Preview

iPolytech Journal

Расширенный поиск
Том 26, № 2 (2022)
Скачать выпуск PDF

МАШИНОСТРОЕНИЕ

164-172 438
Аннотация

   Цель – определение влияния основных параметров двухмассовой колебательной системы на ее динамические характеристики, позволяющие расширить резонансную зону с целью снижения нестабильности рабочего режима при изменении нагрузки или частоты вынуждающей силы.

   Объектом исследований явилась колебательная система вибромашины, состоящая из двух масс, связанных между собой упругим и диссипативным элементами. В исследованиях использованы основные положения теоретической механики, математического моделирования и имитационного эксперимента. По результатам исследований на математической модели двухмассовой колебательной системы в среде Matlab-Simulink предложен алгоритм, включающий в себя процедуру формирования амплитудно-частотной характеристики с расширенной резонансной зоной, и определено влияние основных параметров колебательной системы на расположение и ширину указанной резонансной зоны. Показано, что с увеличением второй массы колебательной системы горизонтальный участок амплитудно-частотной характеристики опускается вниз и сдвигается в область более низких частот. Это объясняется тем, что система становится более инертной по отношению к вынуждающей силе. Установлено, что при увеличении первой массы коэффициент усиления амплитудно-частотной характеристики повышается, а ширина горизонтального участка уменьшается. Выявлено, что с увеличением жесткости первого упругого элемента резонансный участок опускается еще ниже и сдвигается в сторону более высоких значений частоты вынуждающей силы; при этом ширина участка возрастает. Таким образом, способ корректировки амплитудно-частотной характеристики за счет введения дополнительной массы в конструкцию вибромашины с целью расширения ее резонансной зоны без применения специальных автоматических устройств является перспективным. Результаты проведенных исследований могут быть положены в основу методики расчета энергоэффективных резонансных вибромашин.

173-183 344
Аннотация

   Цель – разработать высокоточный алгоритм расчета долговечности рабочих колес роторов газотурбинных двигателей с расстройкой параметров. При компьютерном моделировании свободных и вынужденных колебаний рабочих колес использовался метод конечных элементов, лежащий в основе программного комплекса Ansys. При экспериментальных исследованиях расстройка имитировалась прикреплением дополнительных масс к лопаткам колеса. Расчеты частот, форм вынужденных колебаний, а также динамических напряжений, возникающих при вынужденных колебаниях, проводились с использованием рядов Фурье. При расчете долговечности использовался метод схематизации динамических напряжений, т. е. разделения полученных напряжений по уровням с соответствующими амплитудами. Основным результатом исследований является разработанный алгоритм расчета долговечности рабочих колес роторов газотурбинных двигателей с расстройкой параметров. Данный алгоритм был положен в основу компьютерной программы Ocs_Rotor, предназначенной для исследования собственных колебаний лопаток и рабочих колес с расстройкой параметров. С помощью данной программы были рассчитаны собственные частоты и формы колебаний лопаток с расстройкой параметров. На основе полученных результатов были рассчитаны динамические напряжения при вынужденных колебаниях, а также долговечность рабочего колеса. Анализ полученных результатов расчетов долговечности реального рабочего колеса с тремя вариантами расположения лопаток с расстройкой позволил выбрать вариант конструкции с максимальной долговечностью, составившей 1,75 * 105 ч. Сравнение результатов расчетов, полученных с помощью программы Ocs_Rotor, с результатами натурного эксперимента, проведенного в Бранденбургском техническом университете (г. Котбус, Германия), демонстрирует хорошую точность с максимальной погрешностью 4 %. Это позволяет сделать вывод о возможности применения данной программы при проектировании конструкций с максимальной долговечностью. Анализ полученных результатов расчетов долговечности реального рабочего колеса с разными вариантами расположения лопаток с расстройкой в колесе позволил выработать практические рекомендации для проектировщиков по порядку расположения лопаток с расстройкой в колесе.

