RU187321U1 - PLANT FOR PRODUCING DIAMOND - Google Patents

PLANT FOR PRODUCING DIAMOND Download PDF

Info

Publication number
RU187321U1
RU187321U1 RU2018138076U RU2018138076U RU187321U1 RU 187321 U1 RU187321 U1 RU 187321U1 RU 2018138076 U RU2018138076 U RU 2018138076U RU 2018138076 U RU2018138076 U RU 2018138076U RU 187321 U1 RU187321 U1 RU 187321U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
diamonds
installation
crucible
chamber
accommodating
Prior art date
Application number
RU2018138076U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Григорьевич Осадчий
Михаил Владимирович Воронин
Вениамин Борисович Поляков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт экспериментальной минералогии имени академика Д.С. Коржинского Российской академии наук (ИЭМ РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт экспериментальной минералогии имени академика Д.С. Коржинского Российской академии наук (ИЭМ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт экспериментальной минералогии имени академика Д.С. Коржинского Российской академии наук (ИЭМ РАН)
Priority to RU2018138076U priority Critical patent/RU187321U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU187321U1 publication Critical patent/RU187321U1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J3/00Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
    • B01J3/06Processes using ultra-high pressure, e.g. for the formation of diamonds; Apparatus therefor, e.g. moulds or dies
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/25Diamond
    • C01B32/26Preparation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/25Diamond
    • C01B32/28After-treatment, e.g. purification, irradiation, separation or recovery

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области неорганической химии, а именно к получению синтетических алмазов, может найти применение в промышленном производстве алмазов специального назначения: производства абразивного и смазочного материала и алмазосодержащих инструментов, и позволяет упростить установку и сократить время получения алмазов микронного и субмикронного размера с использованием двухкомпонентной смеси железа и углерода (близкой к эвтектичекому составу).The utility model relates to the field of inorganic chemistry, namely to the production of synthetic diamonds, which can be used in the industrial production of diamonds for special purposes: the production of abrasive and lubricant materials and diamond-containing tools, and allows to simplify the installation and reduce the time to obtain diamonds of micron and submicron size using a two-component a mixture of iron and carbon (close to the eutectic composition).

Указанный результат достигается тем, что в установке для получения алмазов, включающей герметично закрытую камеру, установленную в ней емкость для размещения исходного вещества, средство его нагрева, расположенное с внешней стороны емкости, и блок быстрого охлаждения образовавшегося продукта, емкость для размещения исходного вещества выполнена в виде конического тигля с установленным в нижней его части обтюратором, средство нагрева выполнено в виде индукционного нагревателя, блок быстрого охлаждения образовавшегося продукта установлен в нижней части камеры под тиглем и выполнен в виде ванны с водой.

Figure 00000001
The specified result is achieved by the fact that in the installation for producing diamonds, including a hermetically sealed chamber, a container installed therein for accommodating the initial substance, means for heating it, located on the outside of the vessel, and a quick cooling unit for the product formed, the container for accommodating the initial substance is made in in the form of a conical crucible with an obturator installed in its lower part, the heating means is made in the form of an induction heater, the unit for rapid cooling of the formed product is installed flax in the lower part of the chamber under the crucible and is made in the form of a bath with water.
Figure 00000001

Description

Полезная модель относится к области неорганической химии, а именно к получению синтетических алмазов, и может найти применение в промышленном производстве алмазов специального назначения: производства абразивного и смазочного материала и алмазосодержащих инструментов.The utility model relates to the field of inorganic chemistry, namely to the production of synthetic diamonds, and can find application in the industrial production of diamonds for special purposes: the production of abrasive and lubricant and diamond-containing tools.

Известна установка промышленного получения наноалмазов, включающая герметичную взрывную камеру, ледяную бронировку с размещенным внутри нее зарядом взрывчатого вещества цилиндрической формы и электродетонатор, заряд взрывчатого вещества имеет удлиненную вдоль оси форму и получен методом холодного прессования из мелкодисперсного тротила, при этом над зарядом взрывчатого вещества размещен дополнительный детонатор, а детонатор размещен в выемке дополнительного детонатора [Патент №121497, кл. С01В 31/06, В82В 3/00, B82Y 40/00, опубл. 27.10.2012].A known installation for the industrial production of nanodiamonds, including a sealed explosive chamber, ice armor with a cylindrical explosive charge placed inside it and an electric detonator, the explosive charge has an elongated shape along the axis and is obtained by cold pressing from fine TNT, while an additional explosive charge is placed the detonator, and the detonator is placed in the recess of the additional detonator [Patent No. 121497, cl. СВВ 31/06, В82В 3/00, B82Y 40/00, publ. 10.27.2012].

