Влияние способов дезинтеграции дисперсного алмазно-графитового материала на гравитационное разделение алмаза и графита на концентрационном столе
Представлены результаты исследования влияния способов дезинтеграции дисперсного алмазно-графитового материала на гравитационное разделение алмаза и графита на концентрационном столе. Подано результати дослідження впливу способів дезінтеграції дисперсного алмазно-графітового матеріалу на гравітаційни...
Saved in:
| Published in: | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
|---|---|
| Date: | 2011 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2011
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/63261 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Влияние способов дезинтеграции дисперсного алмазно-графитового материала на гравитационное разделение алмаза и графита на концентрационном столе / Н.А. Олейник // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2011. — Вип. 14. — С. 338-342. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860189827677290496 |
|---|---|
| author | Олейник, Н.А. |
| author_facet | Олейник, Н.А. |
| citation_txt | Влияние способов дезинтеграции дисперсного алмазно-графитового материала на гравитационное разделение алмаза и графита на концентрационном столе / Н.А. Олейник // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2011. — Вип. 14. — С. 338-342. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| description | Представлены результаты исследования влияния способов дезинтеграции дисперсного алмазно-графитового материала на гравитационное разделение алмаза и графита на концентрационном столе.
Подано результати дослідження впливу способів дезінтеграції дисперсного алмазно-графітового матеріалу на гравітаційний розподіл алмазу і графіту на концентраційному столі.
The results of investigation of the influence of ways of disintegration dispersed diamond-graphite material on the process of gravitational separation of diamond and graphite at a concentration table presented in this paper.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:05:57Z |
| format | Article |
| fulltext |
Выпуск 14. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
338
7. Ткач С. В., Кузьменко Е. Ф., Ткач В. Н., Гонтарь А. Г., Шульженко А. А. Возможности циф-
ровой растровой микроскопии высокого разрешения при исследовании структуры режущей
двухслойной пластины // Сверхтвердые материалы. – 2003. – №5. – C.33–39.
8. ДСТУ 3292-95. Порошки алмазні синтетичні. Загальні технічні умови. Зміна №1. Додаток БА.
Методика визначення зернистості и зернового складу алмазних мікро- та субмікропорошків
за допомогою цифрового растрового електронного мікроскопу. - К.: Держстандарт України,
2006. – 3 с.
9. Surfase properties of amorphous carbon film / О. Kutsay , V. Tkach, N. Novikov et al. // Diamond
and Related Materials. –2008. – 17. –P. 1689–1691.
10. Ткач С. В. Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук
(спец. 05.02.01, матеріалознавство). - К.: 2008, – 21 с.
11. Scion Image // Интернет ресурс – http://scion-image.software.informer.com.
Поступила 15.05.11
УДК 537.528: 621.762.3
Н. А. Олейник, канд. техн. наук
Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины, г. Киев
ВЛИЯНИЕ СПОСОБОВ ДЕЗИНТЕГРАЦИИ ДИСПЕРСНОГО
АЛМАЗНО-ГРАФИТОВОГО МАТЕРИАЛА НА ГРАВИТАЦИОННОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ
АЛМАЗА И ГРАФИТА НА КОНЦЕНТРАЦИОННОМ СТОЛЕ
Представлены результаты исследования влияния способов дезинтеграции дисперсного
алмазно-графитового материала на гравитационное разделение алмаза и графита на
концентрационном столе.
Ключевые слова: алмаз, графит, дезинтеграция, гравитационное разделение,
концентрационный стол.
Порошки алмаза являются результатом переработки продукта синтеза (ПС), которая
представляет собой последовательность процессов: избирательного разрушения ПС при сохранении
крупности синтезированных кристаллов алмаза; разделения составляющих ПС при извлечении сырья
алмаза; сортировки и классификации сырья. Эффективность разделения алмаза и графита зависит от
полноты раскрытия ПС и работы обогатительного апарата [1].
Спеки ПС отличаются структурой, которая зависит от термобарических условий синтеза,
размером, массовыми долями составляющих (алмаза, графита, металлической составляющей,
примесей), а также размерами и качеством синтезированных алмазов.
