RU2069175C1 - Способ получения тугоплавких неорганических соединений в режиме горения - Google Patents
Способ получения тугоплавких неорганических соединений в режиме горения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2069175C1 RU2069175C1 SU4936996A RU2069175C1 RU 2069175 C1 RU2069175 C1 RU 2069175C1 SU 4936996 A SU4936996 A SU 4936996A RU 2069175 C1 RU2069175 C1 RU 2069175C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixtures
- combustion
- initial
- reactor
- rolls
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу получения неорганических соединений и может быть использовано в химической и машиностроительной отраслях промышленности. Новым в способе получения тугоплавких неорганических соединений в режиме горения является то, что готовят по крайней мере две исходные смеси, загрузку их в реактор ведут одновременно и раздельно, причем в процессе загрузки указанные смеси подают на боковые поверхности валков реактора, затем нагревают их до температуры, обеспечивающей расположение фронтов горения на постоянном расстоянии от точек подачи смесей, после чего последние подают в зоны горения, расположенные также на боковых поверхностях валков, при этом линейные скорости подачи смесей в зоны горения определяют из условия, формула которого приведена в описании. На продукты горения воздействуют одним из валков с усилием 10 - 1000 кг/см2. Готовый продукт - cложный титановольфрамовый карбид, порошок состоит из однородных частиц, выход 99%. 1 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к способу получения неорганических соединений и может быть использовано в химической и машиностроительной промышленности.
Известен способ получения тугоплавких неорганических соединений локальным воспламенением реакционной смеси, содержащей металлы III-IV и неметаллы III-IV групп, в замкнутом объеме с последующим высокотемпературным реагированием в режиме горения [1]
Недостатками данного способа являются его цикличность и неоднородность по дисперсному составу получаемого соединения.
Недостатками данного способа являются его цикличность и неоднородность по дисперсному составу получаемого соединения.
Наиболее близким к изобретению является способ получения тугоплавких неорганических соединений в режиме горения путем непрерывной подачи исходной экзотермической смеси в зону горения реактора и ее термообработки в указанном режиме с последующим непрерывным отводом полученного соединения [2]
Недостатком известного способа является невысокий выход целевого продукта и его неоднородность по фазовому составу из-за нестабильности условий горения, что затрудняет его применение для получения твердых сплавов. Измельчение этих порошков практически трудноосуществимо из-за высокой абразивной способности их.
Недостатком известного способа является невысокий выход целевого продукта и его неоднородность по фазовому составу из-за нестабильности условий горения, что затрудняет его применение для получения твердых сплавов. Измельчение этих порошков практически трудноосуществимо из-за высокой абразивной способности их.
Целью изобретения является повышение выхода целевого продукта и улучшение его фракционного состава за счет повышения стабильности условий горения.
Поставленная цель достигается тем, что в способе получения тугоплавких неорганических соединений в режиме горения, включающем приготовление исходных смесей компонентов, составляющих соединение, непрерывную загрузку указанной смеси в реактор, подачу ее в зону горения и термообработку в названном режиме с последующей непрерывной выгрузкой полученного соединения, согласно изобретению готовят по крайней мере две исходные смеси, загрузку их в реактор ведут одновременно и раздельно, причем в процессе загрузки указанные смеси подают на боковые поверхности валков реактора, затем нагревают их до температуры, обеспечивающей расположение фронтов горения на постоянном расстоянии от точек подачи смесей, после чего последние подают в зоны горения, расположенные также на боковых поверхностях валков, при этом линейные скорости подачи смесей в зоны горения определяют из условия
V < V1.2...n<V (I)
где V линейные скорости адиабатического горения исходных смесей при нормальных условиях, см/с,
V1.2...n линейные скорости подачи исходных смесей в зоны горения, см/с,
V максимально допустимые линейные скорости подачи исходных смесей в зоны горения, определяемые как ближайший к V корень уравнения
где
,
,
,
F функция переменных ,
β функция переменных ,
T температуры горения исходных смесей, K,
V безразмерная скорость,
То температура окружающей среды, K,
R универсальная газовая постоянная, кал/мол•K,
Q1,2...n теплотворные способности исходных смесей, кал/г,
C1,2...n теплоемкости исходных смесей, кал/г K,
ρ1,2...n плотности исходных смесей, г/см3,
Е1,2...n энергии активации экзотермического химического превращения исходных смесей, кал/моль,
коэффициенты теплопотерь боковых поверхностей валков реактора, кал/см•c•K,
α1,2...n коэффициенты теплообмена между исходными смесями и боковыми поверхностями валков реактора, кал/см2•c•K,
κ1,2...n расстояние между точками подачи исходных смесей на боковые поверхности валков и выгрузки соединения, см.
