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DE1961339A1 - Verfahren zur Durchfuehrung chemischer Reaktionen - Google Patents

Verfahren zur Durchfuehrung chemischer Reaktionen

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DE1961339A1
DE1961339A1 DE19691961339 DE1961339A DE1961339A1 DE 1961339 A1 DE1961339 A1 DE 1961339A1 DE 19691961339 DE19691961339 DE 19691961339 DE 1961339 A DE1961339 A DE 1961339A DE 1961339 A1 DE1961339 A1 DE 1961339A1
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Germany
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plasma
reaction
liquid
anode
reactants
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DE19691961339
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Silbiger Dr Jakob
Kugler Dipl-Ing Tibor
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Lonza AG
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Lonza AG
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Publication date
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Description

Essen, den 4. Dez. 1969 ( 792/Gl)
Patentanmeldung
LQITZA AG, Gampel/Wallis (Schweiz) (Geschäftsleitung: BASEL)
VERFAHREN ZUR DURCHFÜEHRUNG CHEMISCHER REAKTIONEN
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Durchführung chemischer Reaktionen, bei dem die Reaktionsteilnehmer unter der Wärmewirkung des Plasmas einer durch eine wirbelnde Flüssigkeit stabilisierten Bogenentladung zur Reaktion gebracht werden.
Es ist bekannt, ein Edelgas oder ein zweiatomiges Gas, z.B. Wasserstoff, als Plasmagas zu verwenden, die Bogenentladung durch einen Wasserwirbel zu stabilisieren und die Reaktionsteilnehmer dem als Wärmeträger dienenden Plasmastrahl auszusetzen.
Dabei gelangt wegen der Wärmeverluste nur ein Teil der Wärmeenergie des Plasmas in den Reaktionsraum, und dieser Teil kommt nur unvollständig zum Wärmeausgleich mit den Reaktionsteilnehmern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Energieausbeute zu verbessern.
00982S/ 1 91S
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass wenigstens einer der Reaktionsteilnehmer in flüssiger Phase zum Stabilisieren der Bogenentladung verwirbelt wird, .
Dabei verdampft ein Teil dieses Reaktionsteilnehmers und bildet wenigstens einen Teil des Plasmas, so dass das Plasma nicht nur wie bisher Wärmeträger, sondern auch Reakti ons teilnehmer ist. Das Plasma kann entweder ohne Gaszufuhr nur durch aus dem Wirbel verdampfte Flüssigkeit oder- teils durch zugeführtes Gas und teils durch verdampfte Flüssigkeit gebildet werden, wobei Gas und Dampf im letzteren Falle innig und völlig gleichmässig miteinander vermischt sind. In beidai Fällen wird erreicht, dass der eine Reaktionsteilnehmer bereits die Temperatur des Plasmas hat, wenn er mit dem anderen in Berührung kommt, so dass der grösstmögliche Teil der Wärmenergie des Plasmas bei der Reaktion unmittelbar wirksam wird. Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht es auch, die Reakt ions teij£L nehmer im Entladungsraum zwischen den Elektroden zur Reaktion zu bringen.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird im folgenden an Beispielen der Anwendung zur Reduktion, Spaltung sreaktiön, Zersetzung und Rekombinbation, Oxydationsreaktion, Carbid- und Nitridbildung näher beschrieben.
009826/191S-
Bei diesen Beispielen wird das erfindungsgemässe Verfahren mittels eines Plasmareaktors durchgeführt, der in der einzigen Figur der beiliegenden Zeichnung in einem Längsschnitt schematisch dargestellt ist.
