Получение тугоплавких соединений в плазме - Краснокутский Ю.И.
Скачать (прямая ссылка):
„J- Мет°Д позволяет смешением исходных паров получать на выходе сложные соединения, твердые растворы,
9
тякже осуществлять легирование целевых продуктов мнкоопоимесями других веществ.
к достаткам метода относятся высокая коррозионная активность летучих соединений и их высокая стой-могть что необходимо учитывать при разработке тех-нологни и аппаратурного оформления процесса. Кроме ™го дисперсные порошки адсорбируют на своей поверх-ностн исходные газообразные вещества, для удаления которых проводят их рафинирование, что усложняет про-изводство. В этом методе в качестве сырья часто применяются галогениды металлов и отходящие газы содержат токсичные продукты их разложения. Для обезвреживания выхлопных газов устанавливают дополнительную аппаратуру, что также усложняет производство.
Второй метод получения отличается от первого прежде всего тем, что исходное сырье применяется в жидком диспергированном состоянии. В качестве сырья используются чистые жидкости либо растворы солей. Жидкость в плазму впрыскивают с помощью центробежных либо пневматических форсунок. В результате распыления образуются капли диаметром от 10 до 150 мкм. "
В этом методе образование продукта может осуществляться двумя путями. Согласно первому пути капли жидкого вещества полностью испаряются, в газовой фазе протекают гомогенные реакции и при охлаждении газов, образующихся в результате реакции, происходит формирование частичек порошка. Этот путь характерен для переработки чистых жидкостей. Если перерабатываются растворы солей, то после испарения растворителя остается твердый осадок, который затем разлагается под действием высокой температуры плазмы, образуя частички порошка. Химические реакции и процессы формирования частичек протекают гетерогенно. Это второй путь образования продукта.
Ynau°JlTOpOM мет°Де получения целевого продукта со-*Pf*^CHTaKHe преимущества первого метода, как высо-поимеЛ п°АИТеЛЬН0СТЬ аппаратуры, низкое содержание раствопп* "РоДУкте, возможность получения твердых
РоГсолрй "КОмпозит°в. В случае использования раство-коррозионнаяТЛ^03 ТакИе "остатки, как высокая мос?ь сыоья гактивность. токсичность, высокая стои-порошки бпп^Ледует отметить, что при этом получают
ва подакл в°п^ооВаНии тРетьего метода исходные вещест-* плазму в виде порошков. Для этого приме-
няют два способа подачи веществ — в виде частичек, взвешенных в потоке газа-носителя, либо в виде порошка, котооый вводят в реакционную камеру с помощью питателя В потоке плазмы протекают следующие процессы- нагрев частичек сырья до высокой температуры, их плавление, испарение, химические реакции, формирование частичек продукта, охлаждение. В зависимости от свойств исходных веществ указанные процессы могут протекать по-разному. Так, некоторые твердые вещества при нагреве переходят в газообразное состояние, возгоняются; тогда плавление и нагрев расплавленных капель до температуры кипения не происходит. Другие твердые вещества разлагаются или реагируют с плазмой еще до перехода в газообразное состояние. Химические реакции в этих случаях протекают гетерогенно. Гетерогенные процессы в отличие от гомогенных газофазных процессов потребляют меньше теплоты, поскольку на испарение сырья она не расходуется. Скорости химических взаимодействий при этом снижаются в десятки и сотни раз, и появляется необходимость в создании специальной аппаратуры, позволяющей значительно увеличить время контакта сырья с плазмой. На практике чаще всего предпочтение отдается гомогенным химическим реакциям, протекающим в газовой фазе.
Формирование частичек продукта во время прохождения гомогенных процессов при использовании третьего метода аналогично первому. Однако не все вещества можно подать в плазму в газообразном или жидком состоянии, поэтому третий метод позволяет значительно расширить диапазон реакций, протекающих в плазме. Кроме того, сохраняются такие преимущества второго метода, как высокая производительность аппаратуры, неагрессивность и нетоксичность сырья и продуктов, доступность и относительно невысокая стоимость исходного сырья.
Когда для получения тугоплавких соединений необходима продолжительность реакции 0,1 с и более, используют четвертый метод, сущность которого состоит в том, что плазма взаимодействует со стационарным или медленно перемещающимся слоем твердых частичек. Если температура испарения исходного сырья невелика, то такое взаимодействие может привести к переходу его в газовую фазу и все последующие процессы будут протекать аналогично первому методу, к которому, на наш взгляд, их следует и отнести. В противоположность этому тугоплавкие вещества будут реагировать в конденси-
It
пованном состоянии (гетерогенно); очевидно, механизмы химических реакций и процессы формирования продук. та будут отличаться от первых трех методов. Аппаратура, созданная для осуществления четвертого метода, позво-ляет изменять температуру в зоне реакции и время взаи-модействия в широком интервале, что способствует полной переработке исходного сырья. При этом можно управлять процессами формирования частичек продукта. Преимуществами метода являются также нетоксичность сырья, его доступность и низкая стоимость.
