Туманов Ю. Н. Электротермические., реакции в современной химической технологии-и металлургии. — М.: Энергоиз-дат, 1981. 232 с.
Рассмотрены некоторые проблемы современной технологии неорганических материалов и металлургии, а также пути их решения с использованием электроразрядной плазмы, плазменных теплоносителей и прямого индукционного нагрева. Основное внимание уделено электротехнологическим процессам производства материалов для атомной техники. Рассмотрено прогнозирование состава, кинетика химических реакций и фазовых переходов, а также управление электротехнологическими процессами.
Для научных и инженерно-технических работников, занимающихся вопросами высокотемпературной химии, технологии и металлургии. Может быть полезна студентам и аспирантам соответствующих специальностей.
Табл. 23. Ил. 94. Библиогр. 338.
Введение
Химические реакции, осуществляемые при пропускании электрического тока через массу химически реагирующих веществ, следует называть электротермическими. Это понятие охватывает как термическое действие электрического тока, так и специфические эффекты, вызванные прохождением тока через вещество. Из специфических эффектов можно, например, назвать образование плазмы при протекании электрического тока через газообразные вещества и потенциально возможную неравновесность такой системы, заключающуюся в том, что различные подсистемы газоразрядной плазмы — электроны, ионы и нейтральные частицы — могут иметь различную температуру. К этим эффектам относятся также электромагнитное перемешивание при нагревании и плавлении веществ в высокочастотных электромагнитных полях; индукционный и диэлектрический нагрев вещества; разделение частиц по массам в плазменных центрифугах; катафорез в разрядах постоянного тока и др.
Необходимо заметить, что электротермия как область электротехники охватывает все физико-химические процессы, связанные с применением электрического тока для нагрева веществ, включая прямой, косвенный и смешанный нагрев. Хотя при прямом нагреве реагирующих веществ можно достичь минимальных потерь энергии и максимальной интенсивности нагрева, современная технология неорганических материалов в значительной мере ориентирована на использование косвенного или смешанного нагрева. Это связано главным образом с уровнем развития техники. При косвенном нагреве вещества протекание электрического тока практически не влияет на химические процессы в реакторе; действие джоулева тепла, передаваемого веществу при косвенном нагреве, практически то же самое, что и действие тепла, полученного при сжигании углеводородного топлива снаружи реактора. Поэтому только реакции, проходящие под действием прямого или смешанного нагрева электрическим током, можно считать собственна электротермическими.
Одной из тенденций развития технологии неорганических материалов является растущее потребление электроэнергии для их получения и обработки. До недавнего времени широкому распространению электротермических процессов препятствовали не только технические, но и экономические факторы: стоимость тепла, полученного сжиганием углеводородного топлива, была ниже стой-
' Оглавление
Введение ................. 3
Глава f
НЕКОТОРЫЕ ТЕНДЕНЦИИ И ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИИ НЕОРГАНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ..... 9
1.1. Тенденции развития химической технологии и металлургии . 9
1.2. Проблемы передачи энергии от источника в реактор ... 15
1.3. Проблемы создания технологических процессов, исключающих вредное влияние промышленности на биосферу .... 17
1.4. Повышение требований к чистоте и свойствам неорганических материалов.............. 20
1.5. Проблемы отходов и оборотов основной технологии ... 23
1.6. Проблемы защиты конструкционных материалов от износа 25
Глава II
ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ В ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНОЙ ПЛАЗМЕ 28
11.1. Техника получения электроразрядной плазмы .... 31
11.2. Термодинамические свойства вещества во внешнем силовом поле................37
П.З. Оценка влияния электрических полей на термодинамические
свойства веществ............ 39
П.4. Равновесие в многотемпературной химической системе . . 46
11.5. Об одном подходе к кинетике химических реакций в электрическом поле............. 51
11.6. Закалка продуктов химических реакций...... 53
11.7. Объемная конденсация продуктов электрогазовых реакций 56
Глава III
ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ В ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯХ ..............62
III. 1. Получение высокотемпературных теплоносителей с помощью
экзотермических газовых реакций........64
111.2. Электрические разряды в технике получения высокотемпературных теплоносителей..........65
111.3. Получение высокотемпературных теплоносителей с помощью ядерного реактора ........... 75
111.4. Управляемый термоядерный реактор (УТР) в производстве высокотемпературных теплоносителей......76
II 1.5. Основные параметры высокотемпературных теплоносителей 77
111.6. Расчет равновесного состава продуктов реакций, протекающих в высокотемпературных теплоносителях .... 79
111.7. Кинетика смешения веществ с плазменными теплоносителями °°
111.8. Кинетика взаимодействия распыленной жидкости с высотем-пературным теплоносителем........."