Der dargestellte Plasmareaktor hat ein Entladungsgefäss mit einem zylindrischen Mantel 1, einer vorderen Düse 2, durch welche der Plasmastrahl 3 austritt, und einer Rückwand 4. Im Entladungsgefäss sind drei Blenden 5, 6 und 7 voneinander und von der Düse und der Rückwand 4 distanziert angeordnet. Zwischen der Rückwand 4 und der Blende 5 ist eine Blende 8 und zwischen den Blenden 6 und 7 sind zwei Blenden 9 und koaxial zum Mantel 1 angeordnet. Der Aussendurchmesser der Blenden 8, 9 und 10 ist kleiner als der Innendurchmesser des Mantels 1. Der Lochdurehmesser der Blende ist etwa gleich dem der Blenden 5,6 und 7, der Lochdurehmesser der Blenden 8 und 9 ist etwas kleiner. Die Blende 8 ist von der Rückwand 4 und von der Blende 5, die Blenden 9 und 10 sind voneinander und von den Blenden 6 und 7 durch Ringe 11 distanziert, deren Aussendurchmesser dem der Blenden 8, 9 und 10 entspricht. Der Innendurchmesser der Ringe U ist grosser als der Lochdurchmesser der Blenden 5 bis 10, wodurch mehrere, axial durch je zwei benachbarte Blenden und radial durch je einen Ring begrenzte Ringräunie für die Flüssigkeitswirbel zum Stabilisieren der Bogenentladung gebildet sind.
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Die Ringe 11 haben zu ihrem Lochrand tangentiale-} durchgehende Bohrungen. In die Ringräume zwischen den Blenden 8, 9', 10 sowie den Ringen 11 und dem Mantel 1 führt je eine Zuleitung 12 bzw. 13 für die Flüssigkeit zur Erzeugung der Flüssigkeitswirbel. Jede der Blenden 5, 6 und 7 hat eine axial vorstehende Ringlippe. Aus den Ringräumen zwischen diesen Ringlippen und dem Mantel 1 führen Ableitungen 14 und ^ 15 für den nicht verdampften Rest dieser Flüssigkeit, welcher gekühlt und zusammen mit neuer Flüssigkeit den Einlassen 12 und 13 wieder zugeführt wird. In die
z.B. Rückwand 4 ist eine Stabkathode 16/aus Graphit koaxial eingesetzt. Vor der Düse 2 rotiert eine hohle, wassergekühlte, kreisseheibenförmige Anode 17, die je nach
z.B. der durchzuführenden Reaktion/aus Kupfer, Kohlenstoff,
Titan oder Aluminium besteht. Die Achse der'Anode 17 verläuft parallel zur Achse des Entladungsgefässes, und der Rand der Anode hat von der Achse des Entladungs- W gefässes etwa denselben Abstand wie der Lochrarid der Düse 2. Mit 18 ist der Antrieb und mit 19 ist das Kühlsystem für die Anode 17 bezeichnet. Die Anode 17 ist in einem Ansatz einer Reaktionskammer 20 angeordnet, die für bestimmte Reaktionen z.B. aus keramischem$ oxidisehen Material besteht, an die Düse 2 anschliesst und mit einer Zuleitung 21 und zwei Auslassftutzen 22
0098 26/191 S
und 23 ausgerüstet ist. Für bestimmte Reaktionen kann die Reaktionskammer 20 wärmeisoliert, mit einer Heiz- oder Kühlvorrichtung verselm sein, eine Ringbrause 24 zum Abschrecken der Reaktionsprodukte, eine feststehende, wassergekühlte zweite Kupferanode 25 und einen Auslass 26 haben.
Reduktion:.
Zur Reduktion von TiCl4 zu TiCIo wird der im Zusammenhang mit der Zeichnung beschriebene Plasmareaktor mit einer Kupferanode 17, aber ohne die Teile 24, 25, 26 verwendet.
Der eine Reaktionsteilnehmer, TiCl4, wird in die Einlasse 12 und 13 geleitet, strömt durcljüie tangentialen Bohrungen der Ringe 11 und bildet Flüssigkeitswirbel im Entladungsraum, wobei er teilweise unter Bildung des Plasmagases verdampft. Als zweiter Reaktionsteilnehmer wird Wasserstoff durch die Zuleitung 21 in die Reaktionskammer 20 geleitet. Die Bogenentladung erfolgt beispielsweise mit einer Stromstärke von 500 Amp, Der Pläsmastrahl 3 hat beispielsweise einen Durchmesser von 7 bis 13 mm und wird durch die aus TiCl4- bestehenden Flüssigkeitswirbel stabilisiert.
