166548 (Технологія утилізації нікелю та марганцю у виробництві синтетичних алмазів), страница 3

На технічну соляну кислоту існує стандарт ГОСТ 857–95 [10]. За фізико-хімічним показникам соляна кислота повинна відповідати нормам, які вказані у таблиці 2.2.

1. Масову долю Hg нормують в кислоті, яку отримують ртутним електролізом із H₂ та Cl₂;

2. Допускається для харчової промисловості по узгодженню зі споживачем виготовлення кислоти з масовою доле хлористого водню н.б. 26%;

3. В кислоті, що поставляють для травлення металів, масова доля Fe не нормується.

Таблиця 2.3 – Фізико-хімічні характеристики соляної кислоти

Неочищений алмаз

Як сировина використовується графіт і каталізатор. Графіт – мінерал темно–сірого або чорного кольору, твердість 1–2, щільність 2,2 г/см³, вогнеупорний, електропровідний, хімічно стійкий, структура шарувата, гексагональна, довжина між атомами в базисній площині складає 1,42 А, а між атомами сусідніх базисних 3,38 А. (Порівняно великі відстані між базисними площинами, а отже і мала енергія зв'язку, що обумовлюють здатність графіту залишати сліди при натисканні).

Графіт одержують також штучно – нагріванням антрациту без доступу повітря, утворюючи щільні блоки.

Каталізатор – сплав нікелю (40%) з марганцем (60%), таке співвідношення (евтектичне) відповідає мінімальній температурі плавлення даного сплаву.

Після сплавки паці піддають гострінню на токарських верстатах, з метою одержання стружки.

Механічна суміш часточок графіту та каталізатора з розмірами від 1200 до 100 мкм (у залежності від режиму синтезу) застосовуються як спорядження.

Матеріалами контейнера можуть служити суміш вапняків, окислів алюмінію, магнію.

Порошкоподібна суміш графіту й алмаза, що утворилася в процесі синтезу має різні фізичні і хімічні властивості. Алмази, що одержуються статичним методом мають більший розмір часток, чим отриманих динамічним методом і являють собою моно кристали. Вибухові алмази – це частки розміром 20–30 мкм, що складаються з полікристалів поверхні та мають складну форму. Алмази, отримані динамічними методами характеризуються більш високою реакційною здатністю.

Алмаз по своєму хімічному складу є чистим вуглецем, так само як і графіт, що таким чином, є поліморфними модифікаціями того самого елемента, однак властивості їх різні. Це пояснюється відмінністю в будівлі їхніх кристалічних структур. Алмаз володіє кубічними гранецентрованими решітками з відстанями між атомами 0,356 нм. Графіт має шаруваті гексагональні решітки; відстані між атомами в шарі дорівнює 0,142 нм, а між шарами 0,339 нм. Такі великі відстані між шарами обумовлюють слабість хімічного зв'язку по цьому напрямку, завдяки чому графіт є пухкою, м'якою речовиною, шари легко сковзають і відокремлюються друг від друга. Алмаз же, як відомо, є самим твердим з усіх відомих нам речовин. Ця властивість в основному визначає цінність алмаза, як матеріалу в найрізноманітніших галузях промисловості (різці, фрези, абразивні кола, шліфувальні порошки і пасти, бурові долота і коронки, волоки протягання дроту, пилки для розрізування каменів).

Щільність алмаза дорівнює 3,5 г/см³, щільність графіту 2,26 г/см³. Порівняння цих чисел показує, що одержанню алмаза буде сприяти високий тиск (збільшення щільності, відповідно до принципу Ле Шател’є).

При низьких температурах теплоємності графіту та алмазу сильно відрізняються за своїм значенням, у міру ж підвищення температури ця різниця в їхніх розмірах зменшується та після Т=600 К значення стають однаковими і складають 16,30 Дж/(моль·К).

Фізико–хімічні властивості алмазів залежать від наявності в кристалічних решітках атомів домішок, наявності сторонніх фаз, мікротріщин та інших дефектів. У природних алмазах домішки знаходяться у виді окремих атомів і їхніх сполучень, а також входять до складу великих і субмікроскопічних з’єднань різних мінералів. Домішки металів і неметалів розподіляються по обсягу кристалів нерівномірно, у поверхневому шарі їхня концентрація вище. Наявність металевих внутрішньокристалічних з’єднань і поверхневих домішок характеризується величиною питомої сприйнятливості.

Поверхневі домішки впливають також на питомий електричний опір алмазу, причому, чим більше, тим електричний опір менше. Внутрішньокристалічні і поверхневі домішки істотно погіршують експлуатаційні властивості алмазів. Для видалення домішок використовують хімічний і термохімічний методи очищення, однак при їхній допомозі не завжди вдається одержати алмази з високим питомим опором.

Очищений продукт синтезу.

Розвиток виробництва синтетичних алмазів привів до того, що вони зайняли домінуюче місце у виготовленні алмаз –абразивного інструмента.

У новому стандарті усунуті недоліки, якими страждав попередній ДСТ, а також врахований багатий вітчизняний і закордонний досвід виробництва синтетичних і природних алмазів та їхнього застосування, накопичений в останні десятиліття у всіляких галузях промисловості. Новим ДСТУ передбачені марки алмазних порошків, їхня зернистість, вимоги до них і методи контролю, гарантуючи відповідності порошків, що випускаються, цим вимогам.

Стандарт поширюється на порошки, як із природних, так і синтетичних алмазів, призначений для виготовлення алмазів абразивного інструмента і застосування в незакріпленому стані у виді паст і суспензій. Алмазні порошки в залежності від розміру зерен, методу їхнього одержання і контролю поділяються на дві групи: шліф порошки, одержувані шляхом розсіву на ситах з контролем зернової сполуки ситовим методом та мікропорошки, одержані шляхом класифікації з використанням рідини і контролем зернової сполуки під мікроскопом.

