SU1754643A1

SU1754643A1 - Alloy for hydrogen production

Info

Publication number: SU1754643A1
Application number: SU904866283A
Authority: SU
Inventors: Александр Львович Завьялов; Марк Леонтьевич Хазин; Владимир Иванович Жучков; Борис Александрович Трошенькин; Владимир Александрович Юрманов; Николай Анатольевич Ватолин; Годердзи Эдуардович Сарджвеладзе
Original assignee: Институт металлургии Уральского отделения АН СССР
Priority date: 1990-06-18
Filing date: 1990-06-18
Publication date: 1992-08-15

Description

рен, существование которых может инициировать процесс растворени частиц порошка сплава при взаимодействии с раствором едкого натра, что ведет к разрушению силикатных оболочек, образующихс на частицах. Разрушение силикатных оболочек позвол ет вступить в реакцию с раствором едкого натра более глубоким сло м частиц сплава. Кроме того, на границах и в междендритном пространстве цепочками выдел ютс вторые фазы. Соответственно этому развиваетс межкристаллическа и очагова коррози внутри зерна.Ren, the existence of which can initiate the process of dissolving alloy powder particles when interacting with caustic soda solution, which leads to the destruction of the silicate shells formed on the particles. The destruction of silicate shells allows deeper layers of alloy particles to react with caustic soda solution. In addition, at the boundaries and in the interdendritic space, second phases are separated by chains. Accordingly, intercrystalline and focal corrosion inside the grain develops.

Наличие в сплаве кальци и кали позвол ет сократить расход щелочи и снизить ее концентрацию за счет электрокоррозии, происход щей в самом сплаве, что повышает безопасность работы.The presence of calcium and potassium in the alloy reduces the consumption of alkali and reduces its concentration due to electrocorrosion, which occurs in the alloy itself, which increases the safety of operation.

Изобретение иллюстрируетс следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.

Сплав получали сплавлением или восстановлением отдельных компонентов в инертной атмосфере из коксика, брикетов золы и кварцита.The alloy was obtained by fusing or reducing individual components in an inert atmosphere from coke, ash briquettes and quartzite.

Нижний предел по железу (5%) обусловлен технологическими особенност ми получени сплава в руднотермической печи, не позвол ющей иметь сплав с меньшим количеством железа. Количество железа более 15% приводит к уменьшению степени использовани сплава дл получени водорода .The lower limit for iron (5%) is due to the technological features of the production of the alloy in the ore-smelting furnace, which does not allow for an alloy with a smaller amount of iron. The amount of iron more than 15% leads to a decrease in the degree of use of the alloy to produce hydrogen.

Содержание в сплаве алюмини менее 3% не достаточно дл образовани силицидов алюмини , улучшающих степень использовани сплава. Количество алюмини в сплаве более 20% приводит к образованию сложных интерметаллидов, преп тствующих выделению при реакции со щелочным продуктом максимального количества водорода.An aluminum alloy content of less than 3% is not sufficient to form aluminum silicides, which improve the degree of utilization of the alloy. The amount of aluminum in the alloy of more than 20% leads to the formation of complex intermetallic compounds that prevent the release of the maximum amount of hydrogen during the reaction with the alkaline product.

Содержание кальци в сплаве менее 0,1 иболее 1,5% приводит к снижению газопроизводительности по водороду, так как кальций в этих количествах вл етс катализатором этой реакции.The calcium content in the alloy is less than 0.1 and more than 1.5% leads to a decrease in gas production by hydrogen, since calcium in these quantities is a catalyst for this reaction.

Количество бора менее 0,01 % не позвол ет использовать его как катализатор процесса выделени водорода из ферросиликоалюмини . При содержании бора 5-10% образуютс химические соединени с железом, алюминием и кремнием, что ведет к уменьшению газопроизводительности сплаеа.An amount of boron less than 0.01% prevents its use as a catalyst for the process of hydrogen evolution from ferrosilicoaluminium. When the boron content is 5-10%, chemical compounds are formed with iron, aluminum and silicon, which leads to a decrease in the gas production rate of the weld.