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Es finden zwei, stufenweise aufeinander folgende Reaktionen statt. Als e^rste Reaktion werden aus dem Kohlenstoff der Kathode und einem Teil des TiCl. im Raum zwischen den Lippen der Blenden 5 und 6 Titancarbid und Chlor gebildet. Diese Reaktionsprodukte werden durch den Auslass 14 zusammen mit abgezogen, wobei sie abgeschreckt werden. Die Menge dieser Reaktionsprodukte hängt u.a. von der Grosse des Raumes zwischen den Lippen der Blenden 5 und 6 und von der Abzugsgeschwindigkeit ab. Die zweite Reaktion findet an der Anode 17 statt und erfolgt nach der Gleichung
TiCl4 + iH2 > TiCl3 + HCl.
Die Reaktionsprodukte werden bei 22 und 23 abgezogen»
Zur Reduktion von TiCl4 zu Ti wird der Plasmareaktor mit der Aluminiumanode 17, ohne die Tei3£ 21, 24, 25, 26 verwendet. Dabei entstehen flüssiges Ti und unter allmählichem Verbrauch der Anode Äluminiumchloridgas.
Spaltungsreaktion:
Zur Spaltungsreaktion von SiGl. wird der
der *
Plasmareaktor mit/Kupferanode 17 und mit der zweiten Kupferanode 25 sowie dem Auslass 26, jedoch ohne die Brause 24 verwendet. An die zweite Anode 25 wird eine Spannung gelegt, die positiver ist als die Spannung an
. - . - - - 7 009826/1915
der Anode 17, so dass die Entladung sich von der Kathode 16 zur Anode 17 und von dleser weiter zur zweiten Anode 25 erstreckt.
Durch die Einlasse 12 und 13 wird SiCl4 zur Bildung und Stabilisierung des Plasmas zugeführt und die Stromstärke (etwa 500 Amp.) sowie der Lochdurchmesser der Blenden/werden so gewählt, dass,die Temperatur des Plasmagases die.für die Durchführung der Reaktion SiCl4-—^Si + 2Cl2 erforderliche Höhe erreicht. Die Spaltung sr eakt'ion findet in der Reaktionskammer 20 statt. Das Siliciummetall kondensiert an der zweiten Anode 25, tropft von dieser ab und wird durch den Auslass 26 entfernt. Das Restprodukt, gasförmiges Chlor, wird durch die Auslässe 22 und 23 abgezogen. Eine Rekombination im Reaktionsgefäss 20 wird durch den sich zwischen der Anode 17 und der zweiten Anode 25 erstreckenden Teil der Bogenentladung weitgehend verhindert.
Zersetzung und Rekombination;
Zur Zersetzung und Rekombination vm SiOp wird der beschriebene Plasmareaktor mit der Kupferanode 17 und mit der Brause 24, aber ohne die Teile und 26 verwendet.
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Den Einlassen 12 und 13 wird Wasser zur Bildung und zum Stabilisieren des Plasmas zugeführt. In den aus der Düse 2 austretenden Plasmastrahl 3 wird durch die Zuleitung 21 feinpulvriger Quarzsand mit Hilfe von Luft eingeblasen. Zwischen dem verdampften Quarz und dem Wasserplasma findet eine Austauschreaktion statt, indem mindestens ein Teil des Sauerstoffs des SiO2 durch Sauerstoff des HpO ersetzt ψ wird. Die gasförmige!Reaktionsprodukte werden durch Wasser, das durch die Ringbrause 24 eingedüst wird, abgeschreckt, wodurch feinstverteiltes Si02 mit einer Teilchengrösse unter 0,001 mm Durchmesser im Wasser ' erhalten werden. *
Qxydationsreaktion:
Zur Herstellung von Titandioxid/Qurch Oxydationsreduktion von TiCl^ wird der beschriebene Plasma- ^ reaktor ohne die Teile 24, 25, 26 mit Titananode 17, einer aus keramischem oxidischen Material bestehenden Reaktionskammer 20, einer zusätzlichen (nicht dargestellten) Düse, die gegenüber der Anode 17 auf den Plasmastrahl 3 gerichtet ist und einer zusätzlichen (nicht dargestellten) Zuleitung, die zwischen der Kathode 16 und der Düse 2 in den Entladungsraum führt, verwendet.
