Помещаем порошок металлов в электрическое поле

[religare]

Здравствуйте!
Подскажите, пожалуйста, что говорит физика по поводу этого вопроса. Верны ли выводы по процессам?
Цель: провести аффинаж нескольких десятков металлов.
1. В электрическое поле в вакууме помещаем микропорошок смеси нескольких десятков металлов (предположительно чистых металлов без оксидной пленки).
2. Порошок притягивается к источнику поля.
3. Нагреваем порошок последовательно, останавливая процесс нагрева в точках плавки всех металлов.
4. Расплавленный металл выпадает (вниз), поскольку теряет заряд и остывая на поверхности контейнера, сцепляется с ним и уже не может притянуться к источнику поля.
5. Контейнер с затвердевшим металлом перемещается и заменяется на чистый.
Процедура поднятия температуры продолжается, пока микропорошок не начнет опять расплавляться и "выпадать" из поля.

Вопросы:
1) Теоретически описанный процесс имеет недостатки, а именно, потеряет ли расплав заряд или так же будет притягиваться к источнику поля.
2) Если расплав наоборот будет притягиваться сильнее к источнику поля, можно ли его удалить капиллярным способом из общей массы металлического порошка, увеличив напряжение "сборной" точки?
Главной задача: отделить каждый металл от других, не используя сложные схемы химической обработки.

Заранее благодарю за помощь!

[rockclimber]

religare в сообщении #1242773 писал(а):

3. Нагреваем порошок последовательно, останавливая процесс нагрева в точках плавки всех металлов.

Самый легкоплавкий металл растворяет в себе все остальные, вниз стекает многокомпонентный расплав.
Придумайте другое что-нибудь. Например, возьмите какую-нибудь органическую жидкость, с которой они не реагируют, и играйте на разнице плотностей. Например, делите по скорости оседания.

[Sphinx Pinastri]

Не верю я, что кто-то смешал несколько чистых порошков металлов, которые можно легко разделить физическими методами. Скорее всего, на входе имеем смесь частиц разных сплавов, твердых растворов, оксидов, включая песок и ржавчину. Летучие продукты могут находиться в порах внутри нелетучих частиц. Без химии тут не обойтись.

Наверно, проще всего растворить смесь в азотной кислоте и разделять смесь нитратов. При растворении будут выделяться летучие продукты, которые находились внутри. Не дайте им разлететься и испачкать всё вокруг. А еще будет выделяться диоксид азота и аэрозоли -- их тоже надо ловить.

Дальше всё зависит от состава вашей смеси. Некоторые металлы образуют образуют комплексы с трибутилфосфатом и могут быть отделены экстракцией. Не выливйте остаток в канализацию или в ближайший пруд.

[Skeptic]

(Оффтоп)

Разве металлы притягиваются электрическим полем?

[religare]

Sphinx Pinastri в сообщении #1242845 писал(а):

Не верю я, что кто-то смешал несколько чистых порошков металлов, которые можно легко разделить физическими методами. Скорее всего, на входе имеем смесь частиц разных сплавов, твердых растворов, оксидов, включая песок и ржавчину. Летучие продукты могут находиться в порах внутри нелетучих частиц. Без химии тут не обойтись.

Наверно, проще всего растворить смесь в азотной кислоте и разделять смесь нитратов. При растворении будут выделяться летучие продукты, которые находились внутри. Не дайте им разлететься и испачкать всё вокруг. А еще будет выделяться диоксид азота и аэрозоли -- их тоже надо ловить.

Дальше всё зависит от состава вашей смеси. Некоторые металлы образуют образуют комплексы с трибутилфосфатом и могут быть отделены экстракцией. Не выливйте остаток в канализацию или в ближайший пруд.

Порошки металлов образуются в вакууме. Нет никакого песка, ржавчины и всего остального - по определению. Есть только смесь металлов (не оксидов).

Sphinx Pinastri в сообщении #1242845 писал(а):

Летучие продукты могут находиться в порах внутри нелетучих частиц.

Могут, но для этого и предусмотрено, что частицы будут иметь очень маленький размер - 0,1-1 мкм.
Задача стоит максимально обойтись только физическими методами.

rockclimber в сообщении #1242845 писал(а):

Самый легкоплавкий металл растворяет в себе все остальные, вниз стекает многокомпонентный расплав. Придумайте другое что-нибудь.

