Главная – Журналы – Поиск по журналам

Отражены основные направления исследований по химии твердого тела, проводимые в ИХТТМ СОРАН (ранее ИФХИМС СО РАН СССР, ИХТТИМС СО АН СССР) с 1974 г. по настоящеее время.

Сформулированы возможные области применения и преимущества механохимических технологий. К ним относятся проведение одностадийных химических реакций между твердыми веществами, получение твердых дисперсных систем (агрегатов) химически взаимодействующих твердых веществ, получение твердых растворов, получение твердых фаз реагентов, обладающих повышенной активностью в последующих химических превращениях, химическая модификация природных полимеров. Произведены сравнительные испытания мельниц-активаторов, выработаны методические рекомендации по их использованию в зависимости от типа получаемых продуктов, разработаны пути масштабирования некоторых механохимических процессов на "проточные" виброцентробежные мельницы. Разработаны оригинальный быстрорастворимый лекарственный препарат ацетилсалициловой кислоты и технология его производства. К преимуществам механохимической технологии следует отнести проведение технологического процесса в одну стадию - механической обработки порошкообразного материала, отсутствие растворителей и технологических операций, связанных с их использованием, упрощение и повышение производительности технологического оборудования по сравнению с жидкофазными процессами, сокращение общего времени получения продукта.

Проведен обзор работ по теории и практике использования проточных пористых электродов (ПЭ) для электрохимической переработки разбавленных растворов (извлечение металлов, обезвреживание технологических растворов, электросинтез). Рассмотрены особенности ПЭ этого типа и краткая история развития работ по их исследованию и применению, в том числе в ИХТТМ СО РАН. Показано, что примерно за 30 лет в этом направлении достигнут значительный прогресс, проявляющийся прежде всего в разработке широкого круга эффективных пористых материалов на основе тонких углеродных и металлических волокон, позволяющих интенсифицировать диффузионно контролируемые электрохимические процессы в сотни и даже тысячи раз. Задача поиска условий, обеспечивающих эффективное использование всей доступной электролизу поверхности ПЭ, оказалась более сложной. Обращается внимание на необходимость изучения неоднородных пористых матриц как с точки зрения их перспектив для существенного увеличения рабочей глубины ПЭ (использование переменной проводимости твердой фазы), так и для понимания динамики изменения свойств пористой матрицы по мере ее заполнения металлом.

Рассмотрено применение различных вариантов механохимического синтеза для получения нанодисперсных частиц оксидных материалов. Приведены результаты исследований ряда твердофазных реакций в смесях реагентов, подвергнутых механической активации и последующей термической обработке. Изучена роль солевой матрицы в предотвращении агрегирования ультрадисперсных частиц. Проведено сравнение эффективности мягкого механохимического синтеза и золь-гель метода и показано, что оба метода позволяют получать нанодисперсные частицы, близкие по размерам.

Рассмотрена возможность использования электролиза с проточными углеграфитовыми электродами из углеродных волокнистых материалов для регенерации золота и серебра из растворов, образующихся на различных стадиях изготовления ювелирных изделий. Показано, что электролиз с углеродными волокнистыми электродами обеспечивает высокую (более 99 %) степень извлечения золота и серебра: 1)из сернокислых тиомочевинных растворов анодного травления золотосодержащих изделий любой пробы, 2) промывных растворов и отработанных электролитов золочения и серебрения ювелирных изделий, 3) растворов, образующихся при гидрометаллургической переработке отработанных полировальных паст. Углеродные волокнистые электроды с осажденными на них золотом и серебром подвергаются обжигу в пламени горелки, благородные металлы в виде порошка или слитка возвращаются в технологический процесс.

Исследована "емкость" слоистых силикатов в механохимических реакциях нейтрализации с органическими кислотами. Установлено, что "емкость" силиката зависит от природы как кислоты, так и силиката. В реакциях с кислотами, хорошо диссоциирующими в водных растворах, "емкость" талька максимальна, м.с. тальк : кислота = 1 : 2, 1 : 1 и 3 : 2 соответственно с непредельной одно-, двух- и трехосновными кислотами. Для этих же кислот максимальная "емкость" каолинита - м.с. каолинит : кислота ~ 1:0.5. В случае монокарбоновых предельных кислот м. с. тальк :  кислота < 1 : 1, для ароматических кислот м.с. тальк : кислота  = 1 : 1, каолинит : кислота 1 : 0.25.

Разработан способ получения электропроводящей керамики на основе оксидов титана, основанный на проведении реакции TiO₂ + Ti с предварительной механической активацией смеси и последующей термической обработкой в среде водорода и аргона при 1060-1080 °С. Приведены данные рентгенофазового анализа, подтверждающие образование полученных соединений, данные по их электропроводности, которые находятся в пределах 160-630 См/см, а также изучено анодное поведение оксидов Ti₃O₅ и Ti₄O₉ и представлены анодные вольт-амперные зависимости.

На примере системы TiB₂ - Cu исследованы особенности реакции синтеза упрочняющей фазы в металлической матрице при осуществлении процесса путем сочетания методов механической активации и самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). Показано, что проведение реакции в матрице позволяет существенно повысить дисперсность продукта. Для образования композита, содержащего наноразмерные частицы диборида титана размером 30-50 мкм в медной матрице, решающее значение имеет механическая активация порошковой смеси реагентов и продукта СВС-реакции. Нанокомпозиты содержат частицы диборида титана размером 30-50 нм, распределенные в медной матрице. Объемное содержание диборида титана в нанокомпозитах может изменяться в широких пределах (10-60%). Исследованы пути эволюции наноструктуры полученных композитов при компактировании, определены условия, необходимые для получения объемных наноструктурных материалов. На основе системы TiB₂ - Cu синтезированы компактные нанокомпозиты с высокими прочностными характеристиками и материалы с повышенной стойкостью к электрической эрозии. Обсуждены возможности и перспективы разработанного метода синтеза нанокомпозитов.

Показано, что совместная механохимическая обработка (СМХО) смеси каолинита и серной кислоты может быть использована для извлечения алюминия из слоистых алюмосиликатов. Методом рентгенофазового анализа установлено образование кристаллогидрата сульфата алюминия в продуктах СМХО каолинита. Изучено влияние СМХО каолинитов в аппаратах с различным уровнем подводимой энергией на степень извлечения алюминия в жидкую фазу. Наибольшая степень извлечения алюминия достигнута в центробежно-планетарной мельнице АГО-2.

Разработаны состав и способ получения огнезащитной композиции на основе жидкого стекла и оксида алюминия. Обнаружено положительное влияние механической активации оксида алюминия на свойства композиции как результат изменения фазового состава, строения и реакционной способности оксидного порошка. Предложена технологическая схема получения композиции.