RU2038296C1 - Method for production of titanium carbide and device for its realization - Google Patents

Method for production of titanium carbide and device for its realization

Info

Publication number
RU2038296C1
RU2038296C1 SU4845853A RU2038296C1 RU 2038296 C1 RU2038296 C1 RU 2038296C1 SU 4845853 A SU4845853 A SU 4845853A RU 2038296 C1 RU2038296 C1 RU 2038296C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reactor
titanium carbide
reaction mixture
reaction
mixture
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.А. Дрозденко
И.П. Боровинская
М.С. Прозорова
В.И. Ратников
В.А. Петренко
В.И. Дрозденко
В.В. Карпов
Original Assignee
Институт структурной макрокинетики 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 Институт структурной макрокинетики РАН filed Critical Институт структурной макрокинетики РАН
Priority to SU4845853 priority Critical patent/RU2038296C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2038296C1 publication Critical patent/RU2038296C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

FIELD: production of abrasive and wear-resistant materials. SUBSTANCE: method for production of titanium carbide includes preparation of mixture of powders of titanium and carbon black. Carbon black is taken in amount exceeding stoichiometric one by formula C=2,5· Kd· Kg· Kb.r, where C is carbon black excess mas. of total amount of mixture; Kd is mixture density factor, 0,5 ± 0,75; Kd is gas liberation factor, 0.4-0.8; Kb.r is burning rate factor, 0.3-0.9. Mixture is placed in bag of graphitized cloth, lowered into reactor and isolated from reactor walls with powder of ready product. Initiating device is installed into supporting flange. Supporting flange is rigidly secured to lower part of pipeline inside reactor under cover. Pipeline is located in reactor cover coaxial with its center and additionally furnished with filter and heat-protective screen made in form of shell installed under supporting flange. Installed in upper part of pipeline is check valve. Gas exhaust system provides for continuous gas exhaust in course of combustion reaction. Assembled reactor is placed into water bath, and reaction is initiated. Due to increased volume of reactor, the process safety is ensured due to continuous and smooth relief of excessive pressure, and reliable system of water cooling. Use is made of low-cost raw material, and high purity of titanium carbide is maintained. EFFECT: higher efficiency. 2 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к неорганической химии, а именно к технологии получения карбида титана, который может быть использован как абразивный материал в порошках и пастах, шлифовальных кругах, а также применяться как износостойкий материал для напыления. The invention relates to inorganic chemistry, and in particular to a technology for producing titanium carbide, which can be used as an abrasive material in powders and pastes, grinding wheels, and also used as a wear-resistant material for spraying.

Известен способ получения карбида титана в замкнутом объеме в пористой графитовой оболочке при интенсивном охлаждении с последующим сбросом давления образующихся газообразных продуктов и вакуумированием [1] По этому способу получают карбид титана с хорошими показателями по абразивной способности. A known method of producing titanium carbide in a closed volume in a porous graphite shell with intensive cooling followed by depressurization of the resulting gaseous products and evacuation [1] This method produces titanium carbide with good abrasive performance.

Однако способ и особенно устройство для его осуществления имеют ряд недостатков. Проведение процесса при охлаждении, которое включают перед воспламенением, усложняет конструкцию реактора, так как реактор необходимо оснащать водоохлаждающей рубашкой и системой подачи и слива воды из рубашки. Это понижает безопасность проведения процесса, так как в случае внезапного охлаждения в процессе горения или через небольшой промежуток времени после его окончания имеется возможность перегрева реактора. However, the method and especially the device for its implementation have several disadvantages. The process during cooling, which is included before ignition, complicates the design of the reactor, since the reactor must be equipped with a water-cooling jacket and a system for supplying and draining water from the jacket. This reduces the safety of the process, since in the case of sudden cooling during combustion or after a short period of time after its completion, there is the possibility of overheating of the reactor.

