Содержание к диссертации
Введение
2 Обзор литературы 10
2.1 Технологии производства электродов для никель - кадмиевых аккумуляторов на основе карбонильных никелевых материалов 10
2.2 Анализ методов термохимической обработки никелированных полимерных структур 15
2.3 Вопросы термической деструкции полимерных материалов 17
2.4 Взаимодействие никеля с водородом 21
2.5 Выводы по главе 2 27
3 Термодинамический анализ реакций при термохимической обработке никелированного пенополиуретана 29
4 Установка и методика проведения исследований 35
4.1 Технологическая схема и схема цепи аппаратов установки для металлизации пенополиуретана 35
4.2 Технологическая схема и схема цепи аппаратов установки для термохимической обработки никелированного пенополиуретана 38
4.3 Методы определения характеристик пеноникеля 41
4.4 Выводы по главе 4 46
5 Исследования процесса металлизации пенополиуретана никелем из карбонильной газовой фазы 47
6 Исследования процесса термохимической обработки никелированного пенополиуретана 59
6.1 Исследования кинетики процесса удаления продуктов термической деструкции полиуретана из-под никелевой оболочки 59
6.2 Механизм удаления продуктов термической деструкции полиуретана из-под никелевой оболочки 68
6.3 Исследования процесса отжига пеноникеля 7з
7 Утилизация отходящих газов процесса термохимической обработки никелированного пенополиуретана 84
8 Испытания пеноникеля в качестве основ электродов щелочных аккумуляторов 87
9 Разработка промышленной установки по производству карбонильного пеноникеля и оценка ее экономической эффективности 94
Заключение 101
Список использованных источников 104
- Анализ методов термохимической обработки никелированных полимерных структур
- Технологическая схема и схема цепи аппаратов установки для металлизации пенополиуретана
- Исследования кинетики процесса удаления продуктов термической деструкции полиуретана из-под никелевой оболочки
- Испытания пеноникеля в качестве основ электродов щелочных аккумуляторов
Введение к работе
Неоспоримым преимуществом карбонильной технологии рафинирования никеля, по сравнению с любым другим рафинировочным процессом, является возможность производства широкого ассортимента готовой продукции, включающего компактный никель в виде дроби и ронделей, никелевые порошки в широком диапазоне физико-технологических свойств, никелевые покрытия на компактных и полидисперсных подложках для получения формообразующих изделий и композиционных систем и т.п. [1-7].
Кроме того, по химической чистоте (в частности по примесям легкоплавких металлов) карбонильный никель значительно чище катодного, а процесс карбонильного рафинирования менее трудозатратен и энергоемок. [8-Щ.
В настоящее время промышленное производство карбонильного никеля в мире осуществляется, в основном, двумя компаниями: российским концерном «Норильский Никель» и канадской компанией INCO. Хотя объемы производства никеля в обеих компаниях приблизительно одинаковы, пути их развития различны. «Норильский Никель» основной упор делает на производство катодного никеля, доля которого в общем объеме производства никеля приближается к 100%. В компании INCO основным процессом рафинирования никеля является карбонильный. Доля карбонильного никеля в общем объеме производства никеля компанией INCO превышает 60 % [11,12]
Структура ассортимента карбонильной никелевой продукции компании INCO очень широка. Около 80 % карбонильной никелевой продукции составляет карбонильная никелевая дробь. Остальные 20 % являются наукоемкой, высоколиквидной продукцией, применяемой в наиболее передовых отраслях промышленности. К такой продукции относятся карбонильные никелевые порошки со специальными свойствами, ультратонкие карбонильные никелевые порошки, графитовые нити с никелевым и полимерным покрытием, порошковые компо- зиционные материалы [13-26]. Следует отметить, что общая товарная стоимость этой специальной продукции практически равна стоимости всей карбонильной никелевой дроби, выпускаемой Inco. При средней стоимости никеля в виде дроби 7 $/кг, стоимость никеля в виде наукоемкой продукции составляет, в среднем, около 30$/кг.
