется в триботехнике в качестве главного функционального компонента ре-металлизантов - препаратов, предназначенных для восстановления двигателей внутреннего сгорания непосредственно в процессе их эксплуатации.

Методы получения порошков металлов подразделяются на дисперсионные и конденсационные. Первые основаны на механическом дроблении ш-териалов, вторые на физико-химических методах формирования частиц в процессах синтеза на молекулярном уровне. Дисперсионные методы пригодны для производства крупных порошков и тонких, с размером частиц 5-10 мкм. Конденсационные наряду с ними позволяют получать ультрадисперсные материалы [1] и поэтому представляют наибольший интерес. В этом направлении известны обстоятельные работы школы профессора И.В. Фриш-берг.

Постоянно увеличивающийся спрос на порошки цинка, меди и ее сплавов стимулирует работы по совершенствованию технологий и изысканию новых возможностей для производства порошков с заданными свойствами.

При разработке новых технологий, основанных на методе испарения-конденсации следует учитывать различие физических свойств указанных выше металлов. Цинк относится к легколетучим металлам и благодаря его низкой температуре кипения (1180 К) процесс испарения возможно осуществлять при атмосферном давлении инертного газа, что значительно упрощает конструкцию аппарата для его производства. Медь относится к труднолетучим металлам (Ткип=2813 К), вследствие чего для достижения высоких скоростей испарения процесс испарения необходимо проводить при высоких разрежениях инертного газа, вплоть до вакуума.

Целью данной работы является разработка высокоэффективных технологий производства высокодисперсного порошка цинка и ультрадисперсных порошков меди и сплава «медь-олово».

На основе проведенных исследований разработана и внедрена на производстве ООО Hi II1 «Уралавтохим» промышленная технология получения ультрадисперсных порошков меди и бронзы, а также разработана технология получения высокодисперсного порошка цинка и выданы рекомендации для ее промышленного освоения.

Автор выражает благодарность научному руководителю профессору С.С. Набойченко, коллективу кафедры «Металлургия тяжелых цветных металлов» УГТУ-УПИ за внимание и помощь при обсуждении результатов исследований, зам. генерального директора Государственного научного центра РФ ОАО «Уральский институт металлов» Б.Н. Смирнову за участие в обсуждении результатов исследований, к.т.н. М.М. Цымбалисту за неоценимую помощь при выполнении теоретических исследований, коллективу ООО

НПП «Урапавтохим» за помощь в организации и проведении экспериментов и промышленном освоении результатов работы.

ВЫВОДЫ

1. Для промышленных технологий получения порошков методом испарения и конденсации, отличающихся, в первую очередь способом нагрева, наиболее предпочтительным является резистивный способ. Возможности ре-зистивного способа расширяются при использовании графита в качестве материала испарительных устройств, ввиду его высокой температурной стойкости и легкой обрабатываемости.

2. Наиболее эффективно для получения порошков методом испарения и конденсации использовать испаритель закрытого типа, нисходящий паровой поток и раздельное расположение камер испарения и конденсации.

3. Теоретический анализ закономерностей основных стадий технологического процесса получения порошка методом испарения и конденсации с привлечением принципов механики сплошных сред выявил доминирующую роль стадии истечения для получения требуемых параметров пара.

4. Для управления параметрами пара наиболее эффективно использовать конструкцию испарителя закрытого типа. Предложенная методика расчета параметров работы испарителя, реализованная в виде пакета программ для ЭВМ, позволяет связать управляющие параметры технологического процесса с параметрами пара на выходе из испарителя.

5. Моделирование широкого диапазона режимов работы испарителей для цинка и меди позволили получить качественные зависимости расхода гора и его основных параметров на выходе из испарителя от температуры испарителя и давления в камере конденсации. Показана возможность в сверхзвуковых режимах (за счет ускорения потока в сопле) достижения высоких пересыщений пара, еще до контакта пара с охлаждающим газом, что обеспечивает образование зародышей конденсированной фазы ргв-номерно по всему сечению струи и получение более однородного пореш-ка. При «дроблении» парового потока на несколько самостоятельных струй и «сжатии» парового потока удается изменять его параметры, а, следовательно, и существенно влиять на свойства получаемого порошка.

Предложена методика теплового расчета испарителя, реализованная в виде пакета программ для ЭВМ.

