Техника и технология получения тонкомолотого мела

Литература.

1. Андрианов Е. И. Меоды определения структурно-механических характеристик порошкообразных материалов. – М.: Химия, 1982. – 256 с., л.и

1. Горонова И. М., Душина Н. А., Природа прочности и деформационные особенности мела и некоторых мелоподобных пород. «Труды лаб. гидрогеолог. проблем им. Ф. П. Саваренского АН СССР» т. 44. – М.: АН СССР.
2. Дзилна И. Л. О инженерно-геологических свойствах мергельно-меловых пород восточной части БССР. Вопросы географии Белоруссии. Вып. 1. Минск: Наука и техника», 1960.
3. Зимон А. Д. Адгезия пыли и порошков. 2-е изд., перераб. и дополн. – М.: Химия, 1976.
4. Зимон А.Д., Андрианов Е. И. Аутогезия сыпучих материало. –М.: Металлургия, 1976.
5. Иванов Н. С., Мясников Н. Ф. Производство и потребление мела. Белгород : ООО «Полиграф –Интер», 2000, 264 сМинеральное сырье. Мел. Справочник. –М.: ЗАО «Геоинфрммарк».
6. (35) Копысов Ю. Т. Мергельно-меловые породы востока Белоруссии. – Минск: «Наука и техника», 1968.
7. (43 ) Носов Г. И. Литология и инженерно-геологическая характеристикаписчего меладолины Дона. – «Труды совещания по инженерно-геологическим свойствам горных пород и методам их изучения», т. 2, — М. «Недра», 1959.
8. .Паус К. Ф., Евтушенко И..С. Химия и технология мела. – М.: Стройиздат. 1977, 138 с.
9. Проблемы производства и использования мела в промышленности и сельском хозяйстве. Сб. докл. adidas pas cher Международной науно-практической конференции. – Белгогрод: Из-во Белгородская областная типография, 2001. – 131 с.
10. Требования промышленности к качеству минерального сырья. Справочник для геологов. Вып.6. – М.: Госгеолтехиздат, 1962.
11. (35) КопысовЮ.Т. Мергельно-меловые породы востока Белоруссии. Минск « Наука и техника»,
12. 1968.
13. Савареннский Ф.П. Инженерная геология. — М. – Л. : ОНТИ, гл. ред. горно-топл. и геол.-разв. лит., 1937.
14. (70) Шуменко С. И. О текстурно-структурной характеристике верхнемеловых отложений Белгородской области КМА. – «Матер.по литологи и палеонтологии Левобережной Украины». Харьков, изд. Харьковского ун-та,1964.

Введение

Порошкообразные материалы минерального происхождения имеют широкое применение во многих отраслях промышленности, сельского хозяйства, медицины. Особое место в технологиях этих отраслей занимает природный осадочный мел, физико-химические свойства которого (химический состав, плотность, крупность и форма частиц, их влажность) определяют сферу его применения. Существенные свойства, качества и особенности добываемого и производимого промышленностью мела определяются соответствующими стандартами (государственными, отраслевыми), а также техническими условиями (ТУ) соответствующих отраслей. Добываемый мел классифицируют по различным признакам. А.И. Ивановым [ Иванов А.И. Мел. – М. – Л.: Гогеолиздат, 1946], была предложена классификация мергельно-меловых пород, по которой мел делился на три разновидности: мел белый пишущий, мел мергелистый и мелоподобный известняк. Более подробная классификация мела предложена Г.И. Бушинским [ Бушинский Г.И. Литология меловых отложений Днепровско-Донецкой впадины. –»Труды ИГН АН СССР. Вып. 156. Сер. геол. № 67″. – М.: из-во АН СССР, 1954]. Он разделил мергельно-меловые породы на девять групп в зависимости от содержания в них CaCO₃ и глины. Ю. Т. Копысов [ Копысов Ю. Т. см. библ-ю ] расширил классификацию Г.И. Бушинского, конкретизировав отдельные группы. Наиболее детальную классификацию применительно к использованию мергельно-меловых пород для производства вяжущих предложил Е.Я. Петрушенко [ Петрушенко Е.Я. Известковое сырье БССР. – В кн.: Твердые полезные ископаемые БССР. – Минск , «Наука и техника», 1973. ]. Использовав данные указанных работ К.Ф. Паус и И. С. Евтушенко предложили классификацию мергельно-меловых пород по содержанию карбонатов и маркам продуктов из него (табл. 1) /7/. В приведенной классификации чистым мелом назван карбонат кальция с незначительными примесями: Mg O₃ – (0,3 – 0,7) %; Fe₂ O₃ — (0,08 – 0,3) %; Al₂ O₃ — (0,21 – 0,44) %; SiO₂ – (0,2 – 1,3) %; SiO₂ (аморфный) – 0,4 %; растворимые в воде вещества — (0,05 — 0,11) %. Практикой эксплуатации различных месторождений установлена, имеющая место отличие мела на различных участках как по химическому сотаву, так и по физико-механическим свойствам. Отмеченное явление обусловливает небходимость геолого-технологического картирования участков качественного мела при их разработке. Таблица 1

