颗粒系统和方法技术方案

可以使用本文提供的系统和方法生成具有合适性质的颗粒。所述颗粒可以包括碳颗粒。在一些实例中，提供了用于冶金应用的碳颗粒。

Particle systems and methods

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】颗粒系统和方法交叉引用本申请要求于2017年8月28日提交的美国临时申请号62/551,070的权益，该申请通过引用整体并入本文。
技术介绍
颗粒被用于许多家庭和工业应用。可以通过各种化学过程来产生颗粒。与此类化学过程相关的性能和能量供应已经随着时间的推移而逐步发展。
技术实现思路
本公开内容提供了例如碳纳米颗粒，其中所述碳纳米颗粒由气相前体制备并且具有大于3.0nm的Lc，并且其中碳纳米颗粒掺和(admix)在与金属或金属氧化物粉末的掺和物(admixture)中以便：(a)还原金属、金属氧化物或金属的金属氧化物表面；和/或(b)掺入金属中并成为产物的一部分。Lc可大于约4nm。碳纳米颗粒可具有小于100ml/100g的DBP。碳纳米颗粒可具有大于10m2/g且小于100m2/g的氮表面积(N2SA)。可以提供多个碳纳米颗粒，其中碳颗粒可具有：(i)约23m2/g至约35m2/g的氮表面积(N2SA)和约59ml/100g至约71ml/100g的邻苯二甲酸二丁酯(DBP)吸收，或约19m2/g至约39m2/g的N2SA和约55ml/100g至约75ml/100g的DBP；(ii)约29m2/g至约41m2/g的N2SA和约84ml/100g至约96ml/100g的DBP吸收，或约25m2/g至约45m2/g的N2SA和约80ml/100g至约100ml/100g的DBP；(iii)约34m2/g至约46m2/g的N2SA和约115ml/100g至约127ml/100g的DBP，或约30m2/g至约50m2/g的N2SA和约111ml/100g至约131ml/100g的DBP；或者(iv)约2m2/g至约14m2/g的N2SA，和约37ml/100g至约49ml/100g或约33ml/100g至约53ml/100g的DBP。可以提供多个碳纳米颗粒，其中碳纳米颗粒可以是松散的、未制粒的(unpelletized)。碳纳米颗粒可具有大于0.2ml/g的倾注密度。可以提供多个碳纳米颗粒，其中碳纳米颗粒可以是制粒的。可以用(i)水，(ii)油或(iii)具有粘合剂的水将碳纳米颗粒制粒。可以提供多个碳纳米颗粒，其中碳纳米颗粒可以具有小于0.02％的灰分水平。可以提供多个碳纳米颗粒，其中碳纳米颗粒中金属的个体水平可以各自小于5ppm。金属可以包括铁(Fe)、钼(Mo)、铌(Nb)、钒(V)、铬(Cr)、镍(Ni)和/或钴(Co)。碳纳米颗粒可以具有小于50ppm的硫水平。碳纳米颗粒可以具有小于约5ppm的硫的硫水平。与参考材料相比，碳纳米颗粒的Lc和表面积可以实现更低的反应温度和/或更快的反应速率以形成产物，并且产物可以是最终的金属整体(metalmonolith)。可以提供多个碳纳米颗粒，其中碳纳米颗粒可以具有大于99.5％的碳百分比。碳纳米颗粒可以是炭黑。产物可以是金属、金属碳化物或金属碳氮化物。产物可以是碳钢。产物可以是碳化钨。可以通过加热掺和物来产生金属整体。金属整体可以具有小于10％的孔隙度。金属整体的碳含量可以与金属整体的目标碳含量相差小于1％。金属整体可以具有在参考材料的10％以内的改进的热导率。金属整体可以具有在参考材料的10％以内的改进的硬度。金属整体可具有比参考材料更少的金属氧化物夹杂物(inclusion)，如通过总氧含量所测量的。金属整体可以是金属碳化物，并且金属碳化物的晶粒生长可以小于金属或金属氧化物的原始晶粒大小的20％，如通过XRD所测量的。