Современное состояние проблем и перспективы развития техники и технологии газодинамического диспергирования

Глава I Современное состояние проблем и перспективы развития техники и технологии газодинамического диспергирования 1.1 Анализ исследуемых процессов, сущность и современное состояние проблем диспергирования материалов. 1.2. Сущность способа и структура процесса газодинамического диспергирования материалов…Особенности исследуемых процессов……………………… 1.3. Технологические аспекты и эксплуатационные характкристики газодинамических дезинтеграторов …… 1.4. Постановка задачи решения проблемы повышения эффективности газодинамического диспергирования материалов ……………………..

Современное состояние проблем диспергирования материалов
1. Назначение высокодисперсных материалов.

Сокращение крупности кускового материала — важный этап во многих процессах переработки сырья в конечный продукт. В горнодобывающей и металлургической отраслях промышленности в производстве цемента в больших масштабах используются процессы сокращения крупности материала. Эти процессы применяются также при производстве красок, .в пищевой и фармацевтической отраслях промышленности. В конце XX века только в отраслях, связанных с переработкой минералов, дроблению и измельчению подвергалось примерно 2,5 · 109 т руды в год. Но даже эта величина мала в сравнении с прогнозируемой потребностью в будущем. Таким образом, должно быть признано возрастающее значение операции сокращения крупности материала как элемента цикла технологической переработки. В силу весьма большого разнообразия сфер применения дисперсных материалов актуальность проблемы их получения – несомненна. . Технологическое назначение операций сокращения крупности твердых частиц определена следующими производственными задачами: 1) раскрытие ценных минералов перед обогащением, например, флотацией металлосодержащих руд; 12) увеличение поверхности, доступной химической реакции, например, при взаимодействии известняка с кварцем и другими минералами во вращающейся обжиговой печи; 3) производство частиц минералов или горной породы требуемой крупности или с заданной площадью поверхности. При сокращении крупности материала перед обогащением необходимая степень дробления зависит от тонкости прорастания или естественной крупности зерен ценных частиц. Естественная крупность зерен одних и тех же полезных компонентов в различных рудах может меняться в широких пределах, как например галенита в рудах различных месторождений.. Руда месторождения ………должна быть измельчена в большей степени, чем руда месторождения …., получить же достаточное раскрытие галенита в руде месторождения затруднительно. Сокращение крупности материала обычно производится в несколько последовательных стадий. Между циклами измельчения, как правило, устанавливаются обогатительные аппараты для предотвращения переизмельчения ценных минералов или удаления минералов пустой породы по мере их получения в свободной форме. Предотвращение переизмельчения имеет важное значение в связи с тем, что эффективность процессов обогащения может значительно меняться в зависимости от крупности частиц, а удаление из цикла частиц максимально возможной крупности уменьшает стоимость измельчения. Другое назначение операций сокращения крупности материала состоит в получении частиц требуемой крупности, например заполнителей бетона или материалов для дорожного строительства. К этой категории можно отнести дробление железной руды, предназначенной для загрузки в доменную печь. Особую сферу процесса измельчения представляет техника и технология получения тонкодисперсных материалов. Фактором, определяющим потребность в таких материалах является величина поверхности, участвующих в технологических процессах частиц, оказывающая влияние на скорость их протекания. Интенсификация технологических гетерогенных процессов – проблема номер один современной техники и технологии. Одной из основных сфер применения высокодисперсных материалы в промышленном производстве является их использование в качестве промежуточной фазы при получении материалов с высокой степенью активности. Наглядным примером такого рода решения может служить технология цемента – хлеба строительной индустрии и ряд других, менее обширных производств: получение резины из каучука, производство пластмасс, красок и эмалей. Ниже приведены примеры применения и способов получения высокодисперсных материалов.… При получении резины из каучука, к нему добавляют в качестве наполнителя тонкодисперсную сажу. Такой наполнитель повышает механическую прочность резинотехнических изделий, повышает устойчивость к истиранию. При этом частицы наполнителя должны быть достаточно малыми и не только для того, чтобы обеспечить однородность материала, но и для того, чтобы иметь большую поверхностную энергию. Наполнители присутствуют во всех пластических массах. Пластмасса — это затвердевшая полимерная смола, к которой добавлен соответствующий наполнитель. Краски и эмали представляют собой суспензии дисперсного пигмента в связующей клеевой или лаковой основе: в «высыхающей», т. ugg 2017 е. полимеризующейся, олифе, или в растворе полимерной смолы в испаряющемся растворителе. Многие химические реакции в химической технологии протекают только на катализаторах. Для того чтобы обеспечить быстрое протекание химической реакции, катализатор должен иметь большую удельную поверхность, т. е. большое отношение поверхности частиц к их весу. Поскольку вес пропорционален кубу размера частицы, а поверхность — квадрату, получается, что при измельчении начальной массы удельная поверхность возрастает обратно пропорционально размеру частиц. Иначе говоря, чтобы удельная поверхность была больше, частицы должны быть как можно меньше. Благодаря тому что мелкие частицы — кластеры — могут иметь совершенно иную электронную структуру, чем массивные образцы того же вещества, получение катализаторов в высокодисперсном виде оказывается выгодным не только с точки зрения увеличения удельной поверхности, но и повышения, иногда до аномально высоких значений, каталитической активности самого материала. В настоящее время накоплен значительный экспериментальный материал, свидетельствующий о том, что небольшие агрегации атомов – кластеры – могут сохранять свою индивидуальность внутри массивного тела, влияя на его свойства. Кластерное состояние материи в последние годы открыло путь к получению принципиально новых материалов, например сплавов металла и керамики. Трудно представить себе, что металл и фарфор могут образовать однородный сплав. Однако если высокодисперсный порошок металла осадить из аэрозольного состояния одновременно с высокодисперсным же аэрозолем керамической природы, то полученная однородная смесь ультрадисперсных частиц может быть спечена в материал с совершенно необычными механическими свойствами и высокой коррозионной устойчивостью. В свое время именно аэрозольная технология дисперсных материалов сыграла решающее значение в обеспечении