Температурно-барические режимы получения диоксида циркония и других нанодисперсных материалов :: НПК ВИЭРТ

Температурно-барические режимы получения диоксида циркония и других нанодисперсных материалов


Экспериментально изучено комплексное влияние температурных и барических условий высушивания дисперсного материала на примере сушения крупнодисперсного гидроксида циркония (перспективный сырьевой материал для применения в атомной промышленности Украины и России, а также в других областях промышленности) путем измерений влагосодержания в исследуемом образце в зависимости от градиента температуры и давления.

Получено, что влияние градиента температуры нагревания от 293 K до 653 K и давления в вакуумной полости нагревателя от 10,1×10⁴ Па до 266×10² Па на протяжении 20 с обеспечило почти пятикратное снижение влагосодержания (с начального 82% к конечному ≈16%) дисперсного гидроксида на протяжении ≈15 с (см. Рис. 1).

	Рис. 1. Динамика термовакуумной сушки экспериментального образца гидроксида циркония

Развернутые результаты исследования, теоретическое обоснование и технологические особенности динамики процесса термовакуумной сушки представлены в работах [4(Патенты)]. Некоторые положения обоснования полученных экспериментальных результатов изложены ниже.

	Двигаясь в полости нагревательного элемента, гранулы гидроксида циркония притрагивается к его нагретым стенкам, аккумулируют тепло и при этом нагреваются в течении 5 секунд до температуры свыше 373 K. Температура материала становится выше чем температура выпаривания влаги, которая находится внутри гидроксида циркония, Т₁ > Т₂. Начинается процесс интенсивного парообразования в массе тела. Интенсивность парообразования зависит от количества подведенного тепла за единицу времени и давления в окружающей среде. Во внутренней части материала давление становится значительно большим, чем на поверхности. Благодаря резкому снижению давления окружающей среды и интенсивному нагреванию материала, влага внутри высушиваемого материала закипает и возникает мгновенный градиент давления. Быстрое нагревание высушиваемого образца до температуры Т > 373 К и изменение давления в окружающей среде способствует эффузии водяного пара, в следствии чего материал разрушается (измельчается). Таким образом в зависимости от физико-технических характеристик высушиваемого материала и режимных параметров термовакуумного процесса дополнительно к удалению влаги может происходить изменение его физических, химических и механических свойств.

	Экспериментально показано, что используя созданную технологию термовакуумной сушки и определенных оптимальных термо-барических параметров сушки гидроксид циркония за короткий промежуток времени одновременно теряет влагу и превращается в измельченный к фракциям с дисперсностями от 0,4 мкм до 20,0 мкм диоксид циркония. Как свидетельствует электронная микроскопия (см. Рис. 2), сушение гидроксида циркония происходит равномерно, и конгломераты в полученном порошке диоксида циркония отсутствуют.

Рис. 2. Данные электронномикроскопического анализа высушенного гидроксида циркония, преобразованного в мелкодисперсный диоксид циркония

Термовакуумный метод сушения позволяет создать непрерывный, энергосберегающий, высокоэффективный технологический процесс получения мелкодисперсионного конечного продукта [1(2010)].