Механохимические аппараты и методы оценки их эффективности: Учебное пособие

Страницы работы

Содержание работы

Министерство образования и науки Российской Федерации

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

МЕХАНОХИМИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ

И МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ИХ ЭФФЕКТИВНОСТИ

Автор: В.А.Полубояров

Утверждено

Редакционно-издательским советом университета

в качестве учебного пособия

НОВОСИБИРСК

2009

УДК 541.12(075.8)

          М 55

Рецензенты:

В.Д.Юматов, д-р хим. наук, профессор,

В.В.Ларичкин, д-р тех. наук, профессор

М 55        Механохимические аппараты и методы оценки их эффективности: учеб. пособие / В.А. Полубояров; Новосиб. гос. техн. ун-т. – Новосибирск, 2009. – 88 с.

ISBN 978-5-7782-0884-1

Работа посвящена методам оценки эффективности и выбору оптимальных режимов работы механохимических аппаратов, используемых в механохимии для создания новых материалов. содержит, теоретические и экспериментальные исследования механохимических процессов. Пособие включает в себя вопросы для самоконтроля усвоения знаний, тематику лабораторных работ, а также темы для курсовых и дипломных работ.

Издание подготовлено на кафедре «инженерных проблем экологии (ИПЭ)» и предназначено для аудиторной и внеаудиторной самостоятельной работы студентов, магистров и аспирантов, обучающихся по направлению «Инженерная защита окружающей среды в топливно-энергетическом комплексе, специальность 330200» дневного отделения.

УДК 541.12(075.8)

© Новосибирский государственный технический университет, 2009

Оглавление

Введение ............................................................................ 4

1. Обзор различных подходов к решению проблемы в однокомпонентных системах................................ 5

2. Сравнение скоростей накопления дефектов в оксидах молибдена и вольфрама....................................... 18

3. Полуэмпирические модели, описывающие различные процессы, происходящие при механической обработке 23

3.1. Модель диспергации                                           25

3.2. Сравнение времени установления равновесия гранулометрического состава в оксидах молибдена и вольфрама........................................................ 37

3.3. Модель агрегации............................................. 43

3.4. Модель пристеночного движения шаров....... 55

4. Оценка эффективности механохимических аппаратов в поликомпонентных системах............................. 61

4.1. Использование модельной реакции, протекающей с изменением оттенка цвета............................... 65

4.2. Использование модельной системы «фенолфталеин – a-Al2O3»............................................................ 71

Заключение                                                                        76

Вопросы для самоконтроля                                               79

Тематика курсовых и  лабораторных работ                    80

Список литературы                                                           81

ВВЕДЕНИЕ

Метод механической обработки (МО) твердых тел давно используется в химии и химической технологии не только для измельчения [1], но и для активации химических процессов [2]. Наиболее часто этот метод применяют в твердофазном химическом синтезе. Это связано с тем, что классический твердофазный термический синтез определяется, как правило, медленными диффузионными процессами.

В используемых в этих технологиях мельницах, энергия вводится шарами в вещество с мощностью не более 10 Вт/г (ускорения шаров не превышают 12 g), что приводит к недостаточному смешению компонентов, малой площади поверхности соприкосновения, приводящей к сильному диффузионному сопротивлению и, как следствие, к затруднению протекания твердофазных реакций. Поэтому они протекают с малыми скоростями и требуют длительных выдержек при высоких температурах.

В целях ускорения синтеза на практике используются различные методы, например: метод соосаждения [3] или золь-гель процессы [4], позволяющие добиваться высокоэффективного смешения компонентов реакционной смеси.

Разработанные в Институте химии твердого тела и механохимии (ИХТТМ) СО РАН в середине 80-х годов мельницы позволили достигнуть ускорений шаров до 60 g и вводить шарами энергию с мощностью уже до 100 Вт/г [1]. Поэтому эти аппараты можно использовать в качестве твердофазных механохимических реакторов-активаторов, поскольку они дают возможность проводить твердофазные механохимические реакции непосредственно в них.

Механическая активация (МА) обладает тем преимуществом, что позволяет проводить и смешение компонентов, и твердофазные реакции одновременно непосредственно в измельчительном барабане. Это исключает использование растворов и растворителей, последующая утилизация которых представляет сложную экологическую задачу.

Помимо интенсификации процессов твердофазного синтеза [2] метод МО твердых тел используется для интенсификации процессов спекания [5], для изменения каталитических свойств [6, 7, 8], а также для ускорения процессов растворения, например, природных апатитов [9, 10].

Похожие материалы

Информация о работе