При содержании кальци и кали в сплаве менее 0,1 и 0,01% соответственно не происходит интенсивного взаимодействи сплава с раствором и образовани щелочных комплексов, благодар которым происход т наиболее полна реакци сплава соWhen the content of calcium and potassium in the alloy is less than 0.1 and 0.01%, respectively, there is no intensive interaction of the alloy with the solution and the formation of alkaline complexes, due to which the most complete reaction of the alloy with

щелочью и лучшее разделение металла и продуктов реакции. Выбор верхнего предела 1 % обусловлен тем, что высока температура руднотермической плавки не позвол ет получить более 1% кали в сплаве.alkali and better separation of metal and reaction products. The choice of the upper limit of 1% is due to the fact that the high temperature of the ore-thermal smelting does not allow obtaining more than 1% of potassium in the alloy.

Полученный сплав испытывали следующим образом. Порошок сплава засыпали в термостатируемый реактор с водным раствором едкого натра концентрацией 10%, 0 Через 5-8 с начиналась химическа реакци , сопровождакж(а с выделением водорода . Врем реакции 60 мин, температура реакции 90°С. Масса сплава 10 г. Выдел ющийс газ по газоотводной трубке поступал 5 в газометрическую бюретку, Скорость выделени водорода определ ли как изменение объема выдел ющегос газа на единицу массы за единицу времени.The resulting alloy was tested as follows. The alloy powder was poured into a thermostatted reactor with an aqueous solution of sodium hydroxide with a concentration of 10%, 0 After 5-8 seconds, a chemical reaction began, followed by (and with evolution of hydrogen. The reaction time was 60 minutes, the reaction temperature was 90 ° C. The alloy weight was 10 g. the gas through the vapor pipe entered 5 into the gas burette. The rate of hydrogen evolution was determined as the change in the volume of the liberated gas per unit mass per unit time.

Коэффициент использовани сплава ол- 0 редел ли как отношение экспериментально полученного объема газа к теоретически возможному.The utilization ratio of the alloy is determined as the ratio of the experimentally obtained gas volume to the theoretically possible.

Предлагаемый сплав опробован на кафедре общей химии Свердловского горного 5 института и в лаборатории металлургии стали и ферросплавов Института металлургии УрО АН СССР.The proposed alloy was tested at the Department of General Chemistry of the Sverdlovsk Mining Institute 5 and in the laboratory of metallurgy of steel and ferroalloys of the Institute of Metallurgy of the Ural Branch of the USSR Academy of Sciences.

Примеры газовыделени из сплавов известного и предлагаемого приведены в таб- 0 лице.Examples of gas evolution from alloys known and proposed are given in the table.

По результатам испытаний можно сделать следующие выводы: введение в сплав дополнительных компонентов (кальци , кали и бора) обеспечивает получение опти- 5 мальной структуры сплава и позвол ет интенсифицировать химическую реакцию. Наилучшие результаты показал сплав состав , мас.%; железо 10-15; алюминий 4-6; кальци 0,5-1,0; калий 0,5-1,0; бор 0,01-3,2; 0 кремний остальное.According to the test results, the following conclusions can be made: the introduction of additional components (calcium, potassium and boron) into the alloy provides for obtaining the optimum structure of the alloy and allows intensifying the chemical reaction. The best results showed alloy composition, wt.%; iron 10-15; aluminum 4-6; calcium 0.5-1.0; potassium 0.5-1.0; boron 0.01-3.2; 0 silicon the rest.

Коэффициент использовани исходного вещества повысилс до 96-97% против 60% в известном сплаве, а удельна производительность возросла до 4,71 м кг-1 с-1 5 против 1,41 м в известном сплаве.The utilization rate of the starting material increased to 96-97% versus 60% in a known alloy, and the specific productivity increased to 4.71 mkg-1 s-1 5 versus 1.41 m in a known alloy.

Claims

Claims of the Invention An alloy for producing hydrogen containing iron, silicon, and aluminum, is enough to additionally contain calcium, boron, and potassium in the following ratios, wt. %: 5 Iron5.0-15.0

Aluminum3.0-20.0

Calcium0,1-1,5

Bor0,01-3,2

Potassium0.01-1.0

Silicon Else