Методы переработки и сортировки губчатого титана
|
При переработке прежде всего отделяют более качественный металл от менее качественного. При разделке блока губки от кричной (центральной части блока) отделяют низ и верх блока. Из криц комплектуют партии металла наиболее высокого качества; партии металла, отобранного из остальных частей блока, являются менее качественными. Благодаря такому методу предварительной сортировки удается получить часть металла высших сортов, в которых концентрация примесей меньше, чем в среднем по блоку. Зато другая часть металла неизбежно получается менее высокого качества. Кроме разделения блока губки на соответствующие части, проводят рассев губки по фракциям крупности, что ухудшает ее качество после дробления. В самые мелкие фракции губки (менее 2 мм) попадает наиболее хрупкий металл, имеющий самое низкое качество. Чем крупнее куски дробленой губки, тем они более высокого качества. Технологическая схема переработки блоков губчатого титана в товарную продукцию включает следующие основные операции; 1) подрезку гарнисажной части губки в реакторах; 2) выемку губки из реторты; 3) очистку блока губки от поверхностных пленок и загрязнений; 4) разрушение блоков губки на куски с доведением их крупности до требуемого размера товарной продукции; 5) рассев с выделением товарных фракций; 6) сортировку товарных фракций с извлечением некондиционных кусков, обогащенных примесями; 7) усреднение товарного губчатого титана; 8) пробоотбор; 9) комплектацию товарной партии губчатого титана: распределение губки одной крупности и одного химического состава по упаковочным местам и затаривание. Перед извлечением блока губки из реактора освобождают его проходное сечение от гарнисажной губки. Для этой цели используют отбойные молотки или специализированные механизмы. Блоки губки извлекают из реторт с помощью выталкивающих прессов, вибровстряхивающих машин либо механических захватов. При разделке блоков губчатого титана необходимо учитывать его особые свойства (CM. выше); быструю окисляемость при нагреве на воздухе; низкую теплопроводность; неравнопрочность и уплотняемость при механической обработке, "схватывание" с инструментом. Принимая во внимание эти свойства, можно сделать вывод, что для измельчения губчатого титана на воздухе более всего пригодны схемы многостадийного дробления. Чтобы разрушить целый блок губки или крупный кусок, требуется сосредоточить большое усилие на малой режущей кромке. Агрегат должен одинаково эффективно дробить куски различного размера, его производительность должна быть соизмерима с производительностью других агрегатов, осуществляющих последующие стадии дробления. Этим условиям удовлетворяют пресс-ножницы, обрезные и ковочные гидравлические прессы. Скорости резания на этих прессах составляют 30—150 мм/с, они допустимы для обработки губчатого титана на воздухе без заметного ухудшения качества. Эти прессы целесообразно использовать для получения кусков крупностью не менее 300 мм. Большого внимания заслуживает метод отслаивания, применяемый для обработки цилиндрических поверхностей крупных тел. Обработка осуществляется самовращающимися роликами, которые снимают слой металла с наружной поверхности блока. Отслаивание может быть применено для очистки блока губчатого титана от поверхностных загрязнений или для его измельчения в одну стадию. В основе метода отслаивания лежит процесс, промежуточный между обработкой давлением и резанием. Отсутствие острых режущих кромок в роликовом инструменте позволяет применить форсированные режимы обработки, существенно не повышая температуру в зоне контакта с инструментом. Важное преимущество метода — получение крупной дробленой стружки регулируемого размера. Кусковой материал крупностью менее 300 мм измельчают на дробилках различных конструкций. Наиболее производительно измельчение в дробилках ударного действия. В щековых и конусных дробилках может быть достигнута большая степень измельчения. Если в таких дробилках He применять инертной атмосферы (это сложно), то вследствие высокой скорости дробящих органов губка нагревается и окисляется, образуются "окатыши". Валковые дискозубчатые дробилки являются тихоходными агрегатами. их обычно применяют в многостадийных схемах. Дробимый материал в них разогревается несущественно, так как инструмент периодически выводится из зоны обработки на сравнительно большой промежуток времени. Дробленую губку рассеивают на барабанных либо вибрационных грохотах для сортировки по фракциям. Внешний вид товарной титановой губки показан на рис. 77.  Приготовление однородных по химическому составу товарных партий губчатого титана — важная технологическая операция. Трудность усреднения состоит в том. что фракционный состав товарной партии имеет широкий диапазон крупности кусков, существенно отличающихся химическим составом и механическими свойствами. Для усреднения состава используют различные смесители и гомогенизаторы, не имеющие движущихся перемешивающих органов, способных вызвать искрение и возгорание губчатого титана. Применяют барабанные смесители периодического действия; гравитационные смесители непрерывного действия — бункерные, лотковые; конусные распределители. Требования к устройствам для транспортировки и дозирования кускового материала вытекают из свойств губчатого титана и относятся в основном к материалу, из которого должны изготовляться детали, соприкасающиеся с Губчатым титаном: материалы не должны вызывать искрения и возгорания его при трении и должны быть способны длительное время работать в присутствии мелких частиц губки на трущихся поверхностях. Для блоков губчатого титана и крупных кусков целесообразно использовать манипуляторы, толкатели и адресователи. Наиболее подходящий агрегат для обращения с крупным материалом — манипулятор типа "механическая рука". Для средних и мелких кусков губчатого титана (крупностью менее 100 мм) можно использовать ленточные транспортеры и элеваторы. С целью сокращения протяженности транспорта применяют вибротранспортеры. От правильного выбора и расчета размеров бункеров, затворов и питателей зависит непрерывность и равномерность подачи губчатого титана в технологическом потоке. Для предотвращения сводообразования устанавливают побудители (вибраторы и пр.) Беспрепятственное естественное истечение сыпучих материалов происходит благодаря соответствующим размерам выпускных отверстий, принятым в результате эксплуатации. Титановую губку после усреднения упаковывают в герметичную или пылевлагонепроницаемую тару; бочки вместимостью 250 л или контейнеры вместимостью 500 л. Тара с продукцией может быть заполнена инертным газом для улучшения сохранности качества титана.  