СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛМАЗОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК C01B31/06 C01B3/22 

Изобретение относится к области получения сверхтвердых материалов и водорода.

Наиболее близким по технической сущности способом получения сверхтвердых материалов является способ получения алмазов, предусматривающий воздействие взрывом кумулятивного заряда из взрывчатого твердого вещества на графит, размещаемый в металлической трубке [1]
Однако кумулятивный способ воздействия взрывной нагрузкой на графит загрязняет окружающую среду и требует дополнительных трудоемких сложных процессов по химической очистке алмазов от графита.

Наиболее близким по технической сущности устройством для получения алмазов и водорода является камера для взрывной обработки с цилиндрической полостью, в которой для ослабления воздушных ударных волн на несущую оболочку и поглощения энергии с торцов установлены трубчатые блоки [2]
Это устройство не позволяет осуществить получение алмазов из газообразной смеси и, кроме того, отсутствует защита наиболее нагруженной части установки.

Цель изобретения устранение указанных недостатков.

Для этого при способе получения алмазов, включающем воздействие кумулятивного заряда взрывчатых веществ на углеродсодержащее вещество, воздействуют кумулятивным зарядом взрывчатой газовой смеси с инертной полостью в центральной зоне, в которую впрыскивают струю веществ, содержащих соединения углеводородов в качестве углеродсодержащих веществ.

В полость центральной зоны кумулятивного заряда дополнительно впрыскивают алмазы.

В устройстве для осуществления способа получения алмазов, включающем металлическую цилиндрическую несущую оболочку взрывозащитной камеры, боковые стенки оболочки защищены внутренним пространственным цилиндрическим блоком отвода тепла и глушения воздушных ударных волн, представляющим собой замкнутую систему пустотелых усеченных пирамид, расположенных перпендикулярно оси оболочки, образованных двойными радиально расположенными металлическими стенками, соединенными между собой поперечными диафрагмами, между которыми размещены трубопроводы системы центрального энергоотвода и присоединенная масса из металлических гранул и опилок, торцы которых защищены клиновидными рассекателями, в верхнем торце оболочки размещен распределительный узел с каналами, к которым подключены водородопроводы, кислородопроводы и трубопроводы для инициирования, защищенные клиновидными рассекателями, в нижнем торце оболочки установлена воронка, к которой подведен кольцевой водопровод с форсунками, сборник алмазов с конусным отражателем и электрозадвижкой, цилиндрическая оболочка выполнена с двойными несущими стенками, между которыми размещены трубопроводы внешнего энергоотвода и присоединенная масса, устройство снабжено автоматическими системами управления взрывом, подачи компонентов взрывчатой газовой смеси, веществ, содержащих соединения углеводородов, с центрами кристаллизации, удаления алмазов, водорода и энергии.

Способ осуществляется следующим образом: в рабочее пространство подается в форме полого конуса (колокола) водород и кислород, которые, смешиваясь, образуют взрывчатую газовую смесь с энергией 1630 ккал/м³ в виде кумулятивного заряда, по оси которого одновременно впрыскивается струя веществ, содержащих соединения углеводорода, в виде сжатого газа, жидкости и мелких частиц, после чего производится инициирование взрывчатой смеси, в кумулятивной струе которой при взрыве создается давление миллионы атмосфер и температура 900^оС, что создает условия для образования кристаллов углеродов и отрыва атомов водорода из соединений углеводорода.

На фиг. 1 изображено предложенное устройство, продольный разрез; на фиг. 2 поперечный разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 узел I на фиг. 2.

Устройство для осуществления способа получения алмазов и водорода представляет собой взрывозащитную цилиндрическую металлическую камеру 1, в которой установлен внутренний блок 2 отвода тепла и глушения воздушных ударных волн 2, состоящий из замкнутых пустотелых усеченных пирамид, образованных радиально расположенными двойными стенками 3, соединенными диафрагмами 4, между которыми размещаются трубопроводы энергоотвода 5 и присоединенная масса из металлических гранул и опилок 6, защищенных клиновидными рассекателями 7. В верхнем торце оболочки 1 размещается распределительный узел 8, через который по перфорированным трубопроводам 10 и 11, размещенным в защитных рассекателях 9, подается водород или природный газ и кислород, или воздух соответственно, которые, проходя через отверстия 12 и смешиваясь, образуют взрывчатый газовый кумулятивный заряд 13 с инертной воронкой 14, углеводородсодержащие вещества впрыскиваются по каналу 15, инициирование осуществляется через трубопровод 16. В нижнем торце оболочки 1 установлена воронка 17, к которой подведен водопровод 18 с форсунками 19, направленными к оси патрубка 20, входящего в сборник алмазов 21, снабженный электрозадвижкой 22 и конусным отражателем 23. С внешней стороны оболочки 1 размещается система внешнего теплоотвода 24 с соединительными патрубками 25 и 26, оболочка 1 с внешней стороны усилена оболочкой 27 и присоединенной массой 6; отвод водорода и других образовавшихся газов на разделение осуществляется по трубопроводу 28, блок 2 крепится к оболочке 1 опорами 29. Устройство для осуществления способа размещается во взрывозащитной кабине (на чертеже не показана).

