ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТАБЛЕТОК ИЗ ОКСИДА ЦИНКА Российский патент 2010 года по МПК B22F1/00 G21C15/00 

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 ⁶⁰Co, 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 шихта для получения таблеток из оксида цинка. (Патент РФ №2333074, МПК B22F 1/00, G21C 15/00, заявка №2006117142/20 (018645).) Заявленная шихта отличается от прототипа тем, что дополнительно содержит гексан и стеариновую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Поливиниловый спирт 0,64-0,72 Полиэтиленгликоль 0,41-0,44 Вода 32,68-35,65 Гексан 4,66-5,49 Стеариновая кислота 0,24-0,28 Оксид цинка остальное

Задачей указанного изобретения является получение шихты для таблеток из порошкового оксида цинка с более высоким выходом кондиционных таблеток (90% от теоретического), снижение продолжительности сушки шихты, получение таблеток с плотностью не менее 83% (4,77-5,08 г/см³) от плотности основного материала таблетки и содержанием основного вещества в таблетке не менее 99,8%.

Преимущества предлагаемого состава шихты, по сравнению с известными, заключаются в следующем: увеличение выхода кондиционных таблеток из оксида цинка (90% от теоретического), снижение продолжительности сушки шихты. 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 диэтилцинка, прокаливают при температуре 800-900°C в течение 5-6 часов в керамической чашке для достижения дисперсности 4-6 мкм. Из порошка приготавливают шихту для прессования состава, мас.%:

Поливиниловый спирт 0,64 Полиэтиленгликоль 0,41 Вода 32,68 Гексан 4,66 Стеариновая кислота 0,24 Оксид цинка остальное

Полученную смесь доводят до однородности путем механического перемешивания и подвергают сушке при температуре 120-150°C в течение 5-7 часов. Просушенную шихту измельчают и прессуют с усилием прессования 3,5-5 т/см². Полученные таблетки спекают при температуре 1100-1250°C в течение 30 минут. Содержание основного вещества в таблетках - оксида цинка после всех стадий процесса составляет 99,8%. Плотность таблеток не менее 83% (4,77-5,08 г/см³) от плотности основного материала таблетки, выход кондиционных таблеток составляет 90% от теоретического.

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

Поливиниловый спирт 0,66 Полиэтиленгликоль 0,43 Вода 34,09 Гексан 5,08 Стеариновая кислота 0,26 Оксид цинка остальное

Полученную смесь доводят до однородности путем механического перемешивания и подвергают сушке при температуре 120-150°C в течение 5-7 часов. Просушенную шихту измельчают и прессуют с усилием прессования 3,5-5 т/см². Полученные таблетки спекают при температуре 1100-1250°C в течение 30 минут. Содержание основного вещества в таблетках - оксида цинка после всех стадий процесса составляет 99,8%. Плотность таблеток не менее 83% (4,77-5,08 г/см³) от плотности основного материала таблетки, выход кондиционных таблеток составляет 90% от теоретического.

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

Поливиниловый спирт 0,72 Полиэтиленгликоль 0,44 Вода 35,65 Гексан 5,49 Стеариновая кислота 0,28 Оксид цинка остальное

Полученную смесь доводят до однородности путем механического перемешивания и подвергают сушке при температуре 120-150°С в течение 5-7 часов. Просушенную шихту измельчают и прессуют с усилием прессования 3,5-5 т/см². Полученные таблетки спекают при температуре 1100-1250°С в течение 30 минут. Содержание основного вещества в таблетках - оксида цинка после всех стадий процесса составляет 99,8%. Плотность таблеток не менее 83% (4,77-5,08 г/см³) от плотности основного материала таблетки, выход кондиционных таблеток составляет 90% от теоретического.

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, из них 90% признаются годными.

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

Поливиниловый спирт 0,64 Полиэтиленгликоль 0,41 Вода 32,68 Гексан 4,66 Стеариновая кислота 0,24 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, и, следовательно, уменьшается выход кондиционных таблеток.

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

Поливиниловый спирт 0,72 Полиэтиленгликоль 0,44 Вода 35,65 Гексан 5,49 Стеариновая кислота 0,28 Оксид цинка остальное

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

Изобретение относится к шихтам для получения таблеток из порошкового оксида цинка. Может использоваться в качестве добавки в системах охлаждающей воды в ядерных реакторах для снижения уровня радиоактивного загрязнения изотопом ⁶⁰Со. Шихта содержит, мас.%: поливиниловый спирт 0,64-0,72; полиэтиленгликоль 0,41-0,44; вода 32,68-35,65; гексан 4,66-5,49; стеариновая кислота 0,24-0,28; оксид цинка - остальное. Использование шихты позволяет получить таблетки из порошкового оксида цинка с плотностью не менее 83%, снизить продолжительность сушки шихты, увеличить выход кондиционных таблеток до 90%.

Шихта для получения изделий из оксида цинка, содержащая поливиниловый спирт, полиэтиленгликоль, воду и оксид цинка, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит, гексан и стеариновую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:
поливиниловый спирт 0,64-0,72 полиэтиленгликоль 0,41-0,44 вода 32,68-35,65 гексан 4,66-5,49 стеариновая кислота 0,24-0,28 оксид цинка остальное