6. Предложенная модульная конструкция испарительного устройства с непосредственной передачей тепла расплаву для получения порошка цинка, отличается незначительной материалоемкостью, проста при изготовлении и монтаже, легко настраивается на заданную производительность.

7. Разработанные аппарат и пароструйная технология с нисходящим паровым потоком для получения высокодисперсного порошка цинка, по срж-нению с горизонтальной промышленной установкой, позволят увеличить производительность в 2,6 раза, снизить металлоемкость на 47% и уменьшить площадь занимаемую установкой на 55%.

8. Конструкция испарительного устройства для получения порошков меди и сплава «медь-олово» обеспечивает формирование нисходящего парового потока и возможность организации непрерывного режима работы. Автономное расположение испарителя и нагревателя упрощает техническое обслуживание в процессе эксплуатации и в период профилактического ремонта.

9. Пароструйная технология получения ультрадисперсных порошков меди и сплава «медь-олово» с использованием роторного питателя позволяет организовать процесс испарения-конденсации в непрерывном цикле. Эффективность способа дробления парового потока на несколько самостоятельных струй с целью регулирования дисперсности порошка подтверждена при организации промышленной технологии.

10. Пароструйная технология получения ультрадисперсных порошков меди и сплава «медь-олово» внедрена на предприятии ООО НПП «Уралавтохим» (г. Екатеринбург).

1. Фришберг И.В., Кватер Л.И., Кузьмин Б.П., Грибовский С.В. Газофазный метод получения порошков. - М.: Наука, 1978. — 226 с.

2. Порошки цветных металлов. Справочное изд./ Под ред. С.С Набойченко. М.: Металлургия, 1997. - 542 с.

3. Соколовский П.А., Белов Ю.И. Электротермическое получение цинковой пыли на Беловском цинковом заводе.- Цветные металлы, 1958, №11, с.20-25.

4. Жиман К., Фик Г., Сырычинский 3. Способ получения цинковой пыли с высоким содержанием металлического цинка и применяемый для этого конденсатор. Пат. (Польша), №40802, 1958.-РЖМ, 1960, 2Г964П.

5. Милков А., Енчев И., Буюклиев Г. Метод и аппарат за получаване на дисперсен цинков прах.- Металлургия, 1972, №11/12, с.24-26.

6. Китала М., Фик Г., Жиман К. Способ конденсации паров кадмия и цинка и устройство для осуществления этого способа. Пат. (Польша), №49047, 1964.- РЖМ, 1966, 5Г187П.

7. Способ изготовления цинковой пыли. Пат. (Австрия), №290861,1969.-РЖМД972, 2Г379П.

8. Бабат Г.И. Индукционный нагрев металлов и его промышленное применение. -М.-Л.:Энергия, 1965.- 552 с.

9. Донской А.В., Клубникин B.C. Электроплазменные процессы и установки в машиностроении.- Л.: Машиностроение, Ленингр. отделение, 1979. -221с.

10. Ушаков В.И., Редькин В.Е., Безруких Г.Ф. Получение высокодисперсных порошков в плазме дугового разряда низкого давления // Сб.тр. V Всероссийской конф. «Физикохимия ультрадисперсных систем», Новоуральск, 2001,ч.1, с. 77-82.

11. Способ получения тонких порошков металлов и сплавов и устройство для его осуществления. Пат. (Франция), №2035437 (В), 1971.

12. Сахиев А.С., Смелянский М.Я. и др. Разработка и исследование установки для получения аэрозолей в высокочастотном безэлектродном разряде методом испарения и конденсации. — Электротермия, 1965, №46, с. 10-13.

13. Котов Ю.А. Получение нанопорошков методом ЭВП // Сб.тр. IV Всероссийской конф. «Физикохимия ультрадисперсных систем», Москва, 1999, с. 60-66.

14. Котов Ю.А., Осипов В.В. Саматов О.М. и др. Получение и характеристики оксидных нанопорошков при испарении мишени импульсным СО^ лазером // Сб.тр. V Всероссийской конф. «Физикохимия ультрадисперсных систем», Новоуральск, 2001, ч. 1, с. 69-76.

15. Котов Ю.А., Осипов В.В., Саматов О.М., Иванов М.Г. Получение нанопорошков YSZ при испарении мишени импульсным СОг лазером // Сб.тр. IV Всероссийской конф. «Физикохимия ультрадисперсных систем», Москва, 1999, с. 67-69.

