Труды КНЦ (Технические науки вып.2/2023(14))

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 2. С. 33-40. Transactions of the tola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 2. P. 33-40. Научная статья УДК 541.35 doi:10.37614/2949-1215.2023.14.2.005 ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССОВ АГРЕГИРОВАНИЯ И ДЕЗАГРЕГИРОВАНИЯ ЧАСТИЦ ВЫСОКОДИСПЕРСНОГО ПОРОШКА ЦИРКОНИЯ Ольга Юрьевна Забродина2, Максим Владимирович Царев3, Валерий Вадимович Мокрушин4, Ирина Алексеевна Царева5, Антон Евгеньевич Канунов6, Ильдар Фаритович Кашафдинов7, Кирилл Владимирович Коршунов8, Алексей Эдвинович Ивашов9, Светлана Александровна Пичугина 10 1-10Российский федеральный ядерный центр — Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики, Саров, Россия Автор, ответственный за переписку: Максим Владимирович Царев, tsarev@dep19.vniief.ru Аннотация При длительном хранении влажного высокодисперсного порошка металлического циркония в определенных условиях может протекать процесс агрегирования частиц, который приводит к переходу порошка в твердый комковидный материал, не обладающий сыпучестью, что существенно ограничивает его применение. Цель настоящей работы состояла в установлении вероятных причин, приводящих к агрегированию частиц порошков циркония при длительном хранении, и оценке возможности перевода комковидного материала в исходное порошкообразное состояние с сохранением его основных физико-химических свойств. Установлено, что наиболее вероятной причиной агрегирования частиц является способность атомов циркония, находящихся в поверхностных слоях металла, участвовать в образовании оксо-мостиковых связей в условиях кислой среды. На примере комковидного материала, образовавшегося при хранении металлического порошка натриетермического циркония марки ПЦрН-А, опробован способ дезагрегации частиц путем обработки раствором гидроксида натрия, который позволяет необратимо перевести комковидный материал в устойчивое порошкообразное состояние, характерное для кондиционного порошка. Механизм щелочной обработки заключается в необратимом разрыве оксо-мостиковых связей в материале, и образовании на поверхности частиц циркония гидроксильных групп, что сопровождается разрушением агрегатов и их распадом на индивидуальные частицы. Показано, что обработка раствором гидроксида натрия различной концентрации не приводит к значимому изменению химического состава поверхностных слоев частиц, и позволяет сохранить основные физико-химические характеристики порошка циркония. Образцы порошка циркония исследованы методами сканирующей электронной микроскопии, рентгеноспектрального микроанализа. Определено содержание общего и активного циркония, значение удельной поверхности порошков. Оценена их чувствительность к трению и электрической искре. Ключевые слова: порошок циркония, длительное хранение, агрегирование частиц, комковидный материал, способ дезагрегирования частиц, чувствительность к внешним воздействиям Для цитирования: Изучение процессов агрегирования и дезагрегирования частиц высокодисперсного порошка циркония / |П. Г. БережкоІ [и др.] // Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 2. С. 33-40. doi:10.37614/2949-1215.2023.14.2.005. Original article STUDY OF AGGREGATION AND DISAGGREGATION PROCESSES OF HIGHLY DISPERSED ZIRCONIUM POWDER PARTICLES , Olga Yu. Zabrodina2, Maxim V. Tsarev3, Valeriy V. Mokrushin4, Irina A. Tsareva5, , Ildar F. Kashafdinov7, Kirill V. Korshunov8, Aleksey I. Ivashov9, Svetlana A. Pichugina 10 1-10FSUE “RFNC — VNIIEF", Sarov, Russia Corresponding author: Maxim V. Tsarev, tsarev@dep19.vniief.ru Abstract During long-term storage of wet fine zirconium metal powder under certain conditions the process of particles aggregation may start, which leads to powder transformation into a solid lumpy material, which significantly limits its application range. The purpose of this work was to establish the probable cau ses leading to the aggregation of zirconium powder particles during long-term storage, and to a s se ss the possibility of transferring the lumpy material to its initial powdery state while preserving its basic physical and chemical properties. Particles aggregation most likely happens due to participation of zirconium atoms of the metal layers in formation of oxo-bridging bonds in acidic medium. Lumpy material formed in the process of storage of sodium-thermal zirconium metal powder (PZrN-A) was used as an example for testing the method of particles disaggregation by means of sodium hydroxide solution treatment, which makes it possible to transform the lumpy material into a stable powdery state typical for standard powder. The mechanism of alkaline treatment consists in the irreversible rupture of oxo-bridging bonds © Бережко П. Г., Забродина О. Ю., Царев М. В., Мокрушин В. В., Царева И. А., Канунов А. Е., Кашафдинов И. Ф., Коршунов К. В., Ивашов А. Э., Пичугина С. А., 2023 33 Pavel G. Berezhko 1 Anunov E. Kanunov 6 Павел Григорьевич Бережко 1