184-196 399
Аннотация

   Цель – разработка модуля автоматизированной системы проектирования технологических процессов обработки многоконтактным виброударным инструментом – шарико-стержневым упрочнителем.

   Объектом исследования явился технологический процесс обработки шарико-стержневым упрочнителем. В качестве критериев оценки эффективности использовались производительность и себестоимость процесса обработки, выраженная в длительности и стоимости достижения заданных параметров упрочнения. В качестве ограничительных функций использовались геометрические и физико-механические параметры поверхностного слоя обрабатываемых деталей, заданные конструктором. Остаточные напряжения в исследуемых образцах определялись по методу Давиденкова. При автоматизации проектирования технологических процессов использовалась среда разработки программного обеспечения Microsoft Visual Studio на языке программирования C#. В результате проведенных исследований установлено, что на формирование качества поверхностного слоя деталей оказывают влияние основные технологические параметры (энергия удара индентора, количество стержней и радиус их заточки, натяг при обработке). На основе проведенных теоретических исследований процесса обработки шарико-стрежневым упрочнителем получены адекватные теоретические модели формирования различных параметров качества поверхностного слоя обработанных деталей и времени обработки. Полученная зависимость прошла комплексную экспериментальную проверку в условиях ПАО «Роствертол» (г. Ростов-на-Дону). Измерения остаточных напряжений в поверхностном слое обработанных ШСУ деталей производились на автоматизированном стенде АСКОН-3-КИ производства Казанского авиационного института. В результате сравнения результатов теоретических и экспериментальных исследований рассматриваемого процесса обработки установлено, что расхождение не превышает 15 %. Адекватность теоретических формул осуществлялась по критерию Фишера. На основании результатов исследований разработаны алгоритм и методика проектирования рациональных параметров технологических процессов обработки деталей сложной конфигурации шарико-стержневым упрочнителем. Использование разработанного программного модуля системы автоматизированного проектирования технологических процессов позволило значительно сократить сроки технологической подготовки производства и обеспечить стабильное качество обрабатываемых деталей. Это делает возможным проводить технологическую подготовку в условиях цифрового производства и обеспечить значительное увеличение жизненного цикла выпускаемой продукции.

ЭНЕРГЕТИКА

197-216 351
Аннотация

   Цель исследования – представление метода определения гибкости электроэнергетической системы в режиме онлайн с помощью искусственных нейронных сетей разных структур. Для быстрого вычисления показателя гибкости электроэнергетической системы используется разработанный алгоритм, в который встроена искусственная нейронная сеть с разными парадигмами обучения. Приемлемое время получения результатов обеспечивается разделением процесса вычисления гибкости на процессы, выполняемые офлайн и онлайн. Для обучения нейронных сетей были использованы методы обучения искусственных нейронных сетей. Многослойный персептрон обучается методом обратного распространения ошибки. Обучение нейронной сети Кохонена выполняется по правилу «победитель забирает все». В качестве меры близости между исследуемыми векторами используется Евклидово расстояние. Разработан алгоритм анализа результатов двух типов искусственных нейронных сетей с разными структурами на предмет выбора оптимальной структуры каждого типа нейронной сети, с точки зрения рекомендации к их применению в режиме реального времени, при определении гибкости электроэнергетической системы. Апробация предложенного алгоритма была выполнена на 6-узловой схеме по сценарию: вычислить гибкость данной системы, функционирующей в разных режимах. Анализ критерия показал, что структура многослойного персептрона с 16 нейронами в скрытом слое и структура нейронной сети Кохонена с девятью выходными нейронами являются оптимальными для определения установившегося режима с минимальной гибкостью в режиме реального времени. Анализ результатов показал, что величина гибкости системы не остается постоянной в разное время суток. Искусственные нейронные сети могут быть применены при определении гибкости электроэнергетической системы в режиме реального времени.

217-227 363
Аннотация

   Цель – оценка некоторых переменных, влияющих на параметры ветра, с целью уменьшения турбулентности и следа в максимально возможной степени; оценка положения каждой ветровой турбины и исследование пределов ветровых турбин для определения оптимального расстояния между ними.

