 |
Реклама. ООО "ГК "Велунд Сталь НН" ИНН 5262389270 Erid: 2SDnjdZde8T
| |
Гелий и его получение
Свойства гелия. Впервые гелий был обнаружен в 1868 г. на солнце при наблюдении солнечного затмения. В 1895 г. он был обнаружен на земле.
Гелий (Не) вполне инертный газ без цвета и запаха. Некоторые физические константы гелия приведены в табл. 9. Он не сорбируется твердыми и расплавленными металлами.
Таблица 9. Некоторые физические константы гелия
Применение гелия. Наибольшее применение гелий находит в воздухоплавании для наполнения дирижаблей и различных воздухоплавательных аппаратов.
Гелий не горит и не взрывается. Несмотря на то, что он почти в 2 раза тяжелее водорода, подъемная сила его меньше таковой для водорода всего на 8%.
Гелий находит большое применение как заменитель азота при разбавлении кислорода, применяемого для дыхания. Смесь 20% кислорода и 80% гелия по своим химическим свойствам не отличается от воздуха, но имеет перед ним ряд преимуществ.
Гелий находит применение как рафинирующий реагент при плавке и литье цветных металлов, в частности алюминия и его сплавов. Продувка жидкого металла струей гелия извлекает растворенные в металле газы и удаляет в виде шлака неметаллические примеси А12O3. Защитная среда из гелия при литье магниевых сплавов уменьшает до нуля угар, обычный при литье на воздухе. Невоспламеняемость и большая теплопроводность гелия дают возможность применять его как гаситель пламени и защитное средство в хранилищах огнеопасных веществ (бензина, газолина и пр.).
Гелием пользуются для наполнения ламп накаливания с вольфрамовыми нитями.
Широкое применение гелия и прочих инертных газов в электротехнике обусловлено следующими их преимуществами по сравнению с другими газами (водородом, азотом и т. п.):
1) малым сопротивлением прохождению заряженных частиц;
2) низким потенциалом зажигания самостоятельного разряда;
3) малыми значениями градиентов в положительном столбе, зависящих от давления и тока;
4) большой подвижностью электронов, обусловленной тем, что при энергии электронов меньше критических потенциалов происходят только упругие соударения.
В последние годы гелий нашел применение для целей электродуговой сварки в защитной среде инертного газа. Благодаря полной инертности гелия он предохраняет расплавленный металл от взаимодействия с воздухом. Помимо влияния на металлургию сварки, гелий, как было уже показано выше, стабилизирует дугу и создает особые условия теплового воздействия дуги на металл сварного соединения.
Источники получения гелия. Гелий является продуктом радиоактивного распада. Он содержится в минералах, которые одновременно содержат уран или торий.
Газы радиоактивного распада благодаря широкому распространению радиоактивных веществ образуются повсюду. Гелий образуется медленно, но непрерывно, поэтому благодаря громадным массам горных пород образуется колоссальное количество гелия - около 25 млн. м3 в год.
Гелий обнаружен также в горных породах, рудничных газах, в газах минеральных источников и вулканов. Большое количество гелия имеется в природных газах, составными частями которых являются метан и этан. Кроме того, в этих природных газах содержится большое количество двуокиси углерода и азота, а также незначительные примеси аргона и других редких газов.
Установлено, что природные газы, богатые азотом (так называемые газы азотного типа), обычно содержат большие количества гелия. Есть предположение, что между содержанием гелия и азота в природных газах существует зависимость.
Получение гелия. Гелий получают из природных газов методом (фракционированной конденсации, который заключается в следующем: природный газ подвергается сжатию и охлаждению; при этом примеси, имеющие более высокие, чем гелий, температуры конденсации, сжижаются. Гелий, имеющий весьма низкую температуру сжижения (-269° С), остается в газообразном состоянии и в таком виде отбирается.
Промышленные установки для получения гелия, подробно описаны в специальной литературе.
В малых количествах гелий может быть получен в качестве побочного продукта в аппаратах для разделения воздуха на кислород и азот. В отличие от аргона, отбор гелия из воздухоразделительных аппаратов не представляет большой трудности.
Аргон и его получение
Свойства аргона. Аргон (А или Аr), так же, как и гелий, является одноатомным инертным газом.
Первое сообщение об открытии аргона было опубликовано в 1895 г. Чистый аргон был впервые выделен в 1899 г.
Содержание аргона в воздухе равно 0,935%.
По сравнению с другими редкими газами содержание аргона в воздухе наиболее значительно. Содержание этих газов в воздухе дано в таблице справа.
Некоторые физические свойства аргона приведены в табл. 11.
