Устройство для получения неорганических материалов

Изобретение относится к устройствам для получения неорганических материалов. Устройство содержит рабочую камеру 1, включающую источник высокотемпературной ионизированной среды 2 и источник инертного газа 4, корпус которой имеет систему охлаждения в виде рубашки 8, заполненной хладагентом, полость камеры 1 сообщена с контейнером 3 исходного неорганического порошкообразного материала - кремния или углерода, рабочая камера 1 оснащена вакуум-установкой 5, а в полости камеры 1 размещен теплообменник 9 для аккумулирования перерабатываемого исходного материала, соединенный с источником теплообменной среды и закрепленный на одной из сторон рабочей камеры 1, соединенной с корпусом посредством шарнира 10. Техническим результатом изобретения является получение материалов, обладающих незначительным энергопотреблением при переработке исходного компонента и высокой стойкостью к агрессивным средам. 1 ил.

 

Предложенное изобретение относится к процессам получения новых материалов и касается технических средств для производства таких материалов.

Известны устройства для получения материалов и композиций на основе органических и минеральных компонентов, содержащие корпус, рабочую камеру, систему охлаждения, термогенератор, магистрали подачи исходных компонентов и отвода полученного продукта [RU 90062, B01J 20/00, 2009; RU 92654, С01В 31/02, 2009; RU 2270802, С01В 31/00, 2005].

Характерными существенными недостатками отмеченных аналогов являются: низкая производительность и незначительная эффективность ввиду несовершенства конструкции рабочей камеры и комплектующих агрегатов, не позволяющих вести получение принципиально новых материалов и композиций на их основе. Наиболее близким по сущности является технологический комплекс для получения фуллерена и производства фуллеренсодержащего материала (патент RU48529U, опубликовано: 27.10.2005), содержащий корпус в виде полой емкости, в котором размещена камера возгонки исходного углеродсодержащего материала, имеющая магистрали подачи исходного материала и инертного газа, силовой разрядный узел с парой электродов, соединенных с полюсами источника тока, магистраль отвода продукта переработки материала, устройство для подачи хладагента, отличающийся тем, что комплекс дополнительно снабжен парами электродов, все электроды установлены под углом к продольной оси корпуса, противоположно ориентированные электроды соединены с одним полюсом источника тока, а ориентированные к ним под углом другие электроды соединены с другим полюсом источника тока, камера возгонки оснащена вырезанными в нее по касательной к стенке патрубками для подачи вихревого потока инертного газа, а также оснащена бункером, заполненным пылевидным исходным материалом, и бункером для подачи аэрозольной фазы исходного материала в магистраль инертного газа, при этом магистраль отвода продукта переработки материала соединена с полостью электромагнитопневмоциклона, имеющего патрубки для отвода фракций фуллеренсодержащего материала на фильтры и на упаковку.

Техническим результатом заявляемого устройства для получения композиций на основе органических и минеральных компонентов является расширение технологических возможностей аппаратов, предназначенных для тепловой переработки минеральных материалов с их техническим совершенствованием, дающим возможность производства материалов, обладающих спектром таких свойств, как: незначительное энергопотребление при переработке исходного компонента, высокая стойкость к агрессивным средам, эффективность при получении композиции с другими материалами.

Указанный технический результат достигается за счет того, что заявлено устройство для получения неорганических материалов, содержащее рабочую камеру, включающий источник высокотемпературной ионизированной среды и источник инертного газа, корпус которой имеет систему охлаждения в виде рубашки, заполненный хладагентом, полость камеры сообщена с контейнером исходного неорганического порошкообразного материала - кремния или углерода, отличающееся тем, что рабочая камера оснащена вакуум-установкой, а в полости камеры размещен теплообменник для аккумулирования перерабатываемого исходного материала, соединенный с источником теплообменной среды и закрепленный на одной из сторон рабочей камеры, соединенной с корпусом посредством шарнира.

Изобретение поясняется чертежом (см. Фиг.).

Устройство для получения композиций на основе органических и минеральных компонентов выполнено в виде рабочей камеры 1, оснащенной источником 2 высокотемпературной ионизированной среды и соединенной с контейнером 3, заполненным порошкообразным кремнием; камера также сообщена с баллоном 4 инертного газа, например аргона, ксенона, криптона, а также соединена с вытяжной вакуум-установкой 5. Полость камеры соединена патрубком 6 с емкостью 7 для аккумулирования получаемой композиции, которую хранят в среде инертного газа или направляют на технологическое использование в качестве материала, напыляемого на различные поверхности: лопатки турбин, резцов, кислотостойкие изделия. Корпус рабочей камеры 1 имеет рубашку 8, заполненную хладагентом, по полости камеры размещен теплообменник 9, закрепленный с помощью шарнира 10 и замка 11 на нижней стороне камеры. Степень чистоты и качество получаемого материала проверяют экспресс-методом с помощью имеющейся аппаратуры анализа, например, с помощью тонкослойной хроматографии. Этот материал также может быть эффективно использован для получения различных композиций.