На рис. 78 приведена аппаратурно-технологическая схема переработки блоков губчатого титана в товарную продукцию. Учитывая особенности строения губчатого титана, его физико-химические и механические свойства, при его переработке в товарную продукцию необходимо выполнять следующие условия: 1) предотвращать контакт блоков губки и ее кусков с возможными источниками загрязнения: окалиной, маслом с оборудования, обломками инструмента, грязью на транспортных средствах и пр.; 2) рационально разделывать блок губки на категории, отличающиеся качеством; 3) предотвращать смешивание разных категорий дробленой губки, различающиеся химическим составом и однородностью; 4) предотвращать россыпь губки; защищать движущиеся и трущиеся части механизмов от попадания мелких кусочков губки и титановой пыли; 5) ограничивать крупность кусков, направляемых на каждую стадию измельчения (организация работы дробильных установок в "замкнутом цикле"). Технологический процесс переработки блоков губчатого титана в товарную продукцию строят по принципу поточного производства с механизацией трудоемких подготовительных и заключительных операций. На завершающем этапе производства товарной продукции необходимой операцией является сортировка, вызванная тем, что, несмотря на визуальный контроль ка всех предшествующих операциях, в дробленом материале могут присутствовать в небольшом количестве куски губчатого титана с дефектами. Обычно сортировку осуществляют вручную на движущейся транспортерной ленте или на сортировочных столах. Метод визуального контроля является субъективным и недостаточно надежным. Поэтому совершенствование процесса сортировки, создание автоматизированного метода на основе объективных признаков разделения качественных и некондиционных кусков — важное направление дальнейшего повышения качества продукции. Автоматизированная сортировка кусковых материалов заключается в экспрессном определении каких-либо физических свойств сортируемого материала, тесно связанных с показателями его качества. К эффективным и широко применяемым методам относятся радиометрические, электромагнитные, ультразвуковые. Известны более 40 типов отечественных и зарубежных сепараторов, которые применяют для сортировки руд, минералов, угля, сельскохозяйственных продуктов.  Для губчатого титана, который приобретает существенную и разнообразную цветную окраску при повышенной концентрации регламентированных примесей, основным разделяющим признаком служат оптические свойства в видимом и прилегающих областях спектра: коэффициент отражения, яркость. Спектры отражения технически чистого титана отличаются от спектров отражения дефектных кусков (рис. 79). Коэффициенты отражения большинства разновидностей дефектов на кусках губчатого титана имеют максимальное различие при длинах волн λ около 400 и 750 нм. Существует также определенная зависимость между электрическими свойствами титана (коэффициентом термо-э.д.с.) и его структурой, фазовым составом, твердостью. Эффективно использовать этот разделяющий признак можно для мелких фракций губчатого титана — с размерами кусков от 12 до 5 мм. Для еще более мелких кусков можно применять магнитную сепарацию, широко используемую и для других слабомагнитных материалов. Малая концентрация дефектных кусков в исходном материале, высокие требования к качеству конечного продукта, полидисперсность и разнообразие геометрических форм кусков определяют некоторое особенности конструктивного исполнения сепараторов. В частности, исходный материал необходимо рассеивать на узкие классы крупности, давать определение разделяющему признаку в каждом куске (а не в слое) и пр. Методы фотометрической сортировки имеют преимущества перед другими в том, что в основе их лежит бесконтактное измерение физического свойства. Фотометрические сепараторы среди приборов-автоматов отличаются относительно простым техническим исполнением и достаточно большой производительностью, легко стыкуются с управляющей ЭВМ. Фотометрическая сортировка включает ряд операций; подачу куска в зону "осмотра", освещение всей его поверхности, измерение оптических свойств в отраженном свете, преобразование измеренной величины в электрический сигнал, сравнение полученного сигнала с граничной величиной разделения материала, выдачу сигнала на соответствие или несоответствие оптического свойства регламентированному для товарной продукции, удаление некондиционного куска.  Схема фотометрического сепаратора показана на рис. 80. Кусковой материал, разделенный на узкие классы крупности, подается с конвейерной желобчатой ленты по одному куску внутрь фотокамеры. Кусок пролетает фотокамеру в течение нескольких микросекунд. За этот промежуток времени и выполняются измерения коэффициента отражения. На дальнейшем участке полета куска до приемного бункера в управляющей ЭВМ принимается решение о соответствии его качества установленным требованиям. Некондиционному куску изменяет траекторию полета быстродействующий пневмоклапан, сигнал которому поступает из ЭВМ, и такой кусок попадает в другой бункер — для некондиционного материала. Автоматическая сортировка губчатого титана фракции -12+2 мм осложняется тем, что мелкие куски трудно разделить по одному признаку, необходимо измерять ряд свойств. Комплексная автоматическая сортировка должна включать не только процесс отделения дефектных кусков из технически чистого титана, но и извлечение последнего из отходов. |