Применение аргона. Аргон широко применяется для наполнения ламп накаливания с целью уменьшения скорости испарения нити и увеличения срока службы лампы.
Вместо чистого аргона применяют аргоно-азотную смесь (так называемый технический аргон, с очисткой его от кислорода и влаги), содержащую до 18% азота; это вызвано тем, что чистый аргон обладает невысоким потенциалом зажигания самостоятельного разряда, что может привести к возникновению электрической дуги в лампе. Примесь азота повышает потенциал зажигания.
Аргон весьма широко применяется также в электровакуумной технике.
Аргон, так же как и гелий, применяется для рафинирования металлов при отливке. Так, например, аргон применяют для рафинирования нержавеющей стали при отливке. Роль инертного газа при рафинировании заключается в удалении водорода, растворенного жидким металлом. Инертный газ оказывает при этом чисто физическое действие. Жидкий металл продувается инертным газом. Поскольку в расплавленном металле водород находится под определенным давлением, то он диффундирует из металла в пузырьки инертного газа и уносится с ними в атмосферу.
Инертный газ не растворяется в расплавленном металле и при «промывке» им жидкого металла не оказывает на него вредного влияния.
В 1942 г. разработан новый способ получения магния из доломита с ферросилицием и с применением аргона в качестве инертной среды. Широкое применение чистый аргон имеет при производстве флуоресцентных ламп (лампы дневного света), которые в несколько раз экономичнее ламп накаливания.
В последнее время аргон наряду с гелием применяют в качестве защитной инертной среды при дуговой сварке ряда сплавов и металлов. При этом в каждом отдельном случае к чистоте аргона предъявляют особые требования. Эти требования видоизменяются в зависимости от условия сварки, марки свариваемого материала, материала электродов и т. п. Конкретные указания об этом приводятся в соответствующих главах книги.
Получение аргона. Аргон в промышленном масштабе добывается в качестве побочного продукта при получении кислорода и азота из воздуха. Процесс получения аргона состоит из следующих стадий: а) сжижения атмосферного воздуха; б) ректификации жидкого воздуха с целью разделения его на составные части и получения аргоно-азотно-кислородной смеси (так называемого сырого аргона); в) очистки сырого аргона.
Сжиженный атмосферный воздух подвергают ректификации. Так как точка кипения аргона выше точки кипения азота на 10° и ниже точки кипения кислорода на 3°, то происходит скопление аргона в кислородно-азотной смеси, отбираемой из определенной части ректификационной колонны.
При дополнительной разгонке этой смеси достигают еще более высокого содержания в ней аргона. Дальнейшая очистка этой смеси (сырого аргона) от кислорода производится химическим путем, сжиганием в ней серы или водорода. В результате этого получается газ, содержащий аргон, водяной пар, азот и немного кислорода. Этот газ пропускают над раскаленной смесью окиси меди и чистой меди. Водород удерживается, восстанавливая окись меди и образуя водяной пар, а медь соединяется с кислородом. Получаемый при этом газ (так называемый технический аргон), содержащий 82% и более аргона, компримируется и поступает к потребителю.
Согласно новым техническим условиям Главкислорода, технический аргон получается методом ректификации с последующим выжиганием кислорода серой. В нем содержится (в объемных %): азота от 12 до 16, кислорода и двуокиси углерода соответственно не более 0,4 и 0,3. По согласованию с потребителем технический аргон может поставляться с содержанием азота меньше 12% и до 18%, а также без капельной влаги. Если требуется получить совершенно чистый аргон без примеси азота, то полученный концентрат при повышенном давлении и повышенной температуре пропускают над металлическим кальцием. Азот образует с кальцием нитриды, а аргон как инертный газ отводится почти 100%-ной чистоты. Аппарат, в котором происходит это поглощение, требует высококачественных специальных сталей (молибденистых), так как реакция соединения азота проходит под давлением и при высокой температуре (около 500).
Технический аргон может быть также очищен методом глубокого охлаждения и фракционированной перегонки. Этим путем удаляется почти весь азот. Остатки его могут быть удалены из аргона путем пропускания над раскаленным кальцием.
Согласно новым техническим условиям Главкислорода чистый аргон получается путем ректификации технического аргона. Выпускается чистый аргон двух составов: № 1 и № 2. Чистый аргон состава № 1 содержит аргона (в объемных %) > 99,7 и примеси (в объемных %): азота < 0,24%, кислорода < 0,05% и двуокиси углерода < 0,01%. Чистый аргон состава № 2 содержит аргона > 99,2% и примеси: азота < 0,55%, кислорода < 0,2% и двуокиси углерода < 0,05%. Капельная влага отсутствует. | 
НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ
НОВОСТИ
НОВЫЕ СТАТЬИ