Одержати алмазний порошок, що складається тільки з зерен одного розміру, не представляє можливим. Крім основної фракції, що переважає в складі порошку, ДСТ передбачає наявність побічних фракцій. При цьому зміст зерен основної і побічної фракцій у шліф порошках встановлюється у відсотках від маси контрольованого порошку, а в мікропорошках – від загального числа зерен, підданих контролю під мікроскопом.

Новий стандарт передбачає випуск шліф порошків із синтетичних алмазів п'яти марок: АСО, АСР, АСВ, АСК, АСС.

АСО – зерна із шорсткуватою найбільш розвинутою поверхнею, що ріже, і підвищеною крихкістю, що забезпечує їхнє гарне утримання в зв'язуванні і самозагострювання в процесі роботи.

Вони володіють прекрасними властивостями, що ріжуть, працюють з мінімальними витратами енергії і виділенням тепла. Алмази цієї марки рекомендуються для використання в інструментах на органічному зв'язуванні з застосуванням охолодної рідини і без неї.

АСР – зерна з меншою крихкістю і більшою міцністю, чим зерна АСО, також мають розвиту поверхню і добре утримуються в зв'язуванні. Рекомендуються для виготовлення інструмента на металевих і керамічних зв'язуваннях, можуть використовуватися і для інструмента на органічному зв'язуванні.

АСВ – зерна з меншою крихкістю, більшою міцністю, мають більш гладку поверхню в порівнянні з зернами АСО й АСР. Рекомендуються для виготовлення інструмента на органічних зв'язуваннях, що працюють при підвищених питомих поверхнях.

АСК – зерна з меншою крихкістю і меншою міцністю в порівнянні з зернами АСО, АСР, АСВ. Рекомендуються для виготовлення інструмента на твердих металевих зв'язуваннях, які застосовуються в особливо тяжких умовах роботи – різання й обробки природного каменю, граніту, мармуру, вапняку, а також інших твердих матеріалів.

АСС – зерна великої форми, що мають невелику міцність у порівнянні із синтетичними алмазами всіх перерахованих марок, а також з перерахованими алмазами. Рекомендуються для виготовлення бурового інструмента, виправлення абразивних кіл, різання й обробки корунду й інших особливо твердих матеріалів.

Шліф порошки з природних алмазів випускаються однієї марки – А і призначаються для інструмента на металевих зв'язуваннях.

Новим стандартом вперше у світі регламентується міцність зерен шліф порошків із синтетичних алмазів. При цьому якість шліф порошків із природних алмазів, як звичайно, характеризується тільки зерновою сполукою, а шліф порошків із синтетичних алмазів – зерновою сполукою і міцністю.

Міцність на стиск шліф порошків із синтетичних алмазів варіюються в широких бокових вівтарях. Наприклад, для зернистості 160/125 міцність зерен алмаза марок АСО, АСР, АСК і АСС виражається співвідношенням 1,00:2,14:2,96:5,35:10,70. Це дозволяє для кожного конкретного випадку обрати оптимальну марку алмаза і тим самим значно збільшити ефективність використання синтетичних алмазів і розширити сферу їхнього застосування.

Алмазні порошки у відповідність з новим ДСТУ випускаються таких марок: АСМ і АСН – із синтетичних алмазів; АМ і АН – із природних алмазів.

Мікропорошки марок АСМ і АМ – нормальної абразивної здатності; рекомендуються для виготовлення алмаз–абразивного інструмента, паст і суспензій, для обробки твердих сплавів, скла, кварцу, порцеляни, германія, кремнію й інших найбільш твердих і тендітних матеріалів. А також обробки деталей сталі, чавуна, кольорових металів і сплавів інших усіляких матеріалів, при необхідності одержання чистоти поверхні 9–14 класів.

Мікропорошки марок АСН і АН мають підвищену абразивну здатність і рекомендуються в основному для виготовлення інструмента, паст і суспензій, застосовуваних при обробці кристалів природних (брильянтових і інструмента) і синтетичних алмазів, корунду, рубіна, спеціальної кераміки й інших понад твердих, тендітних важко оброблювані матеріали.

Новим ДСТ також вперше у світовій практиці регламентується абразивна здатність мікропорошків із природних і синтетичних алмазів і шорсткість обробленої ними поверхні.

Мікропорошки зернистістю 3/2 і 1/0 перевірці на абразивну здатність не піддаються і випускаються тільки марок АСМ і АМ.

Перевірці мікропорошків на шорсткість обробленої ними поверхні перевіряється при обробці твердого сплаву Т15ДО6 чи ВК6 за ДСТ 3882-67. Досягається при цьому шорсткість поверхні і клас чистоти незалежно від марки мікропорошку повинні бути не нижче прийнятих за ДСТ.

Домішки в природних і синтетичних шліф порошках не повинні перевищувати 1,5 %, а в мікропорошках – 2,5 %. Вміст вологи в шліф і мікропорошках і із синтетичних, і природних алмазів не допускається більш 0,2 %.

Новий стандарт передбачає наступні позначення шліф і мікропорошків: марка алмаза, величина зернистості і ДСТ 9206–70.

Як приклади приводяться умовні позначки шліф порошків із синтетичного алмаза АСО зернистістю 125/100, природного алмаза А зернистістю 400/250 і мікропорошку АСН зернистістю 10/7.

Порошки розфасовуються у флакони ємкістю від 10 до 500 каратів. Точність зважування при розфасовці наступна: від 10 до 50 каратів – 0,05 карата, від 100 до 100 каратів – 0,10 карата, від 2500 до 5000 каратів – 0,20 карата.