Почему он должен растворять, если порошок находится ровным слоем на поверхности и легкоплавкий материал просто должен каплей упасть в емкость? Или не должен? Учтите, капли микроразмера - 0,1-1 мкм.

[druggist]

religare в сообщении #1242773 писал(а):

В электрическое поле в вакууме помещаем микропорошок

religare в сообщении #1242872 писал(а):

Порошки металлов образуются в вакууме.

Так я не понял, помещаем или образуются?

[Pphantom]

Тема перемещена из форума «Помогите решить / разобраться (Ф)» в форум «Карантин»
по следующим причинам:

- неправильно оформлена цитата.

Исправьте все Ваши ошибки и сообщите об этом в теме Сообщение в карантине исправлено.
Настоятельно рекомендуется ознакомиться с темами Что такое карантин и что нужно делать, чтобы там оказаться и Правила научного форума.

[Pphantom]

Тема перемещена из форума «Карантин» в форум «Помогите решить / разобраться (Ф)»

[rockclimber]

religare в сообщении #1242872 писал(а):

Почему он должен растворять, если порошок находится ровным слоем на поверхности и легкоплавкий материал просто должен каплей упасть в емкость?

Например, если у какой-нибудь пары ваших металлов есть эвтектическая точка на диаграмме. Растворится в момент, даже пикнуть не успеете. Особенно при ваших размерах частиц.

religare в сообщении #1242872 писал(а):

Или не должен? Учтите, капли микроразмера - 0,1-1 мкм.

Или не должен... Ну вот даже в школе, емнип, на физике решали задачу - "какого размера капля капнет из пипетки, если поверхностное натяжение жидкости равно $x$". Решите ее для ваших металлов...

[SVD-d]

Если можно, три вопроса:

Во-первых, какие характерные размеры частиц металлов, расстояний между ними, ёмкости с вакуумом?
Во-вторых, какие образом предполагается нагревать всю эту смесь?
В-третьих, куда в этой схеме девается заряд при расплавлении металла?

[religare]

druggist в сообщении #1242877 писал(а):

religare в сообщении #1242773 писал(а):

В электрическое поле в вакууме помещаем микропорошок

religare в сообщении #1242872 писал(а):

Порошки металлов образуются в вакууме.

Так я не понял, помещаем или образуются?

Вначале образуется в вакууме порошок металлов в реакторе
Потом уже его помещаем в другой реактор, в котором включаем электрическое поле.
Самый главный вопрос: будет ли расплав "капать" или он останется наэлектризованным? Т.е. будет ли он отделяться от смеси металлов после расплавления?

-- 25.08.2017, 15:51 --

SVD-d в сообщении #1242912 писал(а):

Если можно, три вопроса:

Во-первых, какие характерные размеры частиц металлов, расстояний между ними, ёмкости с вакуумом?
Во-вторых, какие образом предполагается нагревать всю эту смесь?
В-третьих, куда в этой схеме девается заряд при расплавлении металла?

Правильно! Стекает ли разряд при расплавлении металла или нет? Это был первоочередной вопрос.
Индукционный бесконтактный метод нагрева.
Размеры частиц - 0,1-1 мкм.
Расстояние между ними - предполагается, что они будут в несколько слоев.

[EUgeneUS]

religare в сообщении #1242934 писал(а):

Вначале образуется в вакууме порошок металлов в реакторе

Очень сложно представить, что на выходе этого ректора будет мелкодисперсный порошок, причем такой что:
а) в целом это смесь разных металлов.
б) а каждая отдельная крупинка состоит из конкретного чистого металла.

religare в сообщении #1242934 писал(а):

Самый главный вопрос: будет ли расплав "капать" или он останется наэлектризованным?

Это два разных вопроса.
Капать будет, крупными каплями. На это rockclimber уже указал.
Останется ли он наэлектризованным? А куда заряд денется? Кстати, откуда он возьмется?

BTW, а металлы - ферромагнетики? Если да, то можно рассортировать порошок по значению точки Кюри.

[GraNiNi]

religare в сообщении #1242773 писал(а):

Главной задача: отделить каждый металл от других, не используя сложные схемы химической обработки.