Недостатком данного способа является также последующий сброс давления из реакционной камеры до 0,1 избыточной атмосферы при достижении давления после начала синтеза 50-100 атм. Высокие значения давлений, возникающие перед началом сброса, усложняют конструкцию реакционной камеры и ограничивают размеры. The disadvantage of this method is the subsequent depressurization from the reaction chamber to 0.1 excess atmosphere when pressure is reached after the start of synthesis of 50-100 atm. High pressure values that occur before the start of the discharge complicate the design of the reaction chamber and limit the size.

Наиболее близким к изобретению является способ и устройство для получения карбида титана в металлическом реакторе в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. По данному способу порошок титана предварительно подвергают механоактивации, а конструкция реактора с водоохлаждаемой рубашкой и графитовой футеровкой дополнительно снабжена теплосъемной камерой с перфорированным основанием, на котором размещена графитовая засыпка [2]
Недостатками способа являются введение дополнительной операции по механоактивации порошка титана, а также невысокая полнота превращения, количество связанного углерода в таком карбиде менее 19 мас. расчетное содержание углерода в карбиде 20,08% Невысокое содержание связанного углерода в карбиде титана обусловлено отсутствием уплотнения исходной шихты, наличие свободного объема в реакционной зоне и применение крупно-дисперсных порошков до 3 мм.
Closest to the invention is a method and apparatus for producing titanium carbide in a metal reactor in the mode of self-propagating high-temperature synthesis. According to this method, titanium powder is preliminarily subjected to mechanical activation, and the design of the reactor with a water-cooled jacket and graphite lining is additionally equipped with a heat-removing chamber with a perforated base on which graphite filling is placed [2]
The disadvantages of the method are the introduction of an additional operation for the mechanical activation of titanium powder, as well as a low degree of conversion, the amount of bound carbon in such carbide is less than 19 wt. calculated carbon content in carbide 20.08% The low content of bound carbon in titanium carbide is due to the lack of compaction of the initial charge, the presence of free volume in the reaction zone, and the use of coarse-dispersed powders up to 3 mm.

Известные способ и устройство не обеспечивают высокую производительность, простоту и безопасность процесса из-за сложной системы газоотвода и водяного охлаждения. The known method and device do not provide high performance, simplicity and safety of the process due to the complex gas exhaust system and water cooling.

Целью изобретения является повышение производительности, упрощение и обеспечение безопасности процесса. The aim of the invention is to increase productivity, simplify and ensure the safety of the process.

Цель достигается тем, что в способе получения карбида титана в металлическом реакторе локальным воспламенением реакционной смеси в замкнутом объеме с последующим высокотемпературным реагиpованием в режиме горения реакционную смесь берут с избытком сажи от стехиометрического, определяемым из соотношения
С 2,5 х Кп х Кг х Ки, где С избыток сажи, мас. к общему количеству реакционной смеси;
Кп коэффициент плотности реакционной смеси, 0,5-0,75;
Кг коэффициент газовыделения реакционной смеси 0,44-0,8;
Ки коэффициент скорости горения 0,3-0,9.
The goal is achieved in that in the method for producing titanium carbide in a metal reactor by local ignition of the reaction mixture in a closed volume followed by high-temperature reaction in the combustion mode, the reaction mixture is taken with excess soot from stoichiometric, determined from the ratio
With 2.5 x K p x K g x K and , where C is an excess of soot, wt. to the total amount of the reaction mixture;
To p the density coefficient of the reaction mixture, 0.5-0.75;
To g the coefficient of gas evolution of the reaction mixture is 0.44-0.8;
K and the burning rate coefficient 0.3-0.9.

