Результат интеллектуальной деятельности: СТРУЙНАЯ ПОМОЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Изобретение относится к технике измельчения твердых порошкообразных материалов, в том числе взрывчатых веществ, например перхлората аммония.

В производстве смесевых твердых ракетных топлив в качестве окислителя используется перхлорат аммония (ПХА). При этом применяются различные фракции с размером частиц от 700 до 0,5 мкм. Частицы ПХА с размером более 50 мкм формируются методом кристаллизации с выделением нужного размера частиц путем классификации. Фракции с размером частиц менее 50 мкм получают методом измельчения более крупных частиц.

Как за рубежом, так и в отечественной промышленности в качестве аппарата для измельчения ПХА наиболее широко применяются струйные мельницы. Подробное описание теории, практики, конструкции и аппаратурного оформления струйных мельниц дано в книге В.И.Акунова “Струйные мельницы”, Машгиз, 1962 г.

Однако существующие аналоги - струйные мельницы приемлемы для измельчения ПХА только до удельной поверхности 2500-3500 см²/г, например, при использовании струйной вихревой мельницы по авторскому свидетельству SU №198902 от 18.05.1966 г. кл. 50 С 17/01, которая принята за прототип. При большей удельной поверхности не достигается получение фракций со стабильными характеристиками, так как имеет место сильное агрегирование частиц с последующим упрочнением их в процессе дальнейшей переработки, транспортирования, дозирования, хранения и так далее. Это явление также ограничивает верхний предел достигаемой дисперсности.

Ввод припудривающих добавок, применяемых для борьбы против слеживания ПХА, неэффективен. Так как в этом случае требуется ввод их, например аэросила, в количестве одного и более процентов. Это недопустимо для смесевых твердых ракетных топлив ввиду отрицательного влияния на физико-механические и баллистические характеристики.

Осуществить процесс гидрофобизации (один из эффективных методов устранения слеживания ПХА) в существующих струйных мельницах, в том числе в струйной вихревой мельнице, не удается из-за кратковременного пребывания частиц в них. Кроме того, процесс измельчения в струйных мельницах энергоемок, так как используется сжатый воздух или пар давлением до 10 и более атмосфер, вырабатываемый в специальных компрессорных установках. Использование энергии пара исключается для растворимых в воде веществ, к которым относится ПХА.

Предлагаемая струйная помольная установка предназначена для измельчения ПХА и реализации известного способа гидрофобизации (заявка России №200117595 от 10.10.2001 г.) с обеспечением эффективной защиты от слеживания измельченных частиц ПХА с удельной поверхностью до 7300 см²/г.

Технической задачей изобретения является создание струйной помольной установки, обеспечивающей ввод гидрофобизирующего вещества в струю воздуха, проведение гидрофобизации в процессе измельчения ПХА с получением высокодисперсной фракции без использования энергии сжатого воздуха или пара.

Техническое решение достигается за счет того, что в предлагаемой струйной помольной установке применяют несколько последовательно соединенных помольных камер, состоящих из сопла и ударной плиты, на входе в установку для парообразования гидрофобизатора устанавливают испаритель с входным и выходным патрубками, в дне испарителя помещен обогреваемый лоток для приема и испарения сдозированного дозатором гидрофобизатора, на выходе из установки для удлинения времени контакта частиц перхлората аммония с гидрофобизатором размещают перед циклоном-осадитем замедлители в виде удлиненных цилиндрического корпуса и конусного днища.

Предлагаемая струйная помольная установка схематически изображена на фиг.1, на фиг.2 - испаритель, на фиг.3 - помольная камера.

Струйная помольная установка имеет бачок 1 с уровнемером, дозатор 2, испаритель 3, шнековый питатель 4, помольные камеры 5, замедлители 6, циклон 7 со шлюзовым затвором 8, мокрый фильтр 9 и водокольцевой вакуум-насос 10. Помольные камеры между собой соединены разгонными трубами 11.

Испаритель 3 (фиг.2) состоит из корпуса 13. Корпус имеет патрубок для входа воздуха и выхода смеси воздуха с парами гидрофобизатора. Внизу у корпуса имеется обогреваемый лоток 14 для гидрофобизирующей жидкости. Замедлитель 6 представляет собой вертикальный коническо-цилиндрический сосуд с входным и выходным патрубками.

Помольная камера 5 (фиг.3) представляет собой прямоугольный корпус, плавно сужающийся и переходящий к низу в патрубок. В помольную камеру устанавливают сопло 15, а с противоположной стороны перпендикулярно к потоку воздуха - круглую плиту 16.

Струйная помольная установка работает следующим образом. Подлежащий измельчению ПХА загружают в бункер питателя 4, откуда шнеком непрерывно подается в разгонную трубу 11. Параллельно из бачка 1 дозатором 2 в лоток 14 испарителя 3 подается гидрофобизирующая жидкость. Она в испарителе превращается в пар, который подхватывается потоком воздуха, образуя смесь воздуха и паров гидрофобизатора. Частицы ПХА в разгонной трубе и сопле 15 в смеси паров гидрофобизатора и воздуха, получив определенную скорость, ударяются о плиту 16 помольной камеры 5 и измельчаются. Измельченные частицы здесь же покрываются гидрофобной пленкой. Из первой помольной камеры частицы ПХА увлекаются в разгонную трубу и сопло следующей помольной камеры. Описанный цикл измельчения и покрытия гидрофобной пленкой вновь образованной поверхности частиц повторяется столько раз, сколько имеется помольных камер. Количество помольных камер выбирается исходя из получения требуемой удельной поверхности измельченного ПХА. Применение нескольких последовательно установленных камер способствует сужению распределения частиц и получению измельченного ПХА со стабильными характеристиками по дисперсности. Поток воздуха в струйной помольной установке создается водокольцевым вакуум-насосом 10, что позволяет обойтись без применения сжатого воздуха. Из последней помольной камеры частицы ПХА поступают в замедлитель 6, состоящий из удлиненных цилиндрического корпуса и конусного днища. Такое исполнение позволяет удлинить путь движения частиц измельченного ПХА в гидрофобизирующей среде и в сочетании с уменьшением скорости потока увеличить продолжительность для гидрофобизации. Наличие двух замедлителей повышает надежность завершения процесса гидрофобизации. Затем смесь ПХА с воздухом направляется в циклон 7. В циклоне измельченный ПХА отделяется от воздуха и с помощью шлюзового затвора 8 выгружается в приемную емкость. Отработанный воздух поступает в мокрый фильтр 9, проходя который вакуум насосом выбрасывается атмосферу. В мокром фильтре воздух очищается от уносимых частиц ПХА и продуктов реакции при гидрофобизации. Воздух, поступающий в испаритель, может быть нагрет в теплообменнике 12.

Указанная конструкция струйной помольной установки прошла с положительным эффектом опытно-промышленные испытания на ФГУП “Пермский завод им. С.М.Кирова”. Испытания с последующим внедрением показали следующие преимущества струйной помольной установки:

- достижение сверхтонкого измельчения ПХА без применения энергии сжатого воздуха;

- осуществление гидрофобизации измельченных частиц ПХА с исключением их слеживания в процессе хранения и обеспечение сыпучести в процессе технологической переработки, дозирования, транспортирования и т. д.