V
где V
V1.2...n линейные скорости подачи исходных смесей в зоны горения, см/с,
V
где
,
,
,
F функция переменных ,
β функция переменных ,
T
V безразмерная скорость,
То температура окружающей среды, K,
R универсальная газовая постоянная, кал/мол•K,
Q1,2...n теплотворные способности исходных смесей, кал/г,
C1,2...n теплоемкости исходных смесей, кал/г K,
ρ1,2...n плотности исходных смесей, г/см3,
Е1,2...n энергии активации экзотермического химического превращения исходных смесей, кал/моль,
коэффициенты теплопотерь боковых поверхностей валков реактора, кал/см•c•K,
α1,2...n коэффициенты теплообмена между исходными смесями и боковыми поверхностями валков реактора, кал/см2•c•K,
κ1,2...n расстояние между точками подачи исходных смесей на боковые поверхности валков и выгрузки соединения, см.
Адиабатические линейные скорости горения исходных смесей при нормальных условиях вычисляют по скорости Зельдовича для начальной температуры То
где Kо предэкспонент, 1/с,
λ1,2..n коэффициенты теплопроводности смесей, кал/см•c•К.
где Kо предэкспонент, 1/с,
λ1,2..n коэффициенты теплопроводности смесей, кал/см•c•К.
На продукты горения перед выгрузкой воздействуют одним из валков с усилием 10 1000 кг/см2.
На чертеже представлено схематическое изображение реактора, в котором реализуют способ по изобретению.
Исходные смеси при помощи загрузочных устройств 1 подают на валки 2, которые предварительно нагревают элементами 3. На валках 2 за счет их движения загруженные смеси располагаются в виде слоев 4. Устройства 5 в зонах А-Б cлоев смесей инициируют процесс горения. На прореагировавшие смеси воздействуют этими же валками 2 с усилием от 10 до 1000 кг/см2, регулируемым пружиненным механизмом 6. Готовый продукт 7 поступает в приемное устройство 8, налипший на валки продукт отделяют скребками 9. Валки заключены в кожух 10, в который через патрубок 11 вводят нейтральный газ для изоляции готового продукта от атмосферного воздуха.
Зоны А-Б представляют собой зоны автостабилизации фронтов горения относительно точек В загрузочных устройств.
Если тепло, выделяемое при синтезе тугоплавкого неорганического соединения, достаточно для поддержания режима автостабилизации горения, то нагревательные элементы 3 отключают, если нет, что снижают их нагрев до величины, необходимой для создания условий режима автостабилизации горения.
Сущность автостабилизации заключается в следующем.
Если фронты горения при увеличении по каким-либо причинам скоростей горения приблизятся к загрузочным устройствам, то уменьшится расстояние между фронтами горения и загрузочными устройствами. Это в свою очередь уменьшит время контакта слоев смесей с поверхностями валков, максимальные температуры их подогрева и, следовательно, скорости горения исходных смесей. Уменьшение скоростей горения переместит фронты горения в противоположные от загрузочных устройств стороны. В том случае, когда фронты горения удалятся от мест загрузки, то время контакта с поверхностями валков, температуры и скорости горения смесей увеличатся, и фронты горения вернутся в первоначальные положения. Таким образом, на поверхностях валков фронты горения колеблются относительно некоторых равновесных положений.