Примечание. МК – мел комовый; ММ – мел молотый; ИП – мел для известкования почвы; ЖП – мел для подкормки с/х животных и птиц; ПК – мел для производства комбикормов; С — мел сепарированный; СГ – мел сепарированный гидрофобизированный; О – мел обогащенный. Кроме количественного содержания карбоната к показателям качества мела относят: химический состав, дисперсность (крупность) частиц, их форма и смачиваемость, например, каучуком, в технологии производства резины. Смачиваеость (гидрофобность или гидрофильность) твердого мела определяется углом q, образуемым каплей жидкости на его поверхности. Косинус этого угла (Cos q) согласно Ребиндеру, характеризует способность жидкости смачивать данную поверхность. Его обозначают буквой В. Согласно уравнению Лапласа: В = Cos q = , где s_т.г. – поверхностное натяжение на границе «твердое тело – газ», Н/м; s_т.ж. – то же на границе «твердое тело – жидкость», Н/м s_ж.г. — то же на границе «жидкость – газ», Н/м. При полном смачивании q = 0, т.е. жидкость полностью растекается по твердой поверхности и В = Cos q = 1. При несмачиваемой поверхности q = 180⁰, Cos q = В = — 1. Cos q Чем меньше взаимодействие между молекулами жидкости, тем лучше жидкость смачивает твердое тело. Поэтому жидкость с малым поверхностным натяжением лучше смает твердое тело. В процессе смачивания в системе из трех соприкасающихся фаз (твердое тело, жидкость и воздух) происходит уменьшение свободной энергии. Когда жидкость растекается по твердому телу, происходит замена поверхности с большим поверхностным натяжением s_т.г. на поверхность с меньшим поверхностным натяжением s_ж.г.. При этом уменьшается свободная энергия, что сопровождается выделением тепла. Смачивание поверхностей жидкостями зависит от соотношения сил взаимодействия между молекулами жидкости и твердого тела и вну_Тр_И жидкости. Если взаимодействие молекул жидкости между собой меньше, чем взаимодействие их с молекулами твердого тела,то жидкость, нанесенная на поверхность твердого тела, растекается по ней, т. е. происходит смачивание этой поверхности. Если взаимодействие молекул жидкости с поверхностью очень велико, а внутри жидкости — мало, то жидкость будет растекаться по поверхности до тех пор, пока не покроет её мономолекулярным слоем. В этом случае происходит полное смачивание твердого тела жидкостью. Такое смачивание можно наблюдать при попадании капли чистой воды на поверхность чистого стекла. В противоположность этому, если силы взаимодействия между молекулами жидкости больше, чем между жидкостью и твердым телом, то капля жидкости будет стремиться сохранить форму шара, что можно наблюдать на примере капли ртути на поверхности стекла или другого неметалла. Это тот случай, когда жидкость не смачивает твердое тело. Можно также наблюдать случаи неполного смачивания, когда силы взаимодействия внутри жидкости близки к силам взаимодействия между молекулами жидкости и твердого тела. Твердые вещества по удельной поверхности энергии делятся на две группы: вещества с низкой поверхностной энергией, менее 0,1 Н/м²; вещества с высокой поверхностной энергией, более 0,1 Н/м². К первой группе относятся графит, воск, парафин, многие твердые вещества и в том числе полимеры. Ко второй — металлы, стекло, кварц, мел. Для высокоэнергетических поверхностей s_т..г. Ü s_ж.г., вследствие чего жидкости растекаются по поверхности, т. е. происходит смачивание. Однако для ряда отраслей промышленности как раз требуются гидрофобные порошки, изготовленные из материалов с высокоэнергетической поверхностью. Гидрофобный мел в последнее время шире используется в различных областях народного хозяйства. Условия применения его в первую очередь зависят от строения тонкой оболочки гидрофобизатора на внешней поверхности и поверхности внутренних пор частиц мела. Строение адсорбционного слоя гидрофобизатора оказывает суешественное влияние на эффективность применения данного материала. Гидрофобизатор может покрывать часть или всю поверхность мономолекулярным слоем; при избытке гидрофобизатора могут образовываться полимолекулярные слои, в которых, часть молекул обращена во внешнюю фазу гидрофильными концами, отверстия пор могут быть закрыты гидрофобизатором или свободны. Все эти особенности строения адсорбционного слоя отражаются на двух основных свойствах гидрофобного мела; водоотталкивании и способности не поглощать пары воды из воздуха. Для получения количественной оценки величины смачиваемости разработано ряд методов. Наиболее распространенным является