повышения объема производства урана-235 — ядерного горючего. В природном уране этого изотопа очень мало — около 0,7%. Чтобы выделить этот драгоценный изотоп, уран превращают в газообразное соединение — гексафторид урана. Затем это соединение многократно, пропускают через диффузионные перегородки, своего рода сита. Соединение более легкого урана-235 диффундирует чуть-чуть быстрее, чем гексафторид урана-238,— всего в 1,005 раза. Но и это ничтожное преимущество может реализовано только тогда, когда размер пор перегородки много меньше длины свободного пробега молекул. Изготовить такую перегородку можно, только спрессовывая и спекая частицы, имеющие размер такого же порядка. Чтобы обеспечить ядерную энергетику топливом, пришлось научиться делать такие частицы конденсацией пара никеля. Исторически первым дисперсным продуктом, полученным через аэрозоль, является сажа. Различают три типа сажи: каналовую, термическую и печную. Каналовая сажа получается при неполном сгорании природного газа в канале прямоугольного сечения, со стенок которого ее затем и собирают. asics gel kinsei 6 Термическую сажу получают не сжиганием, но разложением природного газа при пропускании его через нагреваемый снаружи канал. Этот метод дает самые крупные сажевые частицы радиусом до 10-8 м. Наибольшую производительность обеспечивает печной метод, при котором в специальной камере подвергается неполному сгоранию распыленная смесь жидких углеводородов. Получившийся аэрозоль охлаждается при пропускании через специальную башню и поступает в аппараты для осаждения сажи. Частицы сажи представляют собой шарики размером 10-9 —10 –8 м, агрегированные в хлопья размером до 10-6 м, содержащие сотни и тысячи «первичных» шариков. Сажу используют не только как наполнитель, но и как черный пигмент. В последние десятилетия с углеводородной сажей конкурирует так называемая «белая сажа», или аэросил,— высокодисперсные частицы аморфного диоксида кремния. Его получают так называемым термогидролизом паров четыреххлористого или четырехфтористого кремния. Если поток азота, содержащий пары этих веществ, ввести в водородно-кислородное пламя, то эти пары будут реагировать с водой, образующейся в процессе горения. При этом высокотемпературном гидролизе получаются пары хлористоводородной или фтористоводородной кислоты соответственно и пары диоксида кремния, которые оказываются пересыщенными даже в пламени и конденсируются, образуя частицы. Подобным образом можно получать дисперсные оксиды и других металлов, хлориды которых могут без разложения испаряться в токе горячего азота, например оксиды алюминия и железа. Аэросил и другие дисперсные оксиды можно использовать не только как наполнители для резины, пластмасс, загустители для смазок, красок, клеев, но и как адсорбенты (тела на поверхности которых происходит адсорбция – поглощение какого-либо вещества из газообразной среды. Для получения кластеров металлов можно испарять металлы под действием токов высокой частоты в потоке разреженного газа: замечено, что понижение давления газа, в котором конденсируется пар металла, способствует уменьшению размера получаемых частиц. Но наибольшее значение в кластерной технологии имеет применение плазмотронов — устройств, позволяющих получать поток плазмы, т. е. частично ионизированного газа. Для этого используются высокотемпературные электрические дуги. Конструкции современных плазмотронов позволяют организовать процесс генерации плазмы таким образом, чтобы она не загрязнялась продуктами испарения материала электродов. Если в нагретую плазму ввести поток грубодисперсных частиц металла, взвешенных в инертном газе, например в аргоне, то они испаряются. После этого плазму подвергают «закалке», т. е. очень быстрому охлаждению, скорость которого может достигать миллионов градусов в секунду. Это, конечно, не означает, что смесь остывает на миллионы градусов — ведь температура исходной плазмы не превышает нескольких тысяч градусов. Температура понижается на тысячи градусов, но за тысячную долю секунды. Это достигается либо турбулентным смешением плазмы с холодным газом, либо орошением ее каплями холодной химически инертной жидкости. При таком быстром охлаждении металл затвердевает в виде чрезвычайно мелких частиц. Аэрозоли широко используются в энергетике: практически все жидкое топливо и около половины твердого сжигается в распыленном виде, т. е. в виде аэрозоля. Умение управлять процессом распыления обеспечивает полноту сгорания топлива. Для транспорта аэрозоли тоже имеют решающее значение, поскольку и в дизельных, да и в карбюраторных двигателях топливо также сгорает в распыленном виде. Распыление красок используют для формирования наиболее равномерных лакокрасочных покрытий, причем лучшие результаты получаются при электрораспылении краски. Наложение электрического поля на зону распыления обеспечивает образование мельчайших капелек краски, что способствует равномерности покрытия. Электрический заряд, приобретаемый капельками краски, позволяет им проникать и осаждаться на впадинах окрашиваемого изделия, имеющих самую сложную форму. В производстве высокодисперсных материалов около половины процессов составляют. аэрозольные процессы. Через аэрозольное состояние получают такие важнейшие пигменты, как оксиды цинка и титана, используемые в производстве цинковых и титановых белил. Оксид цинка получают сжиганием паров цинка, выпускаемых в виде струи в кислородсодержащую струю. Процесс получения дисперсного оксида титана — рутила — аналогичен технологии аэросила, только сырьем в этом случае служит тетрахлорид титана. Огромную роль тонкодисперсные порошки играют в деле борьбы с вредителями сельского хозяйства и, одновременно, в защите окружающей среды от загрязнения инсектицидами. С их помощью проблему удается решить, создавая нестойкие, быстро разлагающиеся ядохимикаты, разрабатывать новые, более рациональные приемы борьбы с насекомыми. При этом расход ядохимиката может быть снижен в тысячи раз. Аэрозоли имеют большое значение не только для растениеводства, но и для животноводства. Уберечь многочисленные стада коров, овец, домашних птиц от болезней, лечить их, в период массового заболевания путем массовой иммунизации и лечения животных с помощью аэрозолей. Препарат лекарства или защитной сыворотки можно распылить в помещении, где находятся животные, например, ультразвуком. Высокодисперсные частицы аморфного диоксида кремния – аэросил, получают так называемым термогидролизом паров четыреххлористого или четырехфтористого кремния. Расширение сферы применения газотермического напыления привело к необходимости разрабатывать десятки наименований порошков металлов, сплавов, карбидов, оксидов и т.д. Конечно, далеко не все высокодисперсные материалы производятся с использованием аэрозольного состояния в качестве промежуточного. Основная особенность этих методов – высокая энергоемкость процессов получения тонкодисперсных материалов, обусловила поиск альтернативных их видов.