Пример 1.
Для подготовки одной исходной смеси берут 1 кг титана марки ПТХ-5-1 Опытного металлургического завода дисперсностью 0,08 0,45 мм и 0,25 кг углерода марки ПМ 15 ТС и перемешивают их в смесителе в течение 8 часов. Это исходная смесь N 1.
Исходную смесь N 2 готовят следующим образом. Берут 1,4 кг вольфрама марки ПВН завода "Победит" дисперсностью 0,35 0,6 мм и 0,092 кг углерода марки ПМ 15 ТС и перемешивают их в смесителе в течение 8 часов. Подготовленные таким образом исходные смеси, валковый реактор и окружающая среда имеют следующие характеристики:
плотности исходных смесей ρ1 5 г/см3, ρ2 10 г/см3,
температуры горения исходных смесей T = 3500 K, T = 1066 K,
теплоемкости исходных смесей C1 0,2 кал/г•K, C2 0,06 кал/г•K,
теплотворные способности исходных смесей Q1 640 кал/г, Q2 43 кал/г,
энергии активации экзотермического химического превращения исходных смесей Е1 Е2 45000 кал/моль,
коэффициенты теплопотерь боковых поверхностей валков реактора кал/см•c•K,
коэффициенты теплообмена между исходной смесью и боковой поверхностью валков реактора α1=α2= 0,45 кал/см2•c•K,
температура окружающей среды То 300 K,
расстояния между точками подачи каждой из исходной смесей на валки реактора выгрузки продукта x1 x2 10 cм,
линейные скорости адиабатического горения исходных смесей, при нормальных условиях рассчитанные по (3) V = 3 см/с, V = 1,2 см/с,
предэкспонент Ko 3100 1/с,
коэффициенты теплопроводности смесей
λ1 0,0162 кал/см•c•K, λ2 0,05 кал/см•c•K.
плотности исходных смесей ρ1 5 г/см3, ρ2 10 г/см3,
температуры горения исходных смесей T
теплоемкости исходных смесей C1 0,2 кал/г•K, C2 0,06 кал/г•K,
теплотворные способности исходных смесей Q1 640 кал/г, Q2 43 кал/г,
энергии активации экзотермического химического превращения исходных смесей Е1 Е2 45000 кал/моль,
коэффициенты теплопотерь боковых поверхностей валков реактора кал/см•c•K,
коэффициенты теплообмена между исходной смесью и боковой поверхностью валков реактора α1=α2= 0,45 кал/см2•c•K,
температура окружающей среды То 300 K,
расстояния между точками подачи каждой из исходной смесей на валки реактора выгрузки продукта x1 x2 10 cм,
линейные скорости адиабатического горения исходных смесей, при нормальных условиях рассчитанные по (3) V
предэкспонент Ko 3100 1/с,
коэффициенты теплопроводности смесей
λ1 0,0162 кал/см•c•K, λ2 0,05 кал/см•c•K.
Подставляя в формулу (2) числовые значения параметров для каждой из смесей в отдельности, определяют с помощью ЭВМ V и V , которые равны соответственно 5,1 и 2,4 см/с. Подставляя численнные значения V , V , V , V в (1), выбирают V1 и V2 в интервалах
3 < V1 < 5,1 и 1,2 < V2 < 2,4 (см/с).
3 < V1 < 5,1 и 1,2 < V2 < 2,4 (см/с).
Исходные смеси помещают в загрузочные устройства 1 валкового реактора и приводят в движение валка 2 с линейными скоростями V1 3,5 см/с и V2 2 см/с, предварительно нагрев их с помощью нагревательных элементов 3 до температур Т1 1200 K и Т2 839 K.
