Измельчение 4

Глава 6. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕРМОГАЗОДИНАМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИСКУССТВЕННЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

6.1. БЕТОН И ЖЕЛЕЗОБЕТОН

Поведение бетона при тепловом и динамическом воздействии сверхзвуковой газовой струи зависит от специфики поведения его составляющих [28—31, 92]. Бетон — гетерогенная система из воды, цементного камня, мелкого и крупного заполнителя, которые своеобразно реагируют на температурное воздействие. Свободная вода заполняет поры и капилляры цементного камня и испаряется при нагревании выше ЮО 0С. Химически связанная вода удаляется при 400—800°С, в этом же интервале испаряются остатки адсорбированной влаги. По данным Л. Е. Коупленда [71], на изобарах дегидратации портланд-цементного камня (рис. 36) повышение температуры вначале приводит к плавной потере массы, при 400 °С выделение воды идет интенсивно в узком интервале температур. Это вызвано процессами дегидратации, Са(ОН)2 переходит в СаО (перелом на изобарах дегидратации цементного камня). С увеличением сроков твердения потери массы возрастают. При дальнейшем повышении температуры вновь наблюдается постепенное падение массы, и при 800 °С фиксируется полное обезвоживание. Затвердевшее цементное тесто как связка является активной составляющей, влияющей на строительные свойства бетона. Кратковременное нагревание ниже 400 °С приводит к некоторому уплотнению и увеличению прочности цементного камня. Однако при длительном (месяцы) хранении в таких условиях прочность снижается на 20—30% из-за прекращения процессов твердения, частичной дегидратации и перекристаллизации гидросиликатов, и особенно гидроалюминатов кальция. Даже при кратковременном тепловом воздействии в интервале 400—800 °С возникают дегидратация и значительное снижение прочности бетона. Длительное же тепловое воздействие приводит к разрушению цементной связки. Выделение водяных паров способствует этому, а гидросиликаты и гидроалюминаты кальция теряют химически связанную воду. Прочность продолжает падать при увеличении температуры вплоть до 1000°С. Так как в цементном камне в значительном количестве присутствует свободная известь СаО, то последующее пароувлажненне вызывает ее гашение с местным увеличением объема, поэтому переменное нагревание при 400—1000°С и увлажнение снижают прочность и облегчают последующее механическое разрушение материала. При температурах выше 1000 °С свободная известь вступает в реакцию, образуя алюминаты и ферриты, а затем силикаты кальция, в результате прочность камня увеличивается. С повышением температуры более 1300 °С появляется жидкая фаза, ее количество увеличивается и при температурах выше 1600СС наступает полное расплавление. Мелкий заполнитель (песок) обычно содержит 60—95% зерен кварца, который при нагревании претерпевает ряд моднфикационных превращений (некоторые из них связаны с значительным изменением объема зерен) по схеме: a-кварц 575° ß-кварц-870° -тридимит 14700 кристобалит 1713° расплав, что вызывает появление существенных Рис. 36. Изменение содержания воды в цементном тесте при нагревании напряжений и нарушение механической связи на границе кварц—цементный камень. Следует отметить, что в песках при повышенных температурах кварц, активно реагируя с другими оксидами, может давать силикаты с низкими температурами плавления, например: K2О*-*4SiО2—770°C; СаО*Fe203*Si02— 1208°С. Поэтому длительное воздействие температур выше 1000°С может привести к появлению жидкой фазы, что при охлаждении вызовет повышение прочности. Крупный заполнитель состоит из зерен размером более 5—10 мм, слагающих скальную горную породу. Минералогический состав и физико-химические свойства отдельных минералов заполнителя определяют поведение его при термогазодинамической обработке. В гранитах, наиболее часто представленных в крупном заполнителе, возникают разрушающие напряжения за счет модификационных превращений кварца и различия коэффициентов расширения полевых шпатов, слюд и кварца. В диапазоне 575—1300°С происходит нарушение механической прочности и ослабление связей на границе цементный камень — крупный заполнитель. Повышение температуры приводит к расплавлению полевых шпатов {1200—1500°С), цементного клинкера (1500— 1600СС) и кварца (выше 1713°С). Силикаты и алюминаты, образовавшиеся в результате взаимодействия составляющих бетона при нагревании, способствуют образованию жидкой фазы при более низких температурах порядка 1200—1400°С. Тем