RU2066700C1

RU2066700C1 - Titanium carbide production method

Info

Publication number: RU2066700C1
Application number: RU93001453A
Authority: RU
Inventors: С.В. Александровский; С.В. Мушков; Г.Г. Семянников; Л.М. Бердникова; Е.Н. Пинаев
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "АВИСМА титано-магниевый комбинат"
Priority date: 1993-01-11
Filing date: 1993-01-11
Publication date: 1996-09-20

Abstract

FIELD: titanium carbide production in fluid-tight reactor by interaction of titanium powders with sooty carbon. SUBSTANCE: method comprises continuous feed of initial charge to reactor had been heated up to 1000-1050 C upon ratio of volume of batch of charge to be fed to volume of reactor consisting 1:(250-500). EFFECT: enhanced efficiency. 1 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к производству карбидов редких тугоплавких металлов, в частности к получению карбида титана, который используется в машиностроении при создании композиций для обработки металлов. Карбиды титана могут быть использованы в качестве покровного слоя, обеспечивающего антикоррозионные и жаропрочные свойства. The invention relates to the production of carbides of rare refractory metals, in particular to the production of titanium carbide, which is used in mechanical engineering to create compositions for metal processing. Titanium carbides can be used as a coating layer that provides anti-corrosion and heat-resistant properties.

Известны [1] способы получения карбидов путем взаимодействия диоксида титана с сажей, взаимодействия галогенидов с углеродсодержащими компонентами, прямым синтезом из смеси порошков титана и сажи. Эти способы имеют относительно низкую производительность и малый выход готовой продукции, в связи с чем они не нашли широкого промышленного использования. Known [1] are methods for producing carbides by reacting titanium dioxide with carbon black, reacting halides with carbon-containing components, and direct synthesis from a mixture of titanium and carbon black powders. These methods have a relatively low productivity and low yield of finished products, and therefore they have not found wide industrial use.

Из известных аналогов наиболее близким к заявляемому способу по совокупности признаков является способ получения карбида титана в герметичном реакторе, включающий подачу шихты из титановых порошков и сажистого углерода и их взаимодействие при нагреве [2]
Способ по прототипу заключается в следующем.Of the known analogues, the closest to the claimed method in terms of features is a method for producing titanium carbide in a sealed reactor, including the supply of a mixture of titanium powders and soot carbon and their interaction when heated [2]
The prototype method is as follows.

Карбид титана получают путем непосредственного сплавления элементарного титана с углеродом. Titanium carbide is obtained by direct fusion of elemental titanium with carbon.

При температуре выше 1600^oС карбид титана может образовываться при действии на углерод смеси водорода с парами тетрахлорида титана.At temperatures above 1600 ^o With titanium carbide can be formed when exposed to a carbon mixture of hydrogen with vapors of titanium tetrachloride.

Недостатками известных способов и прототипа являются низкая производительность, высокие энергозатраты технологического цикла, в т.ч. на операцию поджига шихты. The disadvantages of the known methods and prototype are low productivity, high energy consumption of the technological cycle, including to the operation of firing the mixture.

Заявляемое техническое решение за счет непрерывной подачи с высокой скоростью исходных реагентов в аппарат промышленного типа увеличивает производительность процесса. The claimed technical solution due to the continuous supply with high speed of the starting reagents to the apparatus of an industrial type increases the productivity of the process.

Сущность способа получения карбида титана выражается следующей совокупность существенных признаков: в герметичный реактор подают шихту из титанового порошка и сажистого углерода; шихту подают непрерывно в нагретый до 1000-1050^oC реактор; соотношение объема подаваемой шихты и объема реактора поддерживают 1 (250-500).The essence of the method for producing titanium carbide is expressed by the following set of essential features: a mixture of titanium powder and carbon black is fed into a sealed reactor; the charge is fed continuously into a reactor heated to 1000-1050 ^o C; the ratio of the volume of the fed charge and the volume of the reactor is maintained at 1 (250-500).

Изобретательский уровень и новизна предлагаемого способа заключается в непосредственном взаимодействии металлического титана с сажистым углеродом при высокой температуре. The inventive step and novelty of the proposed method consists in the direct interaction of metallic titanium with carbon black at high temperature.