Из загрузочных устройств 1 смеси поступают на валки 2 в виде лент 4, в которых при достижении ими зон реакции инициируют процесс горения устройствами 5. После синтеза на продукты горения 7 воздействуют одним из валков 2 с усилием 300 кг/см2, регулируемым пружиной 6. Затем готовый продукт 7 собирают в приемное устройство 8. Полученный продукт измельчают в течение 1 часа с загрузкой шаров в весовом соотношении к порошку 5:1.
Готовый продукт представляет собой сложный титановольфрамовый карбид. Порошок состоит из однородных частиц, интервал зернистости 0,5 5 мкм, выход 99%
В таблице представлены данные по выходу и фракционному составу получаемых по изобретению тугоплавких соединений.
В таблице представлены данные по выходу и фракционному составу получаемых по изобретению тугоплавких соединений.
Из представленных в таблице данных следует, что изобретение позволяет получить различные тугоплавкие неорганические соединения, в частности карбиды, бориды, силициды, сложные карбиды и т.д. с выходом целевого продукта не менее 96% Порошки однородны по фракционному составу. Способ легко автоматизируется.
Claims (1)
- Способ получения тугоплавких неорганических соединений в режиме горения, включающий приготовление исходной смеси компонентов, составляющих соединение, непрерывную загрузку указанной смеси в реактор, подачу ее в зону горения и термообработку в названном режиме с последующей непрерывной выгрузкой полученного соединения, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности условий горения, готовят по крайней мере две исходные смеси, загрузку их в реактор ведут одновременно и раздельно, причем в процессе загрузки указанные смеси подают на боковые поверхности валков реактора, затем нагревают их до температуры, обеспечивающей расположение фронтов горения на постоянном расстоянии от точек подачи смесей, после чего последние подают в зоны горения, расположенные также на боковых поверхностях валков, при этом линейные скорости подачи смесей в зоны горения определяют из условия
v
где v
v1 , 2 . . . n линейные скорости подачи исходных смесей в зоны горения, см/с;
v
где
F функция переменных
β функция переменных a1,2...n,X1,2...n,C1,2...n,ρ1,2...n,v1,2...n;
T
Tо температура окружающей среды, K;
безразмерная скорость;
R универсальная газовая постоянная, кал./моль. K;
Q1 , 2 . . . n теплотворные способности исходных смесей, кал./г;
C1 , 2 . . . n теплоемкости исходных смесей, кал./г. K;
ρ1,2...n плотности исходных смесей, г/см3;
E1 , 2 . . . n энергии активации экзотермического химического превращения исходных смесей, кал./моль;
коэффициенты теплопотерь боковых поверхностей валков реактора, кал./см2.с.K;
α1,2...n коэффициенты теплообмена между исходными смесями и боковыми поверхностями валков реактора, кал./см2.с.K;
X1 , 2 . . . n расстояние между точками подачи исходных смесей на боковые поверхности валков и выгрузки соединения, см;
а на продукты горения перед выгрузкой из реактора воздействуют одним из валков с усилием 10 1000 кг/см2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4936996 RU2069175C1 (ru) | 1991-05-16 | 1991-05-16 | Способ получения тугоплавких неорганических соединений в режиме горения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4936996 RU2069175C1 (ru) | 1991-05-16 | 1991-05-16 | Способ получения тугоплавких неорганических соединений в режиме горения |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2069175C1 true RU2069175C1 (ru) | 1996-11-20 |
Family
ID=21574923
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4936996 RU2069175C1 (ru) | 1991-05-16 | 1991-05-16 | Способ получения тугоплавких неорганических соединений в режиме горения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2069175C1 (ru) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6436356B1 (en) | 2000-03-28 | 2002-08-20 | Comsyntech Ltd. | Apparatus for self-propagating high temperature synthesis |
RU2665669C1 (ru) * | 2017-07-06 | 2018-09-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева" (ФГБОУ ВО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева) | Линия для изготовления порошковых тугоплавких продуктов СВС |
