Спосіб розподілу зернистого матеріалу за дефектністю поверхні зерен

Винахід відноситься до галузі збагачування корисних копалин, а також до виробництва надтвердих матеріалів шляхом розподілу зерен у силових полях на групи з різними властивостями і може бути використаний для отримання порошків з різними характеристиками якості, переважно порошків алмазу і кубічного нітриду бора, які можуть ефективно працювати в різних умовах експлуатації. Найбільш близьким за технічною суттю до винаходу є спосіб розподілу зернистого матеріалу за дефектністю поверхні зерен (див. патент України №4408, МПК4 В03С1/00, опубл.27.12.94р., Бюл.№6-1), який передбачає попередню обробку шляхом вибіркового нанесення на дефектні ділянки поверхонь зерен часток, що забезпечують наступний розподіл зерен у силовому полі на групи з різним рівнем дефектності поверхні і міцності, при цьому як частки, що забезпечують розподіл зерен у силовому полі використовують феромагнітні частки, а розподіл зерен ведуть у магнітному полі. Недоліком описаного способу є низька селективність розподілу зернистого матеріалу з магнітними властивостями, особливо це стосується синтетичних алмазів, які завжди містять включення феромагнітних металів, які використовуються при синтезі алмазів. Вміст металевих включень в алмазах може досягати 6%, завдяки чому природна магнітна сприйнятливість синтетичних алмазів може на 1-2 порядки перевищувати за своєю величиною магнітну сприйнятливість чистих алмазів і досягати величини (100-200)10-8м3/кг. Набута магнітна сприйнятливість алмазів за рахунок закріплення на їх поверхні феромагнітних часток може досягати таких же величин (до 200·10-8м3/кг). Для зерен алмазу з відносно гладкою поверхнею і високою міцністю кількість закріплених феромагнітних часток не перевищує десятих долей відсотку (0,1%) від маси алмазного порошку. При цьому набута магнітна сприйнятливість алмазів може дорівнювати або бути на порядок нижче природної магнітної сприйнятливості. Результативність процесу магнітного розподілу зерен визначається перш за все магнітною сприйнятливістю зерен, що розподіляються, як c1 та c 2 загальна магнітна сприйнятливість зерен способу за прототипом складається з двох складових - природної і набутої магнітної сприйнятливості. У способі за прототипом магнітний розподіл зерен з різною дефектністю поверхні відбувається на основі різниці у величині набутої магнітної сприйнятливості оскільки зрозуміло, що природна магнітна сприйнятливість значно нижча набутої і тому не може впливати на ефективність розподілу зерен за дефектністю поверхні. До таких зернистих матеріалів відносяться порошки природних алмазів, кубічного нітриду бора. У випадку синтетичних алмазів можливі варіанти, коли природна магнітна сприйнятливість вища або дорівнює набутій магнітній сприйнятливості і в цих випадках розподіл зерен алмаза у магнітному полі буде відбуватись не тільки за дефектністю поверхні і за міцністю, але і за природною магнітною сприйнятливістю. При цьому суттєво знижується селективність процесу розподілу зерен за дефектністю поверхні і, крім того знижується однорідність порошку за міцністю. В основу винаходу покладено завдання такого удосконалення способу розподілу зернистого матеріалу за дефектністю поверхні зерен, при якому за рахунок створення умов проведення процесу у електричному полі забезпечується виключення впливу набутих властивостей зернистого матеріалу на кінцевий результат розподілу, що сприятиме підвищенню однорідності за міцністю зерен і обумовить проведення способу у всьому діапазоні параметрів розподілу, як наслідок, підвищиться селективність розподілу, міцність отриманого зернистого матеріалу, значно розширяться технологічні можливості процесу. Означене завдання вирішується завдяки тому, що у способі розподілу зернистого матеріалу за дефектністю поверхні зерен, який передбачає попередню обробку шляхом вибіркового нанесення на дефектні ділянки поверхонь зерен часток, що забезпечують наступний розподіл зерен у силовому полі на групи з різним рівнем дефектності поверхні і міцності, згідно винаходу, як частки що забезпечують розподіл зерен у силовому полі, використовують електропровідні частки, а розподіл зерен ведуть у електричному полі, оптимальним при цьому є, коли в процесі розподілу зерен напруженість електричного поля змінюють; як частки, що забезпечують розподіл зерен у силовому полі використовують порошковий матеріал, електроопір якого на 4-6 порядків нижче, ніж електроопір зернистого матеріалу. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляється і технічними результатами, які досягаються при її реалізації, полягає у наступному. Завдяки проведенню пропонованого способу в електричному полі досягається виключення впливу набутих властивостей зернистого матеріалу на кінцевий результат розподілу, що сприятиме підвищенню однорідності за міцністю зерен і обумовить проведення способу у всьому діапазоні параметрів розподілу, як наслідок, підвищиться селективність розподілу, міцність отриманого зернистого матеріалу, значно розширяться технологічні можливості процесу. Це відбувається тому, що у зерен утворюються набуті властивості електропровідності, зерна розподіляються з більшою селективністю, що сприятиме підвищенню на 20...25% однорідності отриманих зерен. Приклад конкретної реалізації пропонованого способу. Розподілу піддавали алмазний порошок АС65 250/200, попередню обробку вибіркового нанесення на дефектні ділянки поверхонь зерен часток, що забезпечують наступний розподіл зерен у силовому полі на групи з різним рівнем міцності і дефектності здійснювали шляхом перемішування алмазного порошку з тонкодисперсним порошком міді, який має високу електропровідність, взятих у співвідношенні 10:1. Для видалення слабо закріплених часток міді на дефектних ділянках алмазних зерен зернистий матеріал розміщували на ситі з комірками 125´125мкм, яке разом з піддоном і кришкою розташовували на віброситі і піддавали розсіву, в результаті чого отримували на ситі алмазний порошок зернистістю 250/200 з міцно закріпленими на дефектних ділянках поверхні зерен частинками міді, електропровідність яких пропорційна рівню дефектності. Після цього проводили розподіл зернистого матеріалу на електросепараторі ЕС-2 при напруженості електричного поля 15кv з отриманням двох продуктів: провідного і непровідного. Для кожного продукту визначали вихід у %, питомий електроопір, статичну міцність і однорідність порошку за міцністю. За результатами випробувань встановлено, що за пропонованим способом отримано непровідний продукт з виходом 24,5%. Міцність порошку 139,6Н, що відповідає марці АС 100. Однорідність порошку за міцністю, тобто склад у ньому зерен з міцністю номінальної марки складає 42,9%. Паралельно було проведено розподіл ідентичного порошку в аналогічних умовах за прототипом. Різниця лише в тому, що замість феромагнітного порошку використовували порошок з матеріалу з високою електропровідністю, а розподіл зерен проводили у електричному полі. Результати розподілу приведено у таблиці. Вихід немагнітного продукту за прототипом склав 24,5% з міцністю 109,3, але однорідність порошку за міцністю практично у 1,6 разів нижча, ніж за пропонованим способом. Таким чином пропонований спосіб має значні переваги порівняно з прототипом. Таблиця Об'єкт випробувань Найменування продукту Непровідний Пропонований Провідний спосіб Вихідний Немагнітний Спосіб за Магнітний прототипом Вихідний Вихід % 24,5 75,5 100 24,5 75,5 100 Питомий електроопір, Ом.м 3-1010 2-107 Показник міцності при статичному стиску Р,Н 139,6 62,2 81,2 109,3 74,4 81,2 Марка Однорідність порошку % AC100 AC50 AC65 AC80 AC50 AC65 42,9 35,2 26,8 22,6