Исходная шихта поступает в нагретый реактор, относительно быстро прогревается, вследствие чего протекает процесс карбидизации. Постоянная подача исходной шихты обеспечивает поддержание высокой температуры в зоне реакции за счет большой экзотермичности процесса карбидизации. Наличие большого свободного объема в реакторе позволяет гасить резкое повышение давления газа, выделяющегося при процессе карбидизации газов. Непрерывная подача исходных реагентов, имеющих большой свободный объем, позволяет осуществлять процесс получения карбида титана с высокой скоростью. The initial charge enters the heated reactor, warms up relatively quickly, as a result of which the carbidization process proceeds. A constant feed of the initial charge ensures the maintenance of high temperature in the reaction zone due to the large exothermicity of the carbidization process. The presence of a large free volume in the reactor allows you to quench a sharp increase in the pressure of the gas released during the carbidization of gases. The continuous supply of starting reagents having a large free volume allows the process of producing titanium carbide to be carried out at high speed.

Выбор указанных технологических параметров обусловлен следующим: при подаче исходной шихты из титанового порошка и сажистого углерода в герметичный реактор при температуре менее 1000^oC вероятность инициирования реакции взаимодействия будет низка и степень карбидизации титана будет неполной. При температуре в реакторе в начальный период выше 1050^oC возможен перегрев реактора, резкое повышение давления.The selection of the indicated technological parameters is due to the following: when the initial charge of titanium powder and soot carbon is fed into a sealed reactor at a temperature of less than 1000 ^° C, the probability of initiating an interaction reaction will be low and the degree of titanium carbidization will be incomplete. At a temperature in the reactor in the initial period above 1050 ^o C, overheating of the reactor is possible, a sharp increase in pressure.

При соотношении объема порций шихты и объема реактора менее 1:250 свободный объем аппарата не в состоянии погасить резкое увеличение давления газов, что может привести к аварийной ситуации. Соотношение шихты:реактор более 1:500 приводит к уменьшению производительности аппарата. Заданное соотношение объемов шихты и реактора выдерживается в процессе за счет того, что полученная масса карбида титана имеет большую плотность и осаждается в нижней части реактора. When the ratio of the portion of the charge to the volume of the reactor is less than 1: 250, the free volume of the apparatus is not able to absorb a sharp increase in gas pressure, which can lead to an emergency. The ratio of the mixture: reactor more than 1: 500 leads to a decrease in the productivity of the apparatus. The predetermined ratio of the volumes of the charge and the reactor is maintained in the process due to the fact that the resulting mass of titanium carbide has a high density and is deposited in the lower part of the reactor.

Пример: опыты проводили на установке, состоящей из герметичного реактора с крышкой, реакционного стакана из графита и герметичного дозатора для исходной шихты. Нагрев осуществляли в шахтной электропечи. В дозатор загружали шихту из титановых порошков и сажистого углерода, которые предварительно тщательно перемешивали. Реактор нагревали до 1000-1050^oC и осуществляли подачу шихты. По окончании процесса аппарат охлаждали, демонтировали, полученные продукты анализировали. Результаты опытов приведены в таблице.Example: experiments were performed on a plant consisting of a sealed reactor with a lid, a reaction cup of graphite and a sealed batcher for the initial charge. Heating was carried out in a shaft electric furnace. A mixture of titanium powders and carbon black, which were thoroughly mixed beforehand, was loaded into the batcher. The reactor was heated to 1000-1050 ^o C and fed the mixture. At the end of the process, the apparatus was cooled, dismantled, the resulting products were analyzed. The results of the experiments are shown in the table.

Проведенные лабораторные и полупромышленные испытания предлагаемого технологического процесса осуществлены в объеме ограничительной и отличительной частей формулы изобретения. The laboratory and semi-industrial tests of the proposed technological process are carried out in the scope of the restrictive and distinctive parts of the claims.

Claims

A method of producing titanium carbide, comprising feeding a mixture of titanium powder and carbon black into a sealed reactor and carrying out a heating reaction, characterized in that the mixture is fed continuously to a reactor heated to 1000 1050 ^{° C.} while maintaining the ratio of the volume of the fed mixture to the volume of the reactor 1 250,500.