009826/1915
Titantetrachlorid wird zur Bildung eines Teiles des Plasmas und zur Stabilisierung des Plasmas den Zuleitungen 12 und 13 zugeführt. Durch die zusätzliche Zuleitung wird reiner Sauerstoff in das Plasma geleitet und durch die zusätzliche Düse wird weiteres TiCl^ dem Plasmastrahl zugeführt. Nach diesem Verfahren wurden beispielsweise 60 kg pigmentäres Titandioxid bei einem Energieaufwand von ca. 120 kWh gewonnen.
Carbldbildung ?
Zur. Herstellung von Titancarbid wird der beschriebene Plasmareaktor mit Kohlenstoffanode 17, gekühlter Reaktionskammer 20, ohne die Teile 21,25, 26, aber mit der Brause 24 und mit einer zusätzlichen (nicht dargestellten) Düse, die gegenüber der Anode 17 auf den Plasmastrahl 3 gerichtet ist, verwendet.
Ein flüssiger Kohlenwasserstoff, z.B. ein Kohlenwasserstoff mit einem durchschnittlichen C-Gehalt von 10 bis 15 C-Atomen pro Molekül, wird als Stabilisie rungsflüssigkeit und zur Bildung des Plasmas durch die Zuleitungen 12 und 13 zugeführt, Durch die zusätzliche Düse wird Titantetrachlorid dem Plasmastrahl 3 zugeführt.
Dabei findet die Reaktion TiCl4 + Kohlenwasserstoff >
TiC +Salzsäure statt. Das resultierende Reaktionsgemisch
- 10 009 8 26/1915
wird mit einer aus gleichen Teilen Wasserstoff und Methan bestehenden Mischung mittels der Ring^brause 24 abgeschreckt. Auf diese Weise wurden mit einer Brennerleistung von ca. 120 kW stündlich 10 kg TiC mit einer Teilchengrösse unter 0,001 mm erhalten.
Statt Titantetrachlorid dem Kohlenwasserstoffplasmastrahl zuzuführen kann auch umgekehrt Titantetrachlorid als Stabilisierungsflüssigkeit und zur Bildung des Plasmas verwendet und der Kohlenwasserstoff dem Plasmastrahl zugeführt werden.
Nitridbildung;
Zur Herstellung von Bornitrid wird der beschriebene Plasmareaktor mit Kupferanode 17, ohne die Teile 21, 25, 26, aber mit der Brause 24 und mit einer zusätzlichen (nicht dargestellten) Düse, die gegenüber der Anode 17 auf den Plasmastrahl 3 gerichtet ist, verwendet.
Als Stabilisierungsflüssigkeit und als ein . Teil eines Reaktionsteilnehmers wird verflüssigtes NH3 durch die Einlasse 12 und 13 zugeführt» Gasförmiges HN3 als restlicher Teil des einen Reaktionsteilnehmers und Boroxyd als zweiter Reaktionsteilnehmer werden durch die zusätzliche Düse dem Plasmastrahl 3 zugeführt. Dabei findet die Reaktion B9Oo + 2NH,,—»2BN +■ 3H9O statt.
- 11 009826/ 191S
Die Reaktionsgase werden mittels der Brause 24 auf 400° C abgeschreckt und durch die Auslassstutzen 22 und 23 getrennt abgezogen.
Auf entsprechende Weise kann z.B. Tantalnitrid hergestellt werden) indem anstelle des Boroxids Tantalchlorid zusammen mit dem gasförmigen Ammoniak durch die Zuleitung 21 dem Plasmastrahl zugeführt wird,
wobei die Reaktion nach der Gleichung TaCIc + NH3 >
TaN + 3HCl + 2Cl erfolgt.
