| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Ринок технологій / Актуальні винаходи і моделі / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2248933
СПОСІБ ОДЕРЖАННЯ СИНТЕТИЧНИХ МІНЕРАЛІВ
Ім'я заявника: Білгородський Державний університет (RU)
Ім'я винахідника: Безсмертний В.С. (RU); Трубіцин М.А. (RU); Дюміна П.С. (RU); Семененко С.В. (RU); Панасенко В.А. (RU); Крохин В.П. (RU); Мінько Н.І. (RU)
Ім'я патентовласника: Білгородський Державний університет (RU)
Адреса для листування: 308015, м.Білгород, вул. Перемоги, 85, БєлДУ, Відділ інтелектуальної власності, Т.М. Токтаревой
Дата початку дії патенту: 2003.07.28
Винахід може бути використано в техніці і ювелірній справі. Тонкодисперсний порошок шихти змішують з допоміжним потоком плазмообразующего газу - аргоном і подають на лінію подачі плазмообразующего газу в високотемпературну зону плазмового факела плазмового пальника. Синтез проводять при тиску аргону 0,22-0,24 МПа і його витраті 2,2-2,4 м 3 / год. Запропонований спосіб дозволяє підвищити якість синтетичних мінералів, а й скоротити тривалість процесу виробництва.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до області отримання синтетичних мінералів і може бути використано в техніці і ювелірній справі.
В даний час існує ряд способів виготовлення синтетичних мінералів, такі як способи Вернейля, Чохральського, гідротермальний метод, метод за патентом РФ №2104942.
Відомий спосіб синтезу чистих кристалічних матеріалів за патентом РФ №2104942, що включає змішування компонентів шихти, брикетування, плавлення брикету плазмовим факелом під тиском плазмообразующего газу 0,24-0,26 МПа, обробку отриманого розплаву з метою гомогенізації плазмовим факелом протягом всього процесу синтезу. Однак, незважаючи на непогану якість кінцевого продукту, спосіб має наступні недоліки: тривалість і трудомісткість брикетування, розтріскування в процесі плавлення брикету шихти і видування її плазмообразующих газу з тигля.
Найбільш близьким технічним рішенням є спосіб отримання синтетичних мінералів за методом Вернейля, що полягає в змішуванні компонентів шихти заданого складу, подачі в пічну камеру шихти з воронки, розсипу тонкодисперсного порошку через плазмовий факел до спікання і кристалізації на керамічному штифті ( "свічці"), на який заздалегідь поміщають приманку. При цьому кристал "росте" у вертикальному напрямку в міру подачі матеріалу. Відпал здійснюють в пічної камері шляхом виведення (опускання) штифта з запалом із зони синтезу [1].
Недоліками відомого способу є: тривалість синтезу, значні напруги в зростаючих кристалах, що виникають при високих температурах звичайного полум'я Н 2 О 2, в результаті чого утворюється велика кількість відходів при вирізці деталей з кінцевого продукту.
Технічною задачею даного винаходу є розширення арсеналу способів отримання синтетичних мінералів з підвищеною якістю кінцевого продукту.
Додатковою перевагою запропонованого способу є скорочення часу процесу, зниження напружень в кінцевому продукті - кристалі і, як наслідок, - збільшення виходу кінцевого продукту.
Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в способі отримання синтетичних мінералів, що полягає в приготуванні шихти шляхом змішування компонентів заданого стехіометричного складу, обробці шихти факелом плазми під тиском плазмообразующего газу, порошок тонкодисперсної шихти попередньо змішується з допоміжним потоком плазмообразующего газу - аргоном і надходить додатковим потоком на лінію подачі плазмообразующего газу в зону плазмового факела плазмового пальника, де під тиском 0,22-0,24 МПа і при витраті аргону 2,2-2,4 м 3 / год відбувається синтез з подальшим збором розплаву і його кристалізації в тиглі.
Відмінними ознаками пропонованого способу є попереднє змішування порошку тонкодисперсної шихти з плазмообразующих газом і введення на лінію подачі плазмообразующего газу в зону плазмового факела плазматрона тонкодисперсного порошку шихти за рахунок допоміжного потоку плазмообразующего газу без порушення режиму і стабільності роботи плазмотрона. В результаті істотно збільшується час перебування шихти в аргонової плазмі, що прискорює її плавлення і вихід кінцевого продукту.
Таким чином, основною відмінною ознакою пропонованого винаходу є спосіб подачі шихти в плазмову пальник, що дозволяє скоротити витрату плазмообразующего газу, а й час синтезу з одночасним отриманням синтетичних мінералів підвищеної якості.
Проведений аналіз відомих способів отримання синтетичних мінералів дозволяє зробити висновок про відповідність винаходу критерію "новизна".
Винахідницький рівень підтверджується тим, що зміна способу подачі шихти в плазмову пальник не тільки дозволяє отримати високоякісний кінцевий продукт з набагато більш низькими напругами, а й скоротити час синтезу, а й витрата плазмообразующего газу.