Если имеется ввиду такой способ расплавления металлов (http://mashable.ng/what-happens-when-yo ... -together/), то ничего не выйдет.
После расплавления какого-либо металла он будет смачивать все остальные (твердые) частички других металлов и все слипнется в агломерат суспензии.

[SVD-d]

Давайте идти от простого к сложному.

Пусть у нас есть заряженная плоскость и над ней одноимённый заряд. Висеть он будет только при определённом соотношении заряда к массе. Растопив его мы не изменим ни того, ни другого: количество электронов и количество вещества от агрегатного состояния не зависит.

Если у нас над плоскостью левитируют две частицы, то у обеих, очевидно, одинаково отношение заряда к массе, а значит если она вдруг слипнутся (что вряд ли, учитывая что они отталкиваются), то отношение суммы зарядов к сумме массы останется прежним. И большая капелька после расплавления будет летать ровно так же, как летали изначальные частицы.

Мы можем быть менее категоричны и заменить плоскость сложной поверхностью. Если, например, у нас под частицами будет большая заряженная полусфера, то (если я ничего не путаю), произойдёт расслоение, более лёгкие и более заряженные частицы будут иметь большую высоту, чем более тяжёлые и менее заряженные. Но при расплавлении масса и заряд не меняются, так что в расплавленном состоянии они так и будут летать, расслоившись по массам.

Обратите внимание, до сих пор мы ничего не сказали про материал - и это правильно, потому что от свойств материала отношение заряда к массе не зависит никаким образом.

Учитывая, что у вас

religare в сообщении #1242934 писал(а):

Индукционный бесконтактный метод нагрева.

который не обладает локальностью в доли микрон, зато обладает чувствительностью к размерам и проводимости, то вы получите вместо летающего порошка летающие капельки: сначала более крупные, потом поменьше, потом самые маленькие (если они вообще что-то почувствуют при таких-то размерах).


Быть может, вы неправильно поняли поставленную перед вами задачу? Может, предполагалось, что при нагреве должны меняться не электрические, а магнитные свойства вещества? Так бывает, и этим часто пользуются. Но тогда у меня для вас плохие новости: магнитным полем невозможно уравновесить гравитационное, и ваша задача снова не разрешится.

[religare]

SVD-d в сообщении #1242998 писал(а):

Давайте идти от простого к сложному.

Пусть у нас есть заряженная плоскость и над ней одноимённый заряд. Висеть он будет только при определённом соотношении заряда к массе. Растопив его мы не изменим ни того, ни другого: количество электронов и количество вещества от агрегатного состояния не зависит.

Если у нас над плоскостью левитируют две частицы, то у обеих, очевидно, одинаково отношение заряда к массе, а значит если она вдруг слипнутся (что вряд ли, учитывая что они отталкиваются), то отношение суммы зарядов к сумме массы останется прежним. И большая капелька после расплавления будет летать ровно так же, как летали изначальные частицы.


Быть может, вы неправильно поняли поставленную перед вами задачу? Может, предполагалось, что при нагреве должны меняться не электрические, а магнитные свойства вещества? Так бывает, и этим часто пользуются. Но тогда у меня для вас плохие новости: магнитным полем невозможно уравновесить гравитационное, и ваша задача снова не разрешится.

Спасибо большое! Я правильно понял, что капли при разогреве не потеряют заряд! И частицы слипаться не будут между собой! Каким процессом можно было бы удалить разряд выборочно именно на расплавленных каплях, чтобы расплавленные частицы удалить из общей массы? А если температуру поднимать не до температура расплава, а до температуры испарения? Пары металлов можно как-то собрать? Или они тоже будут обладать зарядом и левитировать в поле?

-- 25.08.2017, 18:31 --

EUgeneUS в сообщении #1242944 писал(а):

а металлы - ферромагнетики? Если да, то можно рассортировать порошок по значению точки Кюри.

Ферромагнетиков существует всего 3 металла из несплавов, если я не ошибаюсь: Fe, Co и Ni. А я говорю о нескольких десятках.
Можно было бы химически отделить около 9 металлов, растворив их в воде, а с остальными возникнут вопросы. Потому речь о физических методах отделения. Универсальных для всех металлов.