Спосіб одержання порошку алюмінію

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к получению порошка алюминия путем диспергирования расплавленного металла водой высокого давления, в основном, для алюмотермии. Наиболее близким техническим решением является способ получения порошков алюминия и его сплавов, используемых в качестве катализаторов. По этому способу алюминиевый сплав нагревают до температуры на 50-500° С выше температуры его плавления и распыляют его при помощи воды и/или газа, а затем охлаждают. При этом сплав может содержать 50-99 мае. % алюминия и один или более легирующий элемент на соседних групп химических элементов. Процесс распыления предпочтительно проводить при температуре на 150-250° С выше температуры плавления с расходом на 1 кг расплава 5-15 л воды и/или 0,510 м газа и охлаждением порошка до температуры меньше 50° С. Оставшаяся-в порошке после охлаждения вода удаляется полностью или с остатком меньше 1 мас.%. Полученные сплавы можно применять как катализаторы (№ 4001484. МКИ В 22 F 9/0, опубл. 01.08.91 г., ИСМ, вып.16, №10, 92 г.). Для использования полученного порошка в качестве катализатора алюминий из сплава удаляется выщелачиванием. Получают так называемые "скелетные" катализаторы. Если осуществлять способ по режимам, указанным как предпочтительные, т.е. при температуре расплава на 150...250° Свыше температуры плавления сплава, то для алюминия - это будут температуры расплава 810...910° С, т.е.. эти условия обеспечат получение кристаллической окисной пленки алюминия, т.к. известно, что она образуется при температурах расплава выше 780° С, Необходимо отметить, что для получения аморфной окисной пленки алюминия ограничение температуры расплава является необходимым условием, но не достаточным, т.к. полученная аморфная пленка может превратиться в кристаллическую, если не соблюдены условия охлаждения (общий расход воды, ее температура и водородный показатель), а также условия сушки порошка, Поэтому, если даже будет выбрана температура расплава на 50° С выше температур - плавления (нижняя граница температуры расплава в известном способе), то условия охлаждения, в частности, общий расход воды 5-15 л (0,005-0,015 м 2, не обеспечивают получение аморфной окисной пленки. Условия осуществления данного способи не направлены на получение аморфной окисной пленки алюминия, а обеспечивают только Получение частиц сплава требуемой дисперсности. Поставленная задача решается тем, что в способе получения порошка алюминия, включающем получение расплава, диспергирование струи расплава водой, охлаждение полученных частиц и их сушку, Согласно изобретению, температура расплава алюминии в зоне диспергирования не превышает 780°С, струю расплава диспергируют водой температурой не выше 12° С под давлением 50-70x10 Па, водородный показатель которой составляет 5,0-8,5 рН, жесткость воды не более 3,0г*экв/м 3, при этом общий расход воды составляет 0,02-0,06м 3 на 1кг расплава и сушку производят при температуре порошка не выше 22°С. Соблюдение указанных параметров позволяет суди ть требуемую структур у окисной пленки и обеспечить содержание активного алюминия не менее 98,5%. Параметры существенных признаков изобретения выбраны наследующи х соображений. При температуре расплава алюминия более 780°С на его поверхности образуется кристаллическая окисная пленка. Температура и удельный расход воды выбраны из условий теплового баланса, чтобы в результате диспергирования температура порошка в воде не превышала 15°С, т.к. с этой температурой активизируются процесе, гидратации (разложение воды алюминием), что приводит к снижению активного алюминия. При значениях водородного показателя воды менее 5,0 рН и более 8,5 рН процессы гидратации резко ускоряются, т.к. алюминий амфотерный металл и неустойчив как в щелочной так и в кислой среде. Требования к жесткости воды связаны с реакциями осаждения щелочноземельных металлов и их соединений на алюминиевый порошок, что приводит к снижению доли активного алюминия. Условия удаления влаги выбраны из следующих соображений. При нагреве порошка с влажностью более 1,5% мае. до температур, превышающи х 22° С, наблюдается изменение характера связи между алюминием и водой, а именно с физической на химическую. При этом выделяется энергия, которая дополнительно нагревает порошок и ускоряет этот процесс. В результате на поверхности образуется мелкокристаллическая окисная пленка. Способ осуществляют следующим образом: подготовка шихты, получение расплава, диспергирование струи жидкого металла водой высокого давления, охлаждение и сушка порошка. Пример осуществления способа. Расплав алюминия марок А5...А7 (общее содержание алюминия 99,5...99,7% мае.) готовят в индукционных тигельных или газовых печах. Расплав с температурой 850...900° С переливают в миксер, откуда его непрерывно подают (например электромагнитным насосом) в металлоприемник с калиброванным отверстием в днище. Истекающая свободно струя металла, температуру которой в зоне диспергирования поддерживают о интервале 760...775° С, проходит через зону диспергирования. Через кольцевые или иные форсунки в зону диспергирования подают струю или струи воды. При атом в воде поддерживают температуру 8... 12° С, рН - 5,0...8 ,5, жесткость менее 3 г*экв/м 3 Воду на диспергирование подают под давлением 50.,,70x10 Па, при этом поддерживают общий расход 0,2...0,5 м 3 воды на 1 кг расплава. Воду из п ульпы удаляют механическим способом центрифугой и/ или вакуумными пресс-фильтрами до влажности 5... 15% мас. (см, таблицу). Полное удаление влаги производят в газовых или вакуумных сушилках, при этом температуру порошка поддерживают ниже 22° С. Результаты опытов по получению алюминиевого порошка в различных условиях и оценке его в лабораторных условиях потребительских свойств, а именно степени извлечения молибдена без учета "корольков" и температуры начала экзотермических реакций, приведены в таблице. Приведенные данные свидетельствуют, что температура расплава и условия охлаждения капелек металла (общий расход воды, ее температура и водородный показатель), условия сушки порошка (температура порошка) в совокупности с требованием по жесткости воды обеспечивают получение тонкой аморфной окисной пленки только если обеспечивают осуществление способа по параметрам, указанным в отличительной части, формулы (см. табл. п.1). Порошок, полученный предлагаемым способом, обладает пониженной взрывопожароопасностью, и позволяет повысить степень извлечения металлов из их окислов.