Введение к работе
Актуальность работы. Одним из наиболее перспективных классов современных материалов являются ультрадисперсные (нано-) системы и созданные на их основе новые функциональные материалы с заданными свойствами.
Актуальность ультрадисперсних (УД) материалов обусловлена особенностью их физико-химических свойств по сравнению с массивными материалами. В частности, УД порошки железа применяют в качестве материалов для создания жидких магнитов, магнитных лент для записи информации, магнитоабразнвных систем, материалов для диффузнонной сварки, сухих смазочных материалов, катализаторов, используемых в нефтяной промышленности. Благодаря высокой биологической и физиологической активности и экологической безопасности УД железо находит применение в сельском хозяйстве и при создании лекарственных препаратов.
Многочисленные методы получения панолисперсных материалов чаще всего классифицируют по типу диспергирующего воздействия; при таком подходе методы делят на механические, физические, химические и биологические. При этой классификации в основе механических методов получения ультрадисперсных материалов лежит воздействие больших деформирующих нагрузок: трения, давления, прессования, вибрации, кавитационные процессы. Физические методы получения УД порошков основываются на физических превращениях: испарении, конденсации, возгонке, резком охлаждении или нагреве, распылении расплава, К химическим относятся методы, основным диспергирующим этапом которых является электролиз, восстановление или термическое разложение. Биологические методы получения УД материалов основаны на использовании биохимических процессов, происходящих в белковых телах.
Каждый метод имеет свои достоинства и недостатки. В настоящее время все большее внимание уделяется химическим методам получения ультрадисперсных порошков (УДГГ)-Это связано с простотой их технического оформлення, экономичностью, возможностью управлять свойствами конечного продукта в ходе его формирования, а также использовать дешевое промышленное и вторичное сырье. Последнее особенно актуально в связи с высокой стоимостью УД материалов, что сдерживает их широкое внедрение в практику.
6 то же время наблюдается недостаток информации, касающейся теоретических и экспериментальных разработок химических методов при использовании промышленного и
рудного сырья как исходных матер* цэд^лн^ н^т^иОШВиюоцпсов железа с заданными
БИБЛИОТЕКА ^С Петербург
свойствами. В этой связи, весьма актуальным является разработка последовательности химических реакций и условий проведения стадий процесса химического диспергирования для получения нанопорошков железа со свойствами, отличающимися от материалов, получаемых другими методами.
Целью работы являлась разработка условий получения нанодисперсного порошка железа из железорудных материалов химическим методом.
Задачами исследования являлись: разработка способа отделения железосодержащей фракции из исходных железорудных материалов сложного состава; установление условии перевода железосодержащей фракции в раствор; подбор оптимальных параметров осаждения УД гидроксида железа и его восстановления с целью получения нанодисперсного продукта; исследование влияния условий получения на химический состав, дисперсность и морфологию продукта для установления возможности регулирования его свойств в ходе получения; разработка принципиальной схемы получения укрупненных партий нанопоротка железа из железорудных материалов с заданными свойствами.
Научная новизна
Впервые установлена и научно обоснована совокупность физнко-хнмнческнх процессов и реакций, необходимых для получения нанопорошков железа с заданными свойствами из железорудных материалов. Определены закономерности влияния аниона исходной соли, добавления ПАВ, температуры сушки на характеристики УД гидроксидов железа. Установлены величины кажущейся энергии активации для стадий дегидратации н восстановления ианоразмерного железа в неизотермических условиях. На основе исследования влияния температуры восстановления и количеств исходных материалов на параметры отдельных стадий процесса получения УД порошка железа с заданными характеристиками из железорудных материалов, разработаны оптимальные условия их проведения.
Практическая значимость.
На основании полученных результатов разработана схема и оборудование для получения ианоразмерного железа в количествах от мелких партий (25-100г) до более крупных. Получена укрупненная партия нанопорошка железа со свойствами, соответствующими заданным.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав и списка литературы из 112 наименований. Работа изложена па 109 страницах машинописного текста и содержит \9 таблиц и 44 рисуика.