Недостатками известной установки являются необходимость проведения процесса в специальных, специфических условиях взрывных работ. Установка должна быть достаточно массивной с толстыми стенками для выдерживания высокого давления в процессе взрыва. Установка требует инспекции на безопасность и восстановления (замены), связанной с усталостью металла при многократных взрывах.The disadvantages of the known installation are the need for the process in special, specific blasting conditions. The installation should be massive enough with thick walls to withstand high pressure during the explosion. The installation requires inspection for safety and restoration (replacement) associated with metal fatigue in multiple explosions.

Известна установка для получения синтетических алмазов из газообразных продуктов CO2 и СН4 в присутствии расплавов карбонатов натрия и калия, содержащая высокочастотную индукционную тигельную печь, керамический тигель, снабженный керамической решеткой, расположенной на высоте 20 мм от его дна, имеющей отверстия диаметром 0,3-0,5 мм, а также керамической трубкой с внутренним диаметром 15-20 мм для подачи эквимолекулярной смеси метана и диоксида углерода под керамическую решетку, смеситель метана и диоксида углерода, реактор - кристаллизатор предназначенный для растворения расплава карбонатов натрия и калия в конденсате и фильтр для разделения твердой и жидкой фаз [Патент РФ №2484016, кл. С01В 31/06, С30В 29/04, опубл. 10.06.2013].A known installation for producing synthetic diamonds from gaseous products of CO 2 and CH 4 in the presence of melts of sodium carbonate and potassium, containing a high-frequency induction crucible furnace, a ceramic crucible equipped with a ceramic lattice located at a height of 20 mm from its bottom, with holes with a diameter of 0.3 -0.5 mm, as well as a ceramic tube with an inner diameter of 15-20 mm for feeding an equimolecular mixture of methane and carbon dioxide under the ceramic lattice, a mixer of methane and carbon dioxide, a reactor - crystallizer p ednaznachenny melt to dissolve sodium and potassium carbonates and the condensate filter for separation of solid and liquid phases [RF patent №2484016, Cl. СВВ 31/06, СВВ 29/04, publ. 06/10/2013].

Недостатками известной установки являются достаточная сложность ее исполнения для обеспечения взаимодействия реагентов в присутствии катализаторов, использование специальных материалов для изготовления смесителя, кристаллизатора и фильтра для разделения твердых и жидких фаз.The disadvantages of the known installation are the sufficient complexity of its execution to ensure the interaction of reagents in the presence of catalysts, the use of special materials for the manufacture of the mixer, crystallizer and filter for the separation of solid and liquid phases.

Известна установка для производства алмазов, содержащая катод, анод и соленоидную катушку для превращения сажи в алмазы за счет движения ионов углерода от катода к аноду и сжатия силой Лоренца под действием электрического и магнитного полей, полый кварцевый цилиндр с сажевой камерой, в которой сажа нагревается токами высокой частоты до температуры воспламенения углерода, а соленоидная катушка, создающая между катодом и анодом асимметричное магнитное поле, размещена вокруг сажевой камеры [Патент РФ №2179987, кл. С09С 1/48, С01В 31/06, опубл. 27.02.2002].A known installation for the production of diamonds containing a cathode, anode and a solenoid coil for converting soot into diamonds due to the movement of carbon ions from the cathode to the anode and compression by Lorentz force under the influence of electric and magnetic fields, a hollow quartz cylinder with a soot chamber in which soot is heated by currents high frequency to the ignition temperature of carbon, and the solenoid coil, creating an asymmetric magnetic field between the cathode and anode, is placed around the soot chamber [RF Patent No. 2179987, cl. С09С 1/48, СВВ 31/06, publ. 02/27/2002].