所产生的碳化钨硬质合金可以具有在以下性质的正负20％以内的性质：14.95g/ml的密度、358Oe的矫顽力、18.6％的线性收缩和93.5Ra的硬度。本公开内容还提供了例如方法，其包括：提供碳纳米颗粒，其中所述碳纳米颗粒由气相前体制备并且具有大于3.0nm的Lc；提供金属、准金属、金属氧化物或准金属氧化物；以及将碳纳米颗粒与金属、准金属、金属氧化物或准金属氧化物掺和，以便(i)还原金属、准金属、金属氧化物、准金属氧化物、金属的金属氧化物表面或准金属的准金属氧化物表面，和/或(ii)将碳纳米颗粒掺入金属或准金属中，使其成为产物的一部分。金属、准金属、金属氧化物或准金属氧化物可以是粉末。碳纳米颗粒以及金属、准金属、金属氧化物或准金属氧化物可通过粉末冶金(PM)进行处理。产物可以是金属、准金属、金属碳化物、准金属碳化物、陶瓷金属(金属陶瓷)、陶瓷准金属、金属氮化物或准金属氮化物。产物可以是粉末。产物可以是碳化钨。产物可以烧结在一起。产物可以是PM烧结钢。产物可以是碳化钨(WC)、碳化硼(B4C)、碳化钒(VC)、碳化铬(Cr2C3)、碳化硅(SiC)、硅(Si)和/或铁(Fe)和/或其不锈钢合金。碳纳米颗粒可以是炭黑。本公开内容还提供了例如方法，其包括：提供碳纳米颗粒，其中所述碳纳米颗粒由气相前体制备并且具有大于3.0nm的Lc；提供包含金属或准金属的材料；以及将碳纳米颗粒与包含金属或准金属的材料掺和，以便产生碳纳米颗粒与包含金属或准金属的材料的反应产物。反应产物可以包括Al4C3、As2C6、Be2C、B4C、CaC2、CrC、Cr3C2、Cr4C、Cr7C3、Cr23C6、Co3C、Co6W6C、HfC、FeC、Fe2C、Fe3C、Fe5C2、Fe7C3、Fe23C2、LaC2、Mn3C、Mn23C6、MgC2、MoC、Mo2C、Mo23C6、NiC、Ni3C、NbC、Nb2C、PuC、Pu2C3、ScC、SiC、TaC、Ta2C、ThC、ThC2、TiC、WC、W2C、UC、UC2、U2C3、VC、V2C、ZrC和/或其碳氮化物。反应产物可以是耐火材料。这些和额外的实施方案在下文进一步描述。附图说明本专利技术的新颖特征在所附权利要求书中具体阐述。通过参考以下对利用到本专利技术原理的说明性实施方案加以阐述的详细描述以及附图(本文也称为“图”)，将会获得对本专利技术的特征和优点的更好理解，在这些附图中：图1示出了系统的实例的图示表示；图2示出了反应器/装置的实例的图示表示；图3示出了反应器/装置的另一实例的图示表示；图4示出了反应器/装置的另一实例的图示表示；图5示出了过程的实例的图示表示；以及图6示出了反应器/装置的实例的图示表示。具体实施方式本文示出的细节仅仅是作为实例并且出于对本专利技术的各种实施方案进行说明性讨论的目的，并且为了提供被认为是本专利技术的原理和概念方面的最有用和易于理解的描述而呈现。在这方面，不尝试以比基本理解本专利技术所必需的更详细地显示本专利技术的细节，该描述使本领域技术人员明白如何能够在实践中体现本专利技术的几种形式。现在将参考更详细的实施方案描述本专利技术。然而，本专利技术可以以不同的形式实施，并且不应该被解释为限于本文阐述的实施方案。相反，提供这些实施方案是为了使本公开内容更加彻底和完整，并且将向本领域技术人员充分传达本专利技术的范围。除非另有定义，否则本文使用的全部技术和科学术语具有与本专利技术所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。本文的本专利技术说明书中使用的术语仅用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纳米颗粒，其中所述碳纳米颗粒由气相前体制备并且具有大于3.0nm的L