   Объектом исследования явилась ветроэлектростанция мощностью 150 МВт с использованием 60 ветровых турбин. Измерения скорости и направления ветра проводились с помощью ветроизмерительного комплекса. Оптимальный формат ветровой электростанции был вычислен с использованием программного обеспечения WindFarmer от компании «DNV GL» (Норвегия). Проведенный анализ площадки на юго-востоке Республики Татарстан показал хорошее месторасположение площадки под строительство ветроэлектростанции: близкое расположение электрических сетей, отсутствие больших построек и леса. По результатам проведенной оценки сдвига ветра на разных высотах (на уровнях установки анемометров) его показатель составил 0,2. При выборе ветровых турбин для проектируемой ветроэлектростанции были рассчитаны коэффициенты мощности, которые составили, соответственно: 47 % – для Siemens Gamesa SG 3.4-132 3.465MW, 45 % – для Vestas V126-3.45 HTq и 29 % – для Lagerwey L100-2.5 MW. По результатам исследования влияния основных факторов (рельефа местности, средней скорости ветра в исследуемом районе, расстояние до электрических сетей и др.) на выбор площадки под строительство ветроэлектростанции, а также расчету среднего сдвига ветра равного 0,2, было установлено, что условия площадки являются оптимальными для рассматриваемого района. Согласно рассчитанным значениям коэффициента использования мощности, показано, что самое его низкое значение имеет турбина Lagerwey L100 – 2,5 МВт, а у Siemens Gamesa SG 3,4-132 самый высокий коэффициент – 3,465 МВт. С экономической точки зрения высокое значение коэффициента значения мощности не всегда целесообразно, поскольку с повышением мощности турбины растет и ее стоимость.

228-244 348
Аннотация

   Цель – определение эффективности управления и возможности устранения фликера в электроэнергетических системах и системах электроснабжения с установками распределенной генерации с помощью групповых прогностических регуляторов напряжения и частоты. В качестве установки распределенной генерации рассматривалась малая тепловая электростанция, имеющая трансформаторную связь с электроэнергетической системой и состоящая из трех турбогенераторов мощностью 2,5 МВ·А каждый и напряжением 6 кВ. Также рассматривалась изолированная система электроснабжения с тремя газотурбинными установками мощностью 2,5 МВ·А каждая, работающими на статическую и двигательную нагрузки. Применялись методы теории автоматического управления. Исследования проводились в системе MatLab с помощью пакетов моделирования Simulink и SimPowerSystems. Полученные результаты моделирования показали, что при временном включении мощной нагрузки в узле присоединения установки распределенной генерации и использовании несогласованно настроенных регуляторов возникают колебания скорости вращения ротора и напряжения турбогенераторов, анализ которых свидетельствует о наличии фликера. К такому же эффекту может приводить и внезапное изменение времени прогноза для отдельных прогностических регуляторов скорости. Показано, что после отключения короткого замыкания длительностью 0,4 с вблизи газотурбинной установки возникает фликер напряжения. А при использовании локальных или групповых прогностических регуляторов удается решить проблему возникновения фликера. Применение групповых прогностических регуляторов позволяет более эффективно устранить фликер: уменьшается время переходного процесса в 1,7 раза для скорости вращения ротора генератора и в 2,7 раза – для напряжения; для напряжения практически устраняется перерегулирование. Результаты компьютерного моделирования подтвердили, что устранение фликера возможно путем применения группового управления прогностическими регуляторами скорости турбогенераторов. Аналогично для системы электроснабжения с газотурбинными установками использование прогностических алгоритмов управления позволило устранить фликер без решения задачи настройки регуляторов; при этом групповые прогностические регуляторы более эффективно устраняют фликер, улучшая показатели качества процесса управления.