§ 2. Общие характеристики дисперсных материалов как объектов технологии

К основным препятствием для реализации единого подхода к анализу и обоснованию общих принципов получения различных продуктов в многоотраслевых промышленностях относят, прежде всего, следующие. Во-первых,это огромное разнообразие сырья, различающегося: . 1 по составу и совокупным свойствам; по структурно-механическим свойствам (твердые, упругохрупкие и вязкопластичные, жидкообразные и др.); по преобладанию какого-либо химического вещества (группа органических — белковосодержащие, углеводные, липидные, витамины и ферменты и группа минеральных — макро- и микро- ; элементы и вода); по области применения; по характеру и интенсивности воздействия (микробиологическое, биохимическое, физическое, химическое и т. п.) при переходе сырья в готовую продукцию. Во-вторых, это многообразие технологических операций, обеспечивающих превращение сырья в готовую продукцию, и разнообразие видов воздействий (механических, тепловых, ультразвуковых и целый ряд других видов), а также многообразие методов воздействий (физических, физико-химических, химических, микробиологических и др.). В-третьих, многообразие характера процессов, происходящих при получении, хранении и потреблении продуктов производства; изменение структурно-механических характеристик, органолептических свойств и т. п. И, наконец, в-четвертых, это многообразие отраслей промышленности, использующих технику и технологию получения тонкомолотых материалов. Учитывая исключительное разнообразие как объектов переработки (измельчаемых материалов), так и технологических операций, сопровождающихся часто резко различающимися по форме и интенсивности воздействиями на перерабатываемый материал, существенно важно, во-первых, определить возможность установления основных, общих для различных продуктов, факторов, которые характеризуют свойства и характер изменения их в процессе переработки, во-вторых, найти общую основу для выбора форм воздействий и параметров, обеспечивающих получение требуемых свойств и их изменений.