не менее при 1400—1800″С расплав вязок, что затрудняет эвакуацию его из зоны обработки. Побочные химические реакции иногда способствуют увеличению вязкости расплава, но при регулируемом ходе реакций можно получить жидкий расплав при относительно низких температурах. При 1800°С и выше вязкость расплава уменьшается, он становится все более подвижным. Другая картина наблюдается при карбонатных заполнителях. В диапазоне 700—1100°С из-за диссоциации по схеме РСО3 PO + CO2 их прочность, а следовательно, и прочность бетона резко снижается. При чередовании нагревания н увлажнения бетон начинает самопроизвольно разрушаться за счет образования Са(ОН)2 или Mg(OH)2. При 1100— 1800°С происходят интенсивные химические реакции с образованием жидкой фазы. Полное расплавление наступает при температурах выше 1800°С. Существуют четыре характерные области поведения бетона в зависимости от температурного воздействия сверхзвуковой струи: дегидратации цементного теста — 400—800°С; активных модификационных н химических изменений заполнителя — 600—1300СС; начала оплэвления и расплавления составляющих бетона — 1200—1500°С; полного расплавления составляющих бетона с подобластями вязкого расплава — 1500—1800°С и жидкстекучего расплава — выше 1800°С. В диапазоне 400—1300°С, охватывающем первую и вторую области, существенно понижается механическая прочность бетона (дегидратация цементного теста, нарушение связей на границе заполнитель — цементный камень, частичное разрушение крупного заполнителя). Механическая прочность цементного камня резко падает в диапазоне 500—11ОО’С (рис. 37). При температурах 1200—1500°С фиксируется частичное оплавление поверхности и неустойчивость расплава. Эту зону считают критической (переходной), характеризуемой быстрым переходом бетона от твердого состояния к жидкости и наоборот. Полное и стойкое расплавление наблюдается при температурах выше 1800 0С. Правильный выбор режимов работы газодинамической обработки и соответствующее конструктивное оформление оборудования обеспечат гарантированное получение бетона с требуемыми качествами. Рис. 37. Механическая прочность цементного камня при нагревании

7. Фторопласты

7.1 СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ

Фторопласты — это полимеры и сополимеры галогенпроизводных этилена и пропилена; их условно подразделяют на два больших класса, отличающихся свойствами и методами переработки. К первому классу относятся: политетрафторэтилен — фторопласт-4, продукт суспензионной полимеризации гетрафторэтилена,и фторопласт-4Д, продукт эмульсионной полимеризации тетрафторэтилена, а также модифицированный фторопласт-4ДМ. Они составляют более 90 % общего объема выпуска фторопластов и являются основными представителями фторполимеров. Эта группа фторопластов перерабатывается методами, близкими к методам производства изделий в порошковой металлургии. Ко второму классу относится довольно большая группа сополимеров, а также модифицированных полимеров, являющихся термопластичными фторполи-мерами или так называемыми плавкими фторопластами, которые перерабатываются традиционными методами переработки пластмасс. В промышленных масштабах в настоящее время освоено около 16 марок термопластичных фторполимеров (ТПФ), каждая из которых обладает своими уникальными свойствами, отличными от свойств политетрафторэтилена (ПТФЭ). Благодаря исключительной химической инертности по отношению практически к любым агрессивным средам, за исключением расплавов щелочных металлов и трифторида хлора, фторопласт-4 и фторопласт-4Д валяются незаменимыми материалами для изготовления деталей химичкой аппаратуры. Они используются в качестве трубопроводов для ~?рекачки высокоагрессивных сред, футеровки реакторов, аппаратов — jлонного типа, запорной арматуры, насосов, емкостей для хранения транспортирования химически активных сред, прокладочно-уплотниильных деталей, контактирующих с агрессивными средами. adidas pas cher Самый низкий коэффициент трения по сравнению с другими конструкционными материалами, а также равенство статического и динами-«ккого коэффициентов трения фторопласта-4 и композиций на его основе обусловливают широкое применение их в машиностроении — в узлах трения механизмов машин и приборов в качестве подшипников и опор скольжения, подвижных уплотнений — поршневых колец, манжет. При этом использование фторопластов в узлах трения повышает жиежность и долговечность механизмов, обеспечивая их работу в условиях агрессивных сред, глубокого вакуума и при криогенных