16. Muller Е. et al. // Powder and particle, 1995. №13. P. 79.

17. Бардаханов С.П., Корчагин А.И., Куксанов H.K. и др. Получение нано-дисперсных порошков пучком ускоренных электронов в атмосфере воздуха // Сб.тр. V Всероссийской конф. «Физикохимия ультрадисперсных систем», Новоуральск, 2001, ч.1, с. 64-68.

18. Золкин А.С. Источники паров металлов для научных исследований и технологий // РАН Сибирское отделение. Институт теплофизики, 1992, с.75.

19. Пат. 2113942 РФ, МПК6 6 В 22 F 9/12. Способ испарения металла и устройство для его осуществления / Фришберг И.В., Ландау М.Б., Брезан-ский В.Г., Ефремов С.Г. № 97108534/02; Заявл. 27.05.97; Опубл. 27.06.98. Бюл. №18.

20. А.с. 1491032 СССР, МПК4 С 23 С 14/26. Испаритель для металлов и сплавов / Пастухов В.П., Волостнов В.Г., Цимбалист М.М., Фришберг И.В. -№4311402/24-21; Заявл. 30.09.87; Опубл. 20.11.97. Бюл. №32.

21. Пат. 2118398 РФ, МПК6 С 23 С 14/24. Испаритель для металлов и сплавов / Пастухов В.П., Смирноз Б.Н., Селетков А.И. № 97116642/02; Заявл. 7.10.97; Опубл. 27.08.98. Бюл. №24.

22. A. S. Zolkin, Yu. G. Shukhov, "Clusters of magnesium from pure vapor expansions", Preprint 263/1992. Inst, of Thermophysics, Academy of Sciences, Novosibirsk, Russia.

23. A. Athanasion, O. F. Hagena, "Cesium vapor jettarget produced with a supersonic nozzle. Rarefied Gas Dynamics", Proc. Intern. Symp. on Rarefied Gas Dynamics. Plenum Press, New York, 1985; Novosibirsk. R.S.F.S.R., p. 777, 1982.

24. V. G. Dudnikov, V. P. Efimov, G. I. Feksal1, "Pulse cesium target for the analyzer of recharging atoms", Pribory i Tekhnika Eksperimenta, N 6, p. 138, 1983.

25. R. D. Mathis, E. Oslon, A. Richardt, "Evaporation de metaux a partir d'une source converte", Vide, V. 30, N 177-178, p. 153, 1975.

26. A. J. Kelly, D. Santavicca, "High intensity copper atom beam-preliminary results", Rev. Sci. Instrum., V. 44, N 12, p. 1734,1973.

27. A. A. Ivanov, "High temperature cells for the evaporation of difficultly volatile compounds", Pribory i Tekhnika eksperimenta, N 2, p. 237, 1974.

28. Pat. N 1483966. Specification. England, published 24 Aug. 1977.

29. F. R. Jake, D. Saxon, G. D. Stein, "Electron diffraction study of clustered beams obtained with the help of the nozzle", In: Mechanics. Dynamics of rarefied gases, Mir, Moscow, N 6, p. 314,1976.

30. A. Herrmann, E. Schumacher, L. Woste, "Preparation and photoionization potential of molecules of sodium, potassium and mixed atoms", J. Chem. Phys., V. 65, N 5, p. 2327, 1978.

31. E. Schumacher, М. Kappes, К. Marti, P. Radi, M. Schar, B. Schmidhalter, "Metal-clusters: Preparation, Properties, Theory", Ber. Bunsenges. Phys. Chem., V. 88, p. 220,1984.

32. Y. Saito, K. Mihama, T. Moda, "Formation of lead clusters in supersonic nozzle expansion: Effect of Nozzle Geometry", J. Appl. Phys., V. 22, p. L715, 1983.

33. Y. Saito, "Production of metal clusters by nozzle beam expansion and analysis by TOF mass-spectrometry", Microclusters. Proc. 1 NEC Symp., Hakone and Kawasaki, Japan, Oct. 20-23, p. 121, 1986.

34. R. Weiel, M. Rub, T. Tschudi, К. H. Niederwals, "ICB source design recommendations developed by numerical calculations of the potential inside the source", Proc. 13th Symp. on Ion Sources and Ion-Acc. Techn., Ion Eng. Soc. of Japan, June 1990.