Требованя к техническим решениям в сфере производства тонкомолотых материалов

Полный список технических требований, которым должна удовлетворять техника и технология (техническая система) производства тонкомолотых материалов К общим требованиям, предъявляемым к современной техники и технологии производства различных продуктов, следует разделить по их значимости для потребителя (покупателя) на три категории: 1. Требования, которые обязательно должны быть выполнены .. (см. Хубка, с.148)0 Во-первых, максимальное обеспеченна потребительских свойств получаемых продуктов, т. е. конечной целью каждого технологического процесса является достижение и сохранение их свойств, отвечающих техническим требованиям на выпускаемую продукцию. asics kinsei Это требование является существенно важным и определяющим. adidas yeezy Во-вторых, процесс должен быть эффективным, с учетом различных требований: экономичности производства; максимального использования сырья и полуфабрикатов, т. е. комплексного и эффективного их использования, в том числе нового сырья и местных его видов; максимального выхода готового продукта при минимальной стоимости процесса. В-третьих, высокая производительность технологического оборудования при одновременном снижении его энергоемкости, материалоемкости, максимальном уровне автоматизации, обеспечивающей быстрое изменение параметров работы машин с учетом изменения свойств перерабатываемого сырья, а также уменьшение до необходимого минимума трудовых затрат. bottes timberland Таким образом, объединяющими признаками являются, с одной стороны, конечные цели и задачи, т. е. достижение потребительских свойств (высокое качество, вкус, усвояемость, эстетический вид и ряд других), а, с другой стороны, — эффективность и экономичность технологии. При выделении общих признаков следует учитывать, что они должны быть приемлемы к любой технологии производств и должны определять решение основной задачи технологии — обеспечение высокого качества продукции и интенсификации производства на современной основе с достижением максимальной экономической эффективности. Анализ технологических процессов получения самых различных дисперсных систем показал, что в физико-химическом плане во взаимосвязи с реализацией эффективной технологии их переработки и получения существенно важными, фундаментальными являются следующие признаки. Во-первых, несмотря на исключительное разнообразие сырья, используемого в различных отраслях промышленности, в большинстве случаев оно (сырье), полуфабрикаты и готовые продукты являются многофазными гетерогенными системами. Наличие жидкой или газовой фаз или их совокупности с твердыми дисперсными фазами, т. е. наличие поверхности их раздела, присуще практически всем продуктам. Во-вторых, величина этой межфазной поверхности в силу самой природы большинства конечных продуктов и сырья, из которого они получаются, весьма велика. Этот признак существенно важен как в процессе переработки сырья и полуфабрикатов, так и при хранении готовых изделий. Следует обратить внимание на то, что большинство процессов, протекающих при образовании конечных продуктов, начинается вблизи межфазной границы раздела фаз. В-третьих, структурно-механические свойства практически всех дисперсных систем определяются в основном характером (энергией) связей между фазами, концентрация которых в дисперсионных средах (жидкой или газовой) достаточно велика, а также химической природой поверхности фаз. В процессе технологической переработки, в большинстве своем сопровождающейся механическими воздействиями, скорость и полнота процессов, идущих как под диффузионным контролем, так и в кинетической области, определяются величиной действующей поверхности раздела фаз, т. е. в конечном счете дисперсностью системы. Но именно эти вышеперечисленные признаки являются основными признаками концентрированных дисперсных систем с сильно развитой межфазной поверхностью [100]. Christian Louboutin Pas Cher Таким образом, практически большинство дисперсных систем подчиняется законам физической химии дисперсных систем и законам поверхностных явлений — коллоидной химии. В процессе переработки исходные сырьевые компоненты— гетерогенные дисперсные системы — претерпевают ряд изменений. Например, фруктово-ягодное сырье, зерно и зерновые культуры, овощи, и ряд других продуктов характеризуются наличием достаточно прочных конденсационных контактов. В результате механических воздействий эти связи разрушаются с образованием вторичной коагуляционной структуры [15]. Однако образованный вторичный продукт также сохраняет свою гетерогенность и высокую дисперсность, хотя в образовавшемся продукте эта дисперсность может существенно отличаться от первоначальной. Следовательно, как в начале процесса, так и в ходе и при его завершении речь идет о переработке дисперсных cистем. nike air max command Несмотря на то, что химический состав и физические свойства продуктов переработки могут изменяться, высокое значение величины межфазной поверхности обычно сохраняется. Как уже отмечалось выше, интенсификация технологических процессов получения дисперсных систем и их переработки, повышение экономической эффективности при одновременном улучшении качества продукта — одна из основных проблем современных технологий различных производств. Скорость (т. е. интенсивность) и полнота процесса (степень использования сырья, достижение требуемых характеристик готового продукта) в гетерогенных системах определяются следующими факторами: величиной действующей активной поверхности раздела фаз; размером частиц дисперсной фазы; скоростью конвективной диффузии, особенно в тех случаях, когда процесс осуществляется под диффузионным контролем. • Между тем, для обеспечения интенсификации процессов в гетерогенных системах необходимо, преодолеть ряд препятствий: обнажить внутреннюю поверхность за счет диспергирования (путем механического воздействия); реализовать такие процессы, при которых действующая (активная) поверхность приближается к межфазной поверхности; обеспечить условия для равномерного распределения компонентов во всем объеме. В заключение следует отметить, что исключительное разнообразие сырья, полуфабрикатов и готовых изделий, многообразие технологических процессов и видов воздействий требуют: провести анализ существующей технологии производств для установления общих свойств материалов, существенно важных для определения вида и интенсивности механических воздействий; на основе анализа технологических процессов получения различных продуктов выделить общие однотипные элементы технологии; объединить группы технологических операций по общности вида воздействий, необходимых для проведения этих операций (преимущественно механических, но возможно и в сочетании с другими); обосновать наиболее эффективные формы, вид и интенсивность воздействий, исходя из свойств обрабатываемого материала с учетом конкретной технологической операции, а также с учетом взаимного влияния аппарата и перерабатываемой системы друг на друга. Кроме того, для установления оптимальных условий приведения технологических процессов и разработки путей и методов, их интенсификации необходим общий научно обоснованный подход к технологии производств, перерабатывающих дисперсные материалы. Вместе с тем серьезным препятствием для обоснования такого единого подхода, как уже отмечалось выше, является исключительное разнообразие перерабатываемых материалов по химической природе и составу компонентов их образующих, физическим свойствам, назначению, специфике химических и фазовых превращений и т. д. Именно по этому необходимо классифицировать все виды перерабатываемых материалов, разделив их по основным, с точки зрения условий проведения технологических процессов, признакам, изменение которых приводит к необходимости изменения параметров процесса. К сожалению, насколько нам известно, приемлемой системы такой классификации ни в одной отрасли промышленности не существует. Сырье классифицируют по консистенции (сухое, сочное, жидкое); по преобладанию в сырье какого-либо химического вещества (белковосодержащего, углеводного, липидного) или минерала и другие признаки. Nike Air Max Bleu Выше было указано, что при всем разнообразии перерабатываемых продуктов на разных технологических стадиях их переработки, все они практически гетерогенны, т. е. характеризуются наличием поверхности раздела между различными фазами (жидкими, твердыми и газбобразными). При этом преимущественное значение среди дисперсных систем, нашедших промышленное применени, имеют системы, содержащие твердые фазы. В связи с этим целесообразно в наиболее общем виде такие системы классифицировать по фазовому составу. Дисперсные системы с твердыми фазами могут быть разделены на три основных типа: — двухфазные системы: твердая дисперсная фаза — газовая дисперсионная среда (Т—Г); — двухфазные системы: твердая дисперсная фаза — жидкая дисперсионная среда (Т—Ж); — трехфазные системы: твердая дисперсная фаза — жидкая и газовая дисперсионные среды (Т—Ж—Г). Представителями твердой фазы в системах первого типа являются все виды сыпучих материалов, в частности порошки, в том числе многокомпонентные сыпучие системы. Ко II типу относятся различные виды суспензий и паст в виде жидкообразных и твердообразных вязкопластичных или упруговязкопластичных систем. Трехфазные системы обычно образуются из систем II типа при значительном уменьшении содержания в них жидкой фазы и при введении газовой фазы или выделении ее в результате химической реакции или повышения температуры и т. д. Особый интерес представляют такие дисперсные системы, межфазная поверхность которых сильно развита, а концентрация дисперсной фазы в жидкой или газовой среде достаточно велика. Такие системы находят очень широкое применение, а процессы, связанные с их переработкой, занимают значительное место в современной технологии многих производств. В пищевых технологиях к числу таких систем относятся все виды высокодисперсных порошков (сахарная пудра, мука, крахмал, какао-порошок, сода сухая, патока и т. п.), высококонцентрированные двух- и трехфазные системы (пасты и суспензии, мучное тесто, шоколадные и конфетные массы, мясные фарши, сбивные кондитерские массы и другие пищевые изделия), а также ряд пищевых эмульсий и структурированных пен. Таким образом, большинство пищевых продуктов относится к высококонцентрированным гетерогенным системам, для которых структурно-механические свойства являются определяющими. В производстве промышленной продукции наиболее характерной областью переработки высококонцентрированных дисперсных систем является цементная промышленность. Степень использования сырья (извлечение ценных компонентов), интенсивность протекания физико-химических процессов на его основе существенно возрастают по мере роста дисперсности и равномерности распределения дисперсных фаз в объеме системы. Поэтому достижение необходимой дисперсности, создание и поддержание в ходе технологического процесса, высокой величины действующей (активной) поверхности – общий принцип повышения эффективности получения продукции на основе тонкомолотых порошков. Преобладающим видом воздействия в процессе измельчения материалов в большинстве случаев является механическое, вместе с тем целесообразно комплексное воздействие: механическое в сочетании с другими видами воздействий, например, химическими – ионно-молекулярные реакции (см. энцикл-я Химия с.227), тепловые воздействия (см. …), газодинамическое воздействие и т. п. Следовательно, разделение всех объектов технологии должно осуществляться по тем признакам, которые являются главными, определяющими с точки зрения выбора воздействий или их совокупности, а также их интенсивности и последовательности. До настоящего времени современная технология в должной мере не учитывала необходимости комплексного подхода к решению проблемы, начиная с изучения свойств сырья и кончая обеспечения требований к готовым изделиям. Это влечет за собой необходимость знания и учета совокупности химических, физико-химических, биологических, структурно-механических, технологических свойств сырья как в процессе технологической подготовки, так и в ходе ее реализации. Это не означает, конечно, что в существующих технологических процессах не создаются в ряде случаев близкие к оптимальным условия. Однако строгому определению технологических параметров состояния систем, характеризуемых в первую очередь оптимальным уровнем структурно-механических свойств, и их изменению в процессе переработки до сих пор не придавалось столь важного значения.

ГЛАВА II. adidas superstar femme ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗМЕЛЬЧАЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ

Как указывалось ранее, при всем разнообразии продуктов, выпускаемых многоотраслевыми промышленностями, по целевому конечному назначению все они должны отвечать определенным потребительским требованиям. Технология любого производства направлена именно на создание совокупности этих необходимых потребительских свойств. Выше было показано, что основной признак большинства объектов технологии производств состоит в том, что они представляют собой дисперсные системы. Вместе с тем большинство сырьевых пищевых материалов, полуфабрикатов и готовых продуктов являются также высококонцентрированными дисперсными системами с сильно развитой межфазной поверхностью [15, 100, 102]. При всем разнообразии пищевых высококонцентрированных дисперсных систем главный, наиболее общий и существенный их признак — гетерогенность, наличие развитой межфазной поверхности, величина которой, отнесенная к единице массы или объема системы, зависит в первую очередь от дисперсности системы, т. е. от размера частиц дисперсной фазы и их концентрации в объеме системы.

