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invention
Fédération de Russie Patent RU2248933
PROCÉDÉ DE FABRICATION DE MINERAL SYNTHÉTIQUE
Nom du demandeur: Université d' État de Belgorod (RU)
Nom de l'inventeur: Immortal VS (RU); Trubitcin MA (RU); Dyumina PS (RU); Semenenko SV (RU); Panasenko VA (RU); Krokhin VP (RU); Minko NI (RU)
Le nom du titulaire du brevet: State University Belgorod (RU)
Adresse de correspondance: 308015, Belgorod, st. Victoire, 85, Belgique, Division de la propriété intellectuelle, TM Toktarevoy
Date de début du brevet: 28.07.2003
L'invention peut être utilisée dans l'art et des bijoux. Le mélange de poudres fines a été mélangé avec le flux auxiliaire de gaz de plasma - argon et est amené à la conduite d'alimentation en gaz de plasma dans la zone à haute température de la flamme de plasma d'une torche à plasma. La synthèse a été effectuée sous une pression de 0,22 à 0,24 MPa d'argon et son taux de 2,2 à 2,4 m 3 / h de débit. La méthode proposée permet d'améliorer la qualité des matières minérales synthétiques, mais aussi de réduire la durée du processus de production.
DESCRIPTION DE L'INVENTION
L'invention se rapporte à la production de minéraux synthétiques peuvent être utilisés dans l'art et des bijoux.
À l' heure actuelle, il existe plusieurs méthodes de fabrication des minéraux synthétiques, telles que les méthodes de Verneuil, la méthode Czochralski, procédé hydrothermique, la méthode du brevet de la Fédération de Russie №2104942.
procédé connu pour la synthèse de matériaux cristallins purs brevet RF №2104942 comprenant le mélange des composants de la charge, briquetage, fondant torche à plasma Briquette de la pression du gaz de plasma 0,24-0,26 MPa, on soumet la masse fondue résultante à homogénéiser la torche à plasma au cours du processus de synthèse. Cependant, en dépit de la bonne qualité du produit final, le procédé présente les inconvénients suivants: complexité et la durée briquetage à la fissuration lors de la fusion de la charge de la briquette et son soufflage du gaz de plasma à partir du creuset.
La solution technique la plus proche est un procédé de production méthode minérale synthétique Verneuil, consistant à mélanger les composants de la composition de charge donnée, l' alimentation dans la chambre de combustion de la charge de la trémie, déversement poudre fine par une torche à plasma pour le frittage et la cristallisation d' une broche en céramique ( «bougie d'allumage»), qui avance est ensemencée. Lors de ce cristal "pousse" dans la direction verticale en tant que matériau d'alimentation. Le recuit est effectué dans une chambre de four en supprimant (abandon) de la zone de synthèse de la broche ensemencé [1].
Les inconvénients de cette méthode sont: la durée de la synthèse dans la croissance de gros cristaux de tension résultant à des températures élevées classiques de la flamme H 2 -O 2, dans lequel une grande quantité de déchets lors de la découpe des parties du produit final.
Un objet de la présente invention est d'élargir l'arsenal des procédés de synthèse pour la préparation de sels minéraux avec une haute qualité du produit final.
Un avantage supplémentaire du procédé est de réduire le temps de traitement réduit les contraintes dans le produit final - le cristal et, en conséquence - d' augmenter le rendement final.
Ce but est atteint en raison du fait que , dans le procédé de production de minéraux de synthèse consistant à préparer la charge en mélangeant les composants donnés composition stoechiométrique, la charge de traitement du gaz de plasma sous pression de la torche à plasma, poudre de charge amende est pré-mélangé avec un flux auxiliaire de gaz de plasma - argon et pénètre dans le flux supplémentaire la conduite d'alimentation en gaz de plasma dans une torche à plasma , la zone de brûleur à plasma , où la pression de 0,22 à 0,24 MPa, et de l' argon à une vitesse de de 2,2 à 2,4 m 3 / h de débit, suivie par la synthèse et la collecte de la cristallisation à l' état fondu dans le creuset.
Particularités de la méthode proposée consiste à pré-mélanger la poudre avec un mélange et le gaz de plasma d'alimentation d'entrée de ligne fine sur le gaz de plasma dans la zone de la torche à plasma torche à plasma charge de poudre fine par le flux auxiliaire du gaz de plasma sans perturber la stabilité du régime et le fonctionnement de la torche à plasma. En conséquence, ce qui augmente sensiblement le temps de séjour du mélange dans un plasma d'argon, ce qui accélère la fusion et le rendement du produit final.
Ainsi, la principale caractéristique de l'invention est un procédé d'alimentation chargé de la torche à plasma, permet de réduire la consommation de gaz de plasma, et la synthèse du temps et produire simultanément des minéraux de synthèse de haute qualité.
L'analyse des procédés connus pour la production de minéraux de synthèse nous permet de conclure sur la conformité de l'invention revendiquée, le critère de la «nouveauté».
étape Inventive est confirmée par le fait que la modification de la méthode d'alimentation par lots dans le brûleur à plasma vous permet non seulement d'obtenir un produit final de haute qualité à une tension beaucoup plus faible, mais aussi de réduire le temps de synthèse et un débit de gaz de plasma.