Работа устройства для получения композиций на основе органических и минеральных компонентов осуществляется следующим образом.

В рубашку 8 и в теплообменник 9 подают хладагент; полость камеры вакуумируют; включают источники 2 высокотемпературной ионизированной среды; из контейнера 3 подают порошкообразный кремний, осуществляют его тепловую переработку, пары кремния аккумулируют на теплообменнике 9, получая новый материал с требуемыми свойствами. Часть материала отводят по патрубку 6 в емкость 7. Материал, осевший на теплообменнике 9, удаляют с него, открыв замок 11 и, поворотом вокруг шарнира 10, освобождают теплообменник из полости камеры 1.

Таким образом, разработанное устройство в комплексе позволяет решить одну из важных задач в технологии получения материалов и композиций на основе органических и минеральных компонентов.

Возможность производства материалов, обладающих спектром таких свойств, как незначительное энергопотребление при переработке исходного компонента, высокая стойкость к агрессивным средам, эффективность при получении композиции с другими материалами, достигается за счет того, что используемый контейнер, соединенный с рабочей камерой, позволяет при его заполнении легко изменять химический состав порошка, его фракции и дисперсность; например, использовать смесь порошков углерода и кремния и/или их соединений и изотопов для получения различных вариантов новых материалов, а также тем, что в устройстве использован источник высокотемпературной ионизированной среды.

Использование высокотемпературной ионизированной среды (то есть, высокотемпературной плазмы), состоящей из ионизированных молекул инертного газа и паров порошка (например, кремния, углерода и/или иных компонент, обладающих высокой стойкостью к агрессивным средам) при вариации ее параметров (например, температуры в камере, давлении паров, состава инертного газа/газов, состава паров порошка, величины и структуры внешнего электрического и магнитного полей и т.д.) обеспечивает возможность и создает условия разнообразного соединения атомов кремния, углерода и иных материалов, например, в цепочечные структуры, кольцевые структуры, сферические структуры и т.д. между собой, образуя новые химические соединения, которые принципиально невозможно получить иными способами. Использование же инертного газа для создания высокотемпературной ионизированной среды с парами исходных порошков исходя из особенностей строения молекул инертных газов, связанных, в том числе, с полным заполнением валентными электронами их внешних электронных оболочек, не требует высоких значений напряжения и тока для создания и поддержания газового разряда, то есть большого энергопотребления.

Устройство для получения неорганических материалов, содержащее рабочую камеру, включающую источник высокотемпературной ионизированной среды и источник инертного газа, корпус которой имеет систему охлаждения в виде рубашки, заполненной хладагентом, полость камеры сообщена с контейнером исходного неорганического порошкообразного материала - кремния или углерода, отличающееся тем, что рабочая камера оснащена вакуум-установкой, а в полости камеры размещен теплообменник для аккумулирования перерабатываемого исходного материала, соединенный с источником теплообменной среды и закрепленный на одной из сторон рабочей камеры, соединенной с корпусом посредством шарнира.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу электровзрывного напыления на поверхности трения композиционных покрытий системы TiB2-Mo. Осуществляют размещение порошковой навески из диборида титана между двумя слоями молибденовой фольги.

Изобретение относится к вакуумно-плазменной обработке композитов. При обработке нанокомпозитов в водородной плазме используют установку, содержащую СВЧ-печь, установленный внутри печи кварцевый реактор для размещения в нем нанокомпозитов, состоящий из корпуса в виде полого цилиндра из кварцевого стекла и установленных на его торцах с использованием вакуумного уплотнения из термостойкой резины диэлектрических фланцев с хвостовиками для соединения с вакуумными шлангами, один из которых предназначен для подачи водорода в кварцевый реактор и снабжен натекателем, а другой - для вакуумирования СВЧ-печи и реактора при помощи механического насоса.

Изобретение относится к формированию на медных электрических контактах покрытий на основе вольфрама, углеродистого вольфрама и меди, и может быть использовано в электротехнике.

