Розробка технології розділення алмазографітової суміші газофазним окисненням графіту в присутності каталізатора. Встановлення механізму процесу газофазного окиснення графіту, визначення впливу температури, висоти шару та лінійної швидкості повітря.
Аннотация к работе
Національний технічний університет Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукРобота виконана на кафедрі хімічної технології неорганічних речовин, каталізу та екології Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут" Міністерства освіти і науки України, м. Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Гринь Григорій Іванович, Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", проректор з науково-педагогічної роботи, м. Офіційні опоненти: - доктор технічних наук, професор Шапка Олексій Васильович, Українська державна академія залізничного транспорту, професор кафедри охорони праці та навколишнього середовища, м. Захист відбудеться "29" травня 2008 р. о 12 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.050.03 у Національному технічному університеті "Харківський політехнічний інститут" за адресою: 61002, м. З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут".Досягнутий технічний рівень синтезу алмазів не дозволяє отримати синтетичні алмази без домішок графіту навіть при застосуванні каталізаторів синтезу, тому у виробництві алмазів гостро стоїть проблема їх очистки від графіту, що неперекристалізувався. У теперішній час на вітчизняних заводах для вирішення цієї проблеми використовують методи розділення алмазографітової суміші, які засновані на відмінностях фізичних властивостей графіту та синтетичних алмазів, що принципово не дозволяє повністю очистити алмази від графіту. Створення технології розділення алмазографітової суміші каталітичним газофазним окисненням графіту має актуальне наукове та практичне значення і дозволить підвищити ступінь розділення, знизити тривалість виробничого циклу, повністю вирішити проблему утворення твердих та рідких відходів. Експериментальні дані щодо кінетики та механізмів окиснення графіту та синтетичних алмазів, а також дані щодо впливу на процес окиснення алмазографітової суміші сполук перехідних металів буде використано для прогнозування їх властивостей в інших реакційних системах, що дозволить розробити загальні теоретичні основи створення технологій переробки твердих сумішей, до складу яких входять синтетичні алмази, графіт та графітові матеріали. провести термодинамічну оцінку можливості взаємодії обраних сполук з графітом в присутності кисню повітря та встановити причини їх каталітичної дії на процес окиснення графіту;Для розробки технології розділення алмазографітової суміші необхідно дослідити можливість інтенсифікації процесу газофазного окиснення графіту, зясувати термодинамічну можливість каталітичної дії запропонованих сполук, обрати каталізатор процесу окиснення графіту, дослідити вплив технологічних параметрів на процес окиснення графіту та синтетичних алмазів, установити оптимальні умови процесу та на підставі отриманих даних запропонувати послідовність технічних рішень у вигляді принципової технологічної схеми. Для визначення кількісних характеристик впливу цих оксидів на процес окиснення та для вибору найбільш ефективного з них було проведено термічний аналіз зразків алмазографітової суміші. Показано, що крива ДТА алмазографітової суміші має чотири піки: пік 1 з максимумом при 753 К відображає окиснення дрібних фракцій графіту киснем повітря; пік 2 з максимумом при 853 К відповідає процесу окиснення середньої фракції графіту; пік 3 відповідає окисненню крупної фракції та має максимум при 1073 К, а четвертий пік з максимумом при 1273 К відповідає окисненню синтетичних алмазів. Таким чином, дослідження термічних процесів, які відбуваються в алмазографітовій суміші з добавками, дозволили встановити, що як каталізатор процесу окиснення графіту доцільно використовувати оксид ванадію (V) та оксид молібдену (VI), а сполуки металів-розчинників синтезу алмазів перед термічною обробкою необхідно вилучати з алмазографітової суміші. У нижній шар (А) алмазографітової суміші, який на початку процесу окиснення займає до 90% обєму, практично не потрапляє кисень, тому в ньому за даними термодинамічного розрахунку при температурі більше 573 К можливе утворення тільки СО, при взаємодії вуглецю з СО2 та киснем, що залишився в просторі між частками графіту та алмазів.Дослідження за дисертаційною роботою дозволили вирішити науково-практичну задачу обґрунтованого створення технології розділення алмазографітової суміші, застосування якої у виробництві синтетичних алмазів призведе до підвищення ступеню розділення алмазографітової суміші, зниженню тривалості виробничого циклу та втрат синтетичних алмазів, суттєвого зменшення забруднення навколишнього середовища рідкими й токсичними відходами в порівнянні з діючими виробництвами. На підставі розроблених фізико-хімічних основ взаємодії графіту та алмазу з киснем повітря в присутності сполук перехідних металів та встановлених механізмів їх каталітичної дії розроблено технологію розділення алмазографітової суміші газофазним окисненн