Такая структура производства представляется исключительно целесообразной в свете бурного развития самых различных отраслей промышленности, потребляющих никель. Если компактный никель в виде карбонильной дроби или катодного никеля используется преимущественно в сталеварении для производства жаропрочных сталей и сплавов, то специальные карбонильные никелевые продукты находят свое применение в самых современных, наукоемких и высокоэффективных производствах, таких как производство новых типов аккумуляторов, металлокерамических конденсаторов, порошковой металлургии и др. Согласно долгосрочным прогнозам мировое автомобилестроение будет развиваться в направлении создания электромобилей и гибридных автомобилей, использующих кадмий-никелевые и металлгидридные аккумуляторные батареи, спеченные электроды которых изготовлены из специальных карбонильных никелевых порошков. Помимо автомобилестроения, рынок этих аккумуляторов неисчерпаем: они используются как в мощных электроинструментах, так и в прецизионных электронных приборах и изделиях, включая сотовые телефоны, компьютеры, слуховые аппараты и многое другое. В таблице 1.1 приведены прогнозируемые объемы прироста рынка аккумуляторных батарей. Таблица 1.1 - Структура мирового рынка аккумуляторных батарей в 2000 и
2010г.г. [27]
Продолжение таблицы 1.1
Как видно из данных таблицы 1.1, максимальный рост объема производства ожидается именно на рынке никельметаллгидридных аккумуляторов. Соответственно, потребности в материалах для этих типов аккумуляторов также будут непрерывно возрастать.
Одним из наиболее перспективных материалов для аккумуляторной промышленности является пеноникель, также используемый при производстве никель-кадмиевых и металлгидридных аккумуляторов. Исключительно высокая пористость (до 98 %), химическая чистота и механическая прочность карбонильного пеноникеля позволяют значительно повысить емкость, электрические характеристики и снизить вес аккумуляторных батарей [14].
В таблице 1.2, составленной по данным прогноза Institute of Information Technology, Ltd (ПТ), США [28], представлены прогнозируемые объемы роста потребления материалов для никельметаллгидридных аккумуляторов. Так, потребление пеноникеля возрастает, согласно этим прогнозам, приблизительно в три раза.
Таблица 1.2- Ожидаемая потребность в 2004-2010г.г. мировой аккумуляторной промышленности в основных материалах для производства аккумуляторов систем NiMH [28]
Другие карбонильные материалы также востребованы на рынке современной техники. Ультратонкие карбонильные никелевые порошки используются в производстве многослойных керамических конденсаторов [17]. Графитовые нити, металлизированные карбонильным никелем, применяются для снижения помех в современных системах связи [13, 21]. Композиционные порошковые материалы, плакированные никелем, применяются для газотермического напыления износо- и жаростойких, антифрикционных, теплозащитных и корро-зионностойких покрытий на деталях оборудования, работающих в экстремальных условиях [29-34].
К сожалению, приходится отметить, что не только объемы производства карбонильного никеля на комбинате Североникель, но и ассортимент продукции значительно уступают карбонильному производству Іпсо. В связи с этим в последние годы руководством ОАО «ГМК «Норильский Никель», ОАО «Институт Гипроникель» и ОАО «Кольская ГМК» принят ряд действенных мер по увеличению объемов, повышению качества и расширению номенклатуры карбонильной никелевой продукции. К числу этих мер относится и решение о разработке технологии производства пеноникеля методами карбонильной металлургии.
Учитывая весьма ограниченную информацию, имеющуюся в научно-технической и патентной литературе по этому вопросу, разработка такой технологии потребовала постановки широких исследований, в процессе выполнения которых выявилось два самостоятельных направления:
Разработка технологии и аппаратуры процесса металлизации откры-топористого полимера - ретикулярного поропласта никелем из карбонильной газовой фазы;
Разработка технологии и аппаратуры процесса пиролиза открытопо-ристого полимера - ретикулярного поропласта (пенополиуритана) и термической обработки пеноникеля для формирования физико-технологических свойств, удовлетворяющих требованиям аккумуляторной промышленности.