метод, основанный на измерении краевого угла капли, нанесенной на горизонтальную поверхность твердого тела…(с.71). Смачиваемость мела каучуком может быть искусственно увеличена дополнительной обработкой его частиц введением третьего, промежуточного вещества в систему мел – каучук, обладающего с одной стороны сродством с мелом, а с другой, — с каучуком. К таким веществам относятся первую очередь углеводороды большого молекулярного веса с длинной цепью углерода и разными химическими группами по концам. Последние создают в молекуле дипольность, за счет которой и может быть получено одновременное сродство и к наполнителю и каучуку. Аналогичные сочетания свойств материалов и мела должны иметь место в случае их совместного применения. nike air max thea Форма частиц, как показатель качества мела, определяется, с одной стороны, геометрическим очертанием частиц, характеризуемые линейными размерами в разных направлениях. air max 90 homme При равных размерах во всех направлениях форма приближается к шару; в противном случае форма может приближаться к пластинке, игле и т. д. В понятие «форма», кроме того, вкладывается и представление о природе поверхности частиц: шероховатость, неровность, гладкость. Форма частиц сказывается на эластических свойствах резины: неправильная форма частиц повышает остаточное удлинение резины, направление разрыва идет при этом не по каучуку, а по поверхности частицы, способствуя, тем самым отделению каучука от последних. Устранение указанных негативных явлений возможно, с одной стороны, путем уменьшения односторонней ориентировки частиц, обеспечиваемой соответствующей технологией смешения мела с каучуком, а с другой – поставкой в технологию частиц мела округлой формы. Таким образом, технология производства тонкомолотого мела, используемого в резинотехнической промышленности должна обеспечивать получение мела соответствующего химического состава, с частицами округлой формы и минимально возможного размера. Несколько иные требования могут выдвигаться другими потребителями. К числу потребителей технического мела, кроме резинотехнической промышленности относятся также кабельная, бумажная, лакокрасочная, полиграфическая, пищевая, строительная и целый ряд других промышленностей. При этом каждый потребитель мела выдвигает, ужесточающиеся с каждым годом, свои требования. В качестве основных требований большинства потребителей мела, кроме требования к содержанию CaCO₃ выступают его дисперсность и наличие нежелательных примесей, таких, например, как кварц, глина. Особенно вредной примесью в ряде продукции является кварц и кристаллические разновидности CaCO₃. Так, изолирующий слой кабеля, куда мел входит как наполнитель, при наличии в нем таких примесей, становится недоброкачественным, ведет к порче кабеля, а главное — к авариям, которые могут тяжело отражаться на производствах, обслуживаемых этими кабелями. Поскольку продукция, выпускаемая меловыми заводами зачастую не отвечает существующим стандартам, потребители сами прибегают к её доводке до требуемого качества, создавая для этого специальные меловые цеха. Процесс дополнительной обработки мела в этих цехах сводится к его сушке, просеивания на специальных ситах и т. п. Все это ложиться больщими накладными расходами на производство, которые значительно превышают стоимость поступающего на завод мела. В этой связи актуальной является проблема разработка новых методов получения мела, качество которого отвечало бы как техническим, так и экономическим требованиям каждой категории потребителей. Такая разработка должна базироваться на опыте освоения производства мела, накопленном целым рядом отечественных и зарубежных отраслевых институтов (минерального сырья, резиновой, лакокрасочной и других промышленностей), а также на результатах, получаемых на опытных и промышленных установках заводов и фирм, аналитических исследованиях физико-химических свойств, эффектов и явлений, имеющих место в процессе переработки мела, обобщении этих результатов и построении полной математической модели, используемой для разработки техники и технологии производства мела, а также оптимизации мелового производства или цеха в целом. В работе использованы результаты исследований Всесоюзного научно-исследовательского института минерального сырья (г. Москва), Ленинградского института Механобр, опыт работы Логовского, Шебекинского, Белгородского (?) меловых комбинатов, а также ряда авторов, фамилии которых приведены в библиографическом указателе настоящей работы.