RU2665852C1 (ru) * | 2017-07-06 | 2018-09-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный аграрный университет МСХА - имени К.А. Тимирязева" (ФГБОУ ВО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева) | Способ изготовления порошковых тугоплавких продуктов СВС и устройство для его осуществления |
RU2666389C1 (ru) * | 2017-07-06 | 2018-09-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева" (ФГБОУ ВО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева) | Способ изготовления порошковых тугоплавких продуктов СВС |
RU185621U1 (ru) * | 2017-07-06 | 2018-12-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева" (ФГБОУ ВО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева) | Валковый реактор для синтеза тугоплавких соединений в режиме непрерывного горения |
-
1991
- 1991-05-16 RU SU4936996 patent/RU2069175C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 255221, кл. C 01 B 31/30, 1967. Заявка WO N 90/11857, кл. B 22 F 9/16, 1990. * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6436356B1 (en) | 2000-03-28 | 2002-08-20 | Comsyntech Ltd. | Apparatus for self-propagating high temperature synthesis |
RU2665669C1 (ru) * | 2017-07-06 | 2018-09-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева" (ФГБОУ ВО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева) | Линия для изготовления порошковых тугоплавких продуктов СВС |
RU2665852C1 (ru) * | 2017-07-06 | 2018-09-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный аграрный университет МСХА - имени К.А. Тимирязева" (ФГБОУ ВО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева) | Способ изготовления порошковых тугоплавких продуктов СВС и устройство для его осуществления |
RU2666389C1 (ru) * | 2017-07-06 | 2018-09-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева" (ФГБОУ ВО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева) | Способ изготовления порошковых тугоплавких продуктов СВС |
RU185621U1 (ru) * | 2017-07-06 | 2018-12-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева" (ФГБОУ ВО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева) | Валковый реактор для синтеза тугоплавких соединений в режиме непрерывного горения |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5427761A (en) | Process for the production of metal carbides having a large specific surface under atmospheric pressure inert gas scavenging | |
EP0582571B1 (en) | Process for preparing aluminium nitride powder via controlled combustion nitridation | |
RU2069175C1 (ru) | Способ получения тугоплавких неорганических соединений в режиме горения | |
Goller et al. | The production of boron carbide by carbothermic reduction | |
RU2054376C1 (ru) | Способ получения тугоплавких неорганических соединений в режиме горения | |
CA1148363A (en) | Carbothermic production of aluminium | |
RU2054377C1 (ru) | Способ получения тугоплавких неорганических соединений в режиме горения | |
US5011800A (en) | Process for making molybdenum disilicide or molybdenum disilicide/alumina compositions | |
US5073358A (en) | Preparation of silicon nitride powder | |
KR910700198A (ko) | 탄화규소의 제조방법 | |
DE69306471T2 (de) | Drehofen für chemische Reaktionen | |
DE4327308C2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von polykristallinem Silizium | |
RU2161548C2 (ru) | Способ получения порошков тугоплавких соединений | |
JPH03228807A (ja) | 窒化ケイ素粉末の製造方法 | |
JPS5888107A (ja) | α型窒化珪素の連続製造法 | |
WO1990011857A1 (en) | Method and reactor for obtaining powdered refractory material | |
US4790986A (en) | Method and apparatus to produce a hot fluidizing gas | |
Zhang et al. | Synthesis of tungsten monocarbide by self-propagating high-temperature synthesis in the presence of an activative additive | |
Al-Kazraji et al. | Differential thermal analysis studies of the reactions of silicon and lead oxides | |
US20030101850A1 (en) | Continuous procedure for the manufacture of powdered materials | |
Miyake et al. | On the Carbon Reductions and Carburization of WO3 with Trial Rotary Carburization Furnace | |
Ohyanagi et al. | Diamond embedded TiC/Ti–Al composite fabricated by SHS–pseudo isostatic compaction | |
JPH0323484B2 (ru) | ||
Corbin et al. | “SHS” Self-Sintering of Materials in the Titanium-Boron-Carbon System | |
SU637442A1 (ru) | Способ подготовки шихты дл производства ферросплавов |