Плазмохимический реактор

(51) 05 1/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ дисперсного материала, не требующего при этом установки дополнительных узлов для охлаждения внутренних деталей плазмотрона. Плазмохимический реактор, содержит соосно расположенные плазмотрон и реакционную камеру с графитовым вкладышем, в котором расположена смесительная камера,узлы для подачи обрабатываемого материала и вывода целевого продукта. Согласно изобретению плазмохимический реактор дополнительно содержит инжектор,соединяющий узел для подачи обрабатываемого материала со смесительной камерой, выполненной в виде усеченного конуса, основание которого направлено в сторону реакционной камеры. Диаметр отверстия инжектора соответствует диаметру отверстия смесительной камеры в месте их сопряжения, при этом оси отверстия инжектора и отверстия смесительной камеры взаимно перпендикулярны. Графитовый вкладыш со смесительной камерой установлены между плазмотроном и реакционной камерой.(72) Аринов Бейбит Жолдыбаевич Кожахметов Серик Касымович Кокшаров Андрей Валентинович Горбушин Александр Вениаминович(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Институт высоких технологий Товарищество с ограниченной ответственностью Научно-Производственный Центр Ульба(57) Изобретение относится к плазменной технике и может быть использовано при обработке дисперсных материалов плазменным способом,например флюоритовых руд и концентратов металлургических сортов, фторидов кремния,алюминия, железа, циркония и урана. Техническим результатом предлагаемого устройства является самопроизвольное всасывание Изобретение относится к плазменной технике и может быть использовано при обработке дисперсных материалов плазменным способом, в частности фторсодержащего сырья и плавиковошпатовых концентратов металлургических сортов. Известен плазмохимический реактор,содержащий последовательно и соосно расположенные плазмотрон, смесительную камеру с патрубками ввода реагентов и реакционную камеру с патрубками ввода продуктов реакции, где между плазмотроном и смесительной камерой установлено сверхзвуковое сопло с целью увеличения выхода целевого продукта. (А.с. СССР 1072778, опубл. 23.01.1980.). Недостатком известного устройства является принудительный подвод реагентов в смесительную камеру. Известен плазмохимический реактор,содержащий соосно расположенные плазмотрон и реакционную камеру с графитовым вкладышем,смесительную камеру,узлы для подачи обрабатываемого материала и вывода целевого продукта.(Патент РФ 1250159,опубл. 08.15.1994). Недостатком известного устройства является сложность конструкции и недостаточная надежность его работы,связанная с необходимостью принудительного охлаждения всех элементов смесительной камеры, куда поступают реагенты. В известной конструкции плазмотрона для снижения тепловой нагрузки узла подачи конденсированных реагентов предусмотрен подвод и отвод охлаждающей воды как внутренней, так и наружной поверхности камеры. Задачей заявленного изобретения является создание плазмохимического реактора, который обеспечивал бы упрощение устройства и повышение его надежности. Техническим результатом предлагаемого устройства является самопроизвольное всасывание дисперсного материала, не требующего при этом установки дополнительных узлов для охлаждения внутренних деталей плазмотрона. Технический результат достигается тем, что плазмохимический реактор, содержит соосно расположенные плазмотрон и реакционную камеру с графитовым вкладышем, в котором расположена смесительная камера,узлы для подачи обрабатываемого материала и вывода целевого продукта. Согласно изобретению плазмохимический реактор дополнительно содержит инжектор,соединяющий узел для подачи обрабатываемого материала со смесительной камерой, выполненной в виде усеченного конуса, основание которого направлено в сторону реакционной камеры, причем диаметр отверстия инжектора соответствует диаметру отверстия смесительной камеры в месте их сопряжения, при этом оси отверстия инжектора и отверстия смесительной камеры взаимно перпендикулярны, а графитовый вкладыш со смесительной камерой установлены между плазмотроном и реакционной камерой. 2 Поставленная задача достигается за счет того,что узел подачи обрабатываемого материала и дополнительный элемент - инжектор, расположен вне реакционной и смесительной камер, что позволяет исключить необходимость водоохлаждения данного узла, а смесительная камера в виде усеченного конуса с графитовым вкладышем и место е расположения между плазмотроном и реакционной камерой обеспечивает при возникновении перепада давления потока плазмы качественное смешивание плазменного газа и обрабатываемого материала и подачу их в реакционную камеру. Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 показан общий вид плазмохимического реактора в продольном разрезе. Плазмохимический реактор содержит соосно расположенные плазмотрон 1 и реакционную камеру 2 с графитовым вкладышем 3, в котором расположена смесительная камера 4, узел подачи обрабатываемого материала 5 и узел вывода целевого продукта 6. Инжектор 7 соединяет узел подачи обрабатываемого материала 5 со смесительной камерой 4, выполненной в виде усеченного конуса, основание которого направлено в сторону реакционной камеры 2, причем диаметр отверстия инжектора 7 соответствует диаметру отверстия смесительной камеры 4 в месте их сопряжения. Оси отверстия инжектора 7 и отверстия смесительной камеры 4 взаимно перпендикулярны,а графитовый вкладыш 3 со смесительной камерой 4 установлены между плазмотроном 1 и реакционной камерой 2. Плазмотрон 1 подает пучок плазмы в смесительную камеру 4 с графитовым вкладышем 3,где за счет расширения плазменного газа создается область пониженного давления, в результате чего из узла для подачи обрабатываемого материала 5 через инжектор 7 происходит самопроизвольное всасывание дисперсного материала в смесительную камеру 4, смешивание его с плазменным потоком, в результате чего образовавшаяся смесь поступает в реакционную камеру 2, где происходит полное химическое взаимодействие компонентов смеси и выгрузка через узел вывода целевого продукта 6. В качестве обрабатываемого материала были использованы плавиковый шпат и флюоритовый концентрат металлургических сортов. При прохождении смеси тонкодисперсного материала и плазменного газа через реакционную камеру 2 происходит пирогидролиз флюорита. Образовавшиеся продукты реакции - пары воды,оксид кальция и фтористый водород выходят из узла вывода целевого продукта 6. Использование заявленного технического решения позволит обеспечить надежность работы плазмохимического реактора и повысить его производительность за счет самопроизвольной подачи тонкодисперсного материала, интенсивности смешивания, выхода и быстрого разделения твердой и газовой фаз продуктов реакции. Предлагаемый плазмохимический реактор позволит перерабатывать помимо флюоритовых руд кремния, алюминия, ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Плазмохимический реактор,содержащий соосно расположенные плазмотрон и реакционную камеру с графитовым вкладышем, в котором расположена смесительная камера, узлы для подачи обрабатываемого материала и вывода целевого продукта, отличающийся тем, что дополнительно содержит инжектор, соединяющий узел для подачи обрабатываемого материала со смесительной камерой, выполненной в виде усеченного конуса,основание которого направлено в сторону реакционной камеры, причем диаметр отверстия инжектора соответствует диаметру отверстия смесительной камеры в месте их сопряжения, при этом оси отверстия инжектора и отверстия смесительной камеры взаимно перпендикулярны, а графитовый вкладыш со смесительной камерой установлены между плазмотроном и реакционной камерой.