Les conditions de synthèse optimales sont obtenues expérimentalement, sous une pression d'argon de 0,22 à 0,24 MPa à une vitesse de 2,2 à 2,4 m 3 / h de débit. Dans ces paramètres, le travail plasmatron la synthèse de 0,15-0,20 heure (8-12 min) (voir. Le tableau 1).
Le dessin montre un schéma de synthèse pour l' obtention de minéraux.
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L'amende charge de poudre de poudre d'alimentation 1 est alimentée par la ligne 2 à la ligne d'alimentation en gaz de plasma 3, l'écoulement auxiliaire de gaz de plasma à la torche à plasma 4, 5, où la fusion de la charge dans la torche à plasma 6, la collecte et la cristallisation de la masse fondue dans le creuset 7 8. |
exemple 1
Synthèse bleu saphir
Comme cela est bien connu [1], le saphir est une variété de corindon et est un minéral précieux. composants de coloriage en saphir sont des oxydes de fer (Fe 2 O 3) et l' oxyde de titane (TiO 2) dans un rapport de 9: 1, qui couleur saphir couleurs bleu et violet.
Le matériau de départ est la composition du grain de poudre d' alumine de 20 à 100 microns. des composants colorants sont l' oxyde de titane (TiO2) et d' oxydes de fer (Fe 2 O 3), qui sont pris dans le rapport 1: 9. Les composants ont été mélangés dans un broyeur à billes avec des billes uralitovymi pendant 30 min. La composition initiale de la charge était (% en poids.): Al 2 O 3 à 99,88; TiO 2 à 0,012; Fe 2 O 3 à 0,108. La charge a été placée dans un dispositif d'alimentation en poudre et injecté dans la conduite d'alimentation en gaz de plasma vers la zone de synthèse (zone de la torche à plasma) avec un débit auxiliaire du gaz à plasma. Pour la synthèse de la torche à plasma d'arc en saphir utilisé TOS - 8M. paramètres de fonctionnement de la torche plasma sont: tension de fonctionnement de 30-32 V, courant - 400-500 A. Le gaz de formation de plasma est un flux d'argon qui était de 2.2 à 2.4 m3 / h à une pression dans la zone de la torche à plasma , 0,22 à 0,24 MPa. La consommation d'eau pour le refroidissement - 0,6 m 3 / heure. La masse fondue résultante est sous la forme de gouttelettes dispersées accumulées dans un creuset de corindon situé sur la torche de coupage plasma à une distance de 10 à 12 mm. Le creuset, la cristallisation du produit final.
De même réalisé la synthèse de saphir de la charge au début de cette composition par un procédé connu (brevet №2104942). Ensuite, analyse aux rayons X de diffraction de la composition de phase a été déterminée en saphir, la densité, la microdureté, le stress et l' indice de réfraction du produit final.
Caractéristiques comparées des méthodes connues et proposées pour la production de saphir est présenté dans le tableau 2.
exemple 2
Synthèse du spinelle rouge
Comme vous le savez, la composition de spinelle rouge noble MgAl 2 O 4 est des minéraux précieux (1).
Le matériau de départ est un mélange stoechiométrique d'oxyde d'aluminium et de magnésium (Al 2 O 3 MgO) Composition de grain de 20 à 100 microns, un composant de coloration - oxyde de chrome (Cr 2 O 3). Les composants ont été mélangés dans un broyeur à billes avec des billes uralitovymi pendant 30 minutes. La composition initiale de la charge était (% en poids). Al 2 O 3 à 72,85; MgO - 27,05; Cr 2 O 3 à 0,1.
La charge a été placée dans un dispositif d'alimentation en poudre et injecté dans la conduite d'alimentation en gaz de plasma vers la zone de synthèse (zone de la torche à plasma) avec un débit auxiliaire du gaz à plasma. Pour la synthèse de la torche à plasma d'arc de spinelle a été utilisé TOS - 8M avec les paramètres de fonctionnement suivants: tension de fonctionnement de 30 à 32 V, le courant A 400-500. gaz plasma était l' argon, le débit total de ce qui était de 2,2 m / h à une pression dans la zone de flamme de plasma de de 0,22 à 0,24 MPa. La consommation d'eau pour le refroidissement - 0,6 m 3 / heure.
La masse fondue résultante est sous forme de particules dispersées accumulées dans un creuset en corindon est situé à une distance de 10 à 20 mm, et dans lequel la cristallisation du produit final.
Propriétés noble spinelle rouge obtenu par un procédé connu et la méthode proposée sont présentés dans le Tableau 3.
RÉFÉRENCES
KT Wilke Culture de cristaux. - M: Nedra, 1977. - s.388-402..
RF brevet №2104942. Procédé de synthèse de matériaux cristallins purs à base d'oxydes réfractaires. / Krokhin VP, le BC Immortal, Puchka OV - Bull. №5. - 20.02.98.
REVENDICATIONS
Un procédé de production de minéraux de synthèse , comprenant le mélange des composants du mélange, la charge de traitement torche plasma, caractérisé en ce que la poudre de charge fine est prémélangé avec un flux auxiliaire de gaz de plasma - argon et sert à alimenter la ligne de gaz de plasma dans la zone à haute température de la flamme de plasma d'une torche à plasma et la synthèse produit sous pression d'argon 0,22 à 0,24 MPa et à une vitesse de 2,2 à 2,4 m 3 / h.
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Date de publication 19.11.2006gg
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