Способ получения алмазов и водорода в устройстве осуществляется в следующем порядке: включается водопровод 18 с форсунками 19, по перфорированным трубам 10 и 11 одновременно подается водород и кислород, по каналу 15 впрыскиваются вещества, содержащие соединения углеводорода и производится подрыв. Вещества, содержащие углеводород с центрами кристаллизации I, находясь под высоким давлением в кумулятивной струе II, превращаются в алмазы III и водород IV. Полученные алмазы по мере накопления в сборнике 21 удаляются открытием задвижки 22, водород удаляется по трубе 28.

Способ получения алмазов и устройство для его осуществления позволит использовать выделившуюся энергию взрыва, получив при этом экологически чистый источник энергии водород, получить практически без затрат алмазы, которые могут наращиваться до необходимых размеров и использоваться в различных отраслях народного хозяйства, снизить парниковый эффект на земле, улучшить систему транспортирования топлива.

Использование: для получения алмазов, водорода и энергии. Сущность изобретения: в центральную зону кумулятивного заряда взрывчатой газовой смеси с инертной полостью в центральной зоне впрыскивают струю веществ, содержащих соединения углеводородов. Устройство для осуществления способа включает металлическую цилиндрическую несущую оболочку взрывозащитной камеры, боковые стенки которой защищены внутренним пространственным цилиндрическим блоком отвода тепла и глушения воздушных ударных волн, представляющим собой замкнутую систему пустотелых усеченных пирамид, расположенных перпендикулярно оси оболочки, образованных двойными радиально расположенными металлическими стенками, соединенными металлическими стенками, соединенными между собой поперечными диафрагмами, в верхнем торце оболочки размещен распределительный узел с каналами, к которым подключены водородопроводы, кислородопроводы и трубопроводы для инициирования взрыва, в нижнем торце установлена воронка, к которой подведены кольцевой водопровод с форсунками, сборник алмазов с конусным отражателем. 2 с. и 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ получения алмазов, включающий воздействие кумулятивного заряда взрывчатых веществ на углеродсодержащее вещество, отличающийся тем, что воздействуют кумулятивным зарядом взрывчатой газовой смеси с инертной полостью в центральной зоне, в которую впрыскивают струю веществ, содержащих соединения углеводородов в качестве углеродсодержащего вещества. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в полость центральной зоны кумулятивного заряда дополнительно впрыскивают алмазы. 3. Устройство для получения алмазов, включающее металлическую цилиндрическую несущую оболочку взрывозащитной камеры, отличающееся тем, что боковые стенки оболочки защищены внутренним пространственным цилиндрическим блоком отвода тепла и глушения воздушных ударных волн, представляющим собой замкнутую систему пустотелых усеченных пирамид, расположенных перпендикулярно оси оболочки, образованных двойными радиально расположенными металлическими стенками, соединенными между собой поперечными диафрагмами, между которыми размещены трубопроводы системы центрального энергоотвода и присоединенная масса из металлических гранул и опилок, торцы которых защищены клиновидными рассекателями, в верхнем торце оболочки размещен распределительный узел с каналами, к которым подключены водородо-, кислородо- и трубопроводы для инициирования взрыва, защищенные клиновидными рассекателями, в нижнем торце оболочки установлена воронка, к которой подведены кольцевой водопровод с форсунками, сборник алмазов с конусным отражателем и электрозадвижкой, цилиндрическая оболочка выполнена с двойными несущими стенками, между которыми размещены трубопроводы внешнего энергоотвода и присоединенная масса, дополнительное устройство снабжено автоматическими системами управления, взрыва, подачи компонентов взрывчатой газовой смеси, веществ, содержащих соединения углеводородов, удаления алмазов, водорода и энергии.