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
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, 2009Введение ............................................................................ 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].
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