ГЛАВА I

Структура и физико-химические свойства мела

1. Структура порошков, как основной показатель их физико-механических свойств.

В основу формирования принципов разработки техники и технологии получения тонкомолотого (высокодисперсного) мела должны быть полжены результаты анализа и оценка прочностных свойств порошковых материалов основывающихся на изучении природы явлений, которые обусловливают прочность порошковых композиций, условия их образования, деформации и разрушения. Современные представления об этих явлениях подробно изложены в работах Е.И. Андрианова, А.Д. Зимона, … и других [ ]. Здесь и далее лишь кратко изложены основополагающие понятия, раскрывающие сущность вопроса в объеме достаточном для понимания проблемы получения тонкомолотого мела. Высокодисперсным порошком принято называть порошок, состоящий из частиц менее 20 мкм (Андрианов с. 10). Качественное отличие физико-механических свойств высокодисперсных порошков от грубодисперсных состоит в том, что первые способны образовывать устойчивые разветвленные структуры и агрегаты. Для этого внешние силы (силы тяжести, …) должны уравновешиваться прочностью контактов между частицами F₁ – силами аутогезии: m_ч g = rgd_ч³ £ F₁ , где m_ч , r, d_ч — соответствено: масса, плотность и диаметр частиц. Отсюда выводится физически обоснованный критерий для разделния выокодисперсных и грубодисперсных материалов [3 в кн Андринов см. стр10]… d £³ÖF₁ ¤rg Применительно к порошкам чатицей называют объем твердого вещества, имеющий поверхность раздела с газовой средой и сообщающиеся с подобными же образованиями твердого вещества не более, чем точечными контактами. При этом имеются в виду контакты, возникающие при соприкосновении ранее разделенных, например, в процессе измельчения, частиц. Частицы могут соединяться точечными контактами в более крупные образования, которые ведут себя как единое целое. Такие образования называют агрегатами. При механических воздействиях определенной величины и физико-химических изменениях на поверхности частиц они могут соединяться (коагулировать) очень плотно, образовывая так называемые агломераты — вторичные частицы, для разрушения которых требуется дополнительная энергия. На способность частиц к агломерации, которая обусловливает отностельную трудность процесса получения тонкодисперсного материала, имеются различные точки зрения, которые отличаются в зависмости от того, как определяется механизм агломерации и с каких позиций рассматривается этот процесс. Для образования агломератов необходим взаимный контакт между частицами. В качестве факторов, изменяющих состояние такого контакта (изменение силы притяжения, сжатие частиц, образование усадка и т. п.), выступают такие геометрические параметры частиц как: размер (крупность), распределение по крупности, форма и шероховатость. Значение этих параметров зависит от способа получения и обработки, а также от свойств вещества частиц. Именно отмеченные факторы, наряду со свойствами окружающей среды, определяют поверхностные свойства частиц. К ним относятся химический состав поверхностного слоя, который может отличаться от состава вещества внутри частицы, наличие, характер и химический состав слоев адсорбированных (поглощенных твердым телом) веществ, упругопластические, диэлектрические свойства, смачиваемость, растворимость поверхностного слоя, включая пленки адсорбированных веществ. Поверхностные свойства и геометрические параметры частиц определяют прочностные характеристики контактов между частицами. Именно они влияют на все составляющие силы аутогезии. Сила аутогезии F₁, т. е. прочность контактов на разрыв, может принимать разные значения в зависимости от силы поджима частиц друг к другу N₁. Эта сила определяется конкретными условиями ормирования порошкового тела. Поэтому прочность контакта F₁ сама по себе не является однозначной характеристикой частицы. В качестве такой характеристики Е. И. Андрианов предлагает использовать показатель аутогезионной способности частицы, т. е. её способности к силовому взаимодействию с другими частицами из того же вещества. Количественным выражением показателя аутогезионной способности частиц может служить функция, связывающая прочность контактов с силой сжатия N₁, или параметры, полученные на основе этой функции. Для многих порошков эта функция описывается уравнением вида [Андрианов Е. И. Методы… ]: F₁ = BN₁^p, где (4) В и р – эмпирические коэициенты, значение которых приведены в литературе [с. 13. Зимон А. Д., Андрианов Е.И. Аутогезия сыпучих материалов. – М.: Металлургия, 1978. Андрианов Е. И. – В кн. Адгезия частиц. Труды Фрунзенского политехн. ин-та. Фрунзе, 1978, с.77.]. Сила сжатия N₁ представляет сумму внешних сил N_1Вн и силы аутогезии F₁. В обычных условиях F₁ « N_1Вн, поэтому можно считать,что N₁@N_{1Вн .} Если внешняя сила равна нулю, сжатие осуществляется только за счет сил аутогезии, т.е. N₁= F₁=F_0/ Решая уравнение (4) для этого условия, получим: F₀ = B^{p / (1 – p)}. Величина F₀ – прочность контакта, возникшего только под действием сил аутогезии в отсутствие внешнего воздействия, характеризует некоторую начальную величину аутогезии. Показатель р отражает степень увеличения прочности контакта при увеличении силы сжатия N₁ . Геометрические параметры, поверхностные свойства и свойства вещества частиц определяют также величину сил трения в контактных парах частиц, т. е. фрикционные их свойства. Сила трения t₁ в (точке) контакта также зависит от силы предварительного сжатия N₁ и от нормальной нагрузки, действующей на частицу в процессе сдвига s_n1 =s_n/n, где n — число контактирующих поверхностей ( 😕 ???????) На основании закона Кулона фрикционные свойства трущихся частиц можно охарактеризовать с помощью угла трения j_ч и сцепления С₁ в индивидуальных частицах.