Die Reaktionsteilnehmer sind vertauschbar mit der Einschränkung) dass nur ein bei einer geeigneten Temperatur flüssiger Reaktionsteilnehmer als Stabilisierungsflüssigkeit und gleichzeitig zur Bildung des Plasmas verwendbar 1st.
A η s ρ r ü c h e :
- 12 -009826/1915

Claims (8)

  1. Patentansprüche
    flJ Verfahren zur Durchführung chemischer Reaktionen, bei dem die Reaktionsteilnehmer unter der Wärmewirkung des Plasmas einer durch eine wirbelnde Flüssigkeit stabilisierte Bogenentladung zur Reaktion gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Reaktionsteilnehmer in flüssiger Phase zum Stabilisieren der Bogenentladung verwirbelt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Plasma ohne Gaszufuhr nur durch aus dem Wirbel verdampfte Flüssigkeit gebildet wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionsteilnehmer im Entladung sraum zwischen den Elektroden zur Reaktion gebracht werden.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitswirbel aus einer Mischung mehrerer Reaktionsteilnehmer gebildet wird. ·
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitswirbel in Form mehrerer, längs des Entladungsraumes aufeinander
    - 13 009826/191^
    folgender und je aus wenigstens einem Reaktionsteilnehmer bestehender Teilwirbel erzeugt wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene Reaktionsprodukte an längs der Bogenentladung von einander distanzierten Stellen aus dem Entladungsraum abgeleitet werden.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Durchführung von Reaktionen, deren Reaktionsprodukt wenigstens eine Metall- oder Metalloidkomponente enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Bogenentladung mittels einer aus dem Metall oder Metalloid bestehenden Anode erzeugt wird.
  8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Durchführung von Reaktionen, deren Reaktionsprodukt wenigstens eine Metall- oder Metalloidpomponente enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitswirbel wenigstens teilweise aus einer das Metall oder Metalloid enthaltenden Flüssigkeit gebildet wird.
    LONZA AG. PAe Dr.Andrejewski, Dr.Honke
    K/jp - 3949 - 3960
    27. November 1969
    0098 2 6/19 1 S
    Leerseite
DE19691961339 1968-12-24 1969-12-06 Verfahren zur Durchfuehrung chemischer Reaktionen Pending DE1961339A1 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3938988A (en) * 1971-01-04 1976-02-17 Othmer Donald F Method for producing aluminum metal from its salts
BE791550A (fr) * 1971-11-20 1973-03-16 Max Planck Gesellschaft Procede et dispositif pour le traitement d'un materiau au moyendu plasma d'un arc electrique
US4206190A (en) * 1974-03-11 1980-06-03 Westinghouse Electric Corp. Plasma arc production of silicon nitride
US4022872A (en) * 1975-11-12 1977-05-10 Ppg Industries, Inc. Process for preparing finely-divided refractory powders
US4051043A (en) * 1976-01-26 1977-09-27 O-3 Company Apparatus for fluid treatment by electron emission
US4102764A (en) * 1976-12-29 1978-07-25 Westinghouse Electric Corp. High purity silicon production by arc heater reduction of silicon intermediates
US4102765A (en) * 1977-01-06 1978-07-25 Westinghouse Electric Corp. Arc heater production of silicon involving alkali or alkaline-earth metals
US4102767A (en) * 1977-04-14 1978-07-25 Westinghouse Electric Corp. Arc heater method for the production of single crystal silicon
US4102766A (en) * 1977-04-14 1978-07-25 Westinghouse Electric Corp. Process for doping high purity silicon in an arc heater
