ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Высокочастотные и плазменные процессы в технологии извлечения фтора из фторсодержащих природных и синтетических минералов применительно к технологии производства гексафторида урана из "Плазменные и высокочастотные процессы получения и обработки материалов в ядерном топливном цикле - настоящее и будущее" Их общей особенностью является более низкий эндотермический эффект, чем для синтеза карбидов титана и циркония. С точки зрения энергозатрат и кинетики синтеза процесс борирования значительно легче, чем соответствующие процессы карбидизации титана и циркония. Содержание основных компонентов в дибориде титана Т1 — 68,8 % В - 30,9 % С - 0,5 % О - 0,5 %. [c.407] Анализ диборида циркония не проводили, но качественные показатели процесса его синтеза примерно такие же, как и при синтезе диборида титана. [c.407] Затраты па реагенты при высокочастотном синтезе карбида бора составляют 65,9%, 61%, 31,4%, 0,04% затрат по этой статье при использовании электродугового синтеза, синтеза при гомогенном смешении, магниетермии и СВС-синтеза соответственно. Это очень важное преимущество, поскольку необходимость в избытке реагентов так или иначе обусловлена либо их потерями, либо неполным выходом продукта, вследствие чего возникает необходимость в побочной или вспомогательной технологии для переработки отходов основной технологии. В неявном виде большой избыток реагентов может свидетельствовать о плохом тепло- и массообмене, а также о возможном ущербе для окружающей среды. [c.408] Сравнение по энергозатратам менее выразительно, поскольку в некоторых из рассматриваемых технологий электроэнергия в технологическом цикле вообще не используется синтез протекает по экзотермическим реакциям (магниетермия и СВС-синтез). Однако выигранная при этом энергия уже была ранее потрачена на реагенты и отнесена к данной статье. Что касается сравнения с электродуговым синтезом и синтезом, основанным на гомогенном смешении, то затраты на высокочастотный синтез составляют 109,6 % и 10,3 % от этих затрат. То, что энергозатраты на электродуговой синтез несколько меньше, чем на высокочастотный, объясняется прежде всего большим масштабом электродуговой плавки (а значит, меньшими потерями тепла) и сравнительно невысоким КПД высокочастотных источников электропитания установок Плутон ( 0,4 0,5). Однако этот недостаток имеет временный характер использование генераторной лампы с магнитной фокусировкой электронного луча приводит к существенному повышению КПД высокочастотного генератора. Другой источник непроизводительных энергозатрат потери тепла с водой, охлаждающей реактор. Эти потери, однако, можно значительно снизить, используя теплоизолирующие защитные покрытия па внутренней стенке реактора. [c.408] Сравнение по заработной плате показывает, что электродуговой синтез, где много ручных операций, является наиболее дорогим по этой статье. Затраты на высокочастотный синтез составляют 56,1 % от этих затрат. Сравнение по указанной статье с другими процессами пе имеет смысла, поскольку они реализованы в сравнительно небольшом масштабе и достоверных данных не имеется. [c.410] Остальные статьи затрат взяты из случайных источников, поэтому анализировать их пе имеет смысла однако поскольку три предыду-щие статьи составляют основную величину в общих затратах, последние могут быть объективным критерием для сравнения брутто-затрат. Из приведенных данных видно, что затраты на электродуговой синтез в 1,75 раз больше, чем на высокочастотный. Технологии, основанные на гомогенном смешении реагентов, на магниетермическом восстановлении и СВС-синтезе, еще дороже в 2,1, 2,1 и 14 раз соответственно. [c.410] Теперь целесообразно вернуться к анализу зависимостей на рис. 7.1, на котором показана связь между синтезом, структурой и свойствами керамики, чтобы сформулировать, какие возможности открывает высокочастотная технология синтеза бескислородной керамики для регулирования ее свойств. [c.410] Высокочастотный синтез позволяет нагревать исходные вещества равномерно по всему объему, что обеспечивает равномерность синтезируемого материала и по химическому, и по фазовому составу. Поскольку нагрев — прямой, имеются по крайней мере две возможности регулирования скорости и температуры нагрева регулированием электрической мощности и расхода реагентов. Возможность регулировать температуру по всему объему химически реагирующей нагрузки высокочастотного генератора позволяет регулировать кристаллическую структуру продукта и его морфологию (выгружать в виде рыхлой губки, оплавленного или плавленного блока). Кроме того, прямой способ нагрева при высокочастотном синтезе дает возможность получать продукт, уровень чистоты которого по примесям по крайней мере не ниже чистоты сырья. Это преимущество, как и предыдущие, обеспечивает высокое качество тугоплавкого материала и изготовленных из него керамических изделий, что особенно важно для приложений в атомной энергетике, космической технике и в других новых областях современной техники. [c.410] Следует остановиться и на особенностях самого технологического процесса. Если пе рассматривать стадию подготовки шихты, которая выглядит так же, как и в других технологических процессах, то стадия высокочастотного синтеза выглядит очень впечатляюще. Шихта транспортируется по герметичному тракту в реактор, конвертируется в тугоплавкий продукт и мопооксид углерода. Твердый продукт выгружается в бункер, газовая фаза, состоящая из оксидов углерода, проходит систему очистки от аэрозольной и дисперсной фаз и далее направляется по трубопроводу в систему утилизации либо сжигания. [c.410] В наших экспериментах мы не нашли потребителя монооксида углерода (какой-либо восстановительный или газопламенный процесс) и сжигали его. Но возможность утилизации существует и ее легко технически реализовать. Процесс синтеза такого трудносинтезируемого продукта, как карбид бора, протекает примерно за 30 мин с начала синтеза или за 15 Ч- 20 мин при работе в динамическом режиме. Такие продукты, как борид титана, синтезируются легче и быстрее. [c.411] Процесс высокочастотного синтеза практически безинерционный, сравнительно легко автоматизируется и механизируется. Это одип из перспективных вариантов электротехнологии, которая уже завоевала прочное положение в металлургии и завоевывает признание в различных областях химической технологии. [c.411] Эти процессы применяют для производства фтора во всех странах, располагающих атомно-энергетическим комплексом. Несмотря на нринциниальную простоту сернокислотного процесса, последний нуждается в замене процессом, в котором было бы меньше проблем, связанных с коррозией оборудования, появлением отходов гипса, содержащих остаточный фтор, и мероприятиями по минимизации экологического ущерба, обусловленного наличием в плавиковом шпате примесей 8, Р, 81 и т.д. [c.412] Здесь То — термодинамически разрешенная температура начала реакции. Уровень температур, требуемых для осуществления этих реакций, предполагает использование нестандартных видов нагрева, в частности плазменного и прямого индукционного нагрева. [c.413] Реакция (8.3) протекает в конденсированной фазе (расплав) реакции (8.4)-(8.7) — гетерофазные. При взаимодействии исходных веществ в реакциях, описываемых уравнениями (8.3)-(8.5), состав конденсированной фазы может быть гораздо сложнее как из-за многообразия соединений в системе a0-Si02, так и за счет связывания части фтора во фторид кремния нри температурах ниже 2000°С. [c.413] Для осуществления этих процессов могут быть, в принципе, использованы три нестандартные способа нагрева исходных реагентов. [c.413] Вернуться к основной статье