2.1. История развития газодинамического способа измельчения

Принцип измельчения материалов энергией газовой струи был заложен теоретическими разработками …. …В Советском Союзе первая струйная мельница была разработана во Всесоюзном теплотехническом институте для измельчения каменных углей, ставшая прототипом серии струйных мельниц, которыми в 19.. году было произведено … млн тонн тонкомолотых материалов. К 1975 году были накоплены солидные данные по измельчаемости горных пород: железных руд, известняка, талькомагнезита, мрамора, кварцита. nike air max 95 femme Благодаря усилиям советских ученых Пешкова, Кисельгофа, В.И. Акунова, Б.К. Тельнова, В.И. Горобца, Л.Ж. Горобец и др. были заложены основы советской школы исследования и создания принципиально новой технологии струйного измельчения материалов минерального происхождения. Направленность этих работ отличалась оригинальностью научно-технических решений, которые по техническому уровню опережали зарубежные разработки. Так, в СССР с 19 65 года в качестве рабочего тела струйных мельниц широко используются продукты горения газообразных и жидких топлив в среде сжатого воздуха, а в качестве источника рабочего тела испытаны газотурбинные и турбореактивные двигатели, исчерпавшие свой летный ресурс. В этот же период начались исследования по отработке режимов газодинамического диспергирования материалов органического происхождения. В настоящее время в этом направлении успешно работает научно-исследовательский коллектив под руководством профессора, доктора экономических наук А.В. Руцкого, кандидата технических наук, доцента В.И. Горобца, инженера Б.И. Горобца и др.

Перспективы развития газодинамического диспергирования материалов

Если в начале своего развития струйный метод измельчения использовался только для сокращения размеров твердых тел., то в последующем благодаря работам советской научной школы, он стал применяться для получения цементов, … , а также в качестве активатора целого ряда материалов. Вопросы получения тонкомолотых материалов в струях газового энергоносителя подробно рассмотрены в работах (…). Газодинамический способ измельчения позволяет: — организовать производство высококачественного вяжущего; — организовать выпуск технического мела; — … Ежегодно перерабатывается …. … Высокая стоимость, низкая производительность традиционных методов …обработки…- основная причина вытеснения ( природного камня бетоном и ж.-бетоном).. В странах бывшего СССР разрабатывается более .. это наиболее трудоемкое и В год разрабатывается около … . Газодинамический способ диспергирования … Сверхзвуковая газовая струя разрушает … Газодинамический способ измельчения по количеству операций, условиям обработки и видам обрабатываемых материалов, более перспективен в сравнении с другими, традиционными, способами. Специфические свойства высокоскоростной (сверхзвуковой и дозвуковой) газовой струи, высокая концентрация тепловой и кинетической энергии, возможность изменения химического состава среды в зоне обработки и т .п.), позволяет расширить диапазон практического применения рассматриваемого способа. Изменяя соответствующим образом эти свойства можно получать материалы с заданными качествами: цементный клинкер путем обжига шихты в зоне столкновения скоростных дисперсных потоков, автоклавную обработку строительных материалов, осуществлять обжиг — спекание грунтовых поверхностей и т.п. Но, несмотря на отмеченные технико-экономические преимущества, объем внедрения газодинамического способа диспергирования не соответствует его потенциальным возможностям, поскольку требует значительных интеллектуальных усилий специалистов различных профилей: специалистов в области термо- и газодинамики, химии, технологии обработки и переработки материалов, конструкторов и организаторов производства в различных отраслях промышленности, сельского хозяйства, медицины. В серьезной разработке нуждаются вопросы поведения материалов минерального и органического происхождения под воздействием газовой струи, выбора оптимальных параметров струи, разработки конструкции и определения режимов работы газодинамических дезинтеграторов, а также организации производства на их основе.

ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЕ ДИСПЕРГИРОВАНИЕ МАТЕРИАЛОВ — ОСНОВА ВЫСОКИХ ТЕХНОЛОГИЙ
Альтернативы технологии
ВВЕДЕНИЕ В ГЛАВУ

Изучив материалы данной главы, Вы сможете:

  1. Формулировать современные (общие) требования к качеству продукции промышленного производства
  2. Формулировать современные требования к качеству и надежности продукции.
  3. Классифицировать исходное сырье и способы его подготовки к технологическому переделу.
  4. Формулировать общие принципы воздействия на перерабатываемое сырье при различных видах получаемых продуктов.
  5. Формулировать общие понятия построения моделей обработки концентрированными потоками энергии.
  6. Формулировать цели моделирования и типизировать модели процессов обработки концентрированными потоками энергии, направленные на достижение этих целей.
  7. Иметь представление о показателях, определяющих качество выполнения операций обработки концентрированными потоками энергии.
  8. Составить общее представление о рациональных областях эффективного применения технологических процессов обработки с помощью концентрированных потоков энергии.
  9. Иметь представление о необходимой исходной информации и о процедуре разработки технологического процесса обработки концентрированным потоком энергии.
    1. Горбунов Г. И. Основы строительного материаловедения (состав, химические связи, структура и свойства строительных материалов): Учеб. Издание. – М.: Издательство АСВ, 2002. 168 с.
    2. Рогов В.А., Ушомирская Л. А., Чудаков А. Д. Основы высоких технологий. Учебное пособие. – М: Вузовская книга, 2001. – 256 с.
    3. Костиков В. И., Вареников А. Н. Сверхвысокотемпературные композиционные материалы. – М.: Интермет Инжиниринг, 2003. chaussures running nike -560 с.: ил.
    4. Пащенко А. А. и др. Физическая химия силикатов. – М.: Высш. шк., 1986.
      1.1. ОЦЕНКА И СОВРЕМЕННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ ПРОДУКЦИИ