245-259 290
Аннотация

   Целью данной работы является обоснование различных подходов (поузлового, системного и оценочного) к оценке надежности электроэнергетических систем с учетом надежного снабжения топливом электрических станций при проведении анализа их соответствия объектам и задачам исследования. Для оценки надежности как электроэнергетических, так и газоснабжающих систем используется метод статистических испытаний (метод Монте-Карло). Для расчета дефицита мощности в электроэнергетических системах – метод внутренних точек, для расчета минимума затрат в газоснабжающих системах – метод Басакера – Гоуэна. Для расчета показателей надежности этих систем применяются методы теории вероятностей: расчет рядов распределения вероятностей, теоремы сложения и умножения вероятностей. Для расчета рядов распределения случайных состояний систем топливоснабжения и электроснабжения при исследовании предлагаемых подходов (поузлового, системного и оценочного) использовалась схема независимых испытаний на основе формулы Бернулли, а также теоремы сложения и умножения и вероятностей, метод композиции рядов распределения. Все подходы (поузловой, системный и оценочный) к оценке надежности электроэнергетических систем, с учетом надежного снабжения топливом электрических станций, апробированы на примерах: «поузловой» и «системный» – на условных примерах топливоснабжающих и электроэнергетических систем, а «оценочный» – на расчетных схемах системы газоснабжения и энергосистемы Северо-Западного федерального округа. Предложено несколько методических подходов – «поузловой», «системный» и «оценочный». Для расчетов надежности покрытия нагрузки энергетических систем следует использовать подходы, отталкиваясь от технологических особенностей рассматриваемых систем и структурной схемы их соединений, а также целесообразность их применения в плане точности получаемых результатов, затрат времени на исследование, сложности поиска и подготовки исходных данных и форм их представления в модели.

260-269 380
Аннотация

   Целями данной работы является определение коэффициентов теплоотдачи от рабочих поверхностей разработанного авторами мультивихревого тепломассообменного устройства, а также получение критериальных зависимостей для расчета коэффициентов теплоотдачи от внутренней стенки корпуса и дна при создании вихрей в предложенном аппарате. Численное моделирование выполнено в программном комплексе ANSYS Fluent. При решении задачи определения профиля скорости текучей среды, для расчета коэффициента теплоотдачи, использовалась модель турбулентности SST k-ω, показывающая удовлетворительную сходимость в пристеночных областях течения жидких и газовых сред при моделировании течений в аналогичных конструкциях, используемых, например, для классификации мелкодисперсного сыпучего материала. Получены безразмерные зависимости, позволяющие связывать число Нуссельта с  числами Рейнольдса и Прандтля. Получены зависимости увеличения интенсивности теплоотдачи от числа Рейнольдса. Установлено, что интенсивность теплоотдачи от внутренней стенки мультивихревого устройства превышает теплоотдачу от дна на 12,7–15,8 % в зависимости от чисел Рейнольдса. Значения коэффициентов теплоотдачи на внутренней стенке предлагаемого устройства могут достигать 14747 Вт/(м2 · К) при средней скорости течения жидкости равной 1 м/с. Предлагаемое мультивихревое тепломассообменное устройство обеспечивает формирование закрученного газового или жидкостного течения в кольцевом зазоре между патрубком и корпусом устройства, что обеспечивает высокие коэффициенты теплоотдачи и, следовательно, высокую интенсивность теплопередачи, особенно через стенку контактной ступени. Проведенные численные исследования показывают возможности достижения высоких значений удельного теплового потока через стенку контактной ступени, что позволяет наиболее эффективно использовать его в процессах, связанных с дополнительным подводом или отводом тепла из контактной ступени через внешнюю поверхность устройства.