Оптимальними умовами синтезу, експериментально отриманими, є тиск аргону 0,22-0,24 МПа при його витраті 2,2-2,4 м 3 / год. При даних параметрах роботи плазматрона час синтезу складає 0,15-0,20 години (8-12 хв) (див. Табл.1).
На кресленні показана схема отримання синтетичних мінералів.
 |
Тонкодисперсний порошок шихти подається порошковим живильником 1 по трубопроводу 2 на лінію подачі плазмообразующего газу 3 допоміжним потоком плазмообразующего газу 4 в плазмову пальник 5, де відбувається плавлення шихти в плазмовому факелі 6, збір і кристалізація розплаву 7 в тиглі 8. |
приклад 1
Синтез сапфіру синього кольору
Як відомо [1], сапфір є різновидом корунду і є дорогоцінним мінералом. Фарбувальними компонентами в сапфірі є оксиди заліза (Fe 2 О 3) і титану (TiO 2) в співвідношенні 9: 1, які забарвлюють сапфір в сині і фіолетові кольори.
Вихідним матеріалом служив порошок оксиду алюмінію зернового складу від 20 до 100 мкм. Фарбувальними компонентами служили оксиди титану (ТiO 2) і оксиди заліза (Fе 2 О 3), які брали в співвідношенні 1: 9. Компоненти змішували в кульовий млині з уралітовимі кулями протягом 30 хв. Оригінальний склад шихти становив (Маc.%): Аl 2 О 3 - 99,88; ТiO 2 - 0,012; Fе 2 О 3 - 0,108. Шихту поміщали в порошковий живильник і вводили на лінію подачі плазмообразующего газу в зону синтезу (зону плазмового факела) за допомогою допоміжного потоку плазмообразующего газу. Для синтезу сапфіра використовували електродугової плазмотрон УПУ - 8М. Параметри роботи плазмотрона наступні: робоча напруга 30-32 В, струм - 400-500 А. Плазмообразующих газом служив аргон, витрата якого склав 2,2-2,4 м 3 / год при тиску в зоні плазмового факела 0,22-0,24 МПа. Витрата води на охолодження - 0,6 м 3 / год. Отриманий розплав у вигляді диспергованих крапель накопичувався в корундовому тиглі, розташованому від зрізу плазмового пальника на відстані 10-12 мм. В тиглі відбувалася кристалізація кінцевого продукту.
Аналогічно проводили синтез сапфіра з шихти раніше зазначеного складу за відомим способом (патент №2104942). Потім рентгенофазового аналізу визначали фазовий склад сапфіра, щільність, мікротвердість, показник заломлення і напруги в кінцевому продукті.
Порівняльна характеристика відомого і пропонованого способів отримання сапфіра представлена в табл.2.
приклад 2
Синтез шпінелі червоного кольору
Як відомо, благородна шпінель червоного кольору складу MgAl 2 O 4 є дорогоцінним мінералом (1).
Вихідним матеріалом служила стехіометрична суміш оксиду алюмінію і магнію (Al 2 O 3 · MgO) зерновим складом від 20 до 100 мкм, барвником компонентом - оксид хрому (Сr 2 О 3). Компоненти змішували в кульовий млині з уралітовимі кулями протягом 30 хвилин. Оригінальний склад шихти становив (мас.%) Аl 2 O 3 - 72,85; MgO - 27,05; Сr 2 О 3 - 0,1.
Шихту поміщали в порошковий живильник і вводили на лінію подачі плазмообразующего газу в зону синтезу (зону плазмового факела) за допомогою допоміжного потоку плазмообразующего газу. Для синтезу шпінелі був використаний електродугової плазматрон УПУ - 8М з наступними параметрами роботи: робоча напруга 30-32 В, струм 400-500 А. Плазмообразующих газом служив аргон, загальна витрата якого склав 2,2 м / год при тиску в зоні плазмового факела 0,22-0,24 Мпа. Витрата води на охолодження - 0,6 м 3 / год.
Отриманий розплав у вигляді диспергованих частинок накопичувався в корундовому тиглі, розташованому на відстані 10-20 мм, де і відбувалася кристалізація кінцевого продукту.
Властивості благородної шпінелі червоного кольору, отриманої відомим методом і пропонованим способом, представлені в таблиці 3.
ЛІТЕРАТУРА
Вільке К.Т. Вирощування кристалів. - М .: Недра, 1977. - с.388-402.
Патент РФ №2104942. Спосіб синтезу чистих кристалічних матеріалів на основі тугоплавких оксидів. / Крохин В.П., Безсмертний BC, Пучка О.В. - Бюл. №5. - 20.02.98.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Спосіб отримання синтетичних мінералів, що включає змішання компонентів шихти, обробку шихти плазмовим факелом, що відрізняється тим, що тонкодисперсний порошок шихти попередньо змішують з допоміжним потоком плазмообразующего газу - аргоном, і подають на лінію подачі плазмообразующего газу в високотемпературну зону плазмового факела плазмового пальника, а синтез виробляють при тиску аргону 0,22-0,24 МПа і його витраті 2,2-2,4 м 3 / ч.
Версія для друку
Дата публікації 19.11.2006гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.