RU2533580C2 - Method of nanodispersed powder production and device to this end - Google Patents
Method of nanodispersed powder production and device to this end Download PDFInfo
- Publication number
- RU2533580C2 RU2533580C2 RU2013107297/02A RU2013107297A RU2533580C2 RU 2533580 C2 RU2533580 C2 RU 2533580C2 RU 2013107297/02 A RU2013107297/02 A RU 2013107297/02A RU 2013107297 A RU2013107297 A RU 2013107297A RU 2533580 C2 RU2533580 C2 RU 2533580C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- condensed
- gas
- combustion
- products
- suspension
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/16—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
Description
Способ получения нанодисперсного порошка и устройство для его реализации. Изобретение относится к области нанотехнологий и наноматериалов и касается получения нанодисперсных порошков (НП).A method of obtaining a nanodispersed powder and a device for its implementation. The invention relates to the field of nanotechnology and nanomaterials and for the production of nanodispersed powders (NP).
Известен способ получения нанодисперсных порошков и устройство для его осуществления (патент RU на изобретение №2462332 C2, B22F 9/16, B82B 3/00, опубл. 27.09.2012, бюл. №18). Однако его недостатками являются низкая производительность, нестабильная работа вследствие налипания к внутренним стенкам предкамеры устройства конденсированных продуктов, быстрый нагрев корпуса и большие энергозатраты.A known method of producing nanodispersed powders and a device for its implementation (RU patent for the invention No. 2462332 C2,
Указанный способ получения НП по своей технической сущности является наиболее близким к предлагаемому изобретению.The specified method of obtaining NP in its technical essence is the closest to the proposed invention.
Перед изобретением была поставлена задача повышения производительности и обеспечения стабильной работы, снижение энергетических затрат.The invention was tasked with increasing productivity and ensuring stable operation, reducing energy costs.
Техническим результатом является повышение производительности, обеспечение стабильной работы, снижение энергетических затрат.The technical result is to increase productivity, ensure stable operation, reduce energy costs.
Технический результат достигается за счет того, что в способе получения нанодисперсного порошка оксида алюминия, включающем подачу в предкамеру порошкообразного алюминия и первичного активного газа, их смешивание, воспламенение металлогазовой смеси в предкамере с обеспечением перевода алюминия в газовую фазу за счет самоподдерживающейся экзотермической реакции, подачу образовавшейся смеси в основную камеру сгорания с дожиганием металла в газовой фазе при подаче вторичного активного газа - воздуха и образованием конденсированных продуктов сгорания, охлаждают стенки предкамеры и предотвращают налипание на них конденсированной фазы путем подачи в предкамеру химически нейтрального по отношению к алюминию газа, причем в качестве активного газа в предкамеру подают кислород, а в основную камеру сгорания для охлаждения подают дистиллированную воду, при этом полученные в основной камере сгорания конденсированные продукты сгорания совместно с дистиллированной водой подают в устройство отбора конденсированных продуктов сгорания, затем охлаждают образовавшуюся суспензию конденсированных продуктов сгорания (далее - суспензию) с выделением из нее нанодисперсного порошка оксида алюминия, причем часть суспензии конденсированных продуктов сгорания после дополнительного охлаждения возвращают в упомянутое устройство отбора.The technical result is achieved due to the fact that in the method for producing nanodispersed aluminum oxide powder, which includes feeding powdered aluminum and primary active gas into the prechamber, mixing them, igniting the metal-gas mixture in the prechamber with the conversion of aluminum into the gas phase due to the self-sustaining exothermic reaction, feeding the resulting mixtures in the main combustion chamber with afterburning of the metal in the gas phase upon supply of the secondary active gas - air and the formation of condensed combustion products, cool the walls of the prechamber and prevent the condensed phase from adhering to them by supplying a chemically neutral gas to the prechamber, while oxygen is used as the active gas in the prechamber, and distilled water is fed into the main combustion chamber for cooling, while the main combustion chamber, the condensed products of combustion together with distilled water are fed into the device for selecting condensed products of combustion, then the resulting suspension is cooled iju condensed combustion products (hereinafter - suspension) to isolate therefrom nanosized alumina powder, wherein a portion of the condensed slurry of combustion products after further cooling, is recycled to said selection device.