270-283 289
Аннотация

   Целью данной работы является определение основных характеристик горения каменных углей Республики Тыва до и после их карбонизации. При решении поставленных задач применялись термогравиметрический метод и метод электронной микроскопии. Для объектов исследования был проведен теплотехнический и элементный анализ. Теплотехнический и элементный анализ показал, что содержание летучих в Каа-Хемском угле достаточно высокое – 47,5 %, а в исследуемом Чаданском ниже на 10 %; после карбонизации произошло снижение летучих до 11,5 % и 9,3 %, соответственно. По результатам термогравиметрического анализа установлено следующее: температура воспламенения коксового остатка после карбонизации у Каа-Хемского угля увеличилась на 76 °С, у Чаданского угля – на 90 °С; температура выгорания коксового остатка после карбонизации (723 °С) у Каа-Хемского угля практически не изменилась, у Чаданского угля температура выгорания увеличилась с 704 °С до 727 °С. Определено, что карбонизация углей повлияла на снижение максимальной скорости реакции: у Каа-Хемского угля данный показатель снизался с 19 %/мин до 10 %/мин, у Чаданского – с 26 %/мин до 11 %/мин. Установлено, что процесс горения кокосового остатка после карбонизации углей сдвинулся в область более высоких температур: с интервала температур 448–723°С сместился до 524–724°С (для Каа-Хемского угля), с 436–704°С до 526–727°С (для Чаданского угля). Проведенный морфологический анализ поверхностей угольных частиц до и после карбонизации показал, что на поверхности карбонизатов появились поры и трещины более крупного размера по сравнению с углем до карбонизации. Таким образом, термогравиметрическим методом анализа установлено, что основной параметр, влияющий на улучшение основных характеристик горения в условиях неизотермического нагрева изученных углей Республики Тыва до и после их карбонизации, является содержание летучих веществ, а не развитая пористая структура частиц.

284-296 261
Аннотация

   Цель работы – разработка математической модели технологического комплекса асинхронный двигатель–турбомеханизм–трубопроводная магистраль. Анализ пусковых режимов проводился методом нелинейного дифференциального исчисления и графоаналитическим методом. Расчеты выполнялись на моделях с применением программного комплекса MATLAB. Рассчитаны переходные процессы по расходу и напору, коэффициентам полезного действия механизма насоса и всей насосной установки, по току статора, угловой частоте и моменту вращения асинхронного двигателя при пуске насоса и увеличении коэффициента сопротивления трубопроводной магистрали в 2, в 5, в 10 и в 1000 раз. Исследования показали, что при увеличении коэффициента сопротивления магистрали в 10 раз производительность насоса снижается в 2,8 раза; напор возрастает в 1,28 раза; момент, ток статора и скорость асинхронного двигателя изменяются незначительно: момент и ток уменьшаются в 1,167 и 1,034 раза, соответственно, а скорость возрастает в 1,0046 раза; коэффициенты полезного действия механизма насоса и всей насосной установки (с учетом двигателя) снижаются в 1,78 и в 1,89 раза, соответственно. Время пуска двигателя насоса составляет 0,5 с, максимальный ток статора при пуске в 4,39 раза превышает номинальное значение, установившееся значение тока статора не более 59,3 % от номинального. Установлено, что разработанная математическая модель технологического комплекса асинхронный двигатель–турбомеханизм–трубопроводная магистраль для насоса позволяет получить количественные оценки эксплуатационных и энергетических параметров установки при пуске и управлении производительностью насоса методом дросселирования.

297-309 296
Аннотация

   Цель – обоснование необходимости совершенствования существующих комплексов обеспечения устойчивости по напряжению в Единой энергетической системе России в условиях ее развития, усложнения структуры и активного внедрения распределенной генерации. В целях выявления необходимости совершенствования комплексов противоаварийной автоматики выполнялся анализ функционирования существующих систем противоаварийного управления Единой энергосистемы России в условиях протекания крупных системных аварий, в том числе в 2005 и 2017 гг., а также рассматривались особенности режимов северной части энергосистемы Иркутской области с точки зрения устойчивости по напряжению. В результате анализа работы систем противоаварийного управления по итогам системных аварий, а также возможных неправильных действий в рассмотренных ситуациях установлено, что основными их недостатками являются низкий уровень отказоустойчивости, слабая адаптивность к аварийным возмущениям (в том числе ненормативным), а также отсутствие координации локальных устройств и большая дискретность регулирования. Для устранения данных недостатков предложено внедрение в структуру противоаварийного управления Единой энергосистемы России интеллектуальных автоматик на основе искусственных нейронных сетей и машинного обучения, а также высокоэффективных мультиагентных систем. Проведенные в работе исследования свидетельствуют о необходимости модернизации существующих комплексов обеспечения устойчивости по напряжению в Единой энергосистеме России, как программно, так и аппаратно-технически. Предлагаемое внедрение интеллектуальных систем способно устранить недостатки существующих комплексов, однако оно не должно нарушать текущие эффективные иерархические принципы противоаварийного управления, а обязано дополнять их, способствуя комплексному развитию.

