Получение тугоплавких соединений в плазме - Краснокутский Ю.И.
Скачать (прямая ссылка):
При повышении температуры наблюдается увеличение концентрации этилена и ацетилена, что приводит к более быстрому образованию элементарного углерода при достижении максимальной концентрации SiO2. Количество углерода в системе в зависимости от температуры изменяется от Ю-7 (T <= 1073 К) до Ю-5 моль/см3 (T = 3000 К), и реакция образования углерода происходит гораздо быстрее, чем образование SiO2. Снижение конденсированного углерода в целевых продуктах возможно путем улучшения условий смешения исходных веществ или введения в реакционную смесь веществ, тормозящих разложение углеводородов до элементарного углерода.
Оксид олова (IV). Выполнен термодинамический анализ получения оксида олова (IV) термолизом водных суспензий его гидроксида и сжиганием металлического олова в воздушной плазме. На рис. 27 приведены зависимости мольной доли газообразных компонентов в системе Sn— О—N-H-Ar с учетом конденсированных компонентов при постоянном давлении 105 Па. Из рисунка видно, что до температуры 1500 К оксид олова IV находится в конденсированном состоянии, а выше этой температур" начинается медленная его диссоциация с образованием молекулярного кислорода и газообразного оксида олова т^;^СЖтеция Sn°2 заканчивается при темпер* 2300 К-ПРИ этом в газовой фазе в молекуляР' рода и водыНОМ С0СТ0ЯНИИ «годятся оксиды азота, кисло-
coc5S\J^™ ^^«,го олова на разновес^ недостатке^™", ВЛИяет соотношение Sn/Oa. Так, при нмйЕЕ? MeTZPu°Aa В кассированной фаіе до 900 К T -??** °Л0В0 и окс™ олова (IV), 5» * образуется оксид олова (II) за счет теРмоД«с
с0циации SnO2 и окис прния металлического ПРИ Т> 1500 К оксид олова (II) переходит в газовую фазу а при температуре выше 2000 К все вещества и компоненты в системе находятся в газообразном состоянии.
Ввод в систему избыточного количества кислорода сдвигает равновесие реакции в сторону образования SnO2 и снижает удельные энергозатраты на его получение. В случае сжигания металлического олова удельные энергозатраты составляют 1,8 кДж/кг SnO2 при соотношении SnAD2 = 1, трехкратный избыток кислорода снижает удельные энергозатраты до 0,8 кДж/кг.
Порошки оксида (IV), полученные термолизом су-nS™ гиДРоксида,
3 «а
5 ¦о
О
ж:
10'
W
10
N2
SnO <-1-- ,___O1^
Ar /
¦ ,111 VK
500
1500
2500
Т.К
Рис. 27. Равновесный состав продуктов взаимодействия гидроксида оловаа (IV) (а) и металлического олова (б) с-воздухом в зависимости от температуры.
представляют собой частички ша-
" шдииксида, представляют сииии чт.і«™« ш« Рообразной формы, тетрагональной кристаллическое сйтРУктуры C0 сроним размером 0,05-0,1 мкмСодержа-1»* основного вещества (SnO2) составляет 98,5 96. Порошки, полученные сжиганием металлического олова име-^ такЖе шарообразную форму при Pa3MePe/T^"S SjS:01 >*км. При этом частички оксида <™fn(W™v? ?я,еРавномерное распределение по размерам и прояв S б°ЛЬЩУю склонность к агрегатированию. Химия* До ?о^Нализ елевых продуктов показал J™»»^™ ucr? металлического олова, содержание основного TO?a находилось в пределах 97-98 %•
85
ОКСИДЫ ЭЛЕМЕНТОВ V-Vl ГРУПП
Исследования по получению тугоплавких оксидов ЭЛр ментов V-VI групп не многочисленны.
А Л Сурисом [55] выполнены термодинамические рас •четы процесса окисления в кислороде и воздухе хлоридов вольфрама WCl6 и молибдена MoCIg. Расчеты выполнены .в интервале температур 300—5000 К при различных соотношениях кислорода к хлориду % и разном давлении в ссистеме. На рис. 28 представлены равновесные составы продуктов окисления хлорида вольфрама (VI) и хлорида молибдена (V) воздухом при стехиометрических соотношениях реагентов и давлении в системе 105 Па. Из рисунка видно, что конденсированный оксид вольфрама суще--ствует до 1600 К, а молибдена — до 1200 К. Выше этих температур для системы W—О—Cl—N вольфрам находится в газообразном состоянии в виде соединений с кислородом (W3O9, W4O12, W3O8, W2O6; WO3, WO2, WO) и хлором (WCl, WCl2, WCl3, WCl4). Аналогичные свойства выявлены и при анализе системы Mo—О—Cl—N. Выше •5000 К в составе конечных продуктов присутствуют глав-
W:Ct:0:N»/••6.•J-VZ1J
JOOO 2Ш JOOJ T.K
Рис 2& р' ^
(«) и МоС1Г(б)ВсСвшлУх^ТаВЫ пРОДУктов взаимодействия W0» ' иилдухом в зависимости
•86
от температуры.
Т-Ю'3,К
т-пг\к
Рис. 29. Технологические показатели равновесных процессов окисления хлоридов вольфрама (р = Iu5 Па).
ным образом атомарные продукты диссоциации исходного сырья.
Основные технологические показатели окисления* WCl6 при различном соотношении кислорода к хлориду металла х представлены на рис. 29. Как видно из графиков, существует широкая область полного превращения металла в оксид (ушо а* ЮО %).
Повышения степени превращения при данной температуре можно достичь за счет увеличения количества окислителя в системе. Однако увеличение окислителя сверх: стехиометрии приводит к разбавлению конечных продуктов и уменьшению высокотемпературной области существования получаемых оксидов. Затраты энергии на получение оксидов невелики и составляют ~ 0,5 МДж/кг. Однако для получения оксидов с низким содержанием? хлоридов или хлорид-ионов, а также для обеспечения несводимой скорости превращения исходного сырья процесс конверсии в большинстве случаев осуществляют при Повышенных темпера- Таблица 5. Фазовый состав и