228
til.9. Скорость физико-химических превращений в потоке высокотемпературного теплоносителя.....• • • 107
ШЛО. Кинетика испарения и сублимации частиц конденсированной
фазы в плазменных теплоносителях . . . . • . • - 109
III.11. Конденсация слаболетучих продуктов газофазных реакций
в плазменных теплоносителях . ........Н2
III.12. Удельные скорости некоторых газофазных и гетерофазных
химических реакций............Н5
Глава IV
ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБИДОВ 112
IV.1. Твердофазный синтез карбидов в инертном плазменном теп-
, доносителе.............. 124
IV.2. Синтез карбидов при взаимодействии окислов с углеводородами ...............124
IV.3. Газофазный синтез карбидов при взаимодействии галогени-
дов с углеводородами...........125
IV.4. Прямой индукционный нагрев твердофазных систем . . 126 IV.5. Прямой индукционный нагрев смеси борного ангидрида и
углерода...............128
IV.6. Применение прямого индукционного нагрева для получения
карбидов различных элементов ......... 144
IV.7. Установки для получения и обработки неорганических материалов методом прямого индукционного нагрева . . . 145
Глава V
ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ И ПРОЦЕССЫ, ПЕРСПЕКТИВНЫЕ В ТЕХНОЛОГИИ НЕОРГАНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
А. Реакции разложения............148
V.I. Получение двуокиси циркония разложением циркона . . 149 V.2. Процессы разложения минералов, аналогичные процессу разложения циркона...........152
V.3. Получение окислов урана разложением азотнокислых растворов уранила .............155
V.4. Разложение сульфидов...........157
V.5. Разложение галогевидов ..........158
V.6. Разложение окислов...........169
V.7. Разделение продуктов плазмохимических реакций в плазменных центрифугах...........172
Б. Реакции восстановления...........173
V.8. Плазменное восстановление железа из окислов водородом и
углеводородами.............174
V.9. Восстановление вольфрама, молибдена и других элементов из '
окислов водородом...........177
V.10, Восстановление элементов из галогенидов . . . . . . 178
V.11. Реакции карботермического восстановления элементов из
окислов...............184
В. Реакции конверсии ............. 188
V.12. Получение двуокиси урана из гексафторида урана в высокотемпературном теплоносителе ......... '88
V. 13. К вопросу о механизме конверсии UF6 в высокотемпературном теплоносителе ............ '90
V. 14. Получение двуокиси титана.......... '94
V. 15. Получение индивидуальных и смешанных окислов хрома и
алюминия хрома и татана, конверсией галогенидов ... 196
V. 16. Конверсия хлорида титана в нитрид в азотной плазме . . 197
V. 17. Получение карбидов конверсией галогенидов в газовой фазе 198
229
V.18. Конверсия окислов в карбиды в углеводородной плазме в зоне
высокочастотного разряда.......... 200
V.19. Получение нитрида и оксинитридов кремния конверсией гидрида в тлеющем разряде......... 201
Г. Некоторые реакции синтеза.......... 202
V.20. Газофазные реакции синтеза нитридов...... 202
V.21. Гетерофазный синтез нитридов......... 203
V.22. Электрогазовый синтез озона........ 204
V.23. Реакции синтеза в неизотермической плазме разрядов при
низких давлениях ............ 204
V.24. Некоторые электротермические реакции и процессы в технологии получения и регенерации ядерного горючего . . . 205
Заключение.................. 208
Список литературы............... 212
Цена: 150руб.