На чертеже изображена блок-схема устройства для получения нанодисперсных порошков (далее - устройства). Сплошной стрелкой показано направление движения исходных продуктов, участвующих в образовании содержащей нанодисперсные порошки суспензии.The drawing shows a block diagram of a device for producing nanodispersed powders (hereinafter - the device). The solid arrow shows the direction of motion of the starting products involved in the formation of a suspension containing nanodispersed powders.
Устройство содержит узел подачи исходного порошкообразного металла 1, предкамеру 2, систему подачи кислорода 3, систему подачи аргона 4, основную камеру сгорания 5, узел подачи вторичного активного газа 6, устройство отбора 7, узел подачи дистиллированной воды 8, охладитель суспензии 9, емкость сбора суспензии 10, установку для выделения нанодисперсных порошков 11.The device comprises a feed unit for the
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Из узла подачи исходного порошкообразного металла 1 в предкамеру 2 под давлением подают порошкообразный металл алюминий и смешивают с кислородом, поступающим из системы подачи кислорода 3. Далее воспламеняют металлогазовую смесь и переводят алюминий в газовую фазу за счет самоподдерживающейся экзотермической реакции с выделением большого количества тепла и образованием газообразных продуктов сгорания (паров алюминия и субокислов Al2O, AlO). Для снижения температуры в предкамере 2 и предотвращения налипания на ее внутренних стенках находящейся в жидком состоянии конденсированной фазы (расплавленных частиц алюминия, а также частиц конденсированного оксида Al2O3), в предкамеру 2 под давлением из системы подачи аргона 4 подают аргон. Струи аргона снижают температуру, удаляют продукты сгорания от стенок предкамеры 2, что обеспечивает стабильную работу устройства в целом. Меняя количество аргона, давление, с которым он подается, регулируют температуру в предкамере 2 и массовую долю конденсированной фазы, оседающей на ее внутреннюю поверхность. Таким образом, процесс в предкамере 2 происходит более стабильно и равномерно за счет того, что не происходит налипания оксида алюминия на ее стенки. Далее образовавшаяся смесь поступает в основную камеру сгорания 3, куда подают воздух из узла подачи вторичного активного газа 6.Powdered metal aluminum is supplied from the feed unit of the initial powdered
В результате смешения образовавшейся смеси с воздухом и дожигания газообразный алюминий превращается в конденсированный оксид, в том числе в нанооксид алюминия. С целью снижения затрат на охлаждение и предотвращение разрушения устройства в основную камеру сгорания 5 подают не дорогой инертный газ, а более дешевую дистиллированную воду из узла подачи дистиллированной воды 8.As a result of mixing the resulting mixture with air and afterburning, gaseous aluminum turns into a condensed oxide, including aluminum nanooxide. In order to reduce cooling costs and prevent the destruction of the device, not expensive inert gas, but cheaper distilled water from the distilled
В устройстве отбора 7, в которое также подают дистиллированную воду из узла подачи дистиллированной воды 8, происходит выделение конденсированного оксида алюминия и образование суспензии, которая через охладитель суспензии 9 попадает в емкость сбора суспензии 10 и далее в установку для выделения нанодисперсных порошков 11.In the
Для экономии затрат часть суспензии возвращают в устройство отбора 7 для использования совместно с уменьшенным количеством дистиллированной воды.To save costs, part of the suspension is returned to the
Когда в качестве порошкообразного металла используют алюминий, а первичным активным газом является кислород, перевод частиц исходного порошкообразного металла в газовую фазу осуществляют при значении коэффициента избытка окислителя больше 0,30 и меньше 0,36 (0,30<α<0,36), а в качестве химически нейтрального по отношению к металлу газа применяют аргон, или гелий, или водород, при этом от расхода алюминия расход аргона составляет 25-50 мас. %, расход гелия 3-5 мас.%, расход водорода 1-2 мас.%.When aluminum is used as the powder metal and oxygen is the primary active gas, the particles of the initial powder metal are transferred to the gas phase when the oxidizer excess coefficient is greater than 0.30 and less than 0.36 (0.30 <α <0.36), and as a gas chemically neutral with respect to the metal, argon, or helium, or hydrogen is used, while the consumption of argon from the consumption of aluminum is 25-50 wt. %, helium consumption 3-5 wt.%, hydrogen consumption 1-2 wt.%.
