Температурно-барічні режими отримання діоксиду цирконію та інших нанодисперсних матеріалів :: НВК ВДЕРТ

Температурно-барічні режими отримання діоксиду цирконію та інших нанодисперсних матеріалів


Експериментально вивчено комплексний вплив температурних та барічних умов висушування дисперсного матеріалу на прикладі сушіння крупнодисперсного гідроксиду цирконію (перспективна сировинна матерія для застосування в атомній промисловості України та Росії, а також в інших галузях промисловості) шляхом вимірювань вологовмісту в досліджуваному зразку залежно від градієнта температури та тиску.

Отримано, що вплив градієнта температури нагрівання від 293 K до 653 K та тиску у вакуумній порожнині нагрівача від 10,1×10⁴ Па до 266×10² Па протягом 20 с забезпечив майже п'ятикратне зниження вологовмісту (з початкового 82% до кінцевого ≈16%) дисперсного гідроксиду протягом ≈15 с (див. Рис. 1).

	Рис. 1. Динаміка термовакуумної сушки експериментального зразка гідроксиду цирконію

Розгорнуті результати дослідження, теоретичне обґрунтування та технологічні особливості динаміки процесу термовакуумної сушки представлені в роботах [4(Патенти)]. Деякі положення обґрунтування отриманих експериментальних результатів викладено нижче.

	Рухаючись у порожнині нагрівального елемента, гранули гідроксиду цирконію торкаються до його нагрітих стінок, акумулюють тепло і при цьому нагріваються протягом 5 секунд до температури понад 373 K. Температура матеріалу стає вищою ніж температура випаровування вологи, яка знаходиться всередині гідроксиду цирконію, Т₁ > Т₂. Починається процес інтенсивного пароутворення в масі тіла. Інтенсивність пароутворення залежить від кількості підведеного тепла за одиницю часу та тиску в навколишньому середовищі. У внутрішній частині матеріалу тиск стає значно більшим, ніж на поверхні. Завдяки різкому зниженню тиску навколишнього середовища та інтенсивному нагріванню матеріалу, волога всередині висушуваного матеріалу закипає і виникає миттєвий градієнт тиску. Швидке нагрівання висушуваного зразка до температури Т > 373 К та зміна тиску в навколишньому середовищі сприяє ефузії водяної пари, внаслідок чого матеріал руйнується (подрібнюється). Таким чином залежно від фізико-технічних характеристик висушуваного матеріалу та режимних параметрів термовакуумного процесу додатково до видалення вологи може відбуватися зміна його фізичних, хімічних та механічних властивостей.

	Експериментально показано, що використовуючи створену технологію термовакуумної сушки та визначених оптимальних термо-барічних параметрів сушки гідроксид цирконію за короткий проміжок часу одночасно втрачає вологу і перетворюється в подрібнений до фракцій з дисперсностями від 0,4 мкм до 20,0 мкм діоксид цирконію. Як свідчить електронна мікроскопія (див. Рис. 2), сушіння гідроксиду цирконію відбувається рівномірно, і конгломерати в отриманому порошку діоксиду цирконію відсутні.

Рис. 2. Дані електронномікроскопічного аналізу висушеного гідроксиду цирконію, перетвореного в дрібнодисперсний діоксид цирконію

Термовакуумний метод сушіння дозволяє створити безперервний, енергозберігаючий, високоефективний технологічний процес отримання дрібнодисперсійного кінцевого продукту [1(2010)].