температурах. Высокая термостойкость в сочетаний с превосходными диэлектрическими характеристиками материала позволяет применять его в электро- и радиотехнике в качестве изоляции проводов, кабелей, разъемов, изготовления печатных плат, пазовой изоляции электрических машин, а также в технике СВЧ. Физиологическая и биологическая безвредность фторопласта широко используется в медицинской и фармацевтической промышленности: из него наготавливают протезы кровеносных сосудов, сердечные клапаны, емкости для хранения крови и сывороток, упаковку лекарств. В пищевой промышленности и бытовой технике фторопласт служит в качестве облицовки валков для раскатки теста, покрытия форм для выпечки, антиадгезионных и антипригарных покрытий, например сковород, утюгов и т. д. Как видно из табл. adidas stan smith homme moins cher 1.1, вторая группа — термопластичные фторполн-меры, хотя и несколько уступают по комплексу физико-механических и электрических свойств, однако сохраняют на высоком уровне основные свойства, присущие всему классу фторполимеров. Наряду с этим термопластичные фторнолимеры обладают целым рядом ценных эксплуатационных свойств, таких как радиационная стойкость, механическая прочность, более низкая проницаемость, которые обусловливают применение этих фторполимеров в ряде отраслей промышленности, где требования к указанным свойствам особенно высоки (атомная, авиационная, космическая, химическая). Louboutin Pas Cher Некоторые марки термопластичных фторподи-меров — Ф-32, Ф42 благодаря способности к растворению используются для приготовления различных лаков, волокон, фильтровальных материалов, защитных и антикоррозионных покрытий. На основе фторопластов Ф-2М, Ф-ЗМ, Ф-40 изготавливаются различные у плотните л ьные детали Таблица 1-1. adidas tubular shadow Основные физик»-механические и электрические свойства

» Температура, °С Разрушающее напря-
Марка ГОСТ иди ТУ Плотность. Плавле- жение, МПа
кг/м’ нии кри- стекло-
с га л пи- вания при расти- при сжа-
тов жени и тии
Ф-4 ГОСТ 10007 -80 2120-2200 327 -120 14,7-343 11,8
Ф-4Д ГОСТ 14906 -77 2190-2260 326-328 119, 12,7-313 11,8
-121
Ф-4МБ ТУ 6-05-400- 78 2140-2170 270-290 -90 15,6 35,3 15,0-16,0
Ф-40 ОСТ6-05-402 -80 1650-1700 200-270 -100 19,6-53,8 50.0
Ф-40БМ ТУ 6-05-041-656-861650- 1700 200-270 29,4-44,1
Ф-42 ГОСТ22428-82 1400 2000 150-160 -(45* 501 14,6-45,1
ф-3 ГОСТ 13744 -76 2090 2160 210-215 50 26,5 44,1 49,0- 58,8
Ф-ЗМ ТУб-05-1817- 86 2020 170-190 46 23,5-44,1
Ф-30 ТУ6-05-1706-85 1670-1690 215 230 _ 34,3-49,0
Ф-32Л ОСТ6-05-432-78 1920- 1950 105 30 8,3-273
ф-2 ТУ6-05-041-646-82 1740 130 -30 29,4-44,1
Ф-2М ТУ6-05-ПН1-84 1750-1800 143-156 34,3-46,6
Ф-23 ТУ 6-05- 1706 -85 1740 130 -30 29,4-44,1
Ф-26 ТУ 6-05-1 706 -85 1790 . -40 24,2 35,3
Ф-1 ТУ В80 1400 190- 205 -180 34,3-45,2
6-05-041-559 83
Таблица 1.1. Основные физико-механические и электрические свойства ||фто|роп ластов
гГОСТ или ТУ Плотность, Температура, °С Разрушающее напряжение, МПа Относительное удлине- Твердость по Коэффи- Удельное объемное электри- Рабочая температура, «с Темпер
плавле-
Марка кг/м-* ния кристалли- стекловании при растя- при сжа- ние при разрыве, % Бринеллю циент трении ческое сопротивление. макси- мини- ложени*
тов жении тии Ом — м мальная мальная ° С
Ф-4 Ф-4Д ГОСТ10007-80 ГОСТ14906-77 2120-2200 2190-2260 327 326 328 -120 -119, -121 14,7-34,5 12,7-31,8 11,8и,а 250-500 100-590 29,4-39,2 29,4 -39,2 0,04 0,04 101!-10″ 10″-10″ 260 260 -269 -269 415 415
Ф-4М6 ф-40 ТУ6-05ЧОО 78 ОСТ6-05-402-80 2140 2170 1650-1700 270-290 200-270 -90 -100 15,6-35,3 19,6-53,8 15,0-16,0 50,0 275 460 100-350 29,5-49,0 55,8-66,6 0,05 -0,2 0,09 10″ 5- 10″-10|( 205 200 -190 100 >380
Ф-40БМ ТУ 6-05-041-656 -861650 1700 200-270 29,4-44,1 200 350 56,0-61,0 10′» -10IJ 200 1 ПЛ — 1UU >350
Ф-42 RJCT22428-S2 1900 2000 150-160 (45- 50) 14,6-45,1 200 580 39,4-49,0 0,04 iO’-Ю»1 120 -60 >360
Ф-3 ГОСТ 13744 -76 2090 2160 210-215 50 26^ 44,1 49,0-58,8 60-200 98,1-127,5 0,30 10″-10″ 125
Ф-ЗМ Ф-30 ТУ 6-05-1817-86 ТУ6-05-1706-85 2020 1670-1690 170 190 215-230 46 23,5-44,1 34,3 49,0 150-250 200 400 68,6 -78,5 58,8-78,5 0,15 5 IO»-10!S 150 170 -195 -195 >315 >315
Ф-32Л ОСТ6-05^32-78 1920-1950 105 30 8,3-27,5 150-300 29,4-39,2 0,04 10м 200 -195 -20 >310
Ф-2 ТУ 6-05-041-646-82 1740 130 -30 29,4-44,1 10-200 117,7-130,0 0,14-0,17 1013 155 -20 >350
Ф-2М ТУ6-05-1781-84 1750-1800 143-156 34,3 46,6 350-550 68,7-88,3 (0,5-0,9)- 1(1» 150 . -55 >350
