Лаборатории - Отдел аэромеханики и теплофизики

Научно-исследовательские работы, проводимые сотрудниками лаборатории, относятся к порошковой технологии и технологии сублиматного производства гексафторида урана. За последние 10 лет НИР , в основном, были связаны с разработкой технологии получения и переработки урансодержащих порошков в ядерных производствах АО «Сибирский химический комбинат (г.Северск), АО «Ангарский электролизный химический комбинат» (г.Ангарск), АО «Новосибирский завод химконцентратов» ( г. Новосибирск).

Развитие порошковой технологии в НИИ ПММ ТГУ
Начало развития порошковой технологии в НИИ ПММ ТГУ связано с именем профессора Вениамина Андреевича Шваба (1908-1985гг.), который посвятил большое количество своих работ развитию теоретических основ и практическим аспектам порошковой технологии, в первую очередь связанных с пневматическими ее аспектами. Вениамином Андреевичем создана теория поршневого пневмотранспорта, импульсного пневмоизмельчения, центробежного пылеотделения и классификации, а также пневмоциркуляционного способа смешивания, дезагрегации и измельчения порошковых материалов. Также под его научным руководством, начиная с 1960 года, проводились экспериментальные работы  в данных направлениях.
Понимая важность развития этих работ, госкомитет по науке и технике СССР  выделяет крупные госбюджетные средства, которые позволили при открытии НИИПММ привлечь к работам молодых сотрудников-выпускников ТГУ по специальности кафедры, создать уникальные экспериментальные установки, а также начать оснащение лабораторий по развитию созданных В.А.Швабом смежных направлений по переработке твердых сыпучих материалов.
Дальнейшее развитие этих технологий связано с работой отдела прикладной аэромеханики и тепломассообмена НИИ ПММ ТГУ под научным руководством и при непосредственном участии В.А. Шваба. На основе экспериментальных и теоретических исследований были разработаны и усовершенствованы математические модели процессов в аппаратах порошковой технологии, что позволило создать ряд принципиально новых способов пневматического транспортирования, измельчения, классификации, дозирования, сушки, гранулирования дисперсных материалов, систем пылеулавливания, методов анализа гранулометрического состава порошков, технологических процессов комплексной переработки субмикронных и ультрадисперсных порошков.
 Указанные разработки позволили создать и внедрить в промышленность СССР и России ряд высокоэффективных технологий и устройств порошковой технологии:

• В системе «Росатома» - импульсные пневмотранспортные установки для межцехового перемещения урансодержащих порошков и систем циклонного пылеулавливания (АО «Сибирский химический комбинат», АО «Ангарский электролизный химический комбинат»)
• В химической промышленности - пневмоциркуляционные усреднители гранулированных полимеров (Новополоцкий химический комбинат»), воздушно-центробежные классификаторы эмульсионного ПВХ (Дзержинский ПО «АЗОТ»), пневмоциркуляционный аппарат для дезагрегации ионообменных смол (Щекинский ПО «АЗОТ»)
•  В металлообрабатывающей промышленности – разработать и создать опытно-промышленное  производство  фракционированных абразивных порошков в субмикронных и подситовых диапазонах размеров частиц (для Самарского, Воронежского и др. ГПЗ России)
• В фармацевтической промышленности – воздушно-центробежные классификаторы и пневмоциркуляционные смесители для порошков лекарственных форм (АО Новокузнецкий «Органика»).
• Для эффективного исследования в институте создана уникальная аналитическая база, включающая приборы анализа гранулометрического состава порошков «MALVERN», «ANFLIZETTE 22», оптические микроскопы типа «OLYMPUS», адсорбционный прибор для определения удельной поверхности «FUTOCORB»

НИР по порошковой технологии 

• Разработка  систем вакуумного и напорного пневмотранспорта для сыпучих материалов.Системы вакуумного и напорного пневмотранспорта предназначены для перемещения  сыпучих порошковых материалов на расстояния до 500 метров и с производительностью до 50 тонн/час.
  Разработки в этом направлении внедрены и функционируют в технологии  сублиматного завода Сибирского химкомбината (г.Северск).
  Для предприятия Казахстана ( Ульбинский металлургический комбинат) на договорной основе в начале 90-х годов была разработана на стадии эскизного проекта установка вакуумного пневмотранспортирования концентрата беррилия со следующими параметрами: длина трасы 200м, высота подъема 20 метров, производительность 10 тонн/час. 