Изобретение относится к формированию на медных электрических контактах покрытий на основе вольфрама и меди, которые могут быть использованы в электротехнике. Способ включает электрический взрыв композиционного электрически взрываемого проводника, состоящего из двухслойной плоской медной оболочки массой 60-360 мг и сердечника в виде порошка вольфрама массой, равной 0,5-2,0 массы оболочки, формирование из продуктов взрыва импульсной многофазной плазменной струи, оплавление ею поверхности медного электрического контакта при поглощаемой плотности мощности 4,5-6,5 ГВт/м2, осаждение на поверхность продуктов взрыва, формирование на ней композиционного покрытия системы W-Cu и последующую импульсно-периодическую электронно-пучковую обработку поверхности покрытия при поглощаемой плотности энергии 40-60 Дж/см2, длительности импульсов 150-200 мкс и количестве импульсов 10-30 имп.

Изобретение относится к вакуумно-плазменной обработке композитов. Установка для обработки нанокомпозитов в водородной плазме содержит СВЧ-печь, установленный внутри печи кварцевый реактор для размещения в нем нанокомпозитов, состоящий из корпуса в виде полого цилиндра из кварцевого стекла и установленных на его торцах с использованием вакуумного уплотнения диэлектрических фланцев с хвостовиками для соединения с вакуумными шлангами, один из которых предназначен для подачи водорода и снабжен натекателем, а другой - для вакуумирования СВЧ-печи и реактора при помощи механического насоса.

Изобретение относится к области нанесения тонких пленок в вакууме и может быть использовано, например, в микроэлектронике. Устройство содержит вакуумную камеру и магнитную систему.
Изобретение относится к области металлургии, преимущественно к способам модификации изделий из твердых сплавов, применяемых для холодной и горячей механической обработки неметаллов, металлов и металлических сплавов, например шнеков армированных твердосплавными пластинами центрифугальных машин, применяемых в угольной промышленности для обогащения и обезвоживания угля.

Изобретение относится к формированию покрытий на медных электрических контактах и может быть использовано в электротехнике. Способ включает электрический взрыв композиционного электрически взрываемого проводника, состоящего из двухслойной плоской медной оболочки массой 60-360 мг и сердечника в виде порошка диборида титана массой, равной 0,5-2,0 массы оболочки, формирование из продуктов взрыва импульсной многофазной плазменной струи, оплавление ею поверхности медного электрического контакта при поглощаемой плотности мощности 4,5-6,5 ГВт/м2, осаждение на поверхность продуктов взрыва, формирование на ней композиционного покрытия системы TiB2-Cu и последующую импульсно-периодическую электронно-пучковую обработку поверхности покрытия при поглощаемой плотности энергии 40-60 Дж/см2, длительности импульсов 150-200 мкс и количестве импульсов 10-30 имп.

Изобретение относится к формированию на медных электрических контактах покрытий на основе молибдена, углеродистого молибдена и меди, которые могут быть использованы в электротехнике как электроэрозионно-стойкие покрытия с высокой адгезией с основой на уровне когезии.

Изобретение относится к технологии получения стабильных при высоких температурах оксидных слоев. Способ осуществляют посредством испарения мишени из сплава металлических и/или полуметаллических компонентов электрической дугой с формированием оксида, содержащего три или более компонентов.

Изобретение относится к технологии производства кремния высокой чистоты, который может быть использован в полупроводниковой промышленности, например, при изготовлении солнечных элементов или микрочипов.

Изобретение относится к способам получения кристаллических алюмосиликатов, с помощью которых производится удовлетворение потребностей использующих их по прямому назначению соответствующих отраслей промышленного производства, а именно: электротехнической, химической, а также к устройствам для осуществления такого рода технологий.

Изобретение относится к процессам и аппаратам для получения поликристаллического кремния высокой чистоты. .

Изобретение относится к технологии получения поликристаллического полупроводникового кремния из природных кремнийсодержащих концентратов. .

Изобретение относится к области цветной металлургии и позволяет увеличить выход по току и снизить температуру электролиза. .

Изобретение относится к области химии и может быть использовано при изготовлении приборов наноэлектроники, оптоэлектроники, сенсоров, фотовольтаики, а также для хранения энергии.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности, косметике и медицине при изготовлении косметических средств, лекарств, антиоксидантов, антимикробных средств, радиопротекторов, соединений для доставки генного материала.
Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при получении стабильных дисперсий в органических растворителях и изготовлении полимерных композитов.

Изобретение относится к области химической технологии получения композитных углерод-металлических материалов и может быть использовано при изготовлении катализаторов, сорбентов, наполнителей полимеров, фармацевтических препаратов, неподвижных хроматографических фаз.
Наверх