Получение оксида с заданными свойствами методом сжигания аэровзвеси порошка алюминия

• Автор: Малинин, Владимир Игнатьевич
• Шифр специальности: 05.16.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 123 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Г ЛАВА 1. Анализ проблемы получения дисперсного оксида алюминия с

заданными свойствами

1 Л. Способы получения высоко дисперсных порошков оксида алюминия

1.2. Особенности образования оксида при горении частиц алюминия

1.3. Модели образования оксида при горении частиц алюминия

1.4. Существующие способы сжигания алюминиево-воздушных смесей

Постановка задач диссертационной работы

ГЛАВА 2. Теоретические исследования процесса образования оксида

2.1. Разработка модели
2.2. Апробация модели
2.3. Влияние основных параметров на дисперсность оксида
ГЛАВА 3. Организация процесса получения оксида при сжигании алюминиевовоздушной смеси
3.1. Схема организации процесса получения оксида
3.2. Подача порошка алюминия и его распыление в воздушном потоке
3.3. Сжигание алюминиево-воздушной смеси и синтез оксида
3.4. Выделение конденсированной фазы из высокотемпературного потока продуктов сгорания
3.5. Выделение оксида с заданными свойствами из конденсированной

ГЛАВА 4. Экспериментальные исследования процесса получения оксида
4.1. Экспериментальная технологическая установка
4.2. Методика проведения испытаний экспериментальной установки
4.3. Результаты испытаний экспериментальной установки
4.4. Методика исследования образующегося оксида
4.5 Дисперсность и свойства образующегося оксида
4.6. Влияние условий смесеобразования и параметров горения на дисперсный состав оксида
4.7. Свойства высокодисперсного оксида алюминия - целевого продукта
метода
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ

Развитие современных технологий основывается на производстве высококачественных порошковых материалов, обладающих заданными свойствами: высокой химической чистотой продукта, требуемым фазовым и дисперсным составом, сферической формой частиц, высокой твердостью и тугоплавкостью, окислительной и коррозионной стойкостью и в некоторых случаях особыми электрическими и оптическими характеристиками. Порошки, обладающие такими свойствами, находят применение в производстве машиностроительной керамики, композиционных материалов, средств полировки, в электронике и химической промышленности [1-9].
В производстве высокопрочной керамики используют порошки тугоплавких материалов с размером частиц не более 0,5 мкм, а иногда и менее 0,1 мкм. В химической промышленности в качестве адсорбентов и катализаторов требуются порошки с ещё меньшим размером частиц (»0,01 мкм), обладающие высокой степенью однородности фазового состава. В электронике требуются порошки с высокой степенью чистоты. В производстве средств полировки желательно использовать порошки со сферической формой частиц, обладающие высокой твердостью. Во многих случаях, особенно при производстве высококачественной керамики [1-3] и других современных материалов, требуются порошки с сочетанием всех выше перечисленных свойств.
Методы производства высокодисперсных порошков условно можно разделить на механические (диспергирование), химические и физикохимические [4]. Традиционно, основным методом производства порошков являлось диспергирование природных материалов (в шаровых, струйных и высокоскоростных вращающихся мельницах) и последующая очистка полученных порошков от примесей [1,4,10,11]. В настоящее время, новые технологии изготовления сверхчистых и высокодисперсных порошков,
пламени в потоке металловоздушной смеси традиционными методами малоэффективна: а) в обратных потоках металлическое горючее будет учавствовать преимущественно в конденсированной фазе, а не в газовой;
б)капли металла совместно с конденсированными продуктами сгорания будут интенсивно налипать на поверхность стабилизаторов, уменьшая проходное сечение потока и вызывая неустойчивость процессов горения и синтеза оксида;
в) повышенная турбулентность, высокая температура, скорость и содержание конденсированной фазы в зоне обратных токов (ЗОТ) приведут к резкому возрастанию теплового и эрозионного воздействия на элементы конструкции стабилизаторов; г) крупные частицы металла не будут участвовать в движении обратных токов, поэтому их время пребывания в зоне высокой температуры мало и они не будут успевать воспламеняться и сгорать; д) при срыве с поверхности стабилизаторов налипшего жидкого металла, образуются крупные капли, которые также не будут успевать сгорать.
В экспериментальных работах [51,52] осуществлена стабилизация пламени в потоке аэровзвеси частиц алюминия традиционными методами, за счет внезапного расширения потока. Однако из результатов [40,41] и термодинамических свойств алюминия [48] следует, что при коэффициенте избытка воздуха а<0,4 и давлении р>0,1 МПа доля алюминия, находящегося в ЗОТ в газовой фазе не превышает 10%. Все отрицательные факторы, отмеченные выше, присутствуют в экспериментах [51,52]. Поэтому длительное и эффективное функционирование описанных там установок проблематично.
Воспламенение и горение металлогазовой смеси в технологической установке синтеза новых порошковых материалов должно осуществляться с высокой эффективностью в течение длительного промежутка времени, в широком диапазоне значений основных параметров, характеризующих условия горения (для изменения свойств целевого продукта необходимо в широких пределах изменять давление, температуру, концентрацию дисперсной фазы [