Влияние технологических факторов на скорость твердофазовых реакций

Активирование исходных компонентов. Реакционная способность определяется прежде всего химическим и кристаллохимическим строением исходных компонентов твердофазовых реакций.

Ю.Д. Третьяков сформулировал условия активации сырьевых материалов. Мерой активности компонентов следует считать избыток свободной энергии в веществе. Избыток такой энергии создается вкладом различных структурных несовершенств — дефектами кристаллической решетки, микронапряжениями, увеличениями поверхностной энергии.

В настоящее время широко используются исходные оксидные материалы, полученные химическими методами синтеза: соосаждением из карбонатных, оксалатных, нитратных и других растворов, сублимацией при низких температурах. В результате порошкообразные материалы обладают максимальной химической активностью. Скорость химической реакции резко возрастает, а температура получения новых соединений и материалов значительно снижается.

Влияние дисперсности реагирующих веществ.

Уменьшение размера реагирующих зерен:

• — увеличивает площадь поверхности и величину поверхностной энергии;
• — увеличивает скорость растворения, возгонки, диссоциации;
• — уменьшает толщину слоя продуктов на поверхности зерен, тем самым увеличивает скорость диффузии атомов через этот слой.

Уменьшение размера зерен осуществляют сухим и мокрым помолом, химическим соосаждением, нанотехнологией, что приводит к снижению температуры начала взаимодействия и более полному протеканию твердофазовых реакций.

При спекании оксидных материалов известен закон размеров:

где /?, R₂ — размеры реагирующих частиц; т, т₂— время, необходимое для их спекания.

Тонкодисперсные частицы спекаются быстрее, чем грубодисперсные.