Publication:
Analysis of carbon materials used as anodes in fluorine production АНАЛИЗ УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В КАЧЕСТВЕ АНОДОВ В ПРОИЗВОДСТВЕ ФТОРА

Дата
2019
Авторы
Damm, Y. P.
Rudnikov, A. I.
Sofronov, V. L.
Molokov, P. B.
Muslimova, A. V.
Polyanskaya, A. V.
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Издатель
Научные группы
Организационные подразделения
OrgUnit Logo
Организационная единица
СТИ НИЯУ МИФИ
Город Северск Томской области имеет статус закрытого административно-территориального образования (ЗАТО). ВУЗ организован как филиал вечернего факультета Томского политехнического института им. С.М. Кирова в 1959 году. Распоряжением Правительства РФ в 2001 году ВУЗ реорганизован в Северский государственный технологический институт как самостоятельное высшее учебное заведение. В 2005 году приказом Федеральной службы по надзору в сфере образования и науки от 24.06.2005 № 1537 «Об аттестации и государственной аккредитации образовательных организаций» Северский государственный технологический институт переименован в Северскую государственную технологическую академию. Распоряжением Правительства РФ от 8 апреля 2009г. №480-р Северская государственная технологическая академия реорганизована в Северский технологический институт Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ». Лицензия Федеральной службы по надзору в сфере образования и науки дает СТИ НИЯУ МИФИ право ведения образовательной деятельности: по 10 направлениям подготовки и 3 специальностям по программам бакалавриата, специалитета и магистратуры; по 4 направлениям подготовки по программам подготовки научно-педагогических кадров в аспирантуре; по дополнительному образованию для детей и взрослых; по дополнительному профессиональному образованию. В структуру СТИ входит факультет повышения квалификации и переподготовки кадров, выпускающие и общеобразовательные кафедры, Отдел подготовки научно-педагогических кадров высшей квалификации, Центр по быстрой энергетике, Центр карьеры ГК «Росатом». Среди выпускников: руководители подразделений и ведущие специалисты АО «Сибирский химический комбинат», руководители городской администрации и руководители предприятий г. Северска. Фундаментальные и прикладные научные исследования СТИ НИЯУ МИФИ ведутся в институте в рамках следующих основных направлений: Химия и технология Материалы и оборудование для химических производств Автоматизация и информатизация производства Экономические науки Гуманитарные науки НИР и НИОКТР института направлены на решение задач инновационно-технологического развития предприятий ГК Росатом и других высокотехнологичных отраслей. Ежегодно в СТИ НИЯУ МИФИ выполняется 20-25 хоздоговорных работ на общую сумму 60-100 млн. рублей, публикуется около 200 работ. Работы выполняются в научно-образовательных центрах: технологии и материалы атомного энергопромышленного комплекса и математическое моделирование и информатизация технологий и объектов атомной отрасли. Основные научно-технические достижения СТИ НИЯУ «МИФИ» связаны с исследованиями и разработками в области совершенствования ядерно-химических технологий, математического моделирования и информатизации процессов и производств атомной отрасли. По заказу предприятий горнорудного дивизиона ГК Росатом – Уранового холдинга «АРМЗ» (АО Хиагда, АО Далур) разработана интеллектуальная технология управления разработкой месторождений урана методом подземного выщелачивания. В промышленную эксплуатацию в АО «Хиагда» введен «Умный полигон СПВ». СТИ сотрудничает с градообразующим предприятием - АО «СХК» по технологиям замкнутого ядерного топливного цикла, конверсионного производства, а также неядерным химическим технологиям. Выполняются работы в сфере получения редкоземельных металлов, сплавов и лигатур на их основе, производства высокоэнергетических постоянных магнитов на основе РЗМ и др. Северский технологический институт принимает активное участие и является организатором Всероссийской Школы-конференции молодых атомщиков Сибири, Всероссийской научно-практической конференция «Актуальные проблемы инновационного развития ядерных технологий», Отраслевой молодёжной конференции «Инновации в атомной отрасли: проблемы и решения», а также других научно-технических мероприятий. В институте работает Студенческое научное общество, основными задачами которого являются привлечение талантливой молодежи в сферу науки и создание условий для занятия научной деятельностью студентами. Регулярно проводится конкурс научно-исследовательских работ студентов старших курсов и конкурс учебных работ с элементами научного исследования для студентов младших курсов. Каждый год несколько десятков студентов становятся победителями конкурсов различного уровня.