В устройство отбора 7 возвращают до 90% суспензии конденсированных продуктов сгорания.Up to 90% of the suspension of condensed products of combustion is returned to the
Предлагаемым способом, имея в предкамере 2 порошкообразный металл с размерами частиц 10-20 мкм, на выходе получают нанодисперсный порошок с размерами частиц порядка 100 нм (0,1 мкм) с улучшенными свойствами.The proposed method, having in the prechamber 2 a powdered metal with particle sizes of 10-20 μm, the output is a nanosized powder with particle sizes of the order of 100 nm (0.1 μm) with improved properties.
Устройство для получения нанодисперсного порошка характеризуется тем, что его используют для реализации указанного выше способа.A device for producing nanodispersed powder is characterized in that it is used to implement the above method.
Устройство для получения нанодисперсного порошка оксида алюминия содержит предкамеру с узлом подачи порошкообразного алюминия и системой подачи первичного активного газа, выполненную с возможностью воспламенения металлогазовой смеси,A device for producing nanodispersed alumina powder comprises a prechamber with a powder aluminum supply unit and a primary active gas supply system, configured to ignite a metal-gas mixture,
основную камеру сгорания, установленную после предкамеры и оснащенную узлом подачи вторичного активного газа - воздуха, устройство отбора конденсированных продуктов сгорания, при этом предкамера оснащена системой подачи химически нейтрального по отношению к алюминию газа для охлаждения ее стенок и предотвращения налипания на стенки конденсированной фазы, основная камера выполнена с возможностью подачи в нее охлаждающей дистиллированной воды, устройство отбора конденсированных продуктов сгорания выполнено с возможностью подачи в него дистиллированной воды для образования суспензии конденсированных продуктов сгорания и оснащено охладителем суспензии конденсированных продуктов сгорания с емкостью сбора охлажденной суспензии и узлом выделения нанодисперсного порошка алюминия из охлажденной суспензии.the main combustion chamber, installed after the prechamber and equipped with a secondary active gas – air supply unit, a condensed combustion products extraction device, while the prechamber is equipped with a gas supply system chemically neutral with respect to aluminum to cool its walls and prevent sticking to the walls of the condensed phase, the main chamber made with the possibility of supplying cooling distilled water to it, a device for selecting condensed products of combustion made with the possibility of supplying to of distilled water to form a slurry of condensed combustion products and equipped with a cooler suspension condensed combustion products with the capacity of collecting the cooled suspension and the node selection nanodispersnogo aluminum powder from the cooled suspension.
Предлагаемые изобретения являются промышленно применимыми, обладают новизной и изобретательским уровнем.The proposed inventions are industrially applicable, possess novelty and inventive step.
Claims (5)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013107297/02A RU2533580C2 (en) | 2013-02-19 | 2013-02-19 | Method of nanodispersed powder production and device to this end |
PCT/RU2013/000686 WO2014129927A1 (en) | 2013-02-19 | 2013-08-08 | Method for producing nano-dispersed powders and apparatus for realizing said method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013107297/02A RU2533580C2 (en) | 2013-02-19 | 2013-02-19 | Method of nanodispersed powder production and device to this end |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013107297A RU2013107297A (en) | 2013-11-10 |
RU2533580C2 true RU2533580C2 (en) | 2014-11-20 |
Family
ID=49516830
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013107297/02A RU2533580C2 (en) | 2013-02-19 | 2013-02-19 | Method of nanodispersed powder production and device to this end |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2533580C2 (en) |
WO (1) | WO2014129927A1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2007123092A (en) * | 2007-06-19 | 2008-12-27 | Евгений Павлович Шелудяков (RU) | DEVICE FOR PRODUCING ULTRA-DISPERSED POWDERS BY METHOD OF BURNING GAS-WEIGHT OF METAL PARTICLES |
US7582135B2 (en) * | 2005-10-17 | 2009-09-01 | Nisshin Seifun Group Inc. | Process for producing ultrafine particles |