310-319 291
Аннотация

   Цель – исследование энергетической эффективности использования тиристорных преобразователей с активной нагрузкой. Преобразование электрической энергии в установке тиристорный преобразователь –электронагревательный элемент рассмотрены с позиции теории электромагнитного поля. Для расчета энергетических характеристик установки тиристорный преобразователь – электронагревательный элемент была использована программа MatLab. Установлено, что при использовании тиристорных преобразователей напряжения в режимах управления мощностью активной нагрузки во время непроводящего состояния преобразователя (тиристор заперт) на входе установки возникает пассивная мощность. Показано, что за счет полного использования напряжения, без увеличения потребления тока, с помощью пассивной мощности можно получить дополнительную тепловую энергию. С увеличением глубины регулирования мощностью электронагревательных элементов тиристорными преобразователями напряжения пассивная мощность значительно возрастает. В диапазоне управления активной мощностью (50–100 % от номинальной величины) значение коэффициента, учитывающего изменение полной мощности в преобразователе из-за неполного использования напряжения на входе электроустановки, уменьшается с 1,0 до 0,93. Это вызывает снижение коэффициента мощности преобразователя с нагрузкой с 0,97 до 0,925. Показано, что, несмотря на высокое значение коэффициента мощности нагрузки (в интервале управления 0–50 % от номинального значения мощности), коэффициент, отвечающий за изменение полной мощности, уменьшается до 0,66, вследствие чего коэффициент мощности преобразователя с нагрузкой снижается ~ на 33 %. С целью повышения эффективности преобразования электрической энергии для управления мощностью активной нагрузки предлагается использовать тиристорные преобразователи сопротивления, которые во времени изменяют электрическое сопротивление нагрузки. Показано, что причиной неудовлетворительной работы тиристорного преобразователя напряжения является неэффективное использование напряжения на входе установки тиристорный преобразователь–электронагревательный элемент. При использовании тиристорных преобразователей сопротивления коэффициент несинусоидальности тока не превышает 1,5 %, а коэффициент несинусоидальности напряжения в сети 0,38 кВ не превышает 0,2 %.

МЕТАЛЛУРГИЯ

320-335 397
Аннотация

   Цели – обзор возможных способов переработки низкосортных медных концентратов (в частности, существующих гидрометаллургических схем их кондиционирования) на основе анализа научных исследований зарубежных и отечественных ученых; обзор литературных и информационных источников для анализа существующих технологий переработки некондиционного медного сырья, применение которых является рациональным для более полного извлечения ценных компонентов из исходных материалов. Проведен детальный литературный обзор вариантов гидрометаллургической переработки сырья с точки зрения возможности их применения в кондиционировании низкосортных медьсодержащих материалов и замещения стандартных методов обработки. В частности, были изучены технологии автоклавного (MT Gordon, процессы Platsol, CESL, гидротермальной обработки и др.) и атмосферного видов выщелачивания (технологии HydroCopper, Intec Copper Process, Albion и др.), в результате чего установлено, что разработка и усовершенствование ряда описанных технологий и методов могут быть весьма перспективными для дальнейшего внедрения в производство. Показано, что на сегодняшний день в области переработки медного сырья (в том числе медноколчеданного) ряд вопросов остается нераскрытым в полной мере; в частности, существуют проблемы, связанные с кондиционированием низкосортного сырья. В медноколчеданных рудах содержится значительное количество сульфидов цинка и меди, наиболее полное извлечение которых с помощью современных гидрометаллургических методов позволит усовершенствовать комплексность переработки сырья. В результате анализа научных материалов исследований, посвященных таким методам, был сделан вывод, что одним из весьма перспективных вариантов решения данной задачи может стать процесс Albion. На основе данной технологии в дальнейшем будет проведен ряд опытов для экспериментального подтверждения целесообразности применения указанного способа переработки.