Что касается первой проблемы, то процесс гетерогенного разложения карбонила никеля на самых различных поверхностях изучен весьма подробно и описывается во многих трудах [35-52]. Тем не менее, специальных трудов, посвященных изучению процесса термической диссоциации карбонила никеля на поверхности пористых материалов, имеющих макропоры (размер пор 200-800 мкм), до настоящего времени не опубликовано. Поэтому, с нашей точки зрения, данная проблема требует проведения исследования, направленного на изучение вопроса специфики кинетики разложения карбонила никеля на поверхности по-ропластов.
Вопросы, связанные с пиролизом и удалением полимера, металлизированного никелем, в литературе практически отсутствуют, специальных исследований на эту тему не проводилось, либо данные их могут представлять коммерческую ценность и результаты этих работ не публиковались.
Целью настоящей работы являлось проведение крупномасштабных исследований данного процесса с целью определения основных кинетических характеристик процесса и выдачи исходных данных для проектирования промышленных аппаратов.
В главе 2 приводится обзор литературы
В главе 3 приводится термодинамический расчет условий проведения реакций пиролиза полимера
В главе 4 описываются схемы экспериментальных установок, порядок работы на них, а также приводятся разработанные методики определения физико-технологических свойств пеноникеля.
В главе 5 приведены результаты исследований процесса металлизации пенополиуретана никелем из карбонильной газовой фазы.
В главе 6 приведены результаты кинетических исследований процесса удаления углерода из никелированного полимера, рассмотрен механизм удаления полимера из-под никелевого слоя, приведены результаты исследований процесса отжига пеноникеля.
В главе 7 представлена разработанная схема утилизации вредных газовых выбросов процесса термохимической обработки никелированного пенополиуретана.
В главе 8 приводятся исследования физико-технологических свойств пеноникеля.
В главе 9 представлена схема цепи аппаратов опытно-промышленной установки по производству пеноникеля в количестве 560 тонн в год и рассмотрены вопросы ее экономической эффективности.
2 Обзор литературы
Анализ методов термохимической обработки никелированных полимерных структур
Под термохимической обработкой следует понимать комплекс физических превращений и химических реакций, протекающих в материале, подвергаемом такой обработке; при этом указанные процессы протекают при температуре выше комнатной.
В научно-технической литературе полностью отсутствует, а в патентной [81-83] весьма ограничена информация о термохимической обработке никелированных полимеров.
Согласно указанным патентам на первом этапе материал подвергается тепловому воздействию в окислительной среде — на воздухе. При этих условиях удается достаточно быстро и эффективно удалить внутренний углерод из-под никелевой оболочки. Однако при этом происходит практически полное окисление никеля, что значительно затрудняет его восстановление на втором этапе, проводимом в водороде, позволяющем придать металлу пластические свойства.
В [82] предлагается осуществлять обработку плакированного никелем полимера в двух отдельных печах. В первой печи осуществляется разложение полимерной подложки при 350С в присутствии воздуха. После удаления полимера пористая металлическая структура пропускается через отжиговую печь, в которой поддерживается восстановительная среда и температура от 950 до 1250 С. После второго этапа отжига хрупкая окисленная никелевая структура, полученная на первом этапе, полностью восстанавливается. Полученный пеноникель, обладает прочностью и пластичностью. Следует отметить, что при ука 16 занной технологии термохимической обработки имеется тенденция к значительной усадке пеноникеля, снижает пористость и сокращает количество активной массы, которая может быть введена в аккумуляторную пластину.
Таким образом, рассматриваемая технология термохимической обработки никелированного полимера имеет ряд существенных недостатков: 1. В процессе первой стадии - сжигания полимера - образуется хрупкая окисленная никелевая структура, что усложняет процесс восстановления никеля на втором этапе, особенно при обработке сплошных полос, необходимых при производстве батарей. 2. Изменения в объемах, связанные с окислением никеля и его последующим восстановлением, создают напряжения, вредно отражающиеся на физико-механических свойствах пеноникеля. 3. Процесс обработки в двух печах приводит к усложнению аппаратурного оформления процесса. 4. Технология двойного обжига вызывает значительную усадку пеноникеля, что приводит к снижению пористости и сокращению количества активной массы, которая может быть введена в аккумуляторную пластину.