35. M. Sosnovski, S. Krommenhoek, J. Sheen, R. Comely, "Study of the properties of Ga beam from the nozzle source", J. Vac. Sci. Technol. A. V. 8, N 3, p. 1458, 1990.

36. A. I. Krylov, "Design and investigation of vapor flow sodium target to obtain intensive beam of negatively charged hydrogen ions", Autoref. Thesis Cand. Phys. Math. Sci., Kurchatov IAE., Moscow, 1990.

37. A. I. Krylov, V. V. Kuznetzov, "Supersonic vapor jet as vacuum lock", Preprint Kurchatov IAE N 3330/7. Moscow, 1980.

38. B. A. Dyatchkov, V. M. Nesterenko, V. Yu. Petrusha, "Lithium neutralizer of ions", Pribory i Tekhnika Eksperimenta, N 2, p. 35, 1974.

39. A.S. Zolkin, "Peculiarities in construction of vapor-source of substances, used for ionic-cluster deposition of films". Tekhnika sredstv svyazy, ( Technology and equipment) N1-2, p.96, 1992.

40. Несмеянов A.H. Давление паров химических элементов.- М.: Изд. АН СССР, 1961.-393 с.

41. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент.: Справочник / Под общ. ред. Григорьева В.А., Зорина В.М. М.: Энерго-атомиздат, 1988. - 560 с.

42. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа, 1965. - 600 с.

43. Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление. Справочное пособие. -М.: Энергоатомиздат, 1990. -367 с.

44. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. Новосибирск: Наука, 1970.-660 с.

45. Эккерт Э.Р., Дрейк P.M. Теория тепло- и массообмена. М., Л.: Государственное энергетическое издательство. 1961. - 680 с.

46. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1987. - 840 с.

47. Седов М.М. Механика сплошных сред. М.: Наука, 1988, Т.2. - 655 с.

48. Вукалович М.П., Новиков И.И. Техническая термодинамика. М.-Л.: Наука, 1962. -304 с.

49. Дейч М.Е. Техническая газодинамика. М.: Энергия, 1974. - 592 с.

50. Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика. М.: Энергия, 1974. -477 с.

51. Юдаев Б.Н. Техническая термодинамика. Теплопередача. М.: Высшая школа, 1988.-479 с.

52. В.И. Крутов, С.И. Исаев, Н.П. Кожинов и др. Техническая термодинамика. М.: Высшая школа, 1991. - 384 с.

53. Г.Н. Абрамович, Т.А. Гиршович, С.Ю. Крашенинников. Теория турбулентных струй. М.: Наука, 1984. - 715 с.

54. Вавилов Д.О. Управление структурой сверхзвуковой струи в технологических процессах // Вестник Севастопольского технического университета, серия "Механика, энергетика, экология", 1999. С.23-24.

55. Кудинов П.И. Численное моделирование пространственных течений вязкой несжимаемой жидкости // Вюник Дншропетровського ушверситету. Сер1я Мехашка. -2001. Випуск 4. -Т.1. С.89-99.

56. Кудинов П.И., Еричева В.А. Применение алгоритмов на неструктурированных сетках для расчета задач тепломассообмена // Труды III российской национальной конференции по теплообмену. -М: Издательство МЭИ. 2002. Т.2. С.186-189.

57. Kjellgren P., Hyvarinen J. An arbitrary Lagrangian-Eulerian finite element method // Comput. Mechanics. -1998. -Vol.21, №1. -P.81-90.

58. Дейч M.E., Филлипов Г.А. Газодинамика двухфазных сред. М.: Энерго-издат, 1981.-472 с.

59. Горбунов В.Н., Пирумов У.Г., Рыжов Ю.А. Неравновесная конденсация в высокоскоростных потоках газа. М.: Машиностроение, 1984. -200 с.

60. Давыдов Л.М. Исследование неравновесной конденсации в сверхзвуковых соплах и струях // Изв. АН СССР. МЖГ. 1971, №3. С.419-425.

61. Абрамович Г.Н., Бузов А.А., Зуев Ю.В., Лепешинский И.А., Эпштейн

62. B.И. Исследование конденсации пара в паровоздушной струе // Изв. АН СССР МЖГ, 1976. №3. С. 142-144.

63. Сутугин А.Г., Пучков А.С., Лушников А.А. Спонтанная конденсация в турбулентной затопленной струе // Коллоидный журнал, 1978, т.40, №2.1. C.285-291.