Ф-23 Ф-26 ТУ6-05-1706-85 ТУ 6-05 -1706- 85 1740 1790 130 -30 . -40 29,4-44,1 24,2-35,3 420-650 400-600 490-735,5 По Шору А 843,4 10′ 10′ — 10′» 200 250 -60 -60 >320 >320
Ф-1 ТУ 1380- 1400 190-205 -180 34,3-45,2 50-150 98,0-117,7 0,15-0,30 Более 150 -60 >220
6-05-041-559-83 (7-8,7) -10′3
—• — ———— •

на протяжении последних лет скопилось большое количество отходов в виде бракованных заготовок, обрезков от заготовок, отходов механической обработки в виде стружки, отходов кабельной промышленности в виде немерных кусков пленки и т. д., объем которых по подсчетам составляет более ТОО т в год. Кроме этого, имеется еще большое количество амортизованных, изношенных деталей (около 300 т в год), а с постоянным возрастанием объемов производства фторопластов тенденция увеличения роста отходов будет сохраняться. Поэтому утилизация отходов становится актуальной народнохозяйственной проблемой. Проблема утилизации и возврата отходов в производство имеет два аспекта: экономический и экологический. Экономический заключается в том, что возврат отходов фторопласта в сферу производства и последующая их переработка во «вторичные» изделия позволит отказаться от создания дополнительных мощностей и затрат на выпуск первосортного сырья. Экологический аспект заключается в том, что фторопласт — химически стойкий материал — не подвержен старению и разрушению к не может быть сожжен; он требует площадей для его захоронения. Возврат же его в сферу производства решит проблему сохранения земельных площадей для других народнохозяйственных нужд. \

7.2 Методы измельчения отходов фторопластов

В отличие от переработки отходов термопластичных фторполимеров, которая осуществляется традиционными методами: измельчением их на дробилках или грануляцией споследующей экструзией на червячных прессах в изделие, — переработка отходов фторопластов Ф-4 и Ф-4Д является сложной технической проблемой. Основная сложность заключается в том, что для получения высококачественных вторичных изделий, которые по физике-механическим свойствам приближались бы к изделиям из первичного фторопласта, необходима определенная степень измельчения отходов. Экспериментально было установлено, что размеры частиц измельченных отходов для изготовления вторичных изделий должны быть не более 200 мкм. Такая дисперсность обусловлена специфическими особенностями фторопласта-4; отсутствием перехода в вязко-текучее состояние, вые око эластическими свойствами полимера, сохраняющимися вплоть до криогенных температур (температура стеклования —130 °С). На протяжении нескольких последних лет отдельными предприятиями предпринимались попытки переработки отходов измельчением с целью регенерации фторопласта, однако из-за несовершенной технологии такие работы не нашли промышленного воплощения. Тем не менее накопленный опыт подсказал, что добиться тонины помола частиц фторопласта до 200 мкм можно только на специально разработанном для этой цели оборудовании, например мельницах-дробилках [85]. В настоящее время используются преимущественно два метода: криогенное измельчение отходов в среде жидкого азота или инертных газов и механическое измельчение отходов методом ударного действия. Выбор способа измельчения отходов фторопласта зависит от требований, предъявляемых к конечному продукту измельчения — порошку: его дисперсности, чистоте и размерам частиц, которые, как определено экспериментально, должны быть от 50 до 200 мкм [86]. Способ измельчения может также влиять на молекулярную массу и форму частиц порошка, определяя тем самым его дальнейшее использование для переработки в изделие. При выборе способа измельчения необходимо учитывать производительность процесса, энерго- и металлоемкость оборудования и другие экономические показатели, определяющие эффективность применения отходов в промышленности. В результате трудов отечественных и зарубежных исследователей, , в основном определена технология измельчения фторопластов в порошок с размером частиц до 200 мкм. Процесс включает следующие основные стадии: грубое дробление отходов на частицы размером до 3—5 мм, осуществляемое преимущественно на дробилках типа ИПР-300, или измельчение на ножевых мельницах; обработка полученного фторопласта с целью придания материалу достаточной хрупкости или изменения его молекулярной структуры с тем, чтобы облегчить дальнейший процесс измельчения; тонкое измельчение материала до размера частиц до 200 мкм; просев, при необходимости, измельченного порошка для отбора определенной фракции. Широко известный способ криогенного измельчения пластмасс заключается в том, что материал