Выполненный анализ патентной и научно-технической литературы показывает, что процесс термохимической обработки металлизированного никелем полимера включает процессы деструкции полимерной подложки с последующим восстановлением и отжигом никеля. При этом указанные процессы могут осуществляться практически одновременно или последовательно. Особенности деструкции полимеров, а также взаимодействие никеля с водородом, формируют основные свойства пеноникеля, связанные с химическим составом, прочностью и эластичностью готового продукта. Поэтому указанные стадии термохимической обработки никелевых структур требуют отдельного рассмотрения. 2.3 Вопросы термической деструкции полимерных материалов.
Как мы показали ранее, в качестве подложки для металлизации в процессах получения пеноникеля как карбонильным, так и электролитическим методами, используются вспененные полимеры, обладающие высоким уровнем пористости (95-98 %). Нанесение на их поверхность никеля позволяет получать никелевую структуру, являющуюся как бы "дубликатом" структуры полимера, на которую производилось осаждение никеля. Использование в качестве подложки для металлизации полимеров вызвано целым рядом преимуществ этого класса веществ перед другими возможными вариантами. Полимеры на сегодняшний день - самые производимые вещества на Земле. Объем их производства достигает десятков миллионов тонн в год. Поэтому недостатка в них нет. Кроме того, уровень развития технологии производства полимеров достиг уровня, позволяющего производить практически любые полимеры с требуемыми технологическими свойствами (за исключением свойств, обусловленных природой полимеров, например термостойкости). Таким образом, ассортимент свойств полимеров позволяет получать пеноникель с разнообразными структурными характеристиками (размер пор, толщина и пр.). Кроме того, еще одним важным свойством полимеров является их подверженность термической деструкции (термическому распаду) при температурах, позволяющих разрушив полимерную основу сохранить никелевую структуру без ухудшения технологических свойств последней. Именно такой комплекс свойств и позволяет считать вспененные полимеры наиболее оптимальным классом веществ для металлизации никелем в процессе производства пеноникеля.
Вспененные полимеры - композиционные материалы с каркасом из полимерных пленок, образующих стенки и ребра ячеек, заполненных газом (преимущественно воздухом). Ячейки могут иметь сферическую, эллиптическую или другую форму. Объемное соотношение газовой и полимерной фаз во вспененных полимерах составляет обычно от 30:1 до 1:10 [84].
Вспененные полимеры, содержащие преимущественно закрытые ячейки, называются пенопластами, в отличие от поропластов — материалов, в которых преобладают открытые ячейки или тупиковые капилляры-поры. Типичные представители замкнутоячеистых пенопластов - пластики с полым сферическим наполнителем, так называемые сферопласты. Полностью открытопори-стую структуру имеют сетчатые вспененные полимеры, в которых дополнительное вскрытие ячеек достигается в результате разрушения их стенок выщелачиванием, направленным взрывом и другими специальными приемами.
Вспененные полимеры с модулем упругости выше 1000 МПа относят к эластичным, ниже 100 МПа - к жестким (полужесткие занимают промежуточное положение).
Технологическая схема и схема цепи аппаратов установки для металлизации пенополиуретана
Подготовка реакционного газа осуществлялась в реакторе трибохимиче-ского синтеза ТКН и аппарате Киппа. Парогазовая смесь из реактора трибохи-мического синтеза ТКН (I) смешивалась с сероводородом, вырабатываемым в аппарате Киппа (III). Полученный таким образом реакционный газ направлялся в реактор плакирования пенополиуретана (II). В этом реакторе осуществлялся процесс металлизации полимерной ленты путем осаждения на нее никеля из карбонильной газовой фазы за счет термической диссоциации карбонила никеля на поверхности нагретой ленты. Нагрев ленты осуществлялся источниками инфракрасного излучения (ИКИ), установленными с обеих сторон реактора (II), через окна с кварцевыми стеклами, пропускающими излучение определенной длины волны для избирательного нагрева пенополиуретана.
