Kartaev E.   Emel'kin V.   Aul'chenko S.  

Высокотемпературный синтез частиц оксида кремния хлоридным методом в режиме встречной закалки

Reporter: Kartaev E.

Проведены эксперименты по синтезу субмикронного порошка диоксида кремния в плазмохимическом реакторе проточного типа, а также численный расчет происходящих при этом процессов на основе алгоритма, разработанного для моделирования плазмохимического синтеза наночастиц диоксида титана [1,2]. Для получения наночастиц SiO2 использована установка, описанная в работе [2], с предварительным смешением реагентов – паров SiCl4 и кислорода воздуха – до подачи в струю азотной плазмы реактора. В температурном интервале 1000-1500 оС кислород активно реагирует с тетрахлоридом кремния с образованием паров двуокиси кремния и хлора по обобщенной реакции:
SiCl4 + O2 -> SiO2(c) + 2Cl2.
Далее горячий поток с частицами SiO2 поступал в узел закалки, где происходило его резкое охлаждение и разбавление в зоне рециркуляции по схеме встречной закалочной струи, образованной столкновением радиально вдуваемых в канал 8 струй. Отношение напоров струй и сносящего потока J=51, осевая глубина встречной закалки hv/D =0.6, где D – диаметр канала реактора. Конечный продукт имел следующие основные характери-стики: средний размер аморфных частиц – 28 нм, площадь удельной поверхности – около 100 м2/г, доля загрязняющей примеси элементарного хлора – 0.0 масс.%. Проведены расчеты синтеза частиц SiO2 при параметрах установки: температура плазмообразующей  струи  – 4500  К, расход  – 1 г/с, расход струи реагентов  – 2.8 г/с, состав струи: воздух – 89%, SiCl4 – 11%. Средний по числу частиц размер – 20 нм.

ЛИТЕРАТУРА
1. Aulchenko S.M. Modeling of the formation and growth of titanium dioxide particles in a flow-type plasmachemical reactor// Jornal of Enginering Physis and Thermophysics .2012. Vol.85, P.37-41.
2. Kartaev E.V., Lukashov V.P., Vashenko S.P., Aulchenko S.M., Kovalev O.B., Sergachev D.V. An experimental study of the synthesis of the ultrafine titania powder in plasmachemical flow-type reactor// International Journal of Chemical Reactor Engineering. 2014. Vol.12, No.1. P.1-20.

 


To reports list