подвергается охлаждению хладагентами, такими, как, например, жидкий азот,—для придания ему хрупкости, после чего легко измельчается в дробилках различных конструкций. Преимущества способа криогенного измельчения в том, что получается мелкодисперсный порошок полимера с хорошей формой частиц — в основном сфероидальной, при этом сведена к минимуму возможность термодеструкции полимера и скорость процесса измельчения достаточно велика. Однако способ криогенного измельчения требует применения дорогостоящих материалов, специального оборудования, больших рабочих площадей или помещений для хранения хладагента, а также квалифицированного обслуживающего персонала и в связи с этим находит ограниченное применение, практически только в лабораторных условиях [87]. Так, иногда после криогенного измельчения фторопласт подвергают дополнительной обработке смесью водных паров серной и соляной кислот, в результате чего пелучают высококачественный мелкодисперсный порошок белого цвета [88]. В некоторых случаях перед измельчением отходы фторопласта подвергают облучению ионизирующим радиоактивным излучением мощностью дозы до 5 Мрад, после чего измельчают на механических дробилках. При облучении фторопласта его молекулярная масса снижается до 10 000. при измельчении получается мелкодисперсный порошок, из которого в дальнейшем изготавливаются волокна или смазки [89, 90]. Иногда облучение отходов сочетают с нагревом их, в этом случае отходы облучают дозой до 2 Мрад при температурах 200-300°С, после измельчения получают порошок с размером частиц до 5 мкм [93]. Вообще радиационное облучение отходов фторопласта нерентабельно, так как требует дорогостоящего оборудования, а те второсортные изделия, для которых предназначаются отходы, не оправдывают затрат на это оборудование. С целью уменьшения молекулярной массы ПТФЭ и облегчения его дробления на стандартном оборудовании — шаровых или роторно-ноже-вых мельницах прибегают к высокотемпературному нагреву полимера, который осуществляют при 390-410 «С в течение 1—3 ч. В процессе нагрева образуется порообразный монолит, который легко измельчается в порошок с размером частиц до 100 мкм [93]. Но, как уже указывалось, в результате радиационного облучения или высокотемпературного нагрева уменьшается молекулярная масса ПТФЭ, процесс измельчения облегчаете*, получается тонко дисперсный порошок. Вместе с тем полученный порошок обладает худшими свойствами, чем исходный полимер, и поэтому может быть использован лишь в качестве смазок, наполнителя в композит кш для изготовления неответственных изделий. | Укажем два способа переработки отходов термопластичных фторпо-лимертв, которые отличаются от традиционных способов переработки. По одному из них измельчение отходов термопластов осуществляется в реэультате соударение частиц при транспортировании их встречными струями воздуха, формирование которых происходит в двух разгонных трубах, установленных на одной оси навстречу друг другу. Этим способом получают мелкодисперсный чистый порошок, но способ требует компрессорного оборудования и малопроизводителен [94]. Другой способ дробления термопластов состоит в интенсивном перемешивании их с поваренной солью, нагретой до 500 °С или охлажденной до —130 °С в зависимости от состава отходов. Установка для осуществления этого способа представляет собой вращающийся барабан, ось которого несколько наклонена, барабан имеет винтовые лопасти для лучшего перемешивания. В процессе перемешивания отходы, нагреваясь о кристаллики соли, истираются до мелких фракций либо, охлаждаясь, приобретают хрупкость и тоже разрушаются кристалликами соли на мелкие фракции [95]. Недостаток способа заключается в дополнительной операции очистки измельченных отходов от соли. Анализ различных способов и устройств для переработки отходов фторопластов показал, что для получения дисперсного порошка с оптимальным размером частиц 200 мкм, необходимым для качественного изготовления вторичных изделий, и повышения производительности процесса измельчения наиболее приемлемым в настоящее время является измельчение на центробежных мельницах ударного типа конструкции Ивановского химико-технологического института. В основе процессов измельчения материалов лежит способ последо-вательного приложения статических или динамических нагрузок на материал с целью создания в нем таких напряжений, которые превышали бы внутренние силы сцепления частиц между собой и разрушали бы их. В настоящее время экспериментально установлено, что для измельчения