Шихта для получения таблеток из оксида цинка

Изобретение относится к шихтам для получения таблеток из порошкового оксида цинка и может быть использовано в ядерных реакторах в качестве добавки в системах охлаждающей воды для снижения уровня радиоактивного загрязнения. Шихта содержит поливиниловый спирт, полиэтиленгликоль, воду, этиловый спирт, миристиновую кислоту и оксид цинка при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Поливиниловый спирт0,63-0,71Полиэтиленгликоль0,42-0,43Вода32,27-34,65Этиловый спирт5,42-6,67Миристиновая кислота0,63-0,71Оксид цинкаостальное

Технический результат - возможность получения таблетки из оксида цинка с высокой плотностью, увеличение количества кондиционных таблеток и срока службы пресс-форм.

 

Изобретение относится к технологии изготовления шихты для получения таблеток из порошкового оксида цинка методом холодного прессования с последующим высокотемпературным спеканием, которые в настоящее время используются в качестве добавки в системах охлаждающей воды в ядерных реакторах. Добавление таблеток из оксида цинка снижает уровень радиоактивного загрязнения изотопом ⁶⁰Со, образующегося в результате облучения потоком нейтронов природного кобальта, который в свою очередь содержится в конструкционных материалах оборудования.

Известен способ получения изделий холодным прессованием, где при приготовлении шихты для прессования в качестве связки используют раствор каучука в бензине. (С.С.Кипарисов, Г.А.Либенсон. Порошковая металлургия. - М.: Металлургия - 1980. - С.212).

Недостатком известного способа является то, что при прессовании с добавлением данной связки к оксиду цинка происходит заклинивание пресс-формы, и как следствие выход последней из работы.

Известен способ получения изделий холодным прессованием, где при приготовлении шихты для прессования в качестве связки используют раствор парафина в бензине. (С.С.Кипарисов, Г.А.Либенсон. Порошковая металлургия. - М.: Металлургия - 1980. - С.212).

Недостатком известного способа является то, что при добавлении данной связки к оксиду цинка происходит разрушение таблетки при выдавливании из пресс-формы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления оксидно-цинковых варисторов (авторское свидетельство RU 2046417 C1, H01C 7/10, 20.10.1995 /1/). Заявленная шихта отличается от прототипа тем, что дополнительно содержит полиэтиленглиголь, этиловый спирт и миристиновую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Поливиниловый спирт	0,63-0,71
Полиэтиленгликоль	0,42-0,43
Вода	32,27-34,65
Этиловый спирт	5,42-6,67
Миристиновая кислота	0,63-0,71
Оксид цинка	остальное

Задачей указанного изобретения является получение шихты для таблеток из порошкового оксида цинка с пониженной адгезией частиц порошка к материалу пресс-формы позволяющей повысить выход кондиционных таблеток и увеличить срок службы пресс-форм, получение таблеток с плотностью не менее 83% (4,77-5,08 г/см³) от плотности основного материала таблетки и содержанием основного вещества в таблетки не менее 99,8%.

Преимущества предлагаемого состава шихты, по сравнению с известными, заключается в следующем: возможность применения для холодного прессования порошкового оксида цинка; сохранение чистоты продукта в виду удаления связки посредством высокотемпературной прокалки таблеток; снижение адгезии частиц порошка к материалу пресс-формы, увеличивающий количество кондиционных таблеток из оксида цинка и срок службы пресс-форм. Внедрение предлагаемого способа позволит изготавливать таблетки из порошкового оксида цинка с сохранением чистоты продукта плотностью таблетки не менее 83% (4,77-5,08 г/см³) от плотности основного материала таблетки.