Реактор помещают в водную ванну и процесс ведут при постоянном сбросе избыточного давления. Реактор для получения карбида титана снабжен средством для отвода реакционных газов, выполненным в виде трубопровода, размещенного в крышке реактора соосно его центру с жестко закрепленным в нижней его части опорным фланцем, расположенным внутри реактора под крышкой. Трубопровод дополнительно снабжен закрепленным на нем над опорным фланцем фильтром и теплозащитным экраном, выполненным в виде обечайки. Для надежного охлаждения реактора используют водяную ванну. Причем объем ванны в 20 раз превышает объем реактора, а диаметр фланца составляет 0,85-0,95 диаметра реактора. Избыток сажи, определяемый по указанной формуле, позволяет получать карбид титана со степенью превращения до 99%
Величина 2,5 получена экспериментально и показывает, что при всех неблагоприятных факторах, при максимальных коэффициентах, равных единице, данный избыток углерода позволяет получить наиболее качественный карбид титана.
The reactor is placed in a water bath and the process is conducted with a constant discharge of excess pressure. The reactor for producing titanium carbide is equipped with a means for removal of reaction gases, made in the form of a pipe placed in the reactor lid coaxially to its center with a support flange rigidly fixed in its lower part, located inside the reactor under the lid. The pipeline is additionally equipped with a filter fixed to it above the support flange and a heat shield made in the form of a shell. For reliable cooling of the reactor using a water bath. Moreover, the volume of the bath is 20 times the volume of the reactor, and the diameter of the flange is 0.85-0.95 of the diameter of the reactor. Excess soot, determined by the specified formula, allows to obtain titanium carbide with a degree of conversion of up to 99%
The value of 2.5 was obtained experimentally and shows that for all adverse factors, with maximum coefficients equal to unity, this excess of carbon allows to obtain the highest quality titanium carbide.

Коэффициент плотности рассчитывают по соотношению
Kп

Figure 00000001
, где γn плотность реакционной шихты, загруженной в реактор, г/см3;
γр расчетная плотность всех компонентов шихты, г/см3, определяют из соотношения
Figure 00000002
Figure 00000003
+
Figure 00000004
+
Figure 00000005
, где
γ1, γ2, γn расчетная плотность компонентов шихты, г/см3;
х1 + х2 ++ хn 1 части компонентов в шихте.The density coefficient is calculated by the ratio
K p
Figure 00000001
where γ n the density of the reaction mixture loaded into the reactor, g / cm 3 ;
γ p the calculated density of all components of the charge, g / cm 3 is determined from the ratio
Figure 00000002
Figure 00000003
+
Figure 00000004
+
Figure 00000005
where
γ 1 , γ 2 , γ n the estimated density of the components of the mixture, g / cm 3 ;
x 1 + x 2 ++ x n 1 parts of the components in the charge.

Технически Кп изменяется в пределах 0-1, цель достигается при Кп 0,5-0,8.Technically, K p varies between 0-1, the goal is achieved when K p 0.5-0.8.

Если коэффициент плотности можно рассчитать по количеству загружаемой шихты в реактор, то коэффициенты газовыделения и скорости горения определяют путем сжигания образца в герметичном сосуде. По величине изменения давления и времени нарастания давления определяют коэффициенты газовыделения и скорости горения. If the density coefficient can be calculated by the amount of charge loaded into the reactor, the gas evolution coefficients and the burning rate are determined by burning the sample in an airtight vessel. The magnitude of the change in pressure and pressure rise time determine the coefficients of gas evolution and combustion rate.

Коэффициент газовыделения рассчитывают по формуле
Kг

Figure 00000006
Figure 00000007
полученного газовыделения к максимально допустимому. Для синтеза из элементов карбида титана максимально допустимым газовыделением принято 100 см3/г. Определение газовыделения (согласно методике ИСМАН N М 01034-81) заключается в том, что образующийся в процессе взаимодействия в режиме горения, титана и сажи газ повышает давление в герметичном сосуде, которое фиксируется образцовым манометром. Расчет газовыделения проводится по формуле
Q
Figure 00000008
Figure 00000009
где Q газовыделение, см3/г;
Р1 Рп 1 атм начальное давление в герметичном сосуде;
P2 P1 + Р манометра;
Р манометра показание избыточного давления на манометре;
V объем герметичного сосуда, уменьшенного на объем сжигаемого образца, см3;
m вес образца г;
Т1; Т2 начальная и конечная температуры в герметичном сосуде, оК.The gas release coefficient is calculated by the formula
K g
Figure 00000006
Figure 00000007
gas evolution to the maximum allowable. For the synthesis of titanium carbide from elements, the maximum allowable gas evolution is 100 cm 3 / g. The determination of gas evolution (according to the ISMAN method N M 01034-81) consists in the fact that the gas generated during the interaction in the combustion mode, titanium and soot increases the pressure in a sealed vessel, which is fixed with an exemplary pressure gauge. The calculation of gas evolution is carried out according to the formula
Q
Figure 00000008
Figure 00000009
where Q is the gas evolution, cm 3 / g;
P 1 P p 1 ATM initial pressure in an airtight vessel;
P 2 P 1 + P pressure gauge;
P pressure gauge indication of gauge pressure;
V volume of the sealed vessel, reduced by the volume of the burned sample, cm 3 ;
m sample weight g;
T 1 ; T 2 initial and final temperature in an airtight vessel, about K.