Повышение эффективности физических методов разделения алмаза и графита связано с
совершенствованием методов разрушения взаимосвязей составляющих ПС и оптимизацией
гравитационного разделения. К такому выводу мы пришли в результате изучения влияния различных
видов подготовки ПС алмаза, предназначенного для изготовления порошков марки АС 15 и выше, на
гравитационное разделение алмаза и графита, а также эффективность переработки ПС.
Результаты исследования микроструктуры спеков позволили сформулировать физико-
механическую модель структуры элементарного объема гранулы ПС в виде трехслойного шара. Ядро
шара – алмаз коаксиально сопряжено с упругой и однородной металлической и последующей графи-
товой оболочками. В результате растворения металлической составляющей ПС получают алмазно-
графитовый материал, представленный псевдополыми пористыми гранулами. Гранулы состоят из
графитовой оболочки и “алмазного ядра”, причем ядро не контактирует с оболочкой. В результате
разрушения псевдополых гранул получают неповрежденные свободные кристаллы алмаза и осколки
графитовой оболочки. Такая модель открыла перспективы для применения физических методов
дезинтеграции ПС, так как для достижения высокой степени раскрытия ПС алмаза без разрушения
кристаллов алмаза необходимо направленное изменение структурного состояния ПС посредством
http://scion-image.software.informer.com/
РАЗДЕЛ 2. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ, КОНСТРУКЦИОННЫЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
НА ОСНОВЕ АЛМАЗА И КУБИЧЕСКОГО НИТРИДА БОРА
339
постадийного дробления с промежуточным растворением металлической составляющей и
получением дисперсного алмазно-графитового материала [2].
Таким образом, задачей дезинтеграции алмазнографитового материала является наиболее по-
лное раскрытие ПС, а последующего обогащения гравитационным или флотационным методаом –
получение наиболее чистого концентрата при минимальных потерях алмаза.
Принципиальной основой для разделения гравитационным методом на концентрационном
столе алмаза и графита является различие их плотности (соответственно 3,5 и 2,0 г/см3).
Разделение компонентов по плотности на
концентрационном столе происходит в тонком слое
воды, текущей по слегканаклоненной плоской деке,
совершающей с помощью привода возвратно-
поступательные колебания с частотой 4–7 Гц в
направлении, перпендикулярном к направлению
движения воды (рис. 1).
Дисперсный материал разрыхляется и
расслаивается на деке стола в продольном и поперечном
направлениях ее движению. Частицы, близкие по
размеру и плотности, концентрируются и
транспортируются к краям деки в разных направлениях.
Образуются концентрат, промежуточный продукт,
отходы. Компоненты разделяются в гравитационном
поле наиболее эффективно, если материал представлен свободными, однородными по размерам
компонентами [3] .
Цель настоящей работы – исследовать влияние различных видов дезинтеграции дисперсного
алмазно-графитового материала, содержащего тонковкрапленные кристаллы алмаза, на процесс
гравитационного разделения алмаза и графита на концентрационном столе.
Объекты и методы исследования
Исследовали ПС, полученный в ростовой системе Ni–Mn–C и предназначенный для
изготовления алмазных шлифпорошков различной зернистости марок АС 4 – АС10 и
микропорошков.
Партию исходного ПС в виде спеков дробили в щековой дробилке до крупности –2 мм. Далее
растворили металлическую составляющую ПС до остаточного содержания 5 %.
Дезинтегрировали материал параллельно четырьмя методами. Применили химическую
дезинтеграцию (термохимическую обработку смесью концентрированных серной и азотной кислот);
механическую дезинтеграцию в роторной дробилке конструкции ИСМ им. В. Н. Бакуля НАН
Украины; последовательное выполнение химической и механической дезинтеграций; импульсную
обработку высоковольтным электрическим разрядом в воде (обработку ВЭР, которую выполнили в
ИИПТ НАН Украины, г. Николаев). Параметры воздействия ВЭР обеспечили давление в канале
разряда 800 МПа при суммарной энергии обработки 1000 кДж.
