Отработка технологических стадий приготовления опытных образцов сорбента, страница 4

2.   Наработка опытных образцов сорбента КС-2 при вариации условий гидратации.

3.   Проведение исследований физико-химических свойств опытных образцов сорбента КС-2, полученных при вариации условий гидратации.

4.   Создание стенда определения динамической емкости СД в части изготовления блока изготовления блока автоматической фиксации и обсчета результатов осушки (САФОРО).

5.   Проведение измерений статической и динамической емкости опытных образцов сорбентов КС-2, полученных при вариации условий гидратации.

Успешное выполнение задач подэтапа 2.1. опытно-конструкторской работы «Отработка технологических стадий приготовления опытных образцов сорбента» является фундаментом для выполнения следующего этапа работы по госконтракту, включающего отработку технологии приготовления сорбентов.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1. Анализ научно-технической информации по проведению стадии гидратации продуктов термохимической активации гидраргиллита

1.1 Методы термохимической активации гидраргиллита

Метод термического диспергирования ГГ был разработан в 50-тые годы прошлого века [2]. На первом этапе ГГ подвергают «быстрой дегидратации» [15-17]. «Быструю дегидратацию» ГГ можно проводить различными способами: пропуская гидроксид через пламя горелок [18], через нагретый кипящий слой инертного теплоносителя [19] или в противотоке горячего газа [20]. Время, при котором осуществляют быструю дегидратацию, колеблется от 0,01 до 10 сек [37,38]. Сообщается [5], что продукт дегидратации ГГ в условиях быстрого нагрева имеет развитую удельную поверхность 220-300 м²/г и проявляет химическую активность в воде.

Переработку продукта, полученного при «быстрой дегидратации», как правило, осуществляют двумя методами: или закаткой порошков на дисковом грануляторе [31,36], или путем регидратации, получая псевдобемит или байерит с их последующей переработкой в оксидные продукты требуемой модификации [16,17,22].

В настоящее время «быстрый нагрев» порошкообразных материалов на практике реализован в методе термохимической активации (ТХА), включающем подвижный контакт частиц исходного вещества либо с дымовыми газами [3,23], либо с твердым гранулированным теплоносителем  (ПТ) [21]. Основные отличительные особенности метода ТХА можно кратко сформулировать следующим образом. Если проводить терморазложение тригидроксида в равновесных условиях, то протекающие при этом процессы – (1) удаление ОН^—групп и (2) перестройка кристаллической решетки с формированием χ-А1₂О₃ и частично γ-А1ООН – сопряжены, хотя и осуществляются с разной скоростью. Образующийся в равновесных условиях терморазложения оксид по химической активности уступает γ-А1₂О₃, получаемому при прокаливании псевдобемита – продукта переосаждения тригидроксида. Термообработка ГГ в условиях, далеких от термодинамического равновесия, позволяет осуществить «неполное» разложение, «остановив» его путем закалки на стадии разрушения кристаллической структуры гидроксида, когда структура устойчивого «низкотемпературного» оксида еще не сформирована. Под «условиями, далекими от термодинамического равновесия» подразумевается осуществление процесса терморазложения в течение очень короткого промежутка времени, порядка нескольких секунд и меньше. При этом очевидно, существенное значение имеют скорость нагрева исходного вещества до температуры дегидратации, давление водяного пара и скорость последующего охлаждения. При резком изменении температуры, когда резкое охлаждение проводят со скоростью сотен градусов в секунду, исходный тригидроксид алюминия может трансформироваться в метастабильное состояние с сильно разупорядоченной структурой – т.н. продукт ТХА; другое наименование – продукт термодиспергирования (ПТ) [5].

Процесс ТХА проводят в основном с использованием газообразного теплоносителя (например, продуктов сгорания топлив) в качестве источника быстрого нагрева исходного порошкообразного материала. Процесс термодиспергирования (ПТ) проводят в каталитическом генераторе тепла при кратковременном контакте ГГ с кипящим слоем катализатора или гранулированного теплоносителя. Очевидно, возможны и другие способы быстрого нагрева порошка при его динамическом контакте с источником теплоты.