Теоретически пределы изменения Кг 0-1, цель достигается при Кг 0,4-0,8.Theoretically, the limits of change of K g 0-1, the goal is achieved when K g 0.4-0.8.

Коэффициент скорости горения рассчитывают из отношения истинной скорости горения к максимально допустимой Кп

Figure 00000010
Figure 00000011
для синтеза из элементов карбида титана максимально принятая скорость 10 см/с. Теоретически пределы изменения Кп 0-1, цель достигается при Кп 0,3-0,9.The combustion rate coefficient is calculated from the ratio of the true burning rate to the maximum allowable K p
Figure 00000010
Figure 00000011
for the synthesis of titanium carbide elements, the maximum accepted speed is 10 cm / s. Theoretically, the limits of change of K p 0-1, the goal is achieved when K p 0.3-0.9.

Помещение реактора в водяную ванну упрощает процесс синтеза, обеспечивает безопасность и упрощает конструкцию реактора. Действительно при отсутствии системы принудительного охлаждения отпадает необходимость в запорной, регулирующей, контролирующей и предохранительной аппаратуре, обеспечивающей заданный режим охлаждения реактора. Упрощение конструкции реактора заключается в отсутствии рубашки охлаждения. Placing the reactor in a water bath simplifies the synthesis process, ensures safety, and simplifies the design of the reactor. Indeed, in the absence of a forced cooling system, there is no need for shut-off, regulating, controlling and safety equipment providing a predetermined reactor cooling mode. Simplification of the design of the reactor is the absence of a cooling jacket.

Постоянный сброс избыточного давления обеспечивает безопасность процесса, повышает производительность и упрощает конструкцию реактора, сброс производится через обратный клапан, который установлен на сбрасывающем трубопроводе и открывается избыточным давлением, возникающим при горении. Надежную работу клапану обеспечивают теплозащитные экраны и фильтры, производя очистку и охлаждение стравливаемых газов. Обратный клапан помещен в нижней части сбрасывающего трубопровода, протяженность которого от реактора до клапана обеспечивает дополнительное охлаждение стравливаемых газов и соответственно надежную работу обратного клапана. Permanent overpressure discharge ensures process safety, increases productivity and simplifies the design of the reactor; the discharge is made through a non-return valve, which is installed on the discharge pipe and opens with excess pressure that occurs during combustion. Reliable operation of the valve is ensured by heat shields and filters, cleaning and cooling the bleed gases. The non-return valve is placed at the bottom of the discharge pipe, the length of which from the reactor to the valve provides additional cooling of the bleed gases and, accordingly, the reliable operation of the non-return valve.

Применение в конструкции реактора системы газоотвода, представляющей собой трубопровод с обратным клапаном в верхней его части, размещенный в крышке реактора соосно его центру, в нижней части которого жестко закреплен опорный фланец, имеющий диаметр 0,85-0,95 диаметра реактора, и дополнительно снабженный фильтром и теплозащитным экраном, выполненным в виде обечайки и закрепленным над опорным фланцем под крышкой реактора, обеспечивает быстрый и плавный сброс давления реакционных газов. The use of a gas vent system in the reactor design, which is a pipeline with a non-return valve in its upper part, placed in the reactor cover coaxially to its center, in the lower part of which a support flange is fixed, having a diameter of 0.85-0.95 of the diameter of the reactor, and is additionally equipped filter and heat shield made in the form of a shell and mounted above the support flange under the reactor cover, provides a quick and smooth pressure relief of the reaction gases.

