ДЛЯ РЕШЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ ЗАДАЧ
В.Болдырев,
академик.
Все результаты, полученные коллективом авторов нескольких
институтов СО РАН в работе над интеграционным проектом
"Исследование твердых неравновесных продуктов механохимических
превращений и создание новых материалов и технологий", очень
трудно отразить в короткой газетной заметке. Я попытаюсь
остановиться на основных из них, наиболее значимых с точки зрения
координатора проекта.
Исследования процессов, происходящих в различных твердых
материалах под действием механического воздействия. Исследования
процессов, происходящих в механохимических аппаратах.
Эти исследования представляют собой основу, то новое, что потом
можно будет использовать для решения технических задач. Из
результатов хотелось бы отметить обнаруженную при синтезе
силицида железа возможность аморфизации как исходных компонентов,
так и конечного продукта; аномальное поведение структуры
некоторых молекулярных кристаллов под действием гидростатического
давления, когда некоторые из водородных связей вместо того, чтобы
укорачиваться, при сжатии кристалла стали удлиняться; возможность
осуществления обычно идущей только под действием света в растворе
димеризации полиядерных ароматических соединений при механическом
нагружении кристалла, сопровождаемом сдвигом -- все это новое, до
сих пор неизвестное в механохимии.
Обнаружены структурные изменения при активации оксидов ниобия и
молибдена, выражающиеся в перестройке взаимных связей кислородных
полиэдров в этих структурах и образовании сдвиговых структур.
Реализован механохимический синтез сложных оксидов лития и
переходных металлов со структурой шпинели, сложных цирконий
содержащих фосфатов.
Получены важные результаты по оценке импульсных температур и
давлений, возникающих в течение короткого времени между частицами
твердого вещества в механическом активаторе.
Результаты, полученные авторами проекта
и имеющие прикладное
значение
К ним следует отнести работы по синтезу и допированию силицида
железа, которые позволили получить материал, из которого можно
изготовить эффективные термоэлектрические элементы для прямого
преобразования электрической энергии в тепловую и наоборот. Это
означает, что теперь в распоряжении инженеров появилась простая и
надежная технология получения материалов для конструирования
нефреоновых холодильных устройств и преобразователей
низкотемпературного тепла.
Разработана новая более простая и удобная технология получения
сплавов типа ВК -- широко используемых в промышленности в
качестве материала для режущих инструментов и абразивов. В то
время как традиционный процесс получения сплавов ВК содержит
двенадцать и более стадий, в предлагаемой технологии их всего
три.
Получены новые материалы -- нанокомпозиты на основе меди с
уникальными электроэрозионными, антифрикционными свойствами,
устойчивые к истиранию. Эти материалы могут быть использованы для
повышения устойчивости различного рода подвижных контактов,
например, в контактной системе трамваев, троллейбусов,
метрополитена.
Еще в 1972 году нами была выдвинута гипотеза, согласно которой в
механическом активаторе можно осуществлять процессы
неорганического и органического синтеза, которые обычно проводят
в промышленности в автоклавах -- специальных аппаратах, в которых
вещество одновременно подвергается действию высокого давления и
высокой температуры.
В последнее время появились работы, в которых эта идея нашла свое
экспериментальное подтверждение. В ходе работ по интеграционному
проекту удалось получить тоберморит -- гидросиликат кальция,
который обычно синтезируют в автоклавах. Тоберморит обладает
хорошими тепло- и звукоизоляционными свойствами, низкой
плотностью, высокой термической стабильностью, что делает его
весьма ценным материалом, используемым в строительстве. Основная
проблема в производстве тоберморита -- сложность его синтеза по
традиционной технологии и отсюда высокая спекаемость. Мы
надеемся, что, получив теперь более простую и дешевую технологию
по сравнению с традиционной, строители будут иметь большую
возможность использовать этот материал.
В этой же связи хочется упомянуть и еще один технологический
процесс, тоже связанный с автоклавами: фторирование
хлорорганических соединений. Обычно фторирование проводят в
автоклавах, используя в качестве фторирующего агента фтористый
калий. В природе фторид калия не встречается, и для его получения
используют природный минерал -- флюорит, представляющий собой
фторид кальция. Флюорит измельчают, смешивают с поташом, спекают,
затем пек опять измельчают, выщелачивают водой, фильтруют и путем
испарения раствора, прошедшего через фильтр, получают готовый
фторид калия. Схема довольно сложная, а, главное, энергоемкая.
Поэтому и стоимость фторида калия высока.
Коллективу ученых, работавших над проектом, удалось показать, что
если вместо фторида калия взять двойную соль: фторид калия и
кальция, получаемую механохимически, можно почти в три раза
уменьшить расход калиевой соли и тем самым удешевить процесс.
Создана механохимическая технология синтеза циркона -- материала,
используемого в технике для производства огнеупоров, керамики,
пигментов. Особенность традиционного синтеза циркона -- процесс
трудно осуществить как при низких температурах (скорость реакции
мала), так и при высоких (он начинает разлагаться). Поэтому
обычно синтез циркона ведут в присутствии добавок, катализирующих
синтез. При этом, естественно, циркон загрязняется веществом
добавки. Механохимическая технология позволяет снизить
температуру синтеза и получить циркон высокой чистоты.
Получены литиевые шпинели, представляющие, по отзывам
специалистов, перспективные материалы для литиевых источников
тока.
Разработан простой и удобный механохимический метод синтеза
кордиерита -- материала с очень низким коэффициентом термического
расширения.
Особое место в интеграционном занимает проекте использование
механохимии для приготовления высокоактивных катализаторов.
Предложены новые методы синтеза гетерополикислот, используемых в
реакции ацетонирования сорбозы. Новая технология синтеза содержит
меньшее число стадий по сравнению с традиционной с использованием
растворителей, не пожароопасна и лишена вредных выбросов.
Использование механической активации в каталитическом
гидродехлорировании органических соединений позволило создать
метод уничтожения диоксина -- одного из промышленных ядов.
Разработан механохимический способ получения новых видов
катализаторов -- металлоуглеродных. Они обладают высокой
селективностью, в них не применяются дорогостоящие составляющие,
при их приготовлении отсутствуют промышленные стоки. А попутно
образующийся такой ценный продукт, как сверхчистый водород,
позволяет существенно снизить расходы на получение
углеметаллических катализаторов, что делает их доступными для
промышленности.
Достигнутые в ходе выполнения интеграционного проекта результаты
позволят использовать вместо дорого и дефицитного катализатора,
применяемого в промышленности для гидрогенизации угля, сульфидные
и оксидные железосодержащие руды, подвергнутые механической
активации и сульфитному промотированию.
С использованием механохимического метода синтезированы новые
катализаторы на основе сложных цирконий содержащих фосфатов,
используемых при химической переработке предельных углеводородов.
Предложен механохимический метод синтеза высокоактивного феррита
кальция -- перспективного катализатора в процессе окисления
аммиака.
стр.
| 