Недостатками известной установки являются ее сложность и взрывоопасность при использовании высоких температур, возникающих при воспламенении и горении сажи, а также использование сверхвысоких частот. При процессах горения сажи в кварцевом цилиандре возможно спекание сажи с кварцем, что при последующих сеансах горения приводит к его разрушению и создает неудобства при многократной эксплуатации установки.The disadvantages of the known installation are its complexity and explosiveness when using high temperatures arising from ignition and burning of soot, as well as the use of ultrahigh frequencies. During the combustion of soot in a quartz cyander, sintering of soot with quartz is possible, which in subsequent combustion sessions leads to its destruction and creates inconvenience during repeated operation of the installation.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является установка для получения алмазов с помощью резкого нагревания углеродосодержащих веществ до высокой температуры и давления и последующей конденсации образовавшихся продуктов, состоящая из камеры высокого давления со съемной крышкой, имеющей возможность кратковременно (до 0,4 с) выдерживать воздействие высоких температур (до 3500°С) и давлений (до 1000 атм.), при этом внутренняя поверхность камеры выстлана стеклопластиком толщиной 3 мм, к которому примыкают два сегментообразных электрода, изготовленных их жаропрочного, хорошо электропроводного металла (например, вольфрама), причем оба электрода связаны с электросетью питания через диэлектрические втулки и медные болты, прижимающие токопроводы, внутри камеры помещены мелкозернистый графит с диаметром зерен 1-3 мм и дистиллированная вода в целлофановом пакете; в крышке камеры установлен заправочный фланец, в теле которого смонтирован предохранительный клапан с прорывной мембраной, а в нижней части камеры имеется сливной вентиль [Заявка РФ №2000119195, кл. С01В 31/06, опубл. 20.06.2002].The closest technical solution to the proposed one is the installation for producing diamonds by abruptly heating carbon-containing substances to high temperature and pressure and subsequent condensation of the formed products, consisting of a high-pressure chamber with a removable cover that can withstand short-term (up to 0.4 s) exposure to high temperatures (up to 3500 ° С) and pressures (up to 1000 atm.), while the inner surface of the chamber is lined with fiberglass 3 mm thick, to which two segment-shaped electrodes are adjacent a electrode made of their heat-resistant, well-conductive metal (for example, tungsten), both electrodes being connected to the power supply network through dielectric bushings and copper bolts pressing current leads, fine-grained graphite with a grain diameter of 1-3 mm and distilled water in a plastic bag are placed inside the chamber ; a filling flange is installed in the chamber lid, in the body of which a safety valve with a breakthrough membrane is mounted, and in the lower part of the chamber there is a drain valve [RF Application No. 20010119195, cl. СВВ 31/06, publ. 06/20/2002].

Недостатками этого технического решения являются его сложность в изготовлении, использование жаропрочных материалов, выдерживающих высокие температурные напряжения, возникающие при быстром подъеме температуры. Необходимость использования предохранительного клапана, позволяющего избежать аварийного разрушения установки.The disadvantages of this technical solution are its complexity in manufacturing, the use of heat-resistant materials that can withstand high temperature stresses that occur when the temperature rises rapidly. The need to use a safety valve to avoid accidental destruction of the installation.

Техническим результатом настоящей полезной модели является упрощение установки и сокращении времени получения алмазов микронного и субмикронного размера с использованием двухкомпонентной смеси железа и углерода (близкой к эвтектичекому составу).The technical result of this utility model is to simplify the installation and reduce the time to obtain diamonds of micron and submicron size using a two-component mixture of iron and carbon (close to the eutectic composition).

Достижение указанного результата обеспечивается за счет того, что в установке для получения алмазов, включающей герметично закрытую камеру, установленную в ней емкость для размещения исходного вещества, средство его нагрева, расположенное с внешней стороны емкости и блок быстрого охлаждения образовавшегося продукта, емкость для размещения исходного вещества выполнена в виде конического тигля с установленным в нижней его части обтюратором, средство нагрева выполнено в виде индукционного нагревателя, а блок быстрого охлаждения образовавшегося продукта установлен в нижней части камеры под тиглем и выполнен в виде ванны с водой.The achievement of this result is achieved due to the fact that in the installation for producing diamonds, including a hermetically sealed chamber, a container installed in it for accommodating the initial substance, means for heating it, located on the outside of the vessel and a quick cooling unit for the resulting product, a container for accommodating the initial substance made in the form of a conical crucible with a shutter installed in its lower part, the heating means is made in the form of an induction heater, and the quick cooling block is formed avshegosya product installed at the lower part of the chamber beneath the crucible and configured as a water bath.