    Задача повышения рентабельности (прибыльности) современного производства продукции, машин, приборов и аппаратуры, эффективного их использования при освоении производственных мощностей, снижения необходимых для выпуска продукции энергетических, материальных и трудовых затрат, а также обеспечения их эргономичности, решается на пути повышения их качества. В широком смысле под понятием качества продукции подразумевается совокупность её свойств, характеризующих способность удовлетворять потребность в процессе её потребления, а также отвечать требованиям, вытекающим из её назначения. Свойство — это качественная, отличительная характеристика вещества, материала или изделия. В материаловедении эта характеристика является заключительным звеном во взаимосвязи «состав — химическая связь — структура — свойство», а при разработке технологии и создании нового материала — основным, определяющим показателем или условием его получения. Совокупность различных свойств, предопределяет назначение материала и граничные условия его эксплуатации. Термин «свойство» не синоним таких понятий, как «техническая характеристика», «основные параметры», «технические показатели» и др., которыми в конкретном контексте часто подменяется специалистами это понятие. Свойство — это отличительная особенность вещества, материала или изделия, которая проявляется во взаимодействии с окружающей средой или другими веществами и соединениями. Свойство вещества (продукции, товара) определяет его потребительскую ценность. В зависимости от вида окружающей среды и характера её взаимодействия с технологическим объектом (веществом, продукцией и т. п.) все свойства объединены в крупные группы. Например, теплопроводность, теплоемкость, температуропроводность и др. оопределяют теплофизические свойства; водопоглощение, водопроницаемость и др. часто называют гидрофизическими свойствами; водостойкость, кислотостойкость, коррозионная стойкость и др. составляют группу химических свойств; упругость, пластичность, хрупкость и др. — упругодеформативные свойства и т. д. Для каждой отрасли характерны свои технологические методы, основанные на использовании физико-химических явлений, обеспечивающих требуемые, характерные для её продукции, свойства. Сушка или обжиг, каталические процессы, процессы в кипящем слое и многие другие, связаны с необходимостью взвешивания частиц дисперсных фаз восходящими потоками. Динамика таких потоков определяется свойствами частиц, которые можно разделить на физико-химические свойства и на геометрические свойства её формы и размеров. Аналогичными свойствами характеризуются свойства обрабатываемых деталей. При этом и в том и в другом случае физико-химические свойства характеризуют либо состояние поверхности (частицы, детали) — твердость, коэффициент отражения, коэффициент поглощения и др., либо объемное состояние – плотность, пористость, прочность, пластичность, химический состав и т. д. Геометрические свойства материаллов задаются конфигурацией её поверхности. Отклонения от идеальной поверхности по ей размерам и форме и по степени ей шероховатости определяют точность и качество обработки материала, определяющие динамические свойства частиц, их поведение в гетерогенных потоках. Таким образом, несмотря на различии лежащих в основе технологических процессов физических и химических явлений, их объединяет конечная цель — получение продукта с требуемыми свойствами. Свойства материала, выполняющие роль индикаторов, в любой период его существования характеризуют то или иное состояние системы, т. е. по аналогии с термодинамической системой являются основными параметрами материала как системы. Количественная оценка конкретного свойства определяется при испытании и, как правило, выражается в значениях физических величин в соответствии с действующими стандартами. Кроме эксплуатационных свойств потребители хотят иметь надежную продукцию, ведущую себя предсказуемым образом. Под надежностью понимается совокупность свойств, определяющих способность изделия сохранять необходимые значения показателей качества, как в течение требуемого времени его эксплуатации, так и его хранения, минимизировать возможность их внезапного выхода за допустимые пределы, а также сократить время, необходимое для восстановления показателей качества, претерпевших по той или иной причине недопустимые изменения. Для современной промышленной продукции сформировались соответствующие нормативные показатели качества, которые включают в себя:

  • показатели назначения, определяющие область и эффект от использования данного изделия и включающие в себя классификационные показатели, показатели технического совершенства, конструктивные показатели, а также некоторые специальные показатели;
  • показатели надежности, включающие в себя показатели безотказности, ремонтопригодности, сохранности и долговечности;
  • показатели технологичности, включающие в себя показатели технологичности изготовления, эксплуатации и ремонто-восстановительных работ;
  • экономические показатели, включающие показатели стандартизации и унификации, затраты абсолютные, относительные и удельные на разработку, изготовление и эксплуатацию изделия;

    — эргономические показатели, характеризующие взаимодействие человека с изделием, включающие комплекс антропометрических, физиологических, психофизиологических, гигиенических и т. п. показателей. Должны учитываться и другие показатели качества изделий, такие как патентно-правовые, эстетические, показатели безопасности и др. Таким образом, повышение качества и надежности изделий, путем придания их компонентам желаемых свойств, и обеспечение этих свойств в течение определенных временных интервалов, представляет собой сложную многокомпонентную проблему. Её решение требует в каждом отдельном случае проведения научно-исследовательских, маркетинговых, экономических и финансовых исследований и прогнозов, конструкторских, и экспериментальных работ, информационного исследования и анализа, в том числе с учетом взаимосвязей между различными отраслями фундаментальной науки, видами производства и конкретными проектами, изучения и анализа различных технологических процессов и разработки многопрофильных технологий, проведения социологических и политических исследований и прогнозов и др. Можно сказать, что в целом повышение уровня качества и надежности промышленной продукции обусловлено прогрессом всей. человеческой цивилизации и, со своей стороны, способствует ее развитию. В настоящей работе рассматриваются вопросы, имеющие отношение только к одному компоненту названной проблемы, а именно к производственно-технологическим методам обеспечения качества и надежности промышленной продукции, получаемой на основе материалов минерального и органического происхождения. При этом рассматриваются такие методы подготовки и осуществления производства, при которых готовая продукция соответствовала бы эксплуатационным требованиям при рациональном уровне затрат и допустимом уровне потенциальных вредных последствий от применяемых технологических процессов, что само по себе представляет комплекс проблем. Из этого комплекса проблем вычленяется одна — проблема получения технологического сырья для производства продукции, используемой в различных отраслях промышленности, сельского хозяйства, медицины, с требуемыми, зачастую ранее не достижимыми, свойствами — физико-механическими и химическими свойствами, кристаллическим и химическим состоянием, полимофизмом поверхности минеральных и органических твердых тел, прочностью, размерами, конфигурацией и пространственной композицией различных материалов, и их специфичским распределением по объему продукции и др. onitsuka tiger olympos Возможность получения такого сырья позволяет по-новому подходить к проблеме качества и надежности продукции, производимой на его основе. Производство такой продукции стало возможным благодаря значительным успехам в теоретическом изучении состояния твердого вещества, объясняющих мгновенное повышение реакционной способности твердой фазы, в процессе механо-термического на неё воздействия, например, путем импульсного увеличения локальной температуры и давления, вызванного ударом и трением при контакте разрушающих элементов и измельчаемого материала [1.Tkacova K. Zdrobnovanie a aktivacia v upravea spracovani nerastov. Edicia Technicke vedu. Veda. Bratislava, 1984. 101 s.], в решении проблем интенсификации и оптимизации гетерогенных технологических процессов, протекающих в дисперсных системах, содержащих твердые фазы, а также в обосновании путей и методов достижения требуемого качества дисперсных материалов.