1. Свойства порошкообразных материалов.

(дополнительно см. перевод на фотогр + Соу стр 264). s snj Угол внутреннего трения мела равен 24 – 30⁰ , сцепление в условиях всестороннего сжатия достигает 700 – 800 кН/м²

1.3. Особенности структуры мела.

В общепринятом понимании мелом называют мягкую горную породу белого цвета, состоящую из карбоната кальция, которая образовалась из кальцитовых скелетов микроорганизмов. Отложения этих скелетов скапливались на морском дне, где под давлением толщи воды из них сформировалась горная порода. В этой породе встречаются мельчайшие обломки раковинных створок, остатки молюсков в виде обломков так называемых белемнитов, морские звезды, кристаллическая разновидность углекислого кальция – кальциты и посторонние примеси – кварц, железо и проч. Химическая формула мела — CaCO₃ . Петрографическими исследованиями мела. выполненными петрографом А.В. Рудневой [ ], показано, что преобладающая часть шлифов мела как шибекинского (белгородская область), так и сенгилеевского (Средняя Волга) месторождений, состоит из чрезвычайно мелкозернистого материала, представляющего собой массу карбоната, окрашенную в темноватосерый цвет. Такая окраска, по заключению А.В. Рудневой, обусловлена чрезвычайно высокой дисперсностью карбонатных частиц и присутствием в них тонкого налета глинистого вещества. Интенсивность окраски объясняется процентным содержанием этого глинистого вещества. Размер отдельных карбонатных зерен не превышает 0,0025 мм (2,5 мкм). На фоне такой мелкозернистой массы выделяются по своим размерам органические остатки, представленные в виде обломков или целых раковин, так называемых фораминифер. Органические остатки – основная часть мела; они состоят из панктонов, кокколитофорид, фораминифер и др. Кокколитофориды — это одноклеточные известковые водоросли, от которых в меле сохранились кокколиты и рабдолиты. Последние в меле встречаются очень редко. Кококолиты самой различной плоской формы и размеров в пределах 2 – 5 мкм есть во всех известковых отложениях мелового периода Днепровско-Донецкой впадины, чаще в виде плоских пластнок, блюдец, выпуклых дисков иногда попарно соединенных перемычкой. Рабдолиты имеют вытянутую форму: форму трубочек, стерженьков, столбиков или палочек иногда с диском или раструбом на конце. Фораминиферы представлены главным образом родами Gumbelina, Globigerina, причем последние значительно превосходят по своим размерам первые. Наиболее крупные из них имеют диаметр 0,4 мм. В шлифах Gumbelin*ы обладают лучшей сохранностью, чем Globigerin*ы. Первые состоят из двух рядов камер конической формы, острая часть которых направлена вниз. Внутренности раковин Gumbolina в громадном большинстве экземпляров заполнены кальцитом сферидального сложения. Порошкообразный кальцит – одна из составных частей мела и мергелей, его содержание в некоторых меловых породах достигает 60%. Наиболее вероятной гипотезой происхождения этого кальцита является диагенетическое разрушение известковых организмов: раковин, фораминофер, коккалитов, продуктов разрушения известковых илоедами [ Копысов Ю. Т. Мергеле …]. В незначительном количестве в меле присутствуют продукты механического перетирания раковин моллюсков, терригенный кальцит и диагенистически образованные кристаллы кальцита с ясно очерченными гранями. Некарбонатная часть в меле составляет, как сказано выше, незначительную долю, но эти примеси отрицательно сказываются на качестве мела как наполнителя для многих социальнозначимых отраслей народного хозяйства. Обычно в некарбонатную часть входят: кварц, полевые шпаты, морденит, опал, борит, гидрослюды, макцит, глауконит каолинит, халцедонит, акцессорные минералы (ильменит, циркон, рутил, турмалин, магнетит, дистен и др.), органические вещества, гдроокиси железа и гипс. Органических веществ в меле ничтожно мало, поэтому существенной роли на его качество они не оказывают. Это в основном панцири диатомовых и спикулы губок, фосфатные остатки и капролиты. Количественные соотношения фораминифер к общей массе мела различны и колеблются в шебекинском меле от 2 до 7 %, в сенгилеевском от 1,5 до 4,5 %. Из других остатков наблюдаются призмы Inoceramus, которые в некоторых случаях, особенно в меле Сингелеевского месторождения, имеют довольно большое распространение. Реже встречаются как в шибекинском, так и в сенгилеевском меле обломки колоний мшанок, стеблей криноидей и створок мелюсков. Преобладающая мелкозернистая масса карбонатов состоит главным образом из кокколитофорид (кокколитов и рабдолитов) и чрезвычайно мелких (мельче, чем кокколиты) бесформенных частичек карбоната (известковые пылинки). В шлифах иногда наблюдаются мелкие зернышки кальцита (размером около 0,03 мм) и бесформенные скопления бурых окислов железа, которые в шлифах исчисляются в сотых долях процента. Количественное соотношение составных частей шебекинского и сенгилеевского мела, полученное на основе петрографического исследования сырья приведено в таблице2. Таблица 2

