МОДЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ МИКРОСФЕР НА ОСНОВЕ АГЛОМЕРАТОВ ДИОКСИДА КРЕМНИЯ В ПОТОКЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЛАЗМЫ

В работе представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований нагрева и плавления агломерированного порошка на основе отсевов кварцевого песка Туганского месторождения (Томская область) в потоке термической плазмы. Показано существенное влияние фазовых переходов на процесс нагрева и плавления агломерированных порошков в потоке термической плазмы, отсутствие учета которых может приводить к неоправданному нагреву частиц. Представлены результаты термохимических процессов, проходящих при нагреве. Установлено, что суммарная концентрация фаз, подвергнутых на начальном этапе испарению, на общем фоне рассматриваемой системы достаточно мала (0,13 масс. %). Предложена модель, описывающая формирование полой частицы на основе агломератов в потоке термической плазмы.

1. Sreekumar K. P., Saxena S. K., Kumar Yogendra, Thiyagarajan T. K., Dash Ashutosh, Ananthapadmanabhan P. V., Venkatesh Meera. Studies on the preparation and plasma spherodization of yttrium aluminosilicate glass microspheres for their potential application in liver brachytherapy // J. Phys.: Conf. Ser. 2010. V. 208. P. 012117.

2. Xu Wei, Wang Tao, He Zhibing, Wu Zhangwen. Fabrication of hollow glass microspheres for inertial confinement fusion targets by depolymerizable mandrel method // High Power Laser and Particle Beams. 2015. V. 27. № 6. P. 062008.

3. Semenov V., Rozovskaya T., Oreshkin D. Properties of the dry masonry mixtures with hollow ceramics microspheres // Advanced Materials Research. 2014. V. 860. P. 1244–1247.

4. Левицкий В.С., Максимов А.И., Мошников В.А., Теруков Е.И. Исследование структуры и состава пленочных золь-гель-систем CoOx–SiO2 // Физика твердого тела. 2014. Т. 56. № 2. С. 270–275.

5. Arkhipov V.A, Kozlov E.A., Zharova I.K., Titov S.S., Usanina A.S. Evolution of a liquid-drop aerosol cloud in the atmosphere // Arabian Journal of Geosciences. 2016. V. 9. № 2. P. 1–10.

6. Жуков А.С., Архипов В.А., Бондарчук С.С., Гольдин В.Д. Оценка морфологии частиц при плазмохимическом синтезе керамических порошков // Химическая физика. 2013. Т. 32. № 12. С. 52–58.

7. Solonenko O.P., Gulyaev I.P., Smirnov A.V. Thermal plasma processes for production of hollow spherical powders: theory and experiment // Journal of Thermal Science and Technology. 2011. V. 6. № 2. P. 219–234.

8. Гуляев И.П. Особенности получения и обработки полых частиц диоксида циркония в плазменных потоках // Вестник Югорского государственного университета. 2009. Вып. 2 (13). С. 10–22.

9. Bessmertnyj V.S., Krokhin V.P., Lyashko A.A., Drizhd N.A., Shekhovtsova Zh.E. Preparation of glass microspheres by plasma spraying // Steklo i Keramika. 2001. V. 8. P. 6–7.

10. Абзаев Ю.А., Волокитин Г.Г., Скрипникова Н.К., Волокитин О.Г., Шеховцов В.В. Об исследованиях по использованию плазменной технологии при получении кварцевой керамики. Часть 1. Анализ кварцевого песка // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2014. № 5. С. 108–113.

11. Пат. 2664287, Российская Федерация. Устройство для получения микросфер и микрошариков из оксидных материалов / В.В. Шеховцов, Г.Г. Волокитин, Н.К. Скрипникова, О.Г. Волокитин, В.К. Чибирков. № 2017114900; заявл. 14.09.2016; опубл. 16.08.2018, Бюл. № 23.

12. Pfender E., Lee Y. C. Particle dynamics and particle heat and mass transfer in thermal plasmas. Part I. The motion of a single particle without thermal effects // Plasma Chemistry and Plasma Processing. 1985. V. 5. № 3. P. 211–237.

13. Wang M., Pan N. Predictions of effective physical properties of complex multiphase materials // Materials Science and Engineering R. 2008. V. 63. P. 1–30.

14. Власов В.А., Волокитин О.Г., Волокитин Г.Г., Скрипникова Н.К., Шеховцов В.В. Расчет процесса плавления частицы кварца в условиях низкотемпературной плазмы // Инженерно-физический журнал. 2016. Т. 89. № 1. С. 143–147.

15. Шеховцов В.В., Власов В.А., Волокитин Г.Г., Волокитин О.Г. Использование низкотемпературной плазмы для получения зольных микросфер // Известия вузов. Физика. 2016. Т. 59, № 9-3. С. 305–308.