    1.2. Взаимосвязь основных свойств

    В термодинамике состояние системы принято описывать в терминах макроскопических переменных состояния, таких как, объем V, давление P, температура T, число молей химических компонентов N k. nike air max command Функциями переменных состояния являются энергия U и энтропия S. Любой материал с определенными внутренним строением, микро- и макроструктурой и свойствами представляет собой термодинамическую систему, элементы которой характеризуются параметрами состояния …См Термодинамику для инж-в. Так как свойства материала являются производными от его состава, химических связей и структуры, то они взаимосвязаны и находятся в равновесии. Известно, что при изменении какого-либо одного свойства под действием каких-то факторов в большей или меньшей степени изменяются и другие свойства материала. В строительном материаловедении хорошо известны такие зависимости, как плотность — теплопроводность, плотность — прочность, теплопроводность — электропроводность, упругость — пластичность и т. д. На рис. 4.1 изображена диаграмма равновесия основных свойств строительных материалов, которая показывает взаимосвязь полей напряжения, температур и химического взаимодействия и. как следствие, — взаимозависимость механических, термических и физико-химических свойств строительных материалов [.Горбунов Г.И. Основы строителього материаловедения. – М.: Из-во АСВ,2002. 168 c., с. 69.]. В термодинамической системе свойства какого-либо элемента, вещества или явления характеризуется: параметрами состояния — переменными системы; функциями состояния системы, производными параметров и функций системы, координатами системы, термодинамическим потенциалом и движущей силой системы [1, 4] (табл. 4,1). Внешними параметрами состояния называются координаты в пространстве и скорость системы относительно наблюдателя, кртрые характеризуют «внешнее» (механическое состояние системы. «Внутреннее» (термодинамическое) состояние описывается внутренними параметрами состояния, например давлением р и плотностью ρ (отношением массы к объему ρ = M/V) Состояние измельчаемого материала, как термодинамической системы, характеризуется определенными функциями объема (V), температуры (Т), энтропии (S), числа частиц системы (N), и других макроскопических параметров xi, называемых термодинамическими потенциалами. К ним относятся : внутренняя энергия U = U (S, V, N, xi ), энтальпия H = H (S, p, N, xi ), свободная энергия Гельмгольца (изобарно-изотермический потенциал, обозначаемый Ф или G), G = G (p, T, N, xi ), свободная энергия (изохорно-изотермический потенциал, обозначаемый А или F) F= F (V, T, N, xi ) и др. Зная термодинамический потенциал как функцию указанных параметров, можно получить дифференцированием термодинамических параметров все остальные параметры, характеризующие систему, подобно тому, как в механике можно определить компоненты действующих на систему сил, дифференцируя потенциальную энергию системы по соответствующим координатам. Термодинамические потенциалы связаны друг с другом следующими соотношениями: F = U – TS, H = U + pV, G = F + pV. Если известен какой-либо один из термодинамических параметров, то можно определить все термодинамические свойства системы, в частности получить уравнение состояния. При помощи термодинамических потенциалов выражаются условия термодинамического равновесия системы и критерии его устойчивости. Совершаемая термодинамической системой в каком-либо процессе работа (разрушение, разделение по фракциям, полученным в результате разрушения частиц и т. п.) определяется убылью термодинамического потенциала, отвечающего условиям процесса. Так, при постоянстве числа частиц в системе (при сохранении однородность материала) N = const в условиях теплоизоляции (адиабатический процесс, S = const) элементарная работа dA равна убыли внутренней энергии: dA= -dU. При изотермическом процессе (T = const) dA= -dF (в этом процессе работа совершается не только за счет внутренней энергии, но и за счет поступающей в систему теплоты). Для систем, в которых возможен обмен веществом с окружающей средой (изменение N), возможны процессы при постоянных р и Т. В этом случае элементарная работа dA’ всех термодинамических сил, кроме сил давления, равна убыли термодинамического потенциала Гиббса (G), т. е. dA’ = — dG. В работе [Горбунов Г. И.] термодинамическим потенциалом системы принято считать, соответственно, диффузию D, деформацию ε , энтропию S (см. рис. 4.1). Физико-химические свойства М V Термомеханчческие свойства Т Механические свойства Термические свойства Рис. 4.1. Диаграмма равновесия свойств материалов: Т- температура, М-масса, D — диффузия, ε — деформация, S — энтропия, V —объем Движущими силами нарушения устойчивости системы или сохранения ее равновесия для каждого поля по аналогии с термодинамической системой являются изменения концентрации ∆К, напряжения ∆σ и теплоемкости ∆С системы (см. табл. 4.1). Таблица 4,1 Основные элементы термодинамической системы и материала как системы

    Характеристики системы Виды энергии термодинамической системы Энергетические поля материала как системы
    Меха ниче-ская Хими-ческая Тепловая Напряжения ния Хим. взаимодействия Тепловое
    Координатысистемы ОбъемV Масса М Температура Т ОбъемV Масса М Температура Т
    Термодинамическийпотенциал Давление Р Хим.диффузия µ ЭнтропияS Д Деформация ε Диффузия D Энтропия S
    Движущие силы Работа∆А Концентрация ∆К Тепловая энергия ∆Q Напряжение∆ σ Концентрация ∆К Теплоемкость ∆С

    Химический и минералогический составы, а также внутреннее строение вещества — производные от параметров и функций системы. Функция системы – микро- и макроструктура материала, характеризуемая внутренней и поверхностной энергиями. Свойства материала, выполняющие роль индикаторов, в любой период его существования, характеризуют то или иное состояние системы, т.е. по аналогии с термодинамической системой являются основными параметрами материала как системы. Диаграмма равновесия основных свойств строительных материалов представляет собой два треугольника (внутренний и внешний), вершины которых, обозначенные кружками, соединены между собой прямыми линиями, характеризующими взаимосвязь треугольников, их вершин и самих прямых. Вершины внешнего треугольника являются координатами системы: объем V, масса М и температура Т. Вершины внутреннего треугольника являются термодинамическими потенциалами системы в виде полей напряженности, температуры и химического взаимодействия, обозначенными наиболее характерными для каждого из них процессами или состояниями: деформация ε, энтропия S и диффузия D. Прямые линии характеризуют основные свойства материала как системы, взаимосвязь которых и определяет представленная диаграмма.

    1.3. Физико-химическая сущность преобразования свойств материалов.