US7678326B2 (en) * | 2001-09-25 | 2010-03-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method and apparatus for manufacturing fine particles |
EP2174735A1 (en) * | 2007-07-23 | 2010-04-14 | Taiyo Nippon Sanso Corporation | Process for producing ultrafine metal powder |
RU2462332C2 (en) * | 2010-12-21 | 2012-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" | Method of producing nanodisperse powder and device to this end |
-
2013
- 2013-02-19 RU RU2013107297/02A patent/RU2533580C2/en not_active IP Right Cessation
- 2013-08-08 WO PCT/RU2013/000686 patent/WO2014129927A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7678326B2 (en) * | 2001-09-25 | 2010-03-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method and apparatus for manufacturing fine particles |
US7582135B2 (en) * | 2005-10-17 | 2009-09-01 | Nisshin Seifun Group Inc. | Process for producing ultrafine particles |
RU2007123092A (en) * | 2007-06-19 | 2008-12-27 | Евгений Павлович Шелудяков (RU) | DEVICE FOR PRODUCING ULTRA-DISPERSED POWDERS BY METHOD OF BURNING GAS-WEIGHT OF METAL PARTICLES |
EP2174735A1 (en) * | 2007-07-23 | 2010-04-14 | Taiyo Nippon Sanso Corporation | Process for producing ultrafine metal powder |
RU2462332C2 (en) * | 2010-12-21 | 2012-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" | Method of producing nanodisperse powder and device to this end |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
КОВШОВ А.Н. и др., Основы нанотехнологии в технике, М., Издательский центр Академия, 2009, c.90-92 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2014129927A1 (en) | 2014-08-28 |
RU2013107297A (en) | 2013-11-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101618458B (en) | Preparation method of sub-micron zinc powder and preparation device thereof | |
US20160152480A1 (en) | APPARATUS FOR PRODUCING Si NANOPARTICLES USING MICROWAVE PLASMA AND PRODUCTION METHOD USING THE SAME | |
JP2019145489A (en) | Production method of solid electrolyte, solid electrolyte, active material layer, formation method of active material layer, separator layer, formation method of separator layer, and all-solid-state battery | |
WO2015156080A1 (en) | Nickel powder | |
Chun et al. | Highly mesoporous silicon derived from waste iron slag for high performance lithium ion battery anodes | |
CN106744967A (en) | Preparation method of silicon carbide powder | |
Liu et al. | Reaction synthesis of TiSi2 and Ti5Si3 by ball-milling and shock loading and their photocatalytic activities | |
RU2533580C2 (en) | Method of nanodispersed powder production and device to this end | |
CN103979587A (en) | Device and method for preparing nano aluminium oxide powder by adopting argon-oxygen plasma | |
KR102355131B1 (en) | Metal nanopowders fabricating method by hydrogen mediated metallothermic reduction (HMMR) process | |
CN103274695B (en) | Burning, synthesizing and casting method of non-oxide eutectic ceramics | |
Jung et al. | Effect of boric acid flux on the characteristics of (CeTb) MgAl11O19 phosphor particles prepared by spray pyrolysis | |
KR101310036B1 (en) | Method for preparing zirconium tetrachloride of high purity and zirconium sponge | |
KR101744630B1 (en) | Method for manufacturing porous silicon derived from ferrous slag, porous silicon prepared thereby and lithium ion battery using the silicon | |
Guojian et al. | Combustion of Na2B4O7+ Mg+ C to synthesis B4C powders | |
CN201470881U (en) | Submicron zinc powder preparation plant | |
US20160083255A1 (en) | Raw material pre-treatment method and raw material pre-treatment process system suitable for kiln phosphoric acid process | |
CN101104516A (en) | Method for synthesizing high pure and ultra-fine beta-SiC powder by self-spread burning | |
CN117916193A (en) | Plasma arc process and apparatus for producing fumed silica | |
RU2494041C1 (en) | Method of producing nano-size aluminium nitride powder | |
Qin et al. | Structural, microstructural and thermal characterization of layer-structured CaSi2 produced by clean combustion synthesis method | |
JP2014113529A (en) | Apparatus and method for manufacturing fine particle | |
Grishin et al. | Thermit-type SiO 2-Al reaction in arc discharge | |
WO2023282136A1 (en) | Method for manufacturing silicon monoxide | |
JP5811002B2 (en) | Method and apparatus for producing SiO using hollow carbon electrode |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160220 |