Сравние полученных результатов показывает большое сходство количественного содержания отдельных компонентов шебекинского и сенгилеевского мела. Как в том, так и в другом около 80 % приходится на долю тонкодисперсных частиц (кокколиты и мельчайшие зернышки кальцита), размеры которых не превышают 10 мкм. Остальные 20 % составляют более крупные органические остатки, представленные фораминиферами, обломками молюсков, криноидей, призм Inoceramus и небольшой процент минеральных примесей. Природный мел, кроме карбоната кальция, содержит глинистые минералы, которые распределены равномерно и образую коллоидные пленки на поверхности зерен карбоната и внутри них. такие пленки несут отрицательный заряд Выявление свойств компонент, образующих структуру мела может способствовать оптимизазии режимов его переработки.

1.2 Физико-механические свойства природного мела

(см. л-ру: Петров Б.А. Физико-механические свойства порошкообразных материалов в цементной промышленности. – М.: Стройиздат, 1956. Согласно инженерно-геологической классификации [10], мел относится к жестким полускальным породам. К числу физико-химических свойств природного мела относят: [Горькова И.М. …, см. выше, Копысов Ю. Т. Носов Г. И…]: естественную влажность (… ): прочность, пределы пластичности, пластическая прочность на сжатие ()гигроскопическую влажность ( ), растворимость в воде, содержание адсорбционно связанной воды, объемную массу, объемную массу скелета, плотность, пористость, и т. п. Прочность мела зависит от его влажности. Временное сопротивление, сжатию в воздушно- сухом состоянии изменяется от 1000 до 4500 кН/м² . Рыхлый сухой мел имеет модуль упругости от 3000 МПа до 10 000 МПа – в плотном состояни и ведет себя как упругое тело, разрушающееся хрупко за пределами пропорциональности. Согласно Е. М. Сергееву [Сергеев Е. М., Сидорова Г. А. К вопросу о составе и свойствах меловых толщ Воронежской обл. – «Вестник МГУ. Сер. измат и естесвен. наук», — М.: 1950, № 12. ], сопротивление мела сдвигу выражается формулой: s = 0.1 (0.78P + 0.82), где s – сопротивление сдвигу, МПа; Р – нормальное давление, МПа; 0,78 – коэффициент трения; 0,82 – истинное сцепление При увлажнении прочность мела начинает снижаться уже при 1 –2% влажности, а при влажности 25 – 30% прочность на сжатие уменьшается в 2 – 3 раза, при этом проявляются пластические его свойства (!) Природный мел не обладает морозостойкостью и после нескольких циклов замораживания и оттаивания он распадается на куски 1 – 3 мм [Горькова И. М., Душина Н.А. Природа прочности и деформационные особенности мела и некоторых мелоподобных пород. – «Труды лаб. гидрогеолог. роблем им. nike air max command soldes Ф. П. Саваренского АН СССР», т. 44. – М.: из-во АН СССР, 1962. ]. asics pas cher Одной из характеристик мела является термическая устойчивость. Термическая диссоциация карбонатов Шебекинского месторождения начинается при температуре, близкой к 600⁰ С и заканчивается при 800^о С. При этом образцы теряют примерно 40% массы. Большое практическое значение имеют такие свойства