пластичных материалов, каковыми является фторопласт, необходимо не статическое приложение нагрузок — сжатие, а динамическое — удар. В момент приложения динамических нагрузок в вязкоупругом фторопласте протекают одновременно два процесса — накопление потенциальной энергии деформации и рассеяние накопленной энергии. Для измельчения полимера необходимо, чтобы скорость накопления энергии деформации во много раз превышала скорость ее рассеяния, а это возможно только при высокоскоростных деформациях полимера, которые реализуются в мельницах ударного действия. Мельница такого типа состоит из трехступенчатого корпуса, внутри которого на горизонтальном валу расположен ступенчатый ротор с тремя последовательно увеличивающимися дисками, на которых закреплены била, а на внутренней периферии корпуса расположены отбойные плиты. В мельнице имеются загрузочный и разгрузочный патрубки, она может быть снабжена сепарирующим устройством для классификации измельченных частиц. В процессе отработки конструкции для повышения эффективности работы ряд узлов мельницы модернизирован [96—99]. Одним из определяющих параметров успешной работы центробежно-ударных мельниц, влияющих на дисперсность измельченных частиц, является линейная скорость вращения ротора. Поэтому на описанной выше мельнице был определен гранулометрический состав измельченных частиц фторопластовых отходов в зависимости от скорости вращения ротора (рис. 7.!). Из кривых распределения скоростей видно, что дисперсность мелких фракций увеличивается с возрастанием линейной скорости ротора. Была также определена зависимость дисперсности измельченных частиц от числа циклов нагружения порошка — числа пропусков полимера через мельницу при различных скоростях ротора (рис. 7.2). В ходе проведения экспериментов было установлено оптимальное число циклов нагружения, равное 3, для производства измельченных частиц размером 200 мкм. Это значит, что для того, чтобы получить 80-90 % частиц размером 200 мкм, необходимо в мельнице-дробилке иметь трехступенчатый ротор. Удельные энергозатраты на измельчение отходов возрастают с увеличением линейной скорости ротора и производительности процесса измельчения, поэтому с целью оптимизации энергозатрат производительность мельницы принимается в пределах 10-12 кг/ч. Процесс деформации и последующего разрушения частиц фторопласта сопровождается выделением большого количества теплоты, с увеличением скорости вращения ротора даже на холостом ходу температура воздуха в мельнице возрастает. В процессе измельчения фторполимера температура газодисперсного потока частиц в мельнице при линейной скорости нагружения 110 м/с и производительности мельницы 15 кг/ч достигает 180 °С, а при скорости 150 м/с и той же производительности — 230—250 °С. Таким образом, дисперсность измельчаемых частиц и производительность мельницы зависят от температуры среды в мельнице. 200 400 GOO 800 1000 Рис.7.1. Влияние скорости вращения ротора измельчителя на гранулометрический состав измельченных фторопластовых отходов. Рис.7.2. Влияние числа циклов помола на дисперсность измельченного фторопласта – 4 при скорости вращения ротора 150 ( ) и 110 м/с (——-): 1, 2, 5 — 3 цикла; 3,4 – 2 цикла; 6 – 1 цикл. С целью снижения температуры газодисперсного потока измельчаемых частиц хотя бы до I20—150 °С необходимо уменьшить линейную скорость нагружения ротора и производительность процесса измельчения, а также вести охлаждение корпуса мельницы. Экспериментально установлены оптимальные значения линейной скорости вращения большей ступени ротора — 120 м/с и производительности ~ 12 кг/ч. Одним из путей повышения производительности тонкого измельчения отходов фторопластов является использование в технологической схеме измельчения классификатора частиц, который разделяет измельченный материал на мелкие и грубые фракции и возвращает более грубые фракции обратно в емкость для исходного продукта. Возможность получения 100 % измельченных частиц размером до 200 мкм может быть реализована за счет постоянной сепарации их из зон измельчения с тем, чтобы они не мешали измельчению более крупных частиц, что можег быть обеспечено непрерывной классификацией продукта на каждой стадии измельчения. Конструктивное решение ступеней ротора и корпуса мельницы позволяет изменить аэродинамику газ о дисперсного потока частиц в мельнице и полностью исключить проскок их со ступени на ступень без разрушения. Указанные теоретические и экспериментальные данные процесса измельчения отходов фторопласта