Получение тугоплавких соединений в плазме - Краснокутский Ю.И.
Скачать (прямая ссылка):
іак как кислород-и галогениды весьма агрессивны, ultl^ пров°Д?т ча1Де всего в высокочастотной индук-їлазмотппио3Ме' Шазма города генерируется в ВЧИ-SEES ' ЧТ° позволяет получать продукты не за-или сжиНгЬЛГТЄрИаЛ0М' старый образуется при эрозии гарная "пп ЭЛектР°Д°в * ДУговой плазме. Вся вспомо-вращения осажРпа1УРа выпо*™™ из стекла. Для про**" жены электоп*ДппНИЯ ХЛорида на санках сосуды сна* сжатьщ во!духГІ?ЄВОМ- Реактор снаРУЖИ охлаждается Дов конверсией v*^XeMa Устан°вки для получения оксИ* Устанотвді іЇЇ?РВДОВ привеДена на рис. 14.
новка работает следующим образом. Хлорид
ft*
металла из питателя 13 по- Плшоо5 a ступает в испаритель 12, -рущ откуда выносится потоком транспортирующего газа (аргона) в перегреватель JO я по трубке 7 в реактор 3 через сопло 8 диаметром 3__4 мм. В результате взаимодействия хлорида с плазмой кислорода в нижней части реактора образуется аэрозоль оксида, который поступает в полый во-доохлаждаемый металлический конденсатор 2 и далее в рукавный фильтр из стеклоткани 14, где происходит улавливание основного количества продукта,, меньшая его часть оседает на стенках конденсатора.
Температура в центральной области плазменного факела достигает 5000—
7000 К. Чтобы получить порошки нужного гранулометрического состава, необходимо поддерживать на постоянном уровне следующие технологические параметры: степень разбавления паров хлорида газом-носителем, соотношение между скоростями реагирующих потоков; и мощность, вкладываемую в плазму. Увеличение расхода газа-носителя способствует повышению дисперсности! продукта, а его чрезмерное уменьшение — к агрегатированию частичек порошков и уменьшению степени их однородности.
Большое влияние на дисперсность порошков оказывают и размеры деталей реакционной аппаратуры, в особенности диаметр отверстия для ввода хлоридов в реак-^0P- Так, при получении оксида циркония найдено, что, 9 гд.ачисло Рейнольдса потока хлорида в сопле равно чек п п'о0бразуются порошки со средним диаметром части-of? и,оэ мкм, а когда число Рейнольдса равно 7,3 • IU ,. °.0бїкТСЯ Порошки со сРеДним Диаметром частичек
„р.?!3 особенность характерна для большинства способов сРеработки легколетучих соединений, когда одним и*
Рис. 14. Схема установки длж получения оксидов из легколетучих соединений [7]:
1 — ротаметр; 2 — конденсатор; 3 — реактор; 4 — факел плазмыи S — индуктор; б — газораспределительная головка; 7 — трубка для-транспортировки сырья; 8 — сопло; P — термопара; 10 — перегреватель; // переходник; 12 — испаритель; 13 — питатель; 14 — рукавный фильтр.
5?
.,V RpinecTB является плазма, а другой - ПОдаеТг 'СХСДН Soe сопло. В этом случае микро-3 НЄЄ 4To^Cb? протекающие в реакторе, можно ЯЄСКИЄк вР B»S^ последовательных стадий перемещ^
юаимодейсггвия и последующей конденса^ продуктов^ ? к Любимов и д. л. Федорова [71 исследовав окисление хлоридов циркония и кремния J кислородной плазме, выявили, что скорость тепло- и мас. •сообмена в зоне горения максимальна при наличии щ. тенсивной мелкомасштабной турбулентности, которая зависит от соотношения скоростных напоров плазменного потока и боковой струи. Оптимальная величина соотно-шения скоростных напоров колеблется от 0,123 до 0,149. При этом боковая струя попадает в центральную зону реактора. Максимальную степень прогрева боковых струй наблюдали в области их изгиба, что связано с более высокой температурой потока плазмы в этой области и развитием турбулентности. В свою очередь, более сильное искривление боковой струи наблюдается при соотношении скоростных напоров 0,135—0,149. Поэтому для оптимального газодинамического режима рекомендуется верхний предел интервала скоростных напоров. Авторы считают оптимальным газодинамический режим с числом Рейнольдса 9,5 • 105 и временем перемешивания 9,2 X 10 с, тогда весь хлорид циркония или кремния окисляется в области, имеющей максимальную светимость. Время перемешивания оказывает значительное влияние на средний размер частичек порошка только Л° n%~ 4 ' 10-3 с (Размер частичек достигает ~ 0,08 мкм); выше этого значения рост частичек незначителен.
Порошки, синтезированные при оптимальном газодинамическом режиме, характеризуются высокой дисперсностью и однородностью, а порошки, производим* JvnT^ Малой тУРбулентности,отличаются большей крупностью и неоднородностью.
вания можГИЦКИЙ 181 считает> ч™ "Po*** перемер 'S ту0^пОПредставить взаимодействие больШ Рь^распЙГ,ТНЫХ ГЛОбУл Различного размера, на KjJ Да пйе^пТпяЯпИСХ°ДНЫе СТРУИ газа-носителя и хлор* ногоХемешиаДаНИЯяВ П0Т0К плазмы. Время молеку^. ЛяРноГд?ЖЇЇ,иния будет ^висеть от скорости мол^ Диффузии идиф вглубь глоб Fa3Mepa CB^
глобулы d:
Размер турбулентных глобул определяется критерием Рейнольдса Re Id « f (Re)], который можно записать как:
Re = v0d0/v, (92)
где v0, d0 — соответственно скорость бокового потока на входе в реактор и диаметр отверстия для ввода веществ; v — вязкость.
Если учесть, что скорость диффузии зависит от температуры, то глубина превращения исходных веществ будет определяться значением V0 и d0, температурой плазмы, физическими свойствами смешиваемых струй и длиной реакционного канала.