На чертеже представлена конструкция реактора для получения карбида титана. The drawing shows the design of the reactor to produce titanium carbide.

Корпус реактора 1 соединен с крышкой объема 2 и герметизирован прокладкой 3. Опорный фланец жестко закреплен в нижней части сбрасывающего трубопровода 5 под крышкой 2. Сбрасывающий трубопровод дополнительно оснащен фильтром 6 и теплозащитным экраном 7, выполненным в виде обечайки, и обратным клапаном 8. Реакционную шихту помещают в оболочку (мешок) 10, выполненный из графитированной ткани, изолируют от стенок реактора слоем порошка конечного продукта либо его отходами 11. Инициирование реакции горения производят инициирующим устройством 12, включающим спираль и электропроводящие провода. Охлаждение реактора осуществляют в водяной ванне 13, куда реактор помещают после загрузки перед синтезом. The reactor vessel 1 is connected to the cover of volume 2 and sealed with a gasket 3. The support flange is rigidly fixed in the lower part of the discharge pipe 5 under the cover 2. The discharge pipe is additionally equipped with a filter 6 and a heat shield 7 made in the form of a shell and a check valve 8. Reaction charge placed in a shell (bag) 10 made of graphite fabric, isolated from the walls of the reactor with a layer of powder of the final product or its waste 11. The initiation of the combustion reaction is carried out by the initiating device 12, VK hatch spiral and conductive wires. The reactor is cooled in a water bath 13, where the reactor is placed after loading before synthesis.

П р и м е р. Титановый порошок Закарпатского опытного завода порошковой металлургии (количество и используемые марки представлены в таблице примеров) с техническим углеродом марки П 804Т. Количество рассчитывают согласно представленной формуле после определения коэффициентов плотности, газовыделения и скорости горения, перемешивают в смесителе со смещенной осью в течение 3 ч. Полученную шихту 9 помещают в мешок 10, сшитый из графитированной ткани, а затем в корпус реакционного объема и изолируют от стенок порошком готового продукта 11 дисперсностью менее 1 мм, толщина слоя 30 мм. В верхней части шихты устанавливают электрическую спираль и подключают ее к инициирующему устройству 12. Крышку 2 соединяют с реактором 1 через герметизирующую прокладку 3 посредством быстросъемных кулачковых механизмов, при этом опорный фланец 4 поджимает шихту через слой изолирующей засыпки 11. Собранный реактор помещают в водяную ванну 13, уровень воды должен находиться выше уровня фланца для обеспечения благоприятных условий охлаждения. Инициирующее устройство 12 подключают к источнику электрического тока и подачей напряжения на электрическую спираль инициируют реакцию горения в шихте. Реакция горения тонким слоем проходит по шихте. PRI me R. Titanium powder of the Transcarpathian pilot plant of powder metallurgy (the quantity and brands used are presented in the table of examples) with carbon black grade P 804T. The amount is calculated according to the presented formula after determining the coefficients of density, gas evolution and burning rate, mixed in a mixer with a displaced axis for 3 hours. The resulting mixture 9 is placed in a bag 10 made of graphite fabric, and then in the body of the reaction volume and isolated from the walls with powder the finished product 11 dispersion less than 1 mm, the layer thickness of 30 mm An electric spiral is installed in the upper part of the charge and connected to the initiating device 12. The cover 2 is connected to the reactor 1 through the sealing gasket 3 by means of quick-release cam mechanisms, while the support flange 4 presses the charge through the layer of insulating filling 11. The assembled reactor is placed in a water bath 13 , the water level must be above the level of the flange to ensure favorable cooling conditions. The initiating device 12 is connected to a source of electric current and by applying voltage to the electric spiral, a combustion reaction in the charge is initiated. A thin layer combustion reaction passes along the charge.