Исследования канадских ученых, опубликованные в работе [77] показали, что полиуретановая пена имеет два пика поглощения; в области длин волн между 3,0 и 3,7 мкм и очень большой пик при 5,7 мкм. Карбонил никеля обладает сильным поглощением между 4,8 и 4,9 мкм, а оксид углерода - в диапазоне от 4,5 до 4,8 мкм. По мнению исследователей эта близость пиков поглощения может вызвать проблемы, связанные с избирательностью нагрева пены в камере. Проблема заключается в возможности возникновения спонтанного разложения карбонила никеля в объеме камеры. Поэтому авторы предлагают использовать светофильтры, селективно поглощающие излучение при длине волны более 4,5 мкм.
На экспериментальной установке для исследования процесса металлизации пенополиуретана никелем из карбонильной газовой фазы были установлены галогенные лампы со спектром излучения в диапазоне от 0,4 до 2,5 мкм. Спектральное распределение интенсивности излучения галогенных ламп представлено на рисунке 4.2.
Полимерная лента (5) протягивалась вдоль вертикальной оси реактора (II) посредством лентопротяжного механизма с заданной скоростью. По достижении плакированным куском ленты размера 200 мм, он обрубался горизонтальной гильотиной. Обрубленные пластины - образцы (6) накапливались в бункере (7). После окончания опыта они вынимались и направлялись на термохимическую обработку.
По выходу из реактора (II) парогазовая смесь попадала в буферную емкость (VI), установленную для стабилизации газовых потоков и давления в системе, а затем, циркуляционным насосом (IV), направлялась в реактор трибохи-мического синтеза ТКН.
Методика проведения эксперимента была следующей. Пенополиурета-новая лента наматывалась на барабан и заправлялась в реактор (II). Реактор (II) закрывался, производилась промывка и опрессовка всей системы азотом. Затем система промывалась оксидом углерода. По окончании промывки включался циркуляционный насос, по ротаметру устанавливался необходимый расход реакционного газа. Включался лентопротяжный механизм, устанавливалась заданная скорость движения ленты. На источники инфракрасного излучения подавался ток с заданным напряжением. Через определенные промежутки времени проводилась обрубка металлизированного куска. После прохождения всей ленты через реакционную зону отключались источники инфракрасного излучения, выключался лентопротяг, прекращалась циркуляция реакционного газа. Система промывалась азотом, а затем воздухом. По окончании промывки реактор (II) открывался, металлизированные образцы вынимались и направлялись на термохимическую обработку. Для проведения исследований была создана укрупненно - лабораторная установка (УЛУ), принципиальная схема которой представлена на рисунке 4.3.
Основным аппаратом УЛУ является камерная печь сопротивления I, заключенная в герметичный металлический кожух. К печи присоединена герметичная камера из нержавеющей стали II. Назначением камеры II является поддержание образца при температуре ниже 200 С до введения его в печь и охлаждение образца, выдвигаемого из печи.
Температура в печи контролируется хромель-алюмелевой термопарой (ТХА), в зоне охлаждения - хромель-копелевой термопарой (на схеме не показана). Паро-газовая смесь, являющаяся реакционной средой в печи, приготавливается в испарителе-барботере III. Он представляет собой сосуд с дистиллированной водой, снабженный нагревателем. Температура воды контролируется хромель-копелевой термопарой (ТХК). Расходы газов контролируются ротаметрами Р1, Р2, РЗ и Р4. Давление в кожухе печи и в испарителе барботере контролируется U-образными мановакуумметрами ВД1 и ВД2. Газы (азот и водород) подавались из баллонов IV и V.
Исследования кинетики процесса удаления продуктов термической деструкции полиуретана из-под никелевой оболочки
В связи с особенностями протекания процесса термической деструкции пенополиуретана при проведении термохимической обработки никелированного полимера, представляется целесообразным рассмотреть модель «теплового взрыва», которая позволила бы определить основные параметры процесса пиролиза полимера. Из литературы [120] следует, что процесс термохимической обработки никелированного полимера включает в себя два различных процесса - воспламенение в конденсированной фазе и газофазное воспламенение.