• Разработка циклонных систем пылеулавливания для технологических линий получения и переработки порошковых материалов.Циклонные системы пылеулавливания, как наиболее простые и эффективные устройства, широко используются в технологических линиях связанных с транспортированием и переработкой широкого класса порошковых материалов. Исследования особенностей циклонного процесса позволили создать и внедрить в производство сублиматного завода  разработанные циклонные системы, в том числе и с непрерывной выгрузкой и рециркуляцией, как в составе пневмотранспортных установок, см.п.1, так и в системе АКТ переработки закиси-окиси урана и тетрафторида урана. В настоящее время аналогичные системы разрабатываются применительно к технологии  сублиматного завода Ангарского электрохимического комбината.

• Разработка воздушно-центробежных классификаторов порошковых материалов в области размеров частиц менее 100 мкм. Разработанные воздушно- центробежные классификаторы позволяют получать фракционированы порошки различных материалов за счет регулируемого воздействия на частицу аэродинамических и центробежных сил. Классификаторы внедрены в производство абразивных фракционированных порошков для абразивной и химической промышленности. Граница разделения: 10,20,30,40,50,60,80 мкм, производительность до 10000кг/ч. 

• Разработка пневмоциркуляционных аппаратов для переработки и получения порошков в области размеров менее 5 мкм, включая и наноразмерные порошки.Пневмоциркуляционные аппараты позволяют получать и перерабатывать порошки в области размеров частиц от 200 нм и выше за счет взаимодействия высокоскоростных недорасширенных газовых струй с медленно циркулирующим плотным слоем порошка с последющей их сепарацией в интенсивно закрученных газовых потоках. Опытное производство на основе пневмоциркуляционных аппаратов создано и успешно функционирует в ООО «МИПОР» и обеспечивает потребности практически всех подшипниковых заводов России в нано-и субмикронных порошках оксида алюминия.

• Разработка и создание комплексной технологической линии для получения наноразмерных порошков. Перспективная разработка на основе пневмоциркуляционного метода и ряда других методов получения тонких порошков (плазмохимический, газофазный, вибромеханический, планетарный и т.д.). Позволит получать фракционированные фракции порошков наноразмерного диапазона от 100нм и более. Проведена апробация  применительно к технологии плазмохимического производства оксидных порошков(оксид алюминия, окси циркония, оксид иттрия и т.д) химико-металлургического завода Сибирского химкомбината и производства металлических порошков  газофазным методом опытного производства Уральского научного центра.

• Разработка аппаратов для смешивания порошков. в том числе и с малыми количествами жидких добавок, на основе пневмоциркуляционного метода. Разработаны смесители пневмоциркуляционного типа с регулируемым временем пребывания частиц в плотном слое, а также эжекторной системой подачи жидкой добавки в зону высокоскоростного взаимодействия струи и материала.Проведена апробация на опытном производстве ВНИИ синтетических смол (г. Владимир) и в Щекинском ПО «Азот», в технологии производства ионообменных мембран.

• Разработка и создание нового класса циклонных классификаторов для тонких порошков. Разработаны и экспериментально проверены принципы создания аэродинамических классификаторов циклонного типа, которые позволят создать технически простые и эффективные методы классификации порошков как в непрерывном, так и в периодических режимах, чего ранее в мировой практике не достигалось, так как циклон имеет стохастический характер сепарации частиц. Принцип  функционирования имеет «ноу-хау».

• Разработка принципиально новой системы пневмотранспортирования «бегущая волна». Разработаны концептуальные основы создания и функционирования принципиально новой системы пневмотранспортирования «бегущая волна», отличающиеся от традиционных способов транспортирования ( в плотном слое, взвешенном слое, импульсном слое). Принцип  функционирования имеет «ноу-хау». 

• Разработка способа обогащения минералов и отходов горнообогатительных производств с использованием пневмоциркуляционной технологии. Принцип обогащения заключается в реализации селективного измельчения и сепарации по удельному весу и размеру частиц минералов или отходов в процессе пневмоциркуляционного движения.
  Метод апробирован в технологии производства Норильского ГМК и Красноярского электрометаллургического завода.