Происходит экзотермическое взаимодействие титана с углеродом, в результате чего синтезированный карбид титана разогревается более чем 2000оС. При прохождении фронта горения по шихте из реакционного объема через кольцевой зазор между опорным фланцем 4 и стенкой реактора выходит большое количество газов. Количество газов определяется коэффициентом Кг и зависит от загрязненности исходной шихты и от плотности шихты, загружаемой в реактор. Отходящие газы из реакционного объема охлаждаются и очищаются проходя через теплоизолированную засыпку 11, через кольцевой зазор между корпусом 1 и опорным фланцем 4, теплозащитный экран 7, фильтр 6, сбрасывающий трубопровод 5 и обратный клапан 8.An exothermic interaction of titanium with carbon occurs, as a result of which the synthesized titanium carbide is heated to more than 2000 ° C. When a combustion front passes through a charge from the reaction volume through the annular gap between the support flange 4 and the reactor wall, a large amount of gases is released. The amount of gas is determined by the coefficient Kg and depends on the contamination of the initial charge and on the density of the charge loaded into the reactor. The exhaust gases from the reaction volume are cooled and purified passing through a thermally insulated filling 11, through an annular gap between the housing 1 and the support flange 4, a heat shield 7, a filter 6, a discharge pipe 5 and a check valve 8.

В таблице представлены данные химического анализа карбида титана, полученного по изобретению. The table shows the data of chemical analysis of titanium carbide obtained according to the invention.

Пpи синтезе карбида титана создаются трудности со сбросом газов из реакционного объема. Медленный сброс газа, как в прототипе, по достижении давления 50 атм усложняет конструкцию реактора, ограничивает его размеры из-за высоких давлений, достигаемых в реакторах (десятки, а иногда и сотни атмосфер). Сброс газов с увеличением проходных сечений сбрасывающего трубопровода приводит к нестабильной работе обратного клапана, его засорению и прогоранию уплотнительных поверхностей, т. е. его разгерметизации. Для обеспечения стабильной работы обратного клапана в конструкции реактора предусмотрена система газоотвода, отличающаяся от аналогичной в прототипе, что позволяет создать условия для планового изменения давления газа в реакторе, для размещения в нем устройств для очистки стравливаемых газов (фильтров), устройств для охлаждения газов (экранов), а также для скапливания пылевых и порошковых материалов, которые вместе с газом выходят из реакционного объема, оставаясь на фильтре, затем ссыпаются на верхнюю часть опорного фланца. The synthesis of titanium carbide creates difficulties with the discharge of gases from the reaction volume. Slow gas discharge, as in the prototype, upon reaching a pressure of 50 atm complicates the design of the reactor, limits its size due to the high pressures achieved in the reactors (tens, and sometimes hundreds of atmospheres). The discharge of gases with an increase in the flow cross-sections of the discharge pipe leads to unstable operation of the non-return valve, its clogging and burning of the sealing surfaces, i.e., its depressurization. To ensure stable operation of the non-return valve in the reactor design, a gas exhaust system is provided that differs from the similar one in the prototype, which allows creating conditions for a planned change in gas pressure in the reactor, for placement of devices for cleaning bleed gases (filters), devices for cooling gases (screens ), as well as for the accumulation of dust and powder materials, which together with the gas leave the reaction volume, remaining on the filter, then are poured onto the upper part of the support flange.

