Способ получения порошкообразного неорганического материала

САНИЕ РЕТЕН йАТЕНТ Ф Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(71) Институт структурной макрокинетики РАН(73) Институг структурной макрокинетики РАН(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКООБРАЗНОГО НЕОРГАНИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА(57) Использование: в машиностроении, химическойи металлургической промышленности, в электротехнике и радиоэлектронике. Сущность изобрете 19) КС (1 ц 2 ОО 2591 ЯЦ исходных компонентов подается в реакложенный под углом 0,05 - 1 рад синтез ткиме горения. При этом реактор вращаостыо 0,1 - 150 рад/с а подачу смеси, щение в реакторе и удаление целевого проводят со скоростью, равной массовой горения смеси исходных компонентов ожет быть, использован для получения высокотемпературных сверхпроводников ксидов, а также нитридов, карбидов, боицидов. ния: смесь тор, распо ведут в ре, ют со скор ее переме материала скорости Способ м ферритов, и других о ридов, силИзобретение относится к неорганической химии, а именно к способу получения порошков неорганических материалов, которые могут быть использованы в машиностроении, химической и металлургической промышленности. в радиотехнике и радиоэлектронике.Известен способ получения порошков неорганических материалов путем термической обработки в режиме горения экзотермической смеси в реакционной зоне стационарного реактора, куда подается реагирующий или инертный газ при давлении 0,1 - 15 МПа, Продукт горения оставляют в реакторе для охлаждения до комнатной температуры, после чего извлекают для дальнейшего использования.Указанный способ из-за периодического действия применяемого реактора малопроизводителен, Исключается возможность быстрого удаления образующегося порошка.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ получения порошков неорганических материалов, в частности ферритов, включающий приготовление исходной экзотермической смеси из оксида цинка, карбоната марганца, оксица железа, их измельчение и смешение, введение порошка железа,1:овторное перемешивание, г;одачу полученной порошкаобразной экзотермической смеси в сталь ой проточный реактор и проведение термообработки в режиме горения в потокекислорода.Описанный способ не обеспечивает 100;6 выход годного продукта из-за неравномерного теплсотвода во время синтеза и оольшого температурного градиента при охлаждении продукта. Из-за периодического действия применяемого реактора способа малопроизводителен.Целью изобретения является создание способа получения порошкообразного .неорганического материала (ферритов, высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП), нитридов, карбидов, и др.), который обеспечил бы непрерывный технологический цикл, равномерный теплоотвод во время синтеза, высокую однородность продукта и повышенные производительности.Поставленная цель достигается тем, что способ получения порошкообразного неорганического материала включает приготовление экзотермической смеси исходных компонентов, ее непрерывную подачу в реактор, расположенный под углом равным, 0,05-1 рад, термическую обработку смеси в режиме горения в атмосфере реагирующего или инертного газа. При этом реактор вращают со скоростью 0,1-150 рад/с, а подачу смеси, ее перемещение в реакторе и удаление из реактора целевого материала проводят со скоростью, равной массовой5 скорости горения смеси исходных компонентов.Предлагаемый способ позволяет получать порошки неорганических материалов большого класса (ферриты, ВТСП, нитриды, "0 карбиды и др,) с различными свойствами,обеспечивающими целенаправленное практическое применение, Способ высокопроизводителен, обеспечивает равномерный теплоотвод во время синтеза и охлаждение 15 продукта, что дает возможность получениявысококачественного, однородного по всему обьему продукта. При этом выход продукта соответствует расчетному, В качестве реагирующего газа в зависимости от целе вого продукта может быть использован воздух, кислород или их смесь для получения оксидных материалов: ниобатов, танталатов, ВТСП, ферритов и т,д азот - для получения нитридов, инертный газ - для получения карбидов, боридов, силицидов и т.д, Угол наклона и скорость вращения реактора определяются экспериментально, исходя из скорости горения используемол экзотермической смеси. Величина скорости 30 вращения реактора зависит от природы исходной смеси получаемого материала и изменяется в широком пределе от 0,1 до 150 рад/с,П р и м е р 1. Получение марганец-цинкового феррита. Готовят смесь оксидов;35 цинк 17,7 мас.%, железа 29,2 мас карбоната марганца 26,1 мас,% и порошка железа 27,0 мас,%, Приготовленную экзотермическую смесь непрерывно подают в проточный реактор, расположенный под углом О наклона 0,15 рад и вращающийся со скоростью 10 рад/с. Горение инициируют кратковременным тепловым импульсом в потоке кислорода, Подачу зкзотермической смеси указанных компонентов, ее перемещение в 45 реакторе и удаление целевого материалапроводят со скоростью, равной массовой скорости горения исходной смеси, 0,3 кг/с, Удаляемый из реактора синтезированный продукт представляет собой порошок мар га не ц-ци н ково го феррита составаМпо,672 по,ззЕегОд. Выход годного продукта составляет 1000, Производительность процесса составляет 120 кг/ч.П р и м е р 2. Получение ниобата лития.55 Готовят экзотермическую смесь, состоящуюиз оксида ниобия ИЬгОэ в количестве 0,75 мас.ф , порошка ниобия 10 мас. ф и пероксида лития (.120 г 15 мас, , Смесь непрерывно подают во вращающийся со скоростью 0,1 рад/с реактор, который находится под2002591 углом наклона, равным 1,0 рад, Горение смеси инициируют от искры с помощью электрической спирали и продолжается за счет теплопередачи от горящих слоев к холодным. Синтез проводят в воздушной ат мосфере. Продукт горения непрерывно удаляется из реактора за счет его вращения и угла наклона и равен массовой скорости горения исходной смеси 0,1 кг/с, Полученный продукт представляет собой однофаз ный порошок ниобата лития(ОИЬОз) белого цвета. Выход ниобата лития составляет -100%. Производительность процесса 36 кг/ч,П р и м е р 3. Синтез ВТСП, Готовят 15 экзотермическую смесь, состоящую из пероксида бария Ва 02) в количестве 52,5 мас,%, оксида иттрия У 20 з 17,7 мас,ои порошка меди 29,8 мас,%. Смесь подают во вращающийся со скоростью 150 рад/с реак тор, угол наклона которого составляет 0,05 рад. В реактор подают кислород и иниции 25 териала, отличающийся тем, что подачусмеси осуществляют непрерывно в реактор, расположенный под углом наклона 0,05 - 1 рад и вращающийся со скоростью 0,1- 150 рад/с, при этом подачу смеси, ее 30 перемещение в реакторе и удаление из реактора целевого материала проводят со скоростью, равной массовой скорости горения смеси исходных компонентов,Составитель Л.Родина Редактор Е,Полионова Техред М.Моргентал Корректор А.ОбручарЗаказ 3206 Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 Формула изобретенияСПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКООБРАЗНОГО НЕОРГАНИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА, включающий приготовление экзотермической смеси исходных компонентов, подачу смеси в проточный реактор, термическую обработку ее в режиме горения в атмосфере реагирующего или инертного газа и последующее удаление целевого маруют смесь в потоке кислорода, Удаляемый непрерывно из реактора продукт со скоростью 0,05 кг/с представляет собой порошок черного цвета состава УВа 2 СнзОб,я с температурой перехода в сверхпроводящее состояние равной 90 К. Производительность процесса 18 кг/ч.С использованием предлагаемого способа могут быть синтезированы и другие материалы, такие как нитриды металлов и их смеси в среде азота, карбиды, силициды, бориды - в среде инертного газа, а также интерметаллиды и другие сложные материалы.Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет получать. широкий класс порошков неорганических материалов с высокой производительностью, высоким выходом и качеством,