Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) часть 1)

способствует образованию более мелких частиц порошка за счёт снижения величины теплового эффекта на единицу массы шихты, а также уменьшения вероятности контакта между отдельными частицами порошка. Шихту загружают в стальной реакционный стакан. Натрий размещают в смеси солей послойно (3-4 слоя). Избыток натрия в шихте составляет 15^30 % по отношению к стехиометрически необходимому по реакции. Поскольку удельная теплота реакции составляет всего около 1100 кДж/кг шихты, для её инициирования и обеспечения полноты восстановления требуется внешний подогрев. Осуществление процесса восстановления в открытом реакционном стакане, помещённом непосредственно в шахтную печь, сопровождается возгоранием натрия, вытесняемого на поверхность шихты. Это вызывает необходимость специальной вентиляции для удаления образовавшихся аэрозолей оксида натрия. Поэтому для предотвращения горения натрия стакан с шихтой помещают в реторту-реактор из нержавеющей стали и закрывают крышкой с патрубком, соединяющим объём реторты с атмосферой. Это делает процесс восстановления более экологичным и пожаробезопасным. Реторту опускают в разогретую до 750^800 °С печь и выдерживают необходимое для протекания реакции время. Для контроля изменения в ходе реакции температуры используют погруженную в шихту хромель-алюмелевую термопару в чехле из стали 1Х18Н10Т в комплекте с измерительным прибором. Начало реакции восстановления определяют по резкому подъёму температуры. Обычно реакция начинается в диапазоне температуры 490^520 °С. Некоторый разброс температуры начала реакции объясняется отличиями в степени контакта между реагентами при загрузке шихты. После окончания процесса восстановления реторту охлаждают до температуры 600 °С, патрубок подсоединяют к вакуумной системе и производят отгонку избытка натрия с конденсацией его на крышке реторты. Это делает более безопасным извлечение реакционной массы и позволяет значительно уменьшить горение порошка циркония. Реакционную массу в герметичном боксе извлекают из стакана, измельчают и обрабатывают водой для гашения остатков натрия. Далее проводят отмывку реакционной массы от солей, для чего реакционную массу помещают в емкость с дистиллированной водой и перемешивают с помощью электрической мешалки. Время перемешивания и количество отмывок определено опытным путем и указано в технической документации. После каждой отмывки производят фильтрацию реакционной массы на вакуум-фильтре. Отмытый порошок циркония анализируют на содержание лимитируемых примесей, определяют количество общего и активного циркония, гранулометрический состав, температуру воспламенения. Согласно ТП изготавливаемые порции порошка циркония должны удовлетворять следующим основным требованиям: температура воспламенения — 250^320 оС; массовая доля общего циркония — 91,0^95,5 мас. %; гранулометрический состав и содержание примесей в соответствии с требованиями, предъявляемыми к порошку по разработанной технологии (ТУ) и идентичными ТУ48-4-376-76. Проведенный анализ изготовленных в 2016­ 2017 гг. 28 порций порошка циркония показал следующее. Наиболее труднодостижимыми параметрами являются: массовая доля водорода (79 % брака по превышению нормы), массовая доля фторида водорастворимого (50 % брака по превышению нормы), массовая доля общего циркония (25 % брака с отклонениями в обе стороны), температура воспламенения (18 % брака с отклонениями в обе стороны) и гранулометрический состав порошка (21 % брака по завышенному содержанию фракции порошка с размером частиц менее 10 мкм). Число забракованных по указанным параметрам порций порошка циркония может быть уменьшено в результате проведения их доработки, рекомендованной ИХТРЭМС. Например, некоторого снижения массовой доли водорода можно достичь в результате дополнительной просушки пробы порошка перед проведением анализа, поскольку снижение содержания влаги на 0,1 мас. % уменьшает содержание водорода на 0,011 мас. % Снижение в порциях порошка циркония значения параметра «массовая доля примеси фторида водорастворимого» может быть достигнуто после проведения дополнительных операций по отмывке изготовленных порций порошка от растворимых солей. Уменьшение содержания фракции порошка с размером частиц менее 10 мкм происходит в результате проведения операции его отмучивания. Доработка порций порошка циркония, которые не удовлетворяют требованиям ТП по параметрам «массовая доля общего циркония» и «температура воспламенения», по ряду причин представляется нецелесообразной. Однако возможно изменение значения этих параметров до требуемых норм после проведения доработки порций порошка до нормы по гранулометрическому составу путем отмучивания (т. е. в случае, когда порошок порции не удовлетворяет требованиям и по гранулометрическому составу, и по температуре воспламенения и/или по содержанию общего циркония). Поэтому после проведения отмучивания порций порошка циркония необходим их контроль, в том числе и по параметрам «массовая доля общего циркония» и «температура воспламенения» порошка. В настоящее время проводятся работы по корректировке техпроцесса изготовления порошка циркония, в который будут включены дополнительные операции по доработке (при необходимости) порций порошка циркония по ряду контролируемых параметров. Характеристики изготовленных в 2016-2017 гг. партий порошка циркония натриетермического и дата изготовления представлены в табл. 1. Условия шихтования порций порошка при изготовлении партии проводили в соответствии с ТП: перемешивание в ёмкости с дистиллированной водой в течение 30 мин, далее барботаж на нутч-фильтре азотом в течение 15 мин. 244