Выпуск журнала
Аннотация
© 2019 Tomsk Polytechnic University, Publishing House. All rights reserved. The relevance. Electrolysis of hydrogen fluoride of potassium difluoride molten KFnHF system is the only industrial method for obtai& ning fluorine. In this case, medium&temperature (95–105 °С) electrolyzers with an electrolyte of KF2HF composition with a current strength of 5 to 40 kA are mainly used. The electrolyzer is a very complex device, but many problems associated with the corrosivity of fluorine, hydrogen fluoride and other fluoride environments have been already solved. At the same time, there is a technological chal& lenge to increase the service life of anodes made of carbon plates. Carbon has various forms depending on the structure of the materi& al: graphite, soot, coke, diamond and others. The most stable carbon form for electrolysis of medium flowing at 95±105 °C was coke, wherein the carbon has a disordered X&ray&amorphous structure, so these plates called coke. Coke plates are obtained mainly from pet& roleum pyrolysis low&sulfur coke of a certain fractional composition and coal tar pitch. Recently, coke plates have become of extremely poor quality. Some components of the plates were replaced by cheaper ones, for example, oil pitch was replaced by coal tar. The quali& ty of the coke plates produced by Russian manufacturers must meet the requirements of Technical Specifications (TS) 48–12–34–95 «Coke burned plates». TS establish the following indicators and requirements for them: apparent density – not less than 1,64 kg/dm 3 ; compressive strength – not less than 58,8 MPa; porosity – no more than 21 %; ash content is not more than 0,6 %; the specific electri& cal resistance is (25–40) Om·m. In the analysis of fluorine production in Russia, it was noted that the life of many coke plates that meet the requirements specifications is not the maximum. This testifies that the indicators set by this specification are not enough to as& sess the quality of a coke plate. Therefore, research for development of new quality tests of coke plates is relevant. Due to this we car& ried out a comprehensive analysis of the quality of coke plates produced by foreign companies in order to test the possibility of using them in fluorine production in Russia. The main aim is to analyze physical&mechanical, chemical and physicochemical properties of coke plates made by foreign firms and their quality. Methods: differential thermal analysis, X&ray structural analysis, atomic emission spectroscopy, scanning electron microscopy, physical& mechanical and electrical methods of analysis. Results. The authors have determined density, porosity, ash content, specific resistance, compressive strength of coke&oven plates of foreign manufacturers, which basically meet the requirements of TS 48–12–34–95. However, they differ. The compressive strength of Chinese plates of the «HS» mark exceeds the requirements of TS by almost 1,8 times. The porosity and ash content of Japanese plates are much lower than the requirements of TS. The elemental analysis of plates by atomic&emission spectroscopy method was carried out and it was established that the chemical compositions of coke plates are close. The total content of impurities in the investigated coke plates does not exceed 0,5–0,6 wt. %, the content of the main harmful sulfur impurity in the samples being not more than 0,1–0,3 %. The size of pores and their distribution in the plates were determined by scanning electron microscopy. In general, French and Chinese samples are characterized by pores with dimension in the range of 2,9–117 m. German samples are characterized by pore size which is less than 5,9 m. Almost 70 % of pores of Japanese samples correspond to three intervals: 2,9–5,9; 2,0–2,3 and 0,9–2,0 m. X&ray dif& fraction analyses show that materials of all manufacturers have similar diffraction patterns, except for the samples of Japanese «GS&R», which are characterized by the presence of a significant amount of carbon with a graphite structure, determined by the position of the reflexes. This is obviously due to the various conditions of crystal formation in production of these coke plates. According to the results of differential thermal analysis, the authors determined the characteristics of the main processes occurring during heating the coke pla& tes in the air. The coke plates we classified as well according to thermal stability.
Описание
Ключевые слова
Цитирование
Analysis of carbon materials used as anodes in fluorine production АНАЛИЗ УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В КАЧЕСТВЕ АНОДОВ В ПРОИЗВОДСТВЕ ФТОРА / Damm, Y.P. [et al.] // Bulletin of the Tomsk Polytechnic University, Geo Assets Engineering. - 2019. - 330. - № 4. - P. 78-88. - 10.18799/24131830/2019/4/202
URI
https://www.doi.org/10.18799/24131830/2019/4/202
 https://www.scopus.com/record/display.uri?eid=2-s2.0-85065187585&origin=resultslist
 http://gateway.webofknowledge.com/gateway/Gateway.cgi?GWVersion=2&SrcAuth=Alerting&SrcApp=Alerting&DestApp=WOS_CPL&DestLinkType=FullRecord&UT=WOS:000467367500008
 https://openrepository.mephi.ru/handle/123456789/17906
Коллекции
Публикации