Предлагаемое изобретение позволяет повысить качество конечного продукта прежде всего за счет повышения полноты реагирования (превращения) поверхностных слоев шихты. Другим фактором, определяющим повышение качества, является возможность изготовления реакторов большего объема. Если ранее реакторы с графитовой оболочкой достигали максимального объема 30 л, то изобретение позволяет изготовить реакторы объемом 80, 100 и 150 л. Это стало возможным вследствие упрощения конструкции реактора: из-за снижения давления газа и замены графитовой оболочки на графитированную ткань с теплоизоляционной засыпкой слоя конечного продукта. Практика показывает, что синтез больших масс продукта карбида титана улучшает его качество, полнота реагирования компонентов шихты становится выше. The present invention improves the quality of the final product, primarily by increasing the completeness of the reaction (transformation) of the surface layers of the mixture. Another factor determining the improvement in quality is the possibility of manufacturing larger reactors. If previously reactors with a graphite shell reached a maximum volume of 30 liters, then the invention allows the manufacture of reactors with a volume of 80, 100 and 150 liters. This became possible due to simplification of the reactor design: due to a decrease in gas pressure and replacement of the graphite shell with a graphite fabric with heat-insulating backfill of the layer of the final product. Practice shows that the synthesis of large masses of a titanium carbide product improves its quality, the completeness of the reaction of the components of the charge becomes higher.

Постоянный сброс избыточного давления не допускает повышения давления в реакторе больше, чем на 1 атм. Для таких значений давлений реактор можно изготавливать из тонкого листового материала. Ранее реакторы изготовлялись из толстостенных нержавеющих труб либо из поковок. Снижение давления в реакторе значительно упрощает конструкцию и повышает производительность. Становится возможным изготовление реакторов больших объемов. Снижение давления в реакторе обеспечивает также безопасность проведения процесса. A constant discharge of excess pressure does not allow an increase in pressure in the reactor by more than 1 atm. For such pressures, the reactor can be made of thin sheet material. Previously, reactors were made from thick-walled stainless pipes or from forgings. The reduction in pressure in the reactor greatly simplifies the design and increases productivity. It becomes possible to manufacture large reactors. The pressure reduction in the reactor also ensures the safety of the process.

К достоинствам изобретения также относится то, что оно позволяет при использовании дешевого и загрязненного примесями сырья получить карбид титана высокой чистоты. The advantages of the invention also include the fact that it allows the use of cheap and contaminated raw materials to obtain high purity titanium carbide.

Claims (2)

1. Способ получения карбида титана локальным воспламенением реакционной смеси из сажи и титана и замкнутом объеме реактора и синтез карбида в режиме горения при охлаждении реактора водой и постоянном сбросе избыточного давления, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, упрощения и обеспечения безопасности процесса, сажу в реакционной смеси берут с избытком от стехиометрии, определяемым по следующей формуле:
C 2,5 · Kп · Kг · Kи,
где C избыток сажи, мас. к общему количеству реакционной смеси;
Kп коэффициент плотности реакционной смеси, 0,5 0,75;
Kг коэффициент газовыделения реакционной смеси, 0,4 0,8;
Kи коэффициент скорости горения, 0,3 0,9;
а охлаждение реактора осуществляют в водяной ванне.
1. The method of producing titanium carbide by local ignition of the reaction mixture from carbon black and titanium and the closed volume of the reactor and the synthesis of carbide in the combustion mode during cooling of the reactor with water and constant pressure relief, characterized in that, in order to increase productivity, simplify and ensure the safety of the process, soot in the reaction mixture is taken in excess from stoichiometry, determined by the following formula:
C 2.5 · K p · K g · K and ,
where C is the excess of soot, wt. to the total amount of the reaction mixture;
K p the density coefficient of the reaction mixture, 0.5 0.75;
K g the coefficient of gas evolution of the reaction mixture, 0.4 0.8;
K and burning rate coefficient, 0.3 0.9;
and the reactor is cooled in a water bath.
2. Устройство для получения карбида титана, включающее цилиндрический вертикальный реактор с крышкой, снабженный штуцером для ввода инициирующего устройства и размещенным соосно с центром реактора средством для отвода реакционных газов с обратным клапаном, и систему водяного охлаждения реактора, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности, упрощения и обеспечения безопасности процесса, средство для отвода реакционных газов выполнено в виде трубопровода с жестко закрепленным в нижней его части опорным фланцем, расположенным внутри реактора под крышкой, и дополнительно снабжено закрепленными на трубопроводе над опорным фланцем фильтром и теплозащитным экраном, выполненным в виде обечайки, а система водяного охлаждения представляет собой ванну. 2. A device for producing titanium carbide, comprising a cylindrical vertical reactor with a lid, equipped with a fitting for introducing an initiating device and coaxial with the center of the reactor means for removing reaction gases with a check valve, and a water cooling system of the reactor, characterized in that, in order to increase productivity, simplification and safety of the process, the means for the removal of reaction gases is made in the form of a pipeline with a support flange rigidly fixed in its lower part, located inside the reactor under a cover, and is additionally equipped with a filter and a heat shield made in the form of a shell mounted on the pipeline above the support flange, and the water cooling system is a bath.
SU4845853 1990-06-05 1990-06-05 Method for production of titanium carbide and device for its realization RU2038296C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4845853 RU2038296C1 (en) 1990-06-05 1990-06-05 Method for production of titanium carbide and device for its realization