Целесообразно камеру связать трубопроводом со средством подачи в нее инертного газа.It is advisable to connect the chamber with a pipeline with an inert gas supply means.

На фиг. 1 представлен общий вид установки.In FIG. 1 shows a general view of the installation.

На фиг. 2 - вид установки в работе.In FIG. 2 - view of the installation in operation.

Установка состоит из герметично закрытой камеры 1, установленного в ней конического тигля 2 для размещения исходного вещества, снабженного отверстием в нижней части, обтюратора 3, расположенного с внешней стороны тигля 2, индукционного нагревателя 4, и установленной в нижней части камеры 1 непосредственно под тиглем 2 ванны 5 с водой. Обтюратор 3 и индукционный нагреватель электрически связаны с блоком управления 6. Камера 1 снабжена вентилями 7 для подачи в нее инертного газа или вакуумирования.The installation consists of a hermetically sealed chamber 1, a conical crucible 2 installed in it to accommodate the initial substance, equipped with an opening in the lower part, a seal 3 located on the outside of the crucible 2, an induction heater 4, and installed in the lower part of the chamber 1 directly below the crucible 2 5 baths with water. The obturator 3 and the induction heater are electrically connected to the control unit 6. The chamber 1 is equipped with valves 7 for supplying inert gas or evacuation into it.

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

Конический тигель 2 заполняют шихтой, представляющей собой смесь железа и графита в соотношении близком к эвтектичекому составу. Через вентили 7 камеру 1 или наполняют инертным газом (например, аргоном) или вакуумируют или создают ограниченный доступ воздуха в зависимости от выбранного варианта синтеза. Индукционным нагревателем 4 исходная смесь в тигле 2 нагревается до температуры образования расплава во всем объеме тигля 2. При достижении температуры образования расплава управляющий блок 6 включает обтюратор 3. Полученный расплав обтюратором 3 подается каплями 8 для быстрого охлаждения (закалки) в ванну с водой 5.The conical crucible 2 is filled with a charge, which is a mixture of iron and graphite in a ratio close to the eutectic composition. Through the valves 7, the chamber 1 is either filled with an inert gas (for example, argon) or evacuated or create limited air access, depending on the chosen synthesis option. The induction heater 4, the initial mixture in the crucible 2 is heated to the temperature of melt formation in the entire volume of the crucible 2. When the temperature of formation of the melt is reached, the control unit 6 includes a shutter 3. The obtained melt by the shutter 3 is supplied with drops 8 for quick cooling (quenching) in a bath of water 5.

В дальнейшем полученные гранулы растворяют в царской водке для выделения алмазов. Продукты закалки хрупкие и легко дробятся в щековой дробилке, что ускоряет процесс извлечения алмазов.Subsequently, the obtained granules are dissolved in aqua regia to isolate diamonds. Quenching products are brittle and easily crushed in a jaw crusher, which speeds up the process of diamond extraction.

Из 1 кг расплава исходного вещества в таком процессе будет образовываться 20-35 грамм алмаза. При скорости выпуска капель расплава массой 0.3-0.6 грамма в воду с частотой 1 капля в секунду (1 Гц) это количество алмаза будет вырабатываться в течение одного часа. Процесс поддается автоматизации.From 1 kg of the melt of the starting material in this process, 20-35 grams of diamond will be formed. When the rate of release of droplets of melt weighing 0.3-0.6 grams into water with a frequency of 1 drop per second (1 Hz), this amount of diamond will be produced within one hour. The process lends itself to automation.

