BG98142A

BG98142A - Method for hydrogen dispersion of intermetal compounds

Info

Publication number: BG98142A
Application number: BG98142A
Authority: BG
Inventors: Nikola V Stanev; Petar T Cholakov
Original assignee: Stanev; Cholakov
Priority date: 1993-10-07
Filing date: 1993-10-07
Publication date: 1995-06-30
Also published as: BG60857B1

Abstract

Методът е приложим за получаване на прахообразни материали с микронни размери и чиста повърхност, използвани при производството на постоянни магнити, катализатори и други. Едно и също количество водор од се използва многократно при диспергирането на интерметални съединения и сплави. По метода водородът се осигурява от водородакумулираща сплав, която през първия етап на третирането се загрява до те мпература, при която се отделя необходимият водород с налягане, достатъчно за хидриране на материала. През втория етап материалът се загрява до температура, при която настъпва дехидриране, като отделе ният водород се абсорбира обратно от водородакумулиращата сплав, охлаждана през този етап. Всеки от двата етапа на термосорбциония цикъл се разделя на два временни интервала, като през първия се увели чава налягането на газообразния водород с акумулатора, респективно реактора, а през втория протича интензивно хидриране на материала в реактора, респективно акумулатора.The method is applicable to the preparation of powdered micronized materials dimensions and clean surface used in the manufacture of permanent magnets, catalysts and others. The same amount of water is used repeatedly in the dispersion of intermetallic compounds and alloys. By the method hydrogen is provides a hydrogen-containing alloy, which during the first stage of treatment is heats up to the temperature at which the necessary hydrogen is released at a pressure, enough to hydrate the material. During the second step, the material is heated to temperature at which dehydration occurs, with the hydrogen released absorbed back from the water-accumulated alloy cooled during this step. Everyone of the two stages of the thermal absorption cycle is divided into two temporary intervals, with the first increasing the gaseous hydrogen pressure with the battery, or the reactor, and in the second one intensive hydrogenation of the material occurs reactor, respectively the accumulator.

Description

1.Област на техниката.1. Field of technology.

Патентът се отнася до метод за водородно диспергиране на интерметални съединения и сплави, образуващи метални хидриди, който може да намери приложение за получаване на прахообразни материали с микронни размери и с чиста повърхност , които да се използуват при производството на постоянни магнити, катализатори, за активиране на водородоакумулиращи материали за водородни акуI мулатори и др.The patent relates to a method of hydrogen dispersion of intermetallic compounds and alloys forming metal hydrides, which can be used for the preparation of micron-sized and clean surface powdered materials for use in the production of permanent magnets, catalysts, for activation of hydrogen storage materials for hydrogen accumulators and others.

2.Предшеотвуващо състояние на техниката.2. BACKGROUND OF THE INVENTION

Известно е, че при многократно третиране с водород на интерметални съединения и сплави, напр. от типовете R/lZ, RgCo·? , ^2θ°17’ ^^е14® I R-редкоземен метал/, Ре - Τι и др. материалът последователно се хидрира и дехидрира, в резултат на което протича процес на междузтрнестното му разрушавани.It is known that upon repeated treatment with hydrogen of intermetallic compounds and alloys, e.g. of the types R / lZ, RgCo ·? , ^ 2θ ° 17 '^ ^is 14® I R-rare earth /, Re - Τι and others. the material is sequentially hydrated and dehydrated, resulting in an intergranular fracture process.

Известен е метрд за водородно диспергиране на редкоземни интерметални съединения [1,2]. Същността му се състои в това, че третираният материал при изотермни условия се подлага циклич* но на въздействие с водород. Един цикъл се състои от два'етапа, като през първия в реактор с третирания материал се вкарва газообразен водород с налягане и продължителност, достатъчни за образуване на хидрид на материала, а през втория етап водородът се изхвърля от реактора в атмосферата, при което хидридът се разпада. Недостатък на този метод е, че при всеки цикъл на третиране се изразходва /т.е. се губи/ количеството водород, участвувало в третирането на материала и не се използува промяната иа температурата за стимулиране на протичащите процеси на хидриране и дехидриране на третирания материал.A method for hydrogen dispersion of rare earth intermetallic compounds is known [1,2]. Its essence is that the treated material is cyclically subjected to hydrogen under isothermal conditions. One cycle consists of two stages, through which hydrogen gas with a pressure and duration sufficient to form a hydride of the material is introduced into the reactor with the treated material, and during the second stage hydrogen is expelled from the reactor into the atmosphere, whereby the hydride is breakup. The disadvantage of this method is that each treatment cycle consumes / ie. is lost / the amount of hydrogen involved in the treatment of the material and no change in temperature is used to stimulate the ongoing processes of hydrogenation and dehydration of the treated material.