Согласно стационарной теории теплового взрыва конденсированная система (полимер) в исходном состоянии предполагается инертной. Реакция термической деструкции полимера начинается после некоторого повышения температуры и ее скорость w изменяется по закону Аррениуса: Критерием теплового взрыва (самовоспламенения полимера) является условие нарушения стационарного распределения температуры в системе. Основные допущения для расчета критических условий - рассмотрение реакции нулевого порядка и пренебрежение выгоранием вещества за период индукции. Безразмерный параметр Франк-Каменецкого: выражающий соотношение между масштабами теплоприхода и теплоот-вода, дает возможность установить условия взрыва. Здесь г- характерный линейный размер системы; Т0 - температура среды, в которую помещен полимер. Тепловой взрыв наблюдается при 5 = 5кр. Значение бкр было рассчитано Франк-Каменецким для симметричных областей геометрических форм - плоскопараллельной (5кр=0,88), цилиндрической (5 =2,00) и сферической (5 =3,32). Эти значения 5кр получены для газов при условии постоянства температур поверхности (температура стенки сосуда). Условие, соответствующее случаю, когда критерий Био (Bi), который характеризует соотношение между внешней и внутренней теплопередачами (Bi = аг/Я., где а - коэффициент теплопередачи), стремится к бесконечности. Для конденсированных систем могут реализовы-ваться различные режимы - от Ві= 0 (отсутствие градиентов температур во внутренней области - режим самовоспламенения) до Ві= оо (режим зажигания). Для расчета 5кр конденсированных систем можно использовать приближенную формулу: 6„ - критическое значение, рассчитанное Франк-Каменецким для рассматриваемой симметричной формы. В более универсальной нестационарной теории теплового взрыва не рассматривается распределение температуры по объему системы, а использует 70 ся средняя температура, от которой зависят другие параметры. При этом анализируются изменения во времени разогрева системы и глубинные превращения вещества. Предполагается, что начальная температура системы равна температуре окружающей среды Т0. При этом используются безразмерные переменные температуры 0 и времени т: S - ограничивающая этот объем поверхность, через которую осуществляется теплоотвод. Тепловое самоускорение процесса деструкции полимера начинается при значениях числа Se, превышающих критическое. 86 = -0.368. Как нами было показано ранее, с увеличением температуры скорость извлечения углерода из-под никелевой оболочки возрастает. В то же время, понижение температуры термохимической обработки приводит к тому, что даже при продолжительной термохимической обработке не удается полностью удалить углерод и его содержание в конечном продукте продолжает оставаться высоким. По нашему мнению различия в протекании процесса удаления углерода обусловлены механизмом удаления полимера из под никелевой оболочки.
Очевидно, что поскольку пенополиуретан находится под слоем никеля, удаление его возможно только при условии наличия отверстий в никелевом слое, которые позволили бы, с одной стороны, компонентам газовой фазы проникать под никелевую оболочку, а с другой, отводиться продуктам термической деструкции полиуретана. Однако такие отверстия в никелевой оболочке отсутствуют. Поэтому, для обеспечения удаления полимера, необходимо подобрать такие условия термохимической обработки, при которых станет возможным образование технологических отверстий.
Как следует из литературных данных [85] результатом распада макромолекулы полиуретана является образование ряда низкомолекулярных продуктов — частью газообразных, частью жидких. При этом, в рассматриваемом нами интервале температур (700-1000 С) жидкие вещества также переходят в газовую фазу. Очевидно, что объем газов значительно превышает объем твердого вещества, из которого они образовались. Это приводит к повышению давления под никелевой оболочкой. Совершенно очевидно, что если давление на никелевую оболочку превысит допустимое, произойдет прорыв газов через слой никеля с выносом углерода в газовую фазу.
Испытания пеноникеля в качестве основ электродов щелочных аккумуляторов
Из данных, представленных в таблице 8.3, видно, что емкость аккумуляторов, изготовленных на основе разработанного карбонильного пеноникеля, на 20-30 % выше, чем емкость аккумуляторов, изготовленных на основе электролитного пеноникеля практически при всех видах испытаний. Таким образом можно сделать вывод о том, что разработанный материал не только отвечает требованиям аккумуляторной промышленности, но и позволяет существенно интенсифицировать как производство самих аккумуляторов, так и изделий и агрегатов в которых эти аккумуляторы используются. 9 Разработка промышленной установки по производству карбонильного пеноникеля и оценка ее экономической эффективности
Выполненный комплекс исследований позволил приступить к разработке технического задания на проектирование опытно-промышленной установки по производству карбонильного пеноникеля на комбинате Североникель ОАО «Кольская ГМК». Исходные данные для технологических расчетов приведены в таблице 9.1. Исходный пенополиуретан в виде ленты (8) шириной в 1 м с загрузочной шпули (2) поступает в реактор металлизации (1).