мела, как пористость, удельная поверхность, дисперсность, энтальпия, смачиваемость водой, растворимость, водопроницаемость, электрокинетический потенциал. Пористость характеризует твердый материал, пронизанный очень мелкими отверстиями – порами, через которые могут проходить текучие вещества. Пористость мела влияет на … Удельная поверхность Энтальпия (теплосодержание, тепловая функция Гиббса) термодинамический потенциал, характеризующий состояние макросопической системы в термодинамическом равновесии при выборе в качестве основных независимых переменных энтропии S и давления р. ….(Энциклопедия с.903) Исследованиями обнаружены следующие физико-механические свойства мела:

• плотность 2,71 г/см³ ;
• пористость – 48,1%;
• электрокинетический потенциал – 30,6 мВ;
• удальная электропроводность насыщенного водяного раствора 2,1×10^{— 9} Ом*см^-1;
• растворимость 6,62×10^-5 моль/л;
• интгральная энтальпия смачивания – 548 Дж/моль;
• гидрофильность – сродство к жидкой среде.

  Частицы химически чистого карбоната кальция могут обладать электрическим зарядом в результате диссоциации молекул CaCO₃ , находящихся в поверхностном слое. Согласно К. Танабе [ ], CaCO₃ может приобретать и отрицательный и положительный заряд. Другим путем образования заряда у частиц является механическая диссоциация в процессе диспергирования материала, в результате которой на вновь образующихся поверхностях возникают разноименные заряды. Образование разноименных зарядов возможно также в результате контакта частиц. Все это указывает на то, что отдельные чатицы могут нести и отрцательный и положительный заряды. Более того, на поверхности частиц могут существовать разноименно заряженные участки. Природный мел, кроме карбоната кальция, содержит глинистые минералы, которые распределены равномерно образуют коллоидные пленки на поверхности зерен карбоната и внутри них. Такие пленки несут отрицательный заряд. Перечисленные факторы обусловливают различные емкости поглощения образцов мела (ммоль/100 г). Естественная влажность мела, определяемая высушиванием образцов при 105⁰ С до постоянной массы, в первую очередь зависит от уровня грунтовых вод и атмосферных осадков, поэтому может изменяться в широких пределах от 0 – 15 до 35 – 40%. Гигроскопическая влажность мела представляет собой разность между массой воздушно-сухих образцов и их массой после высущивания при 105⁰ С до постоянной массы. Гигроскопическая влажность зависит от гидрофильности мела, наличия примесей глиныстых минералов и органических веществ, также от условий высушивания его до воздушно-сухого состояния (от температуры, влажности в помещении, движения воздуха и времени года). Измеренная в одинаковых условиях гигроскопическая влажность характеризует прочность связи между поверхностью частиц, пор мела и молекулами воды. По данным работы [Данильченко Л. Т., Боровик С. А., Индиченко Л. Н. Спектральный анализ микроскопических включений, налетов и осадков. – «Журнал аналитической химии», 1947, т. 2, вып. 4.  

1. Основные требования к продукту из мела.