Claims (2)

1. Установка для получения алмазов, включающая герметично закрытую камеру, установленную в ней емкость для размещения исходного вещества, средство его нагрева, расположенное с внешней стороны емкости, и блок быстрого охлаждения образовавшегося продукта, отличающаяся тем, что емкость для размещения исходного вещества выполнена в виде конического тигля с установленным в нижней его части обтюратором, средство нагрева выполнено в виде индукционного нагревателя, блок быстрого охлаждения образовавшегося продукта установлен в нижней части камеры под тиглем и выполнен в виде ванны с водой.1. Installation for producing diamonds, including a hermetically sealed chamber, a container installed therein for accommodating the initial substance, means for heating it, located on the outside of the vessel, and a quick cooling unit for the resulting product, characterized in that the container for accommodating the initial substance is made in the form a conical crucible with an obturator installed in its lower part, the heating means is made in the form of an induction heater, a quick cooling unit of the formed product is installed in the lower part to amers under the crucible and is made in the form of a bath with water. 2. Установка для получения алмазов по п. 1, отличающаяся тем, что камера связана трубопроводом со средством подачи инертного газа в камеру.2. Installation for producing diamonds according to claim 1, characterized in that the chamber is connected by a pipe with means for supplying inert gas to the chamber.
RU2018138076U 2018-10-30 2018-10-30 PLANT FOR PRODUCING DIAMOND RU187321U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018138076U RU187321U1 (en) 2018-10-30 2018-10-30 PLANT FOR PRODUCING DIAMOND

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018138076U RU187321U1 (en) 2018-10-30 2018-10-30 PLANT FOR PRODUCING DIAMOND

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU187321U1 true RU187321U1 (en) 2019-03-01

Family

ID=65678910

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018138076U RU187321U1 (en) 2018-10-30 2018-10-30 PLANT FOR PRODUCING DIAMOND

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU187321U1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1644996A1 (en) * 1989-04-21 1991-04-30 Ю. А Истомин и В Ю Истомин Method of manufacturing diamonds
RU2000119195A (en) * 2000-07-20 2002-06-20 Закрытое акционерное общество Промышленно-инвестиционная компания "Ресурспроминвест" METHOD FOR PRODUCING DIAMONDS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
RU2383491C1 (en) * 2008-11-05 2010-03-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) Method of producing microdiamonds

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1644996A1 (en) * 1989-04-21 1991-04-30 Ю. А Истомин и В Ю Истомин Method of manufacturing diamonds
RU2000119195A (en) * 2000-07-20 2002-06-20 Закрытое акционерное общество Промышленно-инвестиционная компания "Ресурспроминвест" METHOD FOR PRODUCING DIAMONDS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
RU2383491C1 (en) * 2008-11-05 2010-03-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) Method of producing microdiamonds

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3029165B1 (en) Method for separating gold-silver alloys by vacuum distillation and device for realization thereof
US7264765B2 (en) Method and apparatus for smelting titanium metal
ES2342219T3 (en) METHOD AND APPARATUS FOR CONTINUOUS PRODUCTION OF METAL TITANIUM AND TITANIUM-BASED ALLOYS.
NO156333B (en) SYSTEM FOR PREFABRICATED CONCRETE ELEMENTS.
CN101616867B (en) Carbothermic processes
RU187321U1 (en) PLANT FOR PRODUCING DIAMOND
TWI417241B (en) Apparatus and method for manufacturing high purity polycrystalline silicon
RU2455599C2 (en) Device and method for producing metals or metal compounds
US3771585A (en) Device for melting sponge metal using inert gas plasmas
JP2018039710A (en) Hydrogen manufacturing method and hydrogen manufacturing device
US5373529A (en) Metals purification by improved vacuum arc remelting
WO2011089790A1 (en) Polycrystalline silicon manufacturing method
NO781528L (en) PROCEDURE AND DEVICE AT HEAT TEMPERATURE REACTOR
KR101507406B1 (en) Apparatus for melting and vaporizing metal
US6846467B1 (en) Plasma-chemical reactor
US4221762A (en) Apparatus for preparing carbides
RU2383491C1 (en) Method of producing microdiamonds
US11434138B2 (en) System and method for manufacturing high purity silicon
RU2681331C1 (en) Method of metal uranium production
SU1644996A1 (en) Method of manufacturing diamonds
NO115234B (en)
RU2687423C1 (en) Method of producing titanium carbide-based powder
CA3020262C (en) A system and method for manufacturing high purity silicon
SU539083A1 (en) The unit for the redistribution of liquid metal in the jet
RU111841U1 (en) PLANT FOR PRODUCING HYDROGEN FROM HYDROCARBON-CONTAINING RAW MATERIALS