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170828 US 62/551,0701.一种碳纳米颗粒，其中所述碳纳米颗粒由气相前体制备并且具有大于3.0nm的Lc，并且其中所述碳纳米颗粒掺和在与金属或金属氧化物粉末的掺和物中以便：
(a)还原所述金属、金属氧化物或所述金属的金属氧化物表面；和/或
(b)掺入所述金属中并成为产物的一部分。


2.根据权利要求1所述的碳纳米颗粒，其中所述Lc大于约4nm。


3.根据权利要求1所述的碳纳米颗粒，其中所述碳纳米颗粒具有小于100ml/100g的DBP。


4.根据权利要求1所述的碳纳米颗粒，其中所述碳纳米颗粒具有大于10m2/g且小于100m2/g的氮表面积(N2SA)。


5.多个根据权利要求1所述的碳纳米颗粒，其中所述碳颗粒具有：
(i)约23m2/g至约35m2/g的氮表面积(N2SA)和约59ml/100g至约71ml/100g的邻苯二甲酸二丁酯(DBP)吸收，或约19m2/g至约39m2/g的N2SA和约55ml/100g至约75ml/100g的DBP；
(ii)约29m2/g至约41m2/g的N2SA和约84ml/100g至约96ml/100g的DBP吸收，或约25m2/g至约45m2/g的N2SA和约80ml/100g至约100ml/100g的DBP；
(iii)约34m2/g至约46m2/g的N2SA和约115ml/100g至约127ml/100g的DBP，或约30m2/g至约50m2/g的N2SA和约111ml/100g至约131ml/100g的DBP；或者
(iv)约2m2/g至约14m2/g的N2SA，和约37ml/100g至约49ml/100g或约33ml/100g至约53ml/100g的DBP。


6.多个根据权利要求1所述的碳纳米颗粒，其中所述碳纳米颗粒是松散的、未制粒的。


7.根据权利要求6所述的多个碳纳米颗粒，其中所述碳纳米颗粒具有大于0.2ml/g的倾注密度。


8.多个根据权利要求1所述的碳纳米颗粒，其中所述碳纳米颗粒是制粒的。


9.根据权利要求8所述的多个碳纳米颗粒，其中用(i)水，(ii)油或(iii)具有粘合剂的水将所述碳纳米颗粒制粒。


10.多个根据权利要求1所述的碳纳米颗粒，其中所述碳纳米颗粒具有小于0.02％的灰分水平。


11.多个根据权利要求1所述的碳纳米颗粒，其中所述碳纳米颗粒中金属的个体水平各自小于5ppm。


12.根据权利要求11所述的多个碳纳米颗粒，其中所述金属包括铁(Fe)、钼(Mo)、铌(Nb)、钒(V)、铬(Cr)、镍(Ni)和/或钴(Co)。


13.根据权利要求1所述的碳纳米颗粒，其中所述碳纳米颗粒具有小于50ppm的硫水平。


14.根据权利要求13所述的碳纳米颗粒，其中所述碳纳米颗粒具有小于约5ppm硫的硫水平。


15.根据权利要求4所述的碳纳米颗粒，其中与参考材料相比，所述碳纳米颗粒的所述Lc和所述表面积实现更低的反应温度和/或更快的反应速率以形成所述产物，并且其中所述产物是最终的金属整体。


16.多个根据权利要求1所述的碳纳米颗粒，其中所述碳纳米颗粒具有大于99.5％的碳百分比。


17.根据权利要求1所述的碳纳米颗粒，其中所述碳纳米颗粒是炭黑。


18.根据权利要求1所述的碳纳米颗粒，其中所述产物是金属、金属碳化物或金属碳氮化物。


19.根据权利要求18所述的碳纳米颗粒，其中所述产物是碳钢。


20.根据权利要求18所述的碳纳米颗粒，其中所述产物是碳化钨。


21.一种通过加热权利要求1所述的掺和物产生的金属整体。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·J·哈德曼，约翰·W·里斯，迪伦·莱德罗，
申请(专利权)人：巨石材料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US