З.Техническа същност на изобретението.H. Technical Summary of the Invention.

Предлаганият метод се характеризира с това, че при него едно и също количество водород се използува многократно при третирането на материала до диспергирането му до желаните размери при по-лесно достижими технологични условия. За целта се провеждат многократно цикли на третиране с водород. Всеки цикъл се състои от два етапа· През птрвия етап се извтршва хидриране на третирания материал, поставен в реактор, като необходимия за това водород се осигурява от водородоакумулираща сплав, поставена във водороден акумулатор, който се загрява до температура, достатъчна за осигуряване на необходимото количество водород. Това количество водород се поглъща от третирания материал в реактора, който се охлажда същевременно за да протече по-лесно процеса на хидриране. През втория етап реакторът се загрява, а водородният акумулатор се охлажда, при което образуваният хидрид с ее разпада и отделеното количество водород се поглъща от водородния акумулатор. Тези два етапа се повтарят многократно, като всеки от тях се състои от два временни интервала, благодарение на което се създава необходимото налягане за протичане на процесите на хидриране и дехидриране. Предлаганият метод се основава на факта, че температурната зависимост на налаганията, при които се образува хидрид или се разпада хидрида на дадено интерметално съединение се подчинява на закона на Вант Хоф и може лесно да бтде определена експериментално за всяко съединение.The proposed method is characterized in that the same amount of hydrogen is repeatedly used in the treatment of the material until it is dispersed to the desired size under more easily attainable technological conditions. To this end, several cycles of hydrogen treatment are carried out. Each cycle consists of two stages · During the first stage, hydrogenate the treated material placed in the reactor, providing the hydrogen required by a hydrogen storage alloy placed in a hydrogen battery, which is heated to a temperature sufficient to provide the required amount. hydrogen. This amount of hydrogen is absorbed by the treated material in the reactor, which is cooled at the same time to facilitate the hydrogenation process. In the second step, the reactor is heated and the hydrogen battery is cooled, whereby the formed hydride decomposes with it and the released amount of hydrogen is absorbed by the hydrogen battery. These two steps are repeated several times, each of which consists of two time intervals, which creates the necessary pressure for the hydrogenation and dehydration processes to take place. The proposed method is based on the fact that the temperature dependence of the precipitates at which a hydride is formed or the hydride of a given intermetallic compound decomposes is subject to the Vant Hoff law and can easily be determined experimentally for each compound.

4. Описание на фигурата.4. Description of the figure.

Примерно изпълнение на устройство, чрез което се реализира метода за водородно диспергиране на интерметални съединения и сплави е показано на приложената фигура, която представлява блоковата му схема.An exemplary embodiment of a device by which the method of hydrogen dispersion of intermetallic compounds and alloys is realized is shown in the accompanying figure, which is a block diagram thereof.

• · · · · · ·· ···· • · •· •· • ·· • · · ·· • · ·· · φ · · ···· • ·· · ·• · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·