послужили техническими предпосылками для разработки и изготовления трехступенчатой мельницы-дробилки — агрегата для подготовки отходов фторопласта к переработке. Агрегат для подготовки отходов к переработке, индекс 545562 {рис. 7.3), Предназначен для измельчения отходов Ф-4 и Ф-4Д с размерами частиц от 2 до 5 мм в тон ко дисперсный порошок с размером частиц до 200 мкм, пригодный для переработки в изделия. Агрегат состоит из следующих основных узлов: загрузочного бункера с дозирующим шнеком, трехступенчатой ударно-сепараиионвой мельницы, разгрузочного вдклон-фильтра с приемным бункером и пульта управления. Загрузочный бункер вместимостью 200 л с дозирующим шнеком имеет индивидуальный электропривод с редуктором с частотой вращения шнека до 25 мин»‘. Шнек диаметром 60 мм обеспечивает непрерывную принудительную подачу дробленых отходов в мельницу. Ударно-сепарационная мельница-дробилка имеет цилиндрический корпус, в котором на подшипниках качения смонтирован трехступенчатый ротор, установленный консольно на валу. Air Max Диаметр» ступеней ротора — от 240 до 500 мм, частота вращения ротора — до 5000 мнн~’, окружная скорость на большой стуие^ ни — 120 м/с. Вращение ротора осуществляется от двигатели мощностью 22 кВт через повышающую клиноременную передачу. На каждой ступени ротора установлено по 4 била, которые при вращении ротора откидываются, образуя зазор между внутренней стенкой корпуса и ротором от 5 до 1,5-0,5 мм. Корпус мельницы-дробилки и узел подшипника качения — водоохлаждаемые, С торца мельница имеет откидную крышку с патрубком для выгрузки измельченного порошка фторопласта. Этот патрубок соединен с разгрузочным циклон-фильтром, в приемный бункер которого ссыпается измельченный порошок. Бункер с подготовленным порошком устанавливается на специальные тележки и отвозится на склад. Шумовые характеристики мельниды-дробилки превышают допустимые 85 дБ, поэтому вся ударно-сепарационная мельница монтируется в отдельном звукоизолированном помещении, за пределы которого вынесен загрузочный бункер с дозирующим шнеком и пульт управления мельницей, с которого осуществляется включение отдельных узлов и управление процессом измельчения отходов. { Агрегат для подготовки отходов фторопластов работает следующим образом В загрузочный бункер засыпают подлежащие переработке отходы фторопласта 4 или -4Д с размерами частиц не более 5X5 мм, в количестве до 200 кг. ugg homme С пульта управления агрегатом включаются привод вращения ротора ударно-сепарационной мельницы и привод вращения дозирующего шнека. Рубленые частицы отходов Ф-4 или Ф-4Д подаются дозирующим шнеком на первую ступень вращающегося ротора с частотой вращения до 4800 мин-1. Откидные била на дисках ротора под действием центробежных сил отводятся вдоль радиуса ротора и образуют минимальный зазор между стенками корпуса мельницы. Частицы отходов, nocтynaя в такой зазор, дробятся на более мелкие, затем под действием центробежных сил поступают на вторую и третью ступени ротора и дробятся до заданных фракций -200 мкм. Быстро вращающийся ротор создает эффект воздушной эжекции, под воздействием которой измельчаемые частицы переходят со ступени на ступень вращающегося ротора. Включается разгрузочный циклон-фильтр, и через выгрузочный патрубок в крышке мельницы измельченные отходы фторопласта отсасываются в приемный бункер. Наполненный бункер устанавливают на специальную тележку и отвозят на склад готовой продукции. В процессе дробления отходов ротор с дисками, корпус мельницы-дробилки с подшипником качения нагреваются до180-200 оС, поэтому для отвода теплоты корпус мельницы с подшипником снабжены водоохлаждаемой рубашкой, которая понижает температуру до 70-90 °С При такой температуре мельница-дробилка может работать непрерывно в течение 3 смен по 6 часов. После остановки проводят профилактическую чистку мельницы. jordan 11 femme Техническая характеристика Производительность, кг/ч 10- 20 Установленная мощность электродвигателей, кВтч, не более 70 Объемный расход технической под давлением 0.4-0,6МПа, м3/ч 2 Насыпная плотность измельченного тонкодисперсного порошка г/см3 0,6-0,7 Габаритные размеры, мм 3500х2600х2800 Масса, кг, не более 4200 Рис. 7.3. Агрегат для подготовки отходов фторопластов к переработке, индекс 545562: 1 — роторный измельчитель; 2 ~ загрузочный бункер с питателем; 4 — циклон; 4 — приемник для измельченных фракций; 5 — пульт управления. А.К. Пугачев, О.А. Росляков Переработка фторопластов в изделия. Ленинград. Химия , 1987. -168 с.

