Прессование таблеток диоксида урана

Прессование является одной из основных технологических операций, определяющих качество и стабильность свойств получаемых таблеток. Прессуемость порошка определяется такими его свойствами, как формуемость и уплотняемость. Формуемость — это способность удерживать приданную форму, и определяется она минимальным давлением прессования, при котором изделие не рассыпается и его кромка устойчива. Уплотняемость — это уменьшение пористости между частицами порошка. По данным http://38h.net/ прессуемость порошка зависит от формы и размера частиц, их распределения по фракциям, состояния поверхности и т.д. Тонкие порошки и порошки с развитой поверхностью характеризуются хорошей формуемостью, но невысокой уплотняемостью. Чем выше насыпная масса, тем хуже формуемость и лучше уплотняемость.

Перед прессованием в пресспорошки вводят технологические добавки — связки или пластификаторы, которые удаляются затем при отгазовке и спекании. Введение этих добавок облегчает процесс прессования, поскольку они уменьшают трение прессуемого материала о стенки пресс-формы и трение между частицамиипорошка, что позволяет снизить давление прессования и обеспечить более равномерную плотность таблеток. Это облегчает также получение необходимой прочности таблеток и хорошего качества их поверхности. Связки позволяют в известной степени регулировать и пористость таблеток. В качестве связки применяют поливиниловый спирт, полиэтиленгликоль, камфору, парафин, воск, синтетический каучук. Для равномерного распределения связок в объеме порошка их используют обычно в виде растворов в органических жидкостях. Чаще других используют водные растворы высокомолекулярных спиртов. Однако это усложняет технологию, так как при этом необходимо обеспечить узкий предел колебаний давлений прессования.

Водные пластификаторы обладают следующими недостатками:

  1. ограничивается размер партии порошков по соображениям ядерной безопасности, так как. добавляемый раствор связующего является материалом, замедляющим нейтроны;
  2. увеличивается продолжительность процесса, так как связующее удаляется при сравнительно низких температурах;
  3. ограничивается скорость подъема температуры спекание во избежание разрушения таблеток ввиду интенсивного испарения связующего.

Более удобны неводные пластификаторы, например, высокомолекулярные жирные кислоты и их соли (стеараты, бегенаты), использование которых обеспечивает высокую стабильность размеров таблеток с равномерным распределением в них пор. Связующие и смазывающие свойства этих веществ проявляются при меньших добавках к шихте. В зависимости от крупности порошка и состава связки ее вводят в количестве с массовой долей от 0,1 до 1 %. Избыток связки нежелателен, так как это приводит к уменьшению плотности прессованных таблеток.

Порошок диоксида урана

Частицы порошка при прессовании подвергаются упругой и пластической деформации, в результате чего в таблетке накапливаются значительные напряжения. После извлечения таблетки из прессформы упругие напряжения приводят к расширению таблетки, как следствие упругого последействия. Величина последействия важна, так как это сказывается на прочности таблеток. Размер и форма частиц оказывает большое влияние на величину последействия, изменяя ее в 3-5 раз. Уменьшение размеров частиц порошка повышает упругое последействие. Даже незначительные выдержки под давлением (20-30 с) при прессовании способствуют некоторому увеличению их плотности (на 2-3 %), так как при этом более полно протекает процесс деформации главным образом на контактах между частицами. Плотность исходных таблеток («сырых») обычно составляет (50-55 %) плотности спеченных таблеток. Прочность таблеток определяется формой и контактами частиц — их переплетением и зацеплением.

Поведение UO2 при прессовании зависит от таких характеристик порошка, как удельная поверхность, размер частиц, размер кристаллитов и степень их агломерации.

Непременным требованием к операции прессования является обеспечение стабильности свойств таблеток при высокой производительности пресса. Важную роль при этом играет надежная дозировка порошка в прессформу автоматического пресса. Конечно, лучшую стабильность мог бы обеспечить весовой способ дозирования. Но для высокопроизводительных прессов он не годится. Поэтому для этих целей применяют метод объемной дозировки в сочетании с ограничением хода пуансона «по давлению».

В зависимости от методов прессования используются прессфор-мы различной конструкции. В производстве таблеток наибольшее применение получили одноочковые матрицы с двухсторонним приложением давления прессования. Это осуществляется на высокопроизводительных полностью автоматизированных прессах различной конструкции. Прессы имеют вращающуюся столешницу, в которой находятся не менее 10 гнёзд-прессформ, сгруппированных в секции. В прессформах каждой секции, проходящих определенные позиции пресса, выполняются последовательно операции загрузки пресспорошка, подпрессовки, прессования и извлечения таблеток. В наиболее совершенных прессах предусматривается автоматическая смазка прессинструмента, что оказывает весьма положительное влияние на процесс формирования таблеток и на их качество.

В зависимости от степени совершенства пресса и качества пресс-порошка при прессовании наблюдаются различные виды брака таблеток. Наиболее распространенные из них — расслоение таблеток (расслойные трещины) и осыпание граней. Расслоение вызывается чрезмерным давлением прессования непластичных порошков с большим упругим последействием, т.е. перепрессовкой, неправильной конструкцией прессформы, неудачно подобранными режимами прессования и выпрессовки. В частности, этому способствуют недостаточная скорость выпрессовки и плохая обработка прессформ. Для устранения расслоения таблеток необходимо оптимизировать давление прессования и скорость выпрессовки, применять активные смазки для уменьшения упругого последействия, обеспечить равномерную засыпку шихты в матрицу и использовать хорошо обработанный инструмент.

Осыпание граней происходит, наоборот, из-за недостаточного давления прессования, плохой прессуемости шихты, большой высоты прессуемого изделия. Сумма этих видов брака не превышает обычно 2-3 %. Бракованные изделия дробят и добавляют в свежую шихту. Брак по внешнему виду таблеток -всякого рода сколы по образующей и по торцам, осыпание углов таблетки и т.п. — существенно уменьшается при изготовлении таблеток с фасками с помощью специально профилированных пуансонов. Наличие фасок приводит к существенному уменьшению образования крошки при снаряжении твэлов, что облегчает процесс снаряжения. Это особенно важно при работе автоматизированных линий производства твэлов. Для твэлов реакторов БН-350 и БН-600 используются таблетки с фасками.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock detector