Устройството, съгласно фигурата, съдържа'реактор 1, представляващ метален съд, изработен от неръждаема стомана,в който се поставя третирания материал и източник на водород-твърдотелен акумулатор 2 свързани помежду си и с газовата линия чрез вентилите 3 и 4. Към газовата линия са включени два прибора /датчици или манометри 5 и 6 / за измерване на налягането на водорода в акумулатора 2 и в реактора 1. Към тази линия посредством вентил 7 може да се включи бутилка с водород под налягане като допълнителен източник. Газов ат а линия е снабдена с още един вход чрез вентил в, чрез който устройството може да се захранва с инертен /Аг/ или с друг газ и с два изхода посредством вентили 9 и 10, включени към вакуумна помпа /11/. Реакторът 1 и акумулаторът 2 са снабдени с водни ризи за тяхното нагряване или охлаждане. В предлагания вариант охлаждането се осъществява чрез използуване на вода от водопроводната мрежа, а загряването- с топла вода от термостат 12. Линиите за топлия и студения флуид се комутират от осем вентила /13-20/. При използуване на електромагнитни вентили може да се реализира автоматизация на процеса на хидридцо циспергиране, т.е. на работата на описаното устройство.The apparatus according to the figure contains'reactor 1, representing a metal vessel made of stainless steel, in which is placed the treated material and a source of hydrogen-solid battery 2 connected to each other and to the gas line through the valves 3 and 4. To the gas line are Two instruments (sensors or gauges 5 and 6) are included to measure the hydrogen pressure in the battery 2 and the reactor 1. A pressurized hydrogen cylinder can be connected to this line by means of a valve 7 as an additional source. The gas line is provided with another inlet through a valve c through which the device can be supplied with inert (Ar) or other gas and with two outlets through valves 9 and 10 connected to a vacuum pump (11). The reactor 1 and the battery 2 are provided with water jackets for heating or cooling them. In the proposed embodiment, cooling is effected by using water from the water supply network and heating by hot water from thermostat 12. The hot and cold fluid lines are switched by eight valves (13-20). When using solenoid valves, automation of the hydride dispersion process can be realized, i. of the operation of the device described.

Диспергирането.на третирания материал по предлагания метод, реализиран е описаното примерно устройство, се осъществява чрез многократно провеждане на термосорбционни цикли,включващи хидриране и дехидриране на материала в реактора 1, като необходимия за хидриране и отделения при дехидрирането водород се отделя/поглъща/ от водородния акумулатор 2. Циклите се провеждат с едно и също количество водород, първоначално съхранено във водородния акумулатор, чрез управление на температурите на акумулатора 2 и на реактора 1 с третирания материал.Всеки цикъл се състои от четири временни интервала, продължителността на които се определя от процесите на хидриране и дехидриране на материалите в реактора 1 и • · ·· ···· акумулатора. През първите два интервалаакумулатора се загрява, а реакторът се охлажда.При загряването през първия интервал ь акумулатора протича процес на десорбция, налягането на водорода в него се увеличава и той се явява като източник тна водород с определено налягане. В резултат на това след свързването му с реактора в началото на втория интервал започва пбсорбция на водород в третирания материал в реактора и до края н; същия интервал той се хидрира. През третия и четвъртия интервадц реакторът се загрява, а акумулаторът се охлажда, вследствие на което хидрираният материал става източник на водород, а водородоакумулиращата сплав в акумулатора - абсорбер на водород. Четвъртият временен интервал завършва с дехидриране на материала в реактора. По този начин за един цикъл третираният материал претърпява хидриране при ниска температура и дехидриране при по-висока температура, т.е. протича термосорбционен цикъл.Dispersion.of the treated material according to the proposed method, the described exemplary device is realized, is carried out by repeatedly carrying out thermosorption cycles, including the hydrogenation and dehydration of the material in the reactor 1, whereby the hydrogen required and the dehydration separations are separated / absorbed / from the hydrogen. accumulator 2. The cycles are carried out with the same amount of hydrogen initially stored in the hydrogen accumulator by controlling the temperatures of the accumulator 2 and the reactor 1 with the treated material. Each cycle consists of four time intervals, the duration of which is determined by the processes of hydrogenation and dehydration of the materials in reactor 1 and the battery. During the first two intervals, the accumulator is heated and the reactor cooled. During the first two intervals the accumulator undergoes a desorption process, the pressure of hydrogen in it increases and it appears as a source of hydrogen with a certain pressure. As a result, after its coupling to the reactor, hydrogen adsorption into the treated material in the reactor is initiated at the beginning of the second interval; the same interval he hydrates. During the third and fourth intervals, the reactor is heated and the battery is cooled, whereby the hydrogenated material becomes a source of hydrogen and the hydrogen-accumulating alloy in the battery is a hydrogen absorber. The fourth time interval ends with dehydration of the material in the reactor. Thus, for one cycle, the treated material undergoes hydrogenation at low temperature and dehydration at higher temperature, i.e. a thermosorption cycle takes place.

