6.Физико-химические методы получения порошков. Плазмо-химический метод. Схема установки. Получение порошка никеля
Получение порошков в плазме является разновидностью восстановительных процессов отличающегося высокой производительностью и дисперсностью полученных порошков.
П.Д. Между катодом 1 и анодом 2 под действием называемым разностью потенциалов подается плазмообразующий газ (аргон, азот, кислород). Формирует факел плазмы. Газ-восстановитель орто-водородная плазма. Взаимодействие в зоне факела с исходным сырьем с образованием металла в виде пара, который охлаждаясь концентрируется в виде высокочистого порошка. NiO + H2 = Ni + H2O
7. Карбонил процесс.
Карбонил-процесс (термическая диссоциация карбонилов).
Карбонилами называют хим. соединения металлов с группами СО. Многие карбо- нилы при комнатной температуре находятся в газообразном состоянии.
Карбонильный метод заключается в синтезе карбонилов металлов и последующей их диссоциации с выделением металла в виде порошка. Синтез осуществляется в рез-те обработки металлосодержащих материалов (скрапа, отходы и т.д.) монооксидом углерода при повышенных давлениях и температурах. Реакция идёт с выделением тепла.
I. МехАу+zСО→Мех(СО)z+уА+Q – синтез карбонила
II. Мех(СО)z→хМе+zСО-Q – термическое разложение
А – балластное вещ-во (О2, солевой остаток, примеси и т.д.).
х, у, z – коэффициенты.
Мех(СО)z – карбонил металла.
Записанные две реакции составляют единую хим. транспортную систему.
Карбонил-процесс используется для получения порошков металлов VI-VIII групп период. системы (Ni, W, Mo, Co, Fe и др.).
Преимущества:
Возможность использования различного сырья, в том числе бедного по данному металла.
Высокий выход и качество порошка.
Непрерывность процесса и возможность автоматизации.
Недостатки: метод применим для ограниченного круга металлов.
1-колонна синтеза;
2-конденсатор;
3-испаритель;
4-колонна разложения.
Принцип действия.
В колонну синтеза 1 представляющую собой прочную стальную конструкцию за- гружают исходное сырьё. В нижнюю часть колонны подаётся монооксид углерода. При синтезе протекающем при давлении до 20 МПа (2 атм.) и темп-ре до 500°С на поверхнос- ти исходного сырья адсорбируется монооксид углерода, кот. взаимодействует с металлом с образованием карбонила металла по реакции синтеза I. В результате диффузии карбони- ла к поверхности твёрдого вещества и его десорбции происходит извлечение металла в га- зообразную фазу. Образовавшаяся парогазовая смесь кроме карбонила основного металла содержит газообразные примеси – карбонилы примесей, влага, О2. Для очистки парогазо- вую смесь охлаждают в конденсаторе 2 и переводят карбонилы в жид. состояние. После реактификационной очистки (отделение карбонилов примесей) карбонил основного ком- понента в жидком состоянии поступает в испаритель 3. После подогрева газообразный карбонил поступает в колонну разложения 4. В колонне разложения происходит распад молекул карбонила на атомы металла и молекулы монооксида углерода СО в условиях повышенной температуры 200-400°С и разряжения менее 1 атм.
На кинетику и морфологию формирования частиц влияют степень разряжения, температура, конденсация паров металла. Чем ниже темп-ра, остаточное давление, кон- денсация паров металла, тем больше образуется зародышей частиц и дисперсней поро- шок. По указанному методу получают порошки с размером частиц порядка 20 мкм.