Гравитационное разделение алмазно-графитового материала проводили на концентрационном
столе КЦГ-30. Угол наклона деки (поперечный) составлял 2 0, количество колебаний деки – 385 в
1 мин, длина хода деки – 6 мм, расход смывной воды – 0,42 м3/ч.
До и после дезинтеграции определяли распределение материала по крупности, раскрытие
алмазно-графитового материала, распределение массы материала, извлечение алмаза и графита в
продукты разделения.
Результаты и их обсуждение
Дифференциальное и интегральное распределение алмазно-графитового материала по размерам
после различных видов обработки показано на рис. 2, степень раскрытия этого материала – в таблице.
Рис. 1. Общий вид концентрационного
стола КЦГ-30
Выпуск 14. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
340
а б
Рис. 2. Дифференциальное (а) и интегральное (б) распределение по размерам алмазно-графитового
материала после различных видов обработки: 1 – раствореняе металлической составляющей; 2 –
механической дезинтеграции; 3 – химической дезинтеграции; 4 – последовательного применения
химической и механической дезинтеграций; 5 – обработки ВЭР
Степень раскрытия алмазно-графитового материала после различных видов обработки
Показатель
Вид обработки
Растворение ме-
таллической со-
ставляющей
Дезинтеграция
Последовательное
применение химиче-
ской и механической
дезинтеграций
ВЭР
М
ех
ан
ич
ес
ка
я
Х
им
ич
ес
ка
я
Степень
раскрытия 0,37–0,40 0,55–0,60 0,93–0,95 0,93–0,97 0,93–0,98
Как следует из данных рис. 2 и таблицы алмазно-графитовый материал после растворения
металлической составляющей (1) представлен крупными частицами, масса материала распределена
равномерно во всем диапазоне размеров. Степень раскрытия материала низкая. Вследствие
механической (2) или химической (3) дезинтеграций распределение алмазно-графитового материала
смещается в сторону мелких частиц. Последовательное применение химической и механической
дезинтеграций или обработка ВЭР существенно изменяют распределение, уменьшая размеры частиц (4,
5). Дезинтеграция любым из четырех способов повышает степень раскрытия материала. В результате
последовательного применения дезинтеграций материала или обработки ВЭР степень раскрытия
максимальная.
Результаты гравитационного разделения дезинтегрированного алмазно-графитового материала
на концентрационном столе после трех перечисток промежуточного продукта (выход промежуточного
продукта, извлечение алмаза в концентрат, алмаза и графита в отходы, %) показаны на рис. 3.
РАЗДЕЛ 2. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ, КОНСТРУКЦИОННЫЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
НА ОСНОВЕ АЛМАЗА И КУБИЧЕСКОГО НИТРИДА БОРА
341
Рис. 3. Результаты гравитационного разделения алмазно-графитового материала после различных
видов дезинтеграции: – механической дезинтеграции; – химической дезинтеграции; –
последовательного применения химической и механической дезинтеграций; – обработки ВЭР
Как следует из рис. 3, механическая дезинтеграция в роторной дробилке не позволяет
полностью раскрыть материал с большим количеством вкрапленных мелких частиц алмаза, что
сказывается на результатах гравитационного разделения. Гравитационное разделение
дезинтегрированного таким образом материала неэффективно. В результате разделения образуется
значительное количество промежуточного продукта (50 % масс.), который невозможно разделить при
перечистках. В концентрат извлекается много графита (10,7 %).
Химическая дезинтеграция алмазно-графитового материала позволяет лучше раскрыть
материал. Результаты разделения на столе лучше. Выход промежуточного продукта ниже (45 % масс.
). Содержащиеся в материале равнопадаемые частицы (крупные, легкие и мелкие, тяжелые частицы,
которые имеют близкую по значениям плотность) попадают в промежуточный продукт. При
перечистках их не удается разделить.
Максимально усреднить материал по крупности и хорошо его раскрыть позволяет
последовательное применение химической и механической дезинтеграций или обработка ВЭР.