5.Пример за изпълнение на изобретението.5. Example of carrying out the invention.

Образец от редкоземното интерметално съединениеA sample of a rare earth intermetallic compound

Се_п о/а_п от 'рипа /а^Ц, натрошено на парчета с размериIs _n o / a _n of the 'rapamycin / and ^ C, crushed into pieces with dimensions

1-3 мм беше поставена в пеактора. Реакторът с образеца беше изпомпан до вакуум 1.10^ Тогг при температура 200° С в продължение на 1 час. След това бяха проведени 200 абсорбционно - десорбционни цикли /термосорбционни цикли/ по описания метод. Циклите са провеждани при температури на топлата и студената вода съответно 70° и 15° С. Достигнатото налягане на водорода в акумулатора в края на първия временен интервал и в реактора в края на третия временен интервал преди свързването им един с друг бяха съответно 8,8 атм и 13 атм. Общата продължителност на един цикъл с увеличаване на броя на проведените цикли намалява от ·· ···· · ·· ·· ···· _·*········ .....· '·''··· ·’ · · · ··· · ······· · на 41 мин. Бяха взети проби от тренирания «материалНа· да се определи дисперсността му с увеличаване на броя на проведените цикли. Установено бе, че след 100 цикъла не се наблюдават частици с размери над 12/им, както и факта, че средният условен диаметър на частиците намалява 2,3 пъти между десетия и двестния цикъл и става 3,5уим.1-3 mm was inserted into the reactor. The sample reactor was pumped to a vacuum of 1.10 ^ 2g at 200 ° C for 1 hour. Thereafter, 200 absorption / desorption cycles (thermosorption cycles) were performed as described. The cycles were performed at hot and cold water temperatures of 70 ° and 15 ° C, respectively. The hydrogen pressure reached in the battery at the end of the first time interval and in the reactor at the end of the third time interval before connecting them to each other were 8.8 atm and 13 atm. The total duration of one cycle with increasing number of completed cycles decreases from · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · It was found that after 100 cycles no particles larger than 12 / cm were observed, as well as the fact that the average conditional particle diameter decreased 2.3 times between the tenth and two hundredth cycles and became 3.5 им.

ЛИТЕРАТУРАREFERENCES

1. Вербецкий В.Н., Саламова Λ.Α., Семененко К.Н., Доклада АН СССР, серия Металлн, № 4, 1989., 1961. Verbetsky VN, Salamova Yu.A., Semenenko KN, Report of the USSR Academy of Sciences, Metalln Series, No. 4, 1989, 196

2. Uchida Н., Uchida Н., J.Less-Com,Met,,101(1984).4592. Uchida N., Uchida N., J.Less-Com, Met ,, 101 (1984) .459

Claims

Patent Claims *, L: J * i? · J

1. Method for hydrogen dispersion of intermetallic compounds and | alloys which have the repeated cyclic treatment of the dispersible material with hydrogen to give a dispersion | of powdered material of the required dimensions, each cyclot consists of two steps, the first of which is the hydrogenation of the treated material, and in the second, the dehydrogenation of J, characterized in that hydrogen is provided by! a hydrogen storage alloy which is heated to a temperature in the first stage, providing the necessary amount of hydrogen with a pressure sufficient to hydrogenate the trepidated material, which is cooled during this stage, and in the second stage the hydrogenated material is heated to a temperature at which dehydration occurs of the treated material, such as the hydrogen dehydration separation, is absorbed back from the hydrogen-accumulating alloy, which is cooled during this step.

A method according to claim 1, characterized in that each of the two steps of the thermosetting cycle is divided into two time intervals, during which the hydrogen gas in the accumulator (the reactor) is increased during the first interval, and during the first one. the second is the intensive hydrogenation of the material in the reactor (battery).