Разработка математической модели получения особо чистых фторидов титана, циркония, гафния

Д. Н. ГУЛАКОВ, В. А. АНДРЕЕВ, О. А. ОЖЕРЕЛЬЕВ

Северский государственный технологический институт

РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПОЛУЧЕНИЯ ОСОБО ЧИСТЫХ ФТОРИДОВ ТИТАНА, ЦИРКОНИЯ, ГАФНИЯ

При поддержке гранта МинАтома РФ проекта 4.08-32 создается инженерно-химическая модель получения особо чистых фторидов циркония, гафния, титана, в которой учтены накопленные теоретические и экспериментальные данные, а так же разрабатываются ряд приложений к модели, позволяющих максимально и эффективно её использовать.

Обобщенная схема модели состоит из следующих трех основных блоков: термодинамическая модель процесса, экспериментальная модель очистки сублимацией, технологические расчеты.

Первой частью моделирования является обобщение всех знаний по термодинамике процессов сублимации и десублимации, что и осуществляется в блоке термодинамическом блоке модели. В завершении термодинамического моделирования получается состав конденсированной и газовой фаз. Приближенный расчет равновесного гетерогенного состава можно осуществить с помощью программы термодинамических расчетов равновесных концентраций на ЭВМ.

Полученные в результате расчета термодинамической модели физические величины являются исходными для исследования отдельных стадий очистки. В экспериментальной части модели «исследования» приводятся кинетические и макрокинетические закономерности сублимационной очистки. Так, при изучении макрокинетики нами рассматриваются все три стадии процессов сублимации и десублимации:

1.  обратимая реакция на поверхности кристалла;

2.  перенос газообразных продуктов реакции, образующихся внутри слоя, к поверхности – внутренняя диффузия;

3.  перенос газообразных продуктов реакции от внешней поверхности слоя в ядро газового потока – внешняя диффузия.

Разработка экспериментальной части модели осуществляется по плану совместной научно-исследовательской лаборатории “Фторидные процессы и материалы” СГТИ и Института катализа им. . Для исследования процесса химического связывания примесей применяется флуоресцентный вариант EXAFS-спектроскопии.