Спосіб електророзрядного подрібнення металургійного кремнію

Реферат: Винахід належить до електророзрядного подрібнення різноманітних матеріалів, зокрема металургійного кремнію, і може бути використана на підприємствах при приготуванні шихти для збагачення і одержання кремнію високої чистоти. В способі електророзрядного подрібнення металургійного кремнію шляхом дії на заготовку імпульсними хвилями стиску, що генерують електричні розряди в рідині в циліндричній електророзрядній камері. Згідно з винаходом, електричні розряди здійснюють при накопичуваній енергії конденсаторних батарей від 1,25 до 2,5 кДж з частотою 2,0-4,0 Гц, при цьому використовують залежність, що характеризує зв'язок між значенням тиску в імпульсі хвиль стиску, значенням робочої напруги та відстані хвилі стиску від каналу розряду. Винахід дозволяє забезпечити селективне подрібнення металургійного кремнію на фракції від 1,0 мм до 0,1 мм та виключити його переподрібнення, а також позбутися "мертвих зон" розрядної камери при подрібненні матеріалу. UA 100268 C2 (12) UA 100268 C2 UA 100268 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 Винахід належить до області електророзрядного подрібнення різноманітних матеріалів, зокрема металургійного кремнію, і може бути використана на підприємствах при приготуванні шихти для збагачення і одержання кремнію високої чистоти. Аналогом способу, що заявляється, є спосіб дроблення крихких матеріалів, їх карбідів і т.п. струмопровідних матеріалів (А.с. СРСР № 126350, МКВ В02С19/18, опубл. 1983, бюл. № 18) шляхом використання електрогідравлічних ударів, що виникають в результаті імпульсних електричних розрядів високої напруги у рідині, що наповнює посудину з встановленими в ній електродами, що завантажуються подрібнюваним матеріалом, розряди виконують над шаром матеріалу, що підтримують у посудині на одному рівні. Ознакою, яка збігається з суттєвою ознакою корисної моделі, що заявляється, є: - дія на заготовку імпульсними хвилями тиску, що генерують електричні розряди в рідині. Причиною, яка перешкоджає одержанню очікуваного технічного результату, є відсутність параметрів здійснення електричних розрядів у рідині. Найбільш близьким за сукупністю ознак до винаходу, що заявляється, є спосіб руйнування гірських порід та штучних матеріалів (патент РФ № 2045348, МПК (2006) В02С19/18, опубл. 10.10.1995 р.), що включає диспергування вихідного матеріалу шляхом дії на нього високовольтними імпульсними розрядами в рідині з параметрами, що встановлюють попередньо в залежності від границі міцності вихідного матеріалу на розтягування (розрив). Матеріал, який руйнується, поміщують в рідину між електродами, на які подають електричні імпульси з амплітудою напруги, достатньою для пробою матеріалу. Імпульси подають зі швидкістю зростання напруги не меншою 1000 кВ/мкс. Ознаками, які збігаються з суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється, є дія на заготовку імпульсними хвилями стиску, що генерують електричні розряди в рідині дії з параметрами, які встановлюють попередньо в залежності від міцності на розрив вихідного матеріалу. Причиною, що перешкоджає одержанню очікуваного технічного результату, є відсутність параметрів здійснення електричних розрядів у рідині, які забезпечать подрібнення матеріалу до заданої фракції, та відсутність рекомендацій, які б дозволили виключити його переподрібнення, а також позбутися "мертвих зон" в розрядній камері при подрібненні матеріалу. В основу винаходу, що заявляється, поставлено задачу удосконалити спосіб електророзрядного подрібнення металургійного кремнію шляхом попереднього визначення параметрів розрядного контуру схеми обробки та визначення радіуса циліндричної розрядної камери, в якій відбувається подрібнення, які дозволять забезпечити селективне подрібнення металургійного кремнію на фракції від 1,0 мм до 0,1 мм та виключити його переподрібнення, а також позбутися "мертвих зон" розрядної камери при подрібненні матеріалу. Суть винаходу полягає в тому, що в способі електророзрядного подрібнення металургійного кремнію шляхом дії на нього імпульсними хвилями стиску, що генерують електричні розряди в рідині з параметрами, які встановлюють в залежності від міцності на розрив металургійного кремнію, згідно з винаходом, електричні розряди здійснюють при накопичуваній енергії конденсаторних батарей від 1,25 до 2,5 кДж з частотою 2,0-4,0 Гц, при цьому використовують залежність Pk U E r2 , де P - значення тиску в імпульсі хвиль стиску Па; U - робоча напруга, В, ' 45 50 55 k - коефіцієнт, який дорівнює 0,14; E - накопичувана енергія конденсаторних батарей, Дж; r - відстань хвилі стиску від каналу розряду, м, та визначають радіус R циліндричної розрядної камери, виходячи з умов, що величина тиску Р в імпульсі хвилі стиску більша або дорівнює міцності на розрив металургійного кремнію, a R=r. Розкриваючи причинно-наслідковий зв'язок між суттєвими ознаками способу, що заявляється, і технічним результатом необхідно відмітити таке. Ознаки: "електричні розряди здійснюють при енергії конденсаторних батарей від 1,25 до 2,5 кДж з частотою 2,0-4,0 Гц" дозволяють забезпечити оптимальну енергію для селективного подрібнення металургійного кремнію на фракції від 1,0 мм до 0,1 мм та за рахунок обмеження частоти електричних розрядів виключити його переподрібнення. 1 UA 100268 C2 P k 5 10 15 20 U E r 2 , де Р - значення тиску в імпульсі хвиль Ознаки: "використовують залежність: стиску Па; U - робоча напруга, В; k - коефіцієнт, який дорівнює 0,14; E - накопичувана енергія конденсаторних батарей, r - відстань хвилі стиску від каналу розряду, та визначають радіус R циліндричної розрядної камери, виходячи з умов, що величина тиску Р в імпульсі хвилі стиску більш або дорівнює міцності на розрив металургійного кремнію, a R=r" дозволяють забезпечити подрібнення металургійного кремнію, а також позбутися "мертвих зон" в циліндричній розрядній камері при подрібненні. Таким чином, сукупність суттєвих ознак способу дозволять забезпечити селективне подрібнення металургійного кремнію на фракції від 1,0 мм до 0,1 мм та виключити його переподрібнення, а також позбутися "мертвих зон" в циліндричній розрядній камері. Спосіб здійснюють таким чином. Куски металургійного кремнію, що підлягають подрібненню завантажують у циліндричну розрядну камеру, що заповнена водою, та діють на них високовольтними імпульсними розрядами, які генерують хвилі стиску, силові дії яких забезпечують подрібнення металургійного кремнію. Експериментально встановлено, що діапазон оптимальної накопичуваної енергії конденсаторної батареї складає від 1,25 до 2,5 кДж при частоті від 2 до 4 Гц. Вибраний діапазон накопичувальної енергії конденсаторної батареї дозволяє забезпечити оптимальну енергію для селективного подрібнення металургійного кремнію на фракції від 1,0 мм до 0,1 мм, а обмеження частоти електричних розрядів дозволяє виключити його переподрібнення. Для визначення радіуса R циліндричної розрядної камери використовують залежність P k U E r2 , де P - значення тиску в імпульсі хвиль стиску Па; U - робоча напруга, В, ' 25 30 k - коефіцієнт, який дорівнює 0,14; E - накопичувана енергія конденсаторних батарей, Дж; r - відстань хвилі стиску від каналу розряду, м. Виходячи з умов, що величина тиску Р в імпульсі хвилі стиску більша або дорівнює міцності на розрив металургійного кремнію та те, що R=r, визначають радіус R циліндричної розрядної камери. Наприклад, міцність на розрив зразка з металургійного кремнію - 4,7 МПа. P k 35 r2 Використовуючи емпіричну залежність: для заданої накопичуваної енергії конденсаторних батарей 1,25 кДж, робочої напруги U=50 кВ визначають Р задаючи різні значення r. Для r=0,13 м значення Р дорівнює 4,6 МПа, тобто менше міцності на розрив зразка з металургійного кремнію, тому вибирають r=0,12 м для якого Р=5,5 МПа. Виходячи з умови, що R=r визначають радіус R розрядної камери, який дорівнює 0,12 м. Таким чином, спосіб електророзрядного дроблення металургійного кремнію дозволить забезпечити селективне подрібнення металургійного кремнію на фракції від 1,0 мм до 0,1 мм та виключити його переподрібнення, а також позбутися "мертвих зон" в розрядній камері. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 40 45 Спосіб електророзрядного подрібнення металургійного кремнію шляхом дії на заготовку імпульсними хвилями стиску, що генерують електричні розряди в рідині в циліндричній електророзрядній камері, з параметрами, які встановлюють в залежності від міцності на розрив металургійного кремнію, який відрізняється тим, електричні розряди здійснюють при накопичуваній енергії конденсаторних батарей від 1,25 до 2,5 кДж з частотою 2,0-4,0 Гц, при цьому використовують емпіричну залежність Pk 50 U E U E r2 , де P - значення тиску в імпульсі хвиль стиску, Па; U - робоча напруга, В; k - коефіцієнт, який дорівнює 0,14; E - накопичувана енергія конденсаторних батарей, Дж; r - відстань хвилі стиску від каналу розряду, м, 2 UA 100268 C2 та визначають радіус R циліндричної розрядної камери, виходячи з умов, що величина тиску P в імпульсі хвилі стиску більша або дорівнює міцності на розрив металургійного кремнію, a R  r . Комп’ютерна верстка Л. Купенко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3