7.3 Техника безопасности

Многие технологические процессы изготовления изделий из фторопластов протекают при температурах от 200 до 400 оС – горячее прессование, литье под давлением, экструзия, горячая штамповка и т.п. и даже механическая обработка в неотработанных режимах. Эти процессы сопровождаются разложением фторполимеров с выделением газообразных продуктов разложения — фтороводорода, оксида углерода, мономеров и других, практически не имеющих запаха и оказывающих различное действие на организм человека. Так, фтороводород при превышении предельно допустимых концентраций вызывает раздражение слизистой оболочки дыхательных путей и воспалительные процессы в органах дыхания, а при высоких концентрациях — лаже отек легких. Оксид углерода вызывает удушье вследствие образования к арб ок сиге мо глобина, действующего на центральную нервную систему. Вдыхание тетрафторэтилена в значительных количествах приводит к полнокровию органов, вызывает кровоизлияние в легких, селезенке, дистрофические изменения печени. Признаки отравления: сразу или через некоторое время после вдыхания продуктов разложения появляются слабость, головокружение, головная боль, чувство стеснения в груди, кашель, иногда рвота, резь в глазах, бледность, возможно повышение температуры. Такое состояние может быстро пройти, но может и возобновиться через некоторое время в более резкой форме. timberland femme Ниже приведены предельно допустимые концентрации продуктов разложения фторполимеров в воздухе рабочей зоны производственных помещений; ПДК, мг/м3 Класс опасности фгороводород 0,05 1″ Перфторизобутилен 0,1 1 Оксид углерода ‘ 20,0 4 Аэрозоль фторопласга-4 10,0 3 Для обеспечения безопасности при ведении технологических процессов изготовления изделий из фторопластов необходимо соблюдение общепринятых мер предосторожности: строго выдерживать нормы технологического регламента на всех стадиях процесса; оборудование для переработки фторопластов должно быть максимально герметизировано, снабжено местной вытяжной вентиляцией и заземлено; приборы КИПиА должны быть всегда в исправном состоянии; производственные помещения, в которых ведется термическая обработка фторполимеров, должны иметь приточно-вытяжную вентиляцию екратностью обмена не менее 15; работу проводить только при работающей приточно-вытяжной вентиляции над нагревателями и в спецодежде в соответствии с установленными нормами; рабочее место содержать в чистоте; курить в специально отведенном месте; после работы принять душ; в помещениях, где хранятся и перерабатываются фторполимеры, запрещается курение и хранение курительных принадлежностей, так как пыль фторполимеров при сгорании табака разлагается и продукты разложения попадают в легкие курящего; воздух производственных помещений, куда возможно попадание продуктов разложения фторполимеров, должен регулярно проверяться на содержание в нем фтор органических веществ; в помещениях должен быть исправный углекислотный огнетушитель или асбестовое одеяло.

Помимо соблюдения общих требований техники безопасности к производству, обеспечивающих безопасное ведение технологического процесса, обслуживающий персонал должен быть обеспечен индивидуальными средствами защиты: халатом, хлопчатобумажными перчатками или брезентовыми рукавицами, индивидуальным противогазом марки ЕКФ; около машины должен лежать резиновый коврик.

Добавить комментарий