64. Ватажин А.Б., Валеев Р.С., Лихтер В.А. и др. Исследование турбулентных паровоздушных струй при наличии конденсации и введении в поток посторонних частиц //Изв. АН СССР. МЖГ, 1984. №3. С.53-61.

65. Ватажин А.В., Лебедев А.Б., Мареев В.А. Математическое моделирование различных режимов конденсации в турбулентных изобарических струях // Изв. АН СССР. МЖГ, 1985, №1. С.59-67.

66. Гордиец Б.Ф., Шмоткин Ю. С. Кинетика конденсации в охлаждающихся газах // Хим. физика, 1985, т.4. №4. С.484-492.

67. Швыдкий B.C., Швыдкий Д.В., Шаврин B.C. Математические методы теплофизики. Екатеринбург: Изд-во УГТУ, 2000. - 155 с.

68. Патент №2183693 РФ, МПК 7 С 23 С 14/24. Испаритель для металлов и сплавов / Пастухов В.П., Лубнин А.А., Смирнов Б.Н., Пастухов А.В. -2000101071/02; Заявлено 12.01.2000; Опубл. 20.06.2002. Бюл. №17.

69. Заявка на пат. РФ 2004105752, приор, от 25.02.2004. МПК 7 С23 С13/12, В22 F 9/12 / Пастухов В.П., Пастухов А.В., Набойченко С.С.

70. Пат. 2219283 РФ, МПК7 С 23 С 14/26, В 22 F 9/12. Испаритель для металлов и сплавов / Пастухов В.П., Пастухов А.В. № 2002101471/02; Заявл. 11.01.2002; Опубл. 20.12.2003. Бюл. №35.

71. Технико-экономическая и коммерческая оценка разработанных технологий.

72. Технология получения высокодисперсного порошка цинка.

73. Технология получения ультрадисперсных порошков меди и сплава "медь-олово ".

74. По сравнению с «Туманом-ЗМ» металлоемкость аппарата по получению порошков меди и сплава "медь-олово" практически не изменилась.

75. Вертикальная конструкция аппарата позволила уменьшить занимаемуюлплощадь до 8 м , т.е. привела к снижению на 60% по сравнению с «Туманом-ЗМ».

76. Новые композиционные материалы на основе высоко- и ультрадисперсных порошков.

77. В 2005 г. ООО HI 111 «Уралавтохим» планирует промышленное освоение пароструйной технологии получения высокодисперсного порошка цинка, ж-обходимое для расширения производства антикоррозионных цинкнаполнен-ных красок для технологии "холодного цинкования".

78. ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ ЦЕНТР «СТА В АН-ГЕСТ» (Апесrai аккредитации № РОСС КЬ.0001.22ЭФ05 действителен до 05.04.2007 г.) к. 326. тел.374-03-70. 37S-76- 44

79. Мронжол испытаний № от .-----( 19 tv

80. Заказчик: ООО ППМ «Уралавтохим»

81. Объект анализа: порошки бронзовые марки 11НУ

82. Результаты анализа: массовые юли, %1. Олово Углеродi 1роба № 1. начало процесса 7.95

83. Проба X» 2. конец процесса 7,691. Средняя проба 0,115f/lt 4. / ,? J& ь у а с /С /Т "1.. Л/f<n* Липектопо центра , Ю,И. Орлов

84. MimcTCpcTBO падине та смсргетикн УьграТни ДЕРЖАВИН ШЯПРИСМСТВО

85. УкраТнсьмш иаукоао-дослщпнй шституг нафтопсреробпоУ промнсловос-ri "МЛСМЛ"

86. Техническому директору НПО «УРАЛАВТОХИМ» госп. Пастухову В.П. 620219, г Екатеринбург, пр Ленина, 101/1

87. Направляем Вам результаты испытаний трибологических свойств металлонаполненной пластичной смазки марки Суперлит (ТУ 0254-00650316079-2002), разработанной государственным научным центром РФ «Уральский институт металлов»

88. Трибологические свойства, определенные на четырехшариковой машине трения по ГОСТ 94901. Наименование смазки

89. Наименование показателей Литол-24 (базовая) Суперлит

90. Нагрузка критическая , Рк, Н 630 980

91. Нагрузка сваривания , Рев, Н 1410 3090

92. Индекс задира , Из, Н 296 399

93. Диаметр пятна износа, Ди при 392 Н, мм 0,90 0,70

94. Зам. директора по научной работе6