CH616348A5 (de) * 1977-04-29 1980-03-31 Alusuisse
US4145403A (en) * 1977-09-29 1979-03-20 Fey Maurice G Arc heater method for producing metal oxides
US4292342A (en) * 1980-05-09 1981-09-29 Motorola, Inc. High pressure plasma deposition of silicon
JPS579890A (en) * 1980-06-20 1982-01-19 Inoue Japax Res Inc Treatment of rare earth concentrate
GB2116810B (en) * 1982-02-15 1986-01-08 Ceskoslovenska Akademie Ved Method for stabilization of low-temperature plasma of an arc burner, and the arc burner for carrying out said method
US6096109A (en) * 1996-01-18 2000-08-01 Molten Metal Technology, Inc. Chemical component recovery from ligated-metals
US5948294A (en) * 1996-08-30 1999-09-07 Mcdermott Technology, Inc. Device for cathodic cleaning of wire
RU2157060C2 (ru) * 1998-12-15 2000-09-27 Предтеченский Михаил Рудольфович Плазмохимический реактор
US6579805B1 (en) * 1999-01-05 2003-06-17 Ronal Systems Corp. In situ chemical generator and method
JP2004501752A (ja) 2000-06-27 2004-01-22 プレチェチェンスキ・ミハイル・ルドルフォビチ プラズマ化学リアクター
RU2200058C1 (ru) * 2002-02-12 2003-03-10 Открытое акционерное общество "ТВЭЛ" Способ проведения гомогенных и гетерогенных химических реакций с использованием плазмы
US7375035B2 (en) 2003-04-29 2008-05-20 Ronal Systems Corporation Host and ancillary tool interface methodology for distributed processing
US7429714B2 (en) * 2003-06-20 2008-09-30 Ronal Systems Corporation Modular ICP torch assembly
WO2007068085A1 (en) * 2005-12-12 2007-06-21 Albonia Innovative Technologies Ltd. Method and apparatus for treating contaminated material
US8276568B2 (en) 2006-02-20 2012-10-02 Aisan Kogyo Kabushiki Kaisha Fuel supply apparatuses
RU2532676C2 (ru) 2011-11-28 2014-11-10 Юрий Александрович Чивель Способ плазмохимического синтеза и реактор плазмохимического синтеза для его осуществления
WO2017119326A1 (ja) * 2016-01-05 2017-07-13 株式会社Ｈｅｌｉｘ 渦水流発生器、水プラズマ発生装置、分解処理装置、分解処理装置搭載車両及び分解処理方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1065385B (de) * 1955-01-05 1959-09-17 Chemische Werke Hüls Aktiengesellschaft, Marl (Kr, Recklinghausen) Verfahren zur Durchführung chemischer und physikalischer Prozesse mit Hilfe elektrischer Entladungen
US2854392A (en) * 1955-09-22 1958-09-30 Tokumoto Shin-Ichi Arc discharge production of low valency halides of titanium
CH357378A (de) * 1956-04-02 1961-10-15 Berghaus Elektrophysik Anst Verfahren und Einrichtung zur Durchführung technischer Prozesse
FR1294283A (fr) * 1960-04-13 1962-05-26 Ici Ltd Procédé permettant de conduire des réactions chimiques dans des décharges électriques
DE1206399B (de) * 1963-04-27 1965-12-09 Bayer Ag Verfahren zur Durchfuehrung von Gasphasenreaktionen
GB1066651A (en) * 1965-01-18 1967-04-26 British Titan Products Oxides
US3494762A (en) * 1967-11-27 1970-02-10 Iwatani & Co Method of manufacturing microfine metal powder
US3516921A (en) * 1968-03-26 1970-06-23 Allis Chalmers Mfg Co Apparatus for magnetic stirring of discharge plasma in chemical synthesis

Also Published As

Publication number Publication date
SE381575B (sv) 1975-12-15
FR2027608A1 (de) 1970-10-02
US3658673A (en) 1972-04-25
FR2027085A1 (de) 1970-09-25
JPS5022986B1 (de) 1975-08-04
CH525705A (de) 1972-07-31
BE743039A (de) 1970-05-14
GB1297388A (de) 1972-11-22
NO127094B (de) 1973-05-07
DE1962989A1 (de) 1970-07-09
NL6919285A (de) 1970-06-26
NO127095B (de) 1973-05-07
US3649497A (en) 1972-03-14
GB1297389A (de) 1972-11-22
NL6919179A (de) 1970-06-26

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