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4845853 RU2038296C1 (en) 1990-06-05 1990-06-05 Method for production of titanium carbide and device for its realization

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2038296C1 true RU2038296C1 (en) 1995-06-27

Family

ID=21524599

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4845853 RU2038296C1 (en) 1990-06-05 1990-06-05 Method for production of titanium carbide and device for its realization

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2038296C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2627142C1 (en) * 2016-05-10 2017-08-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинский государственный педагогический университет" (ФГБОУ ВПО "ЧГПУ") Method of producing ultra-dispersed titanium carbide powder
RU2686897C1 (en) * 2018-08-24 2019-05-06 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Device for production of titanium carbide-based powder
RU2687423C1 (en) * 2018-09-26 2019-05-13 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Method of producing titanium carbide-based powder

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 644728, кл. C 01B 31/30, 1979. *
2. Авторское свидетельство СССР N 1387342, кл. C 01B 31/30, 1984. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2627142C1 (en) * 2016-05-10 2017-08-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинский государственный педагогический университет" (ФГБОУ ВПО "ЧГПУ") Method of producing ultra-dispersed titanium carbide powder
RU2686897C1 (en) * 2018-08-24 2019-05-06 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Device for production of titanium carbide-based powder
RU2687423C1 (en) * 2018-09-26 2019-05-13 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Method of producing titanium carbide-based powder

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4423303A (en) Apparatus for treating powdery materials utilizing microwave plasma
AU2009207739B2 (en) Phlegmatized metal powder or alloy powder and method and reaction vessel for the production thereof
GB2209175A (en) Producing titanium alloy by reduction of titanium tetrachloride
GB1563465A (en) Recovery of refractory hard metal powder product
GB1601073A (en) Arc heater method for the production of single crystal silicon
US2901325A (en) Method of preparing silicon
RU2038296C1 (en) Method for production of titanium carbide and device for its realization
EP0130016B1 (en) Method of producing an aluminium boride
CN115650237A (en) Method and device for preparing silicon carbide raw material by chemical vapor deposition method
US4264546A (en) Method for producing silicon nitride molded bodies by means of pseudoisostatic hot pressing
RU2385837C2 (en) Method of producing titanium hydride and device for realising said method
GB1600203A (en) High temperature reactors for continuous operation
US2818339A (en) Method for producing malleable and ductile beryllium bodies
US3383196A (en) Vanadium carbide process
US3278271A (en) Apparatus for vapor-liquid contact
JPS57185940A (en) Vacuum separator
JPH0352402B2 (en)
RU2208573C1 (en) Titanium hydride production process
SU1834845A3 (en) Method of producing high-melting titanium carbide-base compounds and device for its implementation
EP0355207B1 (en) Process for activating metal hydride former particles
SU1024153A1 (en) Method of producing powders of carbon containing refractory compounds
GB2106938A (en) Tantalum coated alumina articles
KR910001609B1 (en) Apparatus for producing metal zirconium by the reduction of zirconium tetra chloride
RU1777312C (en) Process for preparing silicon carbide
NO316319B1 (en) Process for continuous production of aluminum nitride