Жидкий карбонил никеля в количестве 26 л /ч из напорного бака (10) самотеком, через систему регулирующих вентилей, поступает в испаритель (11). Уровень карбонила никеля в испарителе поддерживается постоянным на заданном значении системой автоматического регулирования. Из испарителя пары карбонила никеля направляются в смеситель (25). В этот же аппарат диа-фрагменным насосом (19) направляется паро-газовая смесь (ПГС), отходящая из зоны металлизации, в количестве 65,44 м3/час и содержащая 25,1 % Ni(CO)4 и 74,9 % СО. В смеситель (25) одновременно вводится сероводород из ресивера (14), как добавка, катализирующая процесс пиролиза паров карбонила никеля. Из смесителя (25) ПГС направляется в реактор металлизации (1) в количестве 70 м /час со следующим содержанием компонентов: 30% Ni(CO)4 и 70% СО. Реактор металлизации оборудован с двух сторон двойным стеклопакетом кварцевых стекол и инфракрасными источниками нагрева (ИКИ) (9) пенополиуретана. При этом, в зазор между кварцевыми стеклами подается охлаждающая жидкость, тетрахлорэтилен, обладающая минимальным поглощением в используемом диапазоне длин волн. Температура охлаждающей жидкости должна поддерживаться на уровне 35-100 С во избежание конденсации паров карбонила на внутренней поверхности стекла (35-40 С) и для удаления никелевого осадка (80-100 С). Схема циркуляции тетрахлорэтилена включает циркуляционный насос (22) и термостат (21) для поддержания постоянной температуры хладагента на требуемом уровне. Металлизация пенополиуретана никелем осуществляется при температуре 140-180С, которая регулируется напряжением, подаваемым на ИКИ (9).
Циркуляция ПГС в контуре «смеситель - реактор металлизации» осуществляется насосом (19), а трубопроводы этого контура обогреваются водой с температурой 45-50С во избежание конденсации паров карбонила в системе циркуляции. ПГС, отходящая из реактора металлизации, в количестве 75,85 м3/час, разделяется на два потока: большая часть в количестве 65,44 м3/час, как указывалось выше, направляется в смеситель (25), а меньшая, в количестве 10,41 м /час ПГС, поступает в уравнительный трубопровод № 1.
Плакированная никелем пенополиуретановая лента наматывается на шпулю (3) начальным диаметром 2 м. Шпуля (3) помещена в бункер, который входит в состав реактора металлизации. По окончании цикла плакирования, бункер с лентой, намотанной на шпулю (3), вакуумируется мембранным вакуум насосом НВМ-12 (7) с подачей азота (16) до полной дегазации от карбонила никеля. Промывные газы сбрасываются в газгольдер грязного газа (4). После ва-куумирования шпуля (3) вынимается из бункера и направляется на операцию термохимической обработки.
Со шпули (3) плакированная никелем пенополиуретановая лента поступает в реактор термохимической обработки (6). Термохимическая обработка осуществляется при температуре 900-1150С в атмосфере, содержащей водород, азот и пары воды в соотношении: Н2 - 20 - 50%, Н20 - 20 - 25%, N2 - остальное. Система дозирования газов в реактор термохимической обработки включает смеситель (15), в который подаются водород и азот с контролируемыми расходами, напорный бак с дистиллированной водой (12) и увлажнитель газа (13). Количество ПГС при этом составляет 10-15 м3/час.
Пеноникель, полученный в результате термохимической обработки, охлаждается с заданной скоростью в зоне охлаждения реактора, оборудованной водоохлаждаемой рубашкой, и выводится из реактора через систему газовых затворов. Прошедшая термохимическую обработку и охлажденная пеноникеле-вая лента наматывается на шпулю (5) и направляется на резательную машину.