    Желаемые свойства продукции закладываются на стадии подготовки сырья. При этом должны обеспечиваться следующие возможности:

  • сохраняться объем и агрегатное состояние вещества исходного материала при изменении площади рабочей зоны и (или) переходе по крайней мере части вещества в пластическое состояние; это характерно для механического воздействия поверхностной или объем ной механической силой, примером чего являются традиционные процессы измельчения, резания или обработки давлением;
  • та или иная часть вещества расплавляется или переводится в пар, что характерно для многих операций электроннолучевой, ионно-лучевой, лазерной, плазменной и электроэрозионной обработки, где главный является термическое воздействие на заготовку;

    — та или иная часть вещества заготовки ионизируется, изменяет свой химический состав или (н) (разово-структурное состояние, что характерно для многих операций обработки концентрированными потоками энергии различного вида; — та или иная часть вещества заготовки изменяет характер химических связей, что характерно для операций химического травления. Следует отметить, что так называемых простых технологических процессов, в которых имело бы место только одно из названных преобразований вещества и формы исходного материала, практически не существует. Можно говорить лишь о преобладании какого-либо или каких-либо преобразований вещества и формы при тех или иных технологических процессах, когда в количественном плане оно (они) превалирует по определенным показателям, либо, наоборот, является несущественным. В настоящее время, наряду с традиционными методами подготовки сырья, такими как измельчение, каталические и восстановительные процессы, процессы в кипящем слое, процессы перемешивания, гранулирования, сушки и обжига, формования и уплотнения, прессование и т. д. и т. п., в распоряжение производственника поступил и ряд принципиально новых технических методов реализации указанных технологических процессов, основанных на новом использовании ряда физических и химических явлений. Технологическая сущность таких методов, весьма разнообразных по тем физико-химическим явлениям, которые положены в их основу, является для всех них одной и той же: изменение формы, размеров и свойств исходного сырья, осуществляется не механическим силовым воздействием рабочего органа, а воздействием потока энергии того или иного вида, сконцентрированного на обрабатываемом участке твердого тела. Вид воздействующего потока энергии могут быть весьма разнообразными: механическое воздействие рабочих органов, электронные и ионные пучки, световое (лазерное) излучение, потоки плазмы, электрические искровые и дуговые разряды в жидких и газообразных диэлектрических средах, микродуговые и дуговые разряды в электролитах, а также разновидности и комбинации таких воздействий. Использование каждого из этих потоков обладает своими специфическими технологическими особенностями и возможностями и имеет, поэтому, свою область применения. Несмотря на различие лежащих в их основе физических и химических явлений, методы обработки материалов концентрированными потоками энергии имеют между собой то общее, что их применение, если оно имеет место, направлено на конкретную цель — на изготовление продукции с требуемыми свойствами. Все свойства обрабатываемого материала можно разделить на физико-химические свойства и на геометрические свойства формы его частиц и их размеров. Физико-химические свойства материалов, подвергающиеся обработке, относятся либо к ее поверхности (твердость, хрупкость, коэффициент отражения, коэффициент поглощения и др,), либо к ее объему (плотность, пористость, электропроводность, прочность, пластичность, текучесть, химический состав). По характеру распределения их физико-химических свойств материалы могут быть подразделены на изотропные (аморфные) и анизотропные (кристаллические). Для оценки явлений, происходящих на различных технологических операциях обработки материалов концентрированными потоками энергии используются их модели — идеализированное описание характера взаимосвязи параметров, составленных с той или иной заранее определенной целью. Всякая полная модель содержит описательную часть, определяющую ее составные части и их состояния, логическую часть, определяющую взаимосвязи между частями и свойствами модели, а также динамическую часть, определяющую характер изменения свойств моделируемого процесса во времени. Трудность решения проблемы моделирования процессов обработки материалов заключается, наряду с прочим, в большом объеме необходимых исходных данных и в их качественном и количественном разнообразии. Здесь требуются знания основ физики твердого тела, основ квантовой механики и теории химических реакций теории фазово-структурных переходов, принципов диссоциации и рекомбинации и т. д. Решению проблемы построения моделей технологических процессов способствует их классификация, т.е. статическое распределение предметов и явлений по группам с одинаковыми признаками. Классификации является первым этапом построения моделей. Классифицировать и типизировать необходимо материалы, подвергающихся обработке, воздействующие на обрабатываемые материалы рабочие среды, энергетические потоки, способы управления, требования к оборудования и др. С другой стороны, задача построения и использования технически и экономически обоснованных решений по технологии подготовки сырья к технологическому переделу требует знаний таких классических инженерных дисциплин как основ материаловедения, принципов конструирования машин и механизмов, … в каждой конкретной области — строительной, металлообрабатывающей, пищевой промышленных отраслях, в сельском хозяйстве и медицине. Ионно-молекулярные реакции в процессе газодинамического диспергирования. Ионы, электрически заряженные частицы, возникающие при потере или приобретении электронов атомами или группами химически связанных атомов. Отрыв электрона от частицы требует затраты энергии, называемой потенциалом ионизации; присоединение электрона сопровождается выделением энергии. Положительно заряженные ионы называются катионами, отрицательно заряженные — анионами. Заряд иона всегда кратен заряду электрона. В виде самостоятельных частиц ионы могут существовать во всех известных агрегатных состояниях вещества. Свойства ионов резко отличаются от свойств нейтральных частиц аналогичного химического состава и определяются знаком и величиной заряда, размерами и строением внешней электроннонной оболочки. Для некоторых свойств иона, например, цвета, определяющее значение имеет незавершенность электронной оболочки (напр., для переходных металлов). В электрическом поле ионы переносят электричество: катионы — к отрицательно заряжен электроду, анионы — к положительно заряженному; одновременно происходит перенос вещества, который играет важную роль в электролизе, при ионном обмене и др. процессах (…). Ионы — химически активные частицы, вступающие в реакции с атомами, молекулами и между собой. Часто ионы представляют промежуточные частицы в химических реакциях. Ионы в газах образуются при столкновении молекул (атомов) с частицами больших энергий, при фотоионизации, действии ионизирующих излучений или сильных электрических полей. Столкновения с молекулами приводят к ионно-молекулярным реакциям. В растворах ионы появляются в результате электролитической диссоциации; при этом возникают комплексы ионы с молекулами растворителя (см. Сольватация), определяющие особенности реакций в растворах. И. играют важную роль в обмене веществ в живом организме (функционирование биологи ческих мембран, проводимость нервных импульсов, физико-химические свойства белков и т.

Добавить комментарий