Дезинтегрированный таким образом материал удается эффективно разделить на концентрационном
столе. Выход промежуточного продукта незначительный (13–15 % масс.), при последующих
многократных перечистках его удается разделить на концентрат и отходы. В концентрат извлекается
не более 2,1 % графита. Основная часть графита попадает в отходы (77,8 %), что позволяет вывести
его из технологического цикла переработки ПС.
Следует отметить, что извлечение алмаза в отходы разделения материала после всех видов
обработки, кроме механической дезинтеграции, составляет 1,3 %. После механической дезинтеграции
извлечение алмаза в отходы составляет 8, 3 %.
Полученные результаты свидетельствуют о том, что при последовательном применении
химической и механической дезинтеграций к эффекту действия смеси концентрированных серной и
азотной кислот на алмазно-графитовый материал описанному [4] добавляется усреднение материала.
В результате чего повышается эффективность гравитационного разделения.
При импульсной обработке ВЭР алмазно-графитового материала ударные волны,
генерируемые в жидкости, в момент взаимодействия с поверхностью частицы формируют в ее
объеме напряженное состояние. Растягивающие напряжения вызывают развитие микротрещин на
поверхности частицы. Вновь образующаяся поверхность абсорбирует молекулы жидкости,
оказывающие расклинивающее действие, не позволяя трещинам смыкаться.
Если растягивающие напряжения в частицах превышают предел прочности, они разрушаются,
если не превышают предела прочности, происходит накопление усталостных напряжений, и при
циклическом нагружении в итоге частицы разрушаются [5].
Выводы
На примере алмазно-графитового материала, полученного при переработке ПС алмаза,
предназначенного для изготовления порошков алмаза марок АС 4 – АС 10, показана взаимосвязь
гравитационного разделения алмаза и графита на концентрационном столе с распределением по
крупности и степени раскрытия материала после различных видов дезинтеграции.
Выпуск 14. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
342
По степени влияния на повышение эффективности гравитационного разделения (получение
наиболее чистого концентрата при минимальных потерях алмаза) рассмотренные виды
дезинтеграции алмазно-графитового материала можно расположить в следующий ряд: механическая
дезинтеграция → химическая дезинтеграция → последовательное применение химической и
механической дезинтеграций → обработка ВЭР.
Подано результати дослідження впливу способів дезінтеграції дисперсного алмазно-
графітового матеріалу на гравітаційний розподіл алмазу і графіту на концентраційному столі.
Ключові слова: алмаз, графіт, дезінтеграція, гравітаційний розподіл, концентраційний стіл.
The results of investigation of the influence of ways of disintegration dispersed diamond-graphite
material on the process of gravitational separation of diamond and graphite at a concentration table pre-
sented in this paper.
Keywords: diamond, graphite, disintegration, gravity separation, concentration table.
Литература
1. Богатырева Г.П., Олейник Н.А. выбор критерия оценки раскрытия продукта синтеза алмаза /
Сверхтвердые матер. – 1995. – № 1. – С. 65–70.
2. Обоснование концепции избирательного разрушения продукта синтеза алмаза /А.Л. Майст-
ренко, Н.В. Новиков, Г.П. Богатырева, Н.А. Олейник // Сверхтвердые матер. – 2005. – № 1. –
С. 17–27.
3. Справочник по обогащению руд. Основные процессы / Под ред. О.С. Богданова. – М.: Недра,
1983. – 381 с.
4. Синтез алмазов /Н.В. Новиков, Д.В. Федосеев, А.А. Шульженко, Г.П. Богатырева – К.: Наук.
думка, 1987. – 160 с.
5. Дезинтеграция продукта синтеза алмаза ударными волнами, генерируемыми в жидкости элек-
троразрядными импульсами большой мощности /Г.П. Богатырева, А.Л. Майстренко, О.Н.
Сизоненко и др. // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и
технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. – К.: ИСМ им. В.Н. Бакуля НАН
Украины, 2009. – Вып. 12.– С. 191–198.
Поступила 22.06.11
УДК 621.921.34:620.179.4:622.24.004.69
О. С. Осіпов1, канд. техн. наук; Т. В. Колабиліна1, інж.; М. О. Бондаренко1, д-р техн. наук;
Н. М. Білявина2, канд. фіз.-мат. наук, Г. П. Гажа1, інж.