Пример 1. Порошок оксида цинка, получают гидролизом диэтил цинка, прокаливают при температуре 800-900°С в течении 5-6 часов в керамической чашке для достижения дисперсности 4-6 мкм. Из порошка приготавливают шихту для прессования состава, мас.%:

Поливиниловый спирт	0,63
Полиэтиленгликоль	0,42
Вода	32,27
Этиловый спирт	5,42
Миристиновая кислота	0,63
Оксид цинка	остальное

Полученную смесь доводят до однородности путем механического перемешивания и подвергают сушке при температуре 120-150°С в течении 6-9 часов. Просушенную шихту измельчают и прессуют с усилием прессования 3,5-5 т/см². Полученные таблетки спекают при температуре 1100-1250°С в течении 30 минут. Содержание основного вещества в таблетках - оксид цинка после всех стадий процесса составляет 99,8%. Плотность таблеток не менее 83% (4,77-5,08 г/см³) от плотности основного материала таблетки, отсутствует адгезия частиц порошка к материалу пресс-формы.

Пример 2. Порошок оксида цинка, получают гидролизом диэтил цинка, прокаливают при температуре 800-900°С в течении 5-6 часов в керамической чашке, для достижения дисперсности 4-6 мкм. Из порошка приготавливают шихту для прессования состава, мас.%:

Поливиниловый спирт	0,65
Полиэтиленгликоль	0,42
Вода	33,65
Этиловый спирт	5,91
Миристиновая кислота	0,65
Оксид цинка	остальное

Полученную смесь доводят до однородности путем механического перемешивания и подвергают сушке при температуре 120-150°С в течении 6-9 часов. Просушенную шихту измельчают и прессуют с усилием прессования 3,5-5 т/см². Полученные таблетки спекают при температуре 1100-1250°С в течении 30 минут. Содержание основного вещества в таблетках - оксид цинка после всех стадий процесса составляет 99,8%. Плотность таблеток не менее 83% (4,77-5,08 г/см³) от плотности основного материала таблетки, отсутствует адгезия частиц порошка к материалу пресс-формы.

Пример 3. Порошок оксида цинка, получают гидролизом диэтил цинка, прокаливают при температуре 800-900°С в течении 5-6 часов в керамической чашке, для достижения дисперсности 4-6 мкм. Из порошка приготавливают шихту для прессования состава, мас.%:

Поливиниловый спирт	0,71
Полиэтиленгликоль	0,43
Вода	34,65
Этиловый спирт	6,67
Миристиновая кислота	0,71
Оксид цинка	остальное

Полученную смесь доводят до однородности путем механического перемешивания и подвергают сушке при температуре 120-150°С в течении 6-9 часов. Просушенную шихту измельчают и прессуют с усилием прессования 3,5-5 т/см². Полученные таблетки спекают при температуре 1100-1250°С в течении 30 минут. Содержание основного вещества в таблетках - оксид цинка после всех стадий процесса составляет 99,8%. Плотность таблеток не менее 83% (4,77-5,08 г/см³) от плотности основного материала таблетки, отсутствует адгезия частиц порошка к материалу пресс-формы.

Количество оксида цинка в таблетке строго определено технологическим регламентом. Из заданного количества шихты 1000 г, по оксиду цинка, формуется 240-245 штук таблеток оксида цинка.

В случае приготовления шихты с меньшим количеством компонентов, мас.%:

Поливиниловый спирт	0,63
Полиэтиленгликоль	0,42
Вода	32,27
Этиловый спирт	5,42
Миристиновая кислота	0,63
Оксид цинка	остальное

Возникают большие трудозатраты на перемешивание, и шихта не гомогенизируется. Ухудшается механическая прочность таблеток. Происходит прилипание прессуемого материала к пресс-форме, заклинивание пресс-формы и выход последней из работы.

В случае приготовления шихты с большим количеством компонентов, мас.%:

Поливиниловый спирт	0,71
Полиэтиленгликоль	0,43
Вода	34,65
Этиловый спирт	6,67
Миристиновая кислота	0,71
Оксид цинка	остальное

Увеличивается продолжительность сушки и соответственно энергозатраты. Не достигается необходимая плотность таблетки (не менее 83% от плотности основного материала таблетки).

Шихта для получения изделий из оксида цинка, содержащая поливиниловый спирт, воду и оксид цинка, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит полиэтиленгликоль, этиловый спирт и миристиновую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Поливиниловый спирт	0,63-0,71
Полиэтиленгликоль	0,42-0,43
Вода	32,27-34,65
Этиловый спирт	5,42-6,67
Миристиновая кислота	0,63-0,71
Оксид цинка	Остальное.