Порошки

Пены.

Пены – грубодисперсные, высококонцентрированные системы, в которых дисперсная фаза – газ, а дисперсионная среда – жидкость в виде тонких пленок. Если концентрация газа невелика, то пузырьки газа имеют шарообразную форму, не связаны между собой и свободно перемещаются в жидкости. Это еще не пена. Такую разновидность системы правильнее называть эмульсиями газа в жидкости. Примерами подобных газовых эмульсий могут служить газированная вода, шипучее вино, содержащие пузырьки углекислого газа, а также водопроводная вода, которая вытекает из крана под сильным напором. Вода не прозрачна, молочно-белого цвета и кажется, что загрязнена какими-то взвешенными частицами. В действительности же мутность создается мелкими пузырьками воздуха, выделяющимися из раствора вследствие понижения давления. Пузырьки газа образуют эмульсию, которая легко расслаивается, и вода приобретает прозрачность.

К собственно пенам относятся системы, в которых газообразная фаза составляет главную часть (иногда 99% и выше) объема и в которых пузырьки газа уже не шарообразны, а в виде многогранников и разделены тонкими пленками жидкости. Пена, как и высококонцентрированные (желатинированные) эмульсии (концентрация дисперсионной фазы более 74 %), имеют сплошную ячеистую структуру.

Пены можно получать, продувая газ через жидкость, длительным встряхиванием газа с жидкостью, при кипячении жидкостей (например, при кипячении молока) и другими способами.

Устойчивость пен, устанавливаемая временем существования ее определенного объема, различна. Чистые жидкости, как правило, дают неустойчивые пены. Если, например, продувать воздух через чистую воду, то пена не образуется. Чтобы получить устойчивые пены, необходимы эффективные стабилизаторы – пенообразователи. Ими могут быть мыла, высокомолекулярные соединения (белки, желатин). Устойчивость пен зависит от прочности пленок, разделяющих пузырьки газа. Хорошие пенообразователи – это вещества, способные давать прочные пленки. Если эти пленки отвердевают, то получают безгранично устойчивые твердые пены (пенобетоны, пенопласты, микропористая резина, хлеб и пр.). Твердые пены, например пенопласты, получают, вводя в пластические массы некоторые вещества (гидрокарбонат, мочевину и другие порофоры), которые, разлагаясь при 150-180⁰С, выделяют газообразные продукты: углекислый газ, азот, пары воды и т. п., создающие микропористые структуры.

Многие пены имеют большое значение для народного хозяйства, так как представляют собой строительный и изоляционный материал (твердые пены: пемза, туф, пенобетоны, пеностекло, пенопласты и т.п.). К пенам относятся также некоторые пищевые продукты: пастила, зефир, суфле, мусс, хлеб и др. Жидкие пены, содержащие углекислый газ, применяются для тушения пожаров и т.п.

К грубодисперсным системам, кроме эмульсий и пен, относятся также порошки, суспензии, и аэрозоли.

Многие вещества и материалы, применяемые в промышленности, сельском хозяйстве, медицине, а также многие пищевые продукты приготовляются в виде порошков, например: разнообразные строительные материалы (цемент, алебастр, мел, известь), сухие краски и пигменты, минеральные удобрения и ядохимикаты, различные лекарственные препараты, продовольственные товары (мука, крахмал, какао) и т. п.

В порошках дисперсная фаза – твердое вещество, а дисперсионная среда – газ. Это чрезвычайно концентрированные системы.

Размер частиц различных порошков колеблется в широких пределах. Так, пшеничная мука одного и того же сорта может содержать частицы от 5 ^. 10^-3 до 6^, 10^-2 см.

Порошки различных материалов широко применяют в порошковой металлургии для изготовления различных деталей. Их получают несколькими способами: восстановлением из оксидов при помощи газообразных восстановителей, методами электротермии, электролизом, диссоциацией карбонилов, распылением жидких металлов и сплавов.

Сырьем для изготовления железного порошка является богатая железная руда или окалина, восстановителем – конвертированный природный газ, водород и другие. Наилучшие сорта железного порошка содержат не менее 98%

Fe _общ, не более 0,10 %C, не более 0,50% Mn, не более 0,20% Si, не более 0,02% S, не более 0,02% Р.

Медь, никель, кобальт обладают малым средством к кислороду, поэтому их оксиды легко восстанавливаются. Порошки этих металлов обычно мелкодисперсны; основная масса частиц имеет размер менее 0,080 мм.

Для получения тугоплавких металлов (титана, циркония, тантала и др.) методами металлотермии применяют натрий, кальций и магний, обладающие бóльшим сродством к кислороду, чем восстанавливаемые металлы.

Электролизом можно получать порошки железа (из растворов сульфатных и хлоридных солей), меди и никеля (из растворов сульфатных солей), серебра (из раствора нитрата серебра). Важным преимуществом этого метода является высокая чистота продукта, так как во время электролиза он очищается от примесей, а недостатком – высокая стоимость порошков, что обусловлено небольшой производительностью и большими затратами электроэнергии.

Карбонильный способ основан на получении карбонилов соответствующих металлов с последующей их диссоциацией. Карбонилы представляют собой химические соединения металлов с группой СО, например пентакарбонил железа Fe(CO)₅ – желтая жидкость, карбонил никеля NiCO - бесцветная легкоподвижная жидкость. Порошки, полученные из карбонилов, тонкодисперсны. В настоящее время в порошковой металлургии используют в основном карбонильные порошки железа и никеля, в меньшей степени – кобальта.

Дата добавления: 2014-01-04