1 Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ
2 Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Україна
СПІКАННЯ КОМПОЗИТУ В СИСТЕМІ АЛМАЗ-Ti-WC/Co В УМОВАХ
ВИСОКИХ ТИСКІВ ТА ТЕМПЕРАТУР
Одержано зразки надтвердого шарового композиту в системі алмаз-Ti-WC/Co в умовах
високого тиску 7,7 ГПа і високої температури 2100 К. Встановлено, що алмазовмісний шар містить
повністю стехіометричний TiC і характеризується рівномірним зменшенням вмісту незв’язаного
кобальту від підкладки до поверхні різального шару від 10 до 2 мас.%. Зносостійкість отриманих
композитів не змінюється після відпалу на повітрі до температури 1200 К.
Ключові слова: алмаз, високий тиск, композит, термостійкість, зносостійкість.
Розвиток нафтової і газової промисловості передбачає виконання великого обсягу бурових
робіт з метою пошуку, розвідки і розробки нафтових та газових родовищ. Техніку буріння нафтових
та газових свердловин потрібно постійно вдосконалювати, особливо у зв’язку зі збільшенням обсягів
глибокого та надглибокого буріння, а також зростаючою потребою буріння похило спрямованих та
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-63261 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2223-3938 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:05:57Z |
| publishDate | 2011 |
| publisher | Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Олейник, Н.А. 2014-05-31T08:05:02Z 2014-05-31T08:05:02Z 2011 Влияние способов дезинтеграции дисперсного алмазно-графитового материала на гравитационное разделение алмаза и графита на концентрационном столе / Н.А. Олейник // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2011. — Вип. 14. — С. 338-342. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 2223-3938 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/63261 537.528: 621.762.3 Представлены результаты исследования влияния способов дезинтеграции дисперсного алмазно-графитового материала на гравитационное разделение алмаза и графита на концентрационном столе. Подано результати дослідження впливу способів дезінтеграції дисперсного алмазно-графітового матеріалу на гравітаційний розподіл алмазу і графіту на концентраційному столі. The results of investigation of the influence of ways of disintegration dispersed diamond-graphite material on the process of gravitational separation of diamond and graphite at a concentration table presented in this paper. ru Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения Инструментальные, конструкционные и функциональные материалы на основе алмаза и кубического нитрида бора Влияние способов дезинтеграции дисперсного алмазно-графитового материала на гравитационное разделение алмаза и графита на концентрационном столе Article published earlier |
| spellingShingle | Влияние способов дезинтеграции дисперсного алмазно-графитового материала на гравитационное разделение алмаза и графита на концентрационном столе Олейник, Н.А. Инструментальные, конструкционные и функциональные материалы на основе алмаза и кубического нитрида бора |
| title | Влияние способов дезинтеграции дисперсного алмазно-графитового материала на гравитационное разделение алмаза и графита на концентрационном столе |
| title_full | Влияние способов дезинтеграции дисперсного алмазно-графитового материала на гравитационное разделение алмаза и графита на концентрационном столе |
| title_fullStr | Влияние способов дезинтеграции дисперсного алмазно-графитового материала на гравитационное разделение алмаза и графита на концентрационном столе |
| title_full_unstemmed | Влияние способов дезинтеграции дисперсного алмазно-графитового материала на гравитационное разделение алмаза и графита на концентрационном столе |
| title_short | Влияние способов дезинтеграции дисперсного алмазно-графитового материала на гравитационное разделение алмаза и графита на концентрационном столе |
| title_sort | влияние способов дезинтеграции дисперсного алмазно-графитового материала на гравитационное разделение алмаза и графита на концентрационном столе |
| topic | Инструментальные, конструкционные и функциональные материалы на основе алмаза и кубического нитрида бора |
| topic_facet | Инструментальные, конструкционные и функциональные материалы на основе алмаза и кубического нитрида бора |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/63261 |
| work_keys_str_mv | AT oleinikna vliâniesposobovdezintegraciidispersnogoalmaznografitovogomaterialanagravitacionnoerazdeleniealmazaigrafitanakoncentracionnomstole |