336-347 288
Аннотация

   Целью работы является расчет равновесных состояний «газ–жидкость», включая зависимости состава фаз от температуры (Т-х) и давления (Р-х) для Hg–Al сплава при вакуумной перегонке. Объектами исследования являлись Hg–Al сплавы состава, моль %: 20–80 Hg; 80–20 Al, образование которых возможно в процессе переработки медеэлектролитного шлама при получении товарного концентрата  селена. Для расчета коэффициентов активности компонентов Hg–Al сплава использована упрощенная версия объемной модели молекулярного взаимодействия типа simple мolecular interaction volume model. Для предварительного выбора температуры и давления системы, оценки эффективности разделения компонентов используют фазовые диаграммы температуры (Т-х) и давления (Р-х). Новизна выполненных исследований обусловлена расчетом коэффициентов активности с использованием выбранной упрощенной версии модели. В интервале температур 823–1073 К рассчитаны давления насыщенного пара для Hg (p*Hg) и Al (p*Al). Высокие значения соотношения p*Hg / p*Al ≥ 3 . 1010 и коэффициента разделения logβHg ≥ 10 создают теоретические предпосылки для селективного выделения этих металлов вакуумной дистилляцией, когда ртуть концентрируется в газовой фазе (βHg > 1), а алюминий – в жидкой. Для границы раздела фаз «жидкость–газ» Hg-Al сплава определены значения изменения энергии Гиббса, энтальпии и энтропии: ΔGE/m = 1–3 кДж/моль; +-ΔGE/m = 0,03–0,17 Дж/моль. К. Практическая значимость состоит в сокращении количества установочных опытов при переработке Hg–Al композиций для оптимизации значений температуры и давления процесса вакуумной дистилляции.

348-356 872
Аннотация

   Цель изучение физико-химических параметров технологии производства криолита, используемого при электролизе криолит-глиноземных расплавов, гидрохимическим способом с применением производимой плавиковой кислоты и местного минерального сырья – хлорида натрия. Употреблены титриметрический и рентгеноструктурный (с использованием модернизированной установки Дрон-2) методы анализа с целью определения химического элементного и фазового составов исходного, промежуточного и конечного продуктов. Проведенные исследования показали, что процесс получения криолита предлагаемым способом из плавиковой кислоты 28–30 % концентрации с использованием гидроксида алюминия и концентрированного раствора хлорида натрия протекает при температуре 25 °C в течение 10–15 мин. При этом выход криолита достигает 87,6 %, а ~ 12 % криолита остается в растворе соляной кислоты в растворенном виде. Показано, что с повышением температуры в интервале от 25 °С до 95 °С наблюдается снижение выхода криолита с 87,6 % до 69,3 %, связанное с повышением его растворимости в образующейся соляной кислоте. Достоверность протекания процесса получения криолита с применением поваренной соли подтверждена результатами рентгенофазового анализа. Установлено, что анализируемая проба соответствует эталону криолита, свидетельствуя о взаимодействии хлорида натрия и фторалюминиевой кислоты. На основе проведенных исследований была разработана принципиальная технологическая схема производства криолита гидрохимическим способом с применением плавиковой кислоты, гидроксида алюминия и поваренной соли. В результате проведенных исследований установлено, что технология получения криолита с применением поваренной соли проста в осуществлении и экономически эффективна за счет использования местного минерального сырья и малой энергозатратности производства.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2782-4004 (Print)
ISSN 2782-6341 (Online)