Требования к продукту из мела определяются сферой его применения. Мел в строительстве применяется как компонент отделочных материалов для производства извести, цемента, стекла, керамических изделий. В сельском хозяйстве мел используют для известкования кислых почв, подкормки животных и птиц, производства комбикормов. В кабельной, лакокрасочной, полимерной, резинотехнической промышленностях тонкомолотый мел применяется в качестве наполнителя. Для парфюмерной, косметической, резиновой, медицинской, пищевой и многих других отраслей промышленности применяется химически осажденный мел. В зависимости от области применения разработана классификация мела, приведенная в работе К. Ф. Пауса и И. С. Евтушенко [ ], таблица 2. Таблица 2 Продукты из природного мела согласно ГОСТ 17498 – 72.

Наиболее важным требованием к продуктам из мела (кроме содержания карбонатов) является тонкость помола, выражаемая остатком на ситах определенных размеров. Так, для мела, применяемого в сельском хозяйстве, установлены нормы остатка на ситах с сетками № 5 и №2, а для сепарированного мела – на сите с сеткой № 014. Стандарт США 725-1 предусматривает остаток на сите с сеткой №0045 не более 0,5%. Мел, выпускаемый английской ирмой (марки «Смоукл») имеет размер частиц от 2 до 25 мкм. В СССР, согласно ГОСТ 17498 – 72, регламентируется остаток на сите с сеткой №014 (табл. 3). в то же время в производстве пластмасс и в кабельной промышленности высококачественные наполнители должны состоять из 90% частиц менее 10мкм, а остальные 10% — частицы не крупнее 40 мкм. Требования к дисперсности порошкообразного мела приведены в таблице -3 (из книги К.С Паус, И.С. Евтушенко). Таблица 3. Требования к дисперсности порошкообразного мела

Примечание. Прочерки означают, что остаток не определяют. Высокое качество природного мела целого ряда месторождений (…), т. е. высокое содержание карбоната кальция в нем, позволяет легко удовлетворять самые жесткие требования по химическому составу к продуктам его переработки. Более сложно удовлетворить требования по крупности его частиц, достигнуть высокой тонкости помола. ????Широко известно, что с уменьшением крупности часиц (увеличением удельной поверхности) увеличивается работа, затрачиваемая на размол ( ? пропорциональна удельной поверхности образующихся частиц. С увеличением дисперсности мела резко возрастают энергозатраты. Наступает момент, когда при данном способе измельчения, дальнейший размол частиц практически прекращается, несмотря на увеличение энергетических затрат [Гийо Р. Проблема измельчения материалов и её развитие. – М.: Стройиздат, 1964. ].И тем не менее, поскольку дисперсность материала во многих отраслях промышленности оказывает решающее влияние на качество производимой продукции, проблема получения тонкомолотого мела должна решаться с учетом требований производств, а также соответствующих гостов (ГОСТ 12085 – 73, ГОСТ – 8253 –72, ГОСТ 2110 – 74, ). Количественные показатели некоторых разновидностей мела показаны в таблице 4 [К.Ф. Паус И. С. Евтушенко ]. Таблица 4.

Примечания. 1. Для мела марок МХАО, МХОБ, МХОВ объемная масса должна составлять соответственно, г/см³ , не более: 0,25; 0,3, 0,4. 2. Удельная поверхность для мела марок МХАО и МХОБ 6 -12 м² / г. С целью удовлетворения разнообразных требований к качеству мела разработано четыре способа его производства: сухой, сухой с сепарацией, мокрый способ с обогащением, химическое осаждение. При сухом способе производства химический состав измельченного мела (готовой продукции) не изменяется, технологический процесс идет без обогащения, поэтому содержание карбонатов в исходном сырье должно быть не ниже, чем предусмотрено стандартами на готовую продукцию (табл. 2, К. Паус … ). При сухом способе производства с сепарацией, а также при мокром способе с обогащением и при прооизводстве методом химического осаждения предусматривается обогащение исходного сырья с частичным удалением примесей. За счет удаления примесей содержание карбонатов в готовой продукции повышается чем обеспечивается возможность организации производства тонкомолотого мела на основе исходного сырья с более низкм содержанием карбоната кальция. chaussures jordan en france В зависимости от процентного содержания в меле карбонатов изменяется и область его применения (таб. 5, К.Ф. Паус …) Таблица 5. Применение мела для производства вяжущих

ГЛАВА II

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТОНКОМОЛОТОГО МЕЛА сухим способом

2.1.Структура производства

Технологический процесс производства молотого мела включает процессы: добычи и транспортировки мела; первичного дробления; сушки; помола; упаковки и транспортировки готового продукта. Горногеологические условия залегания мела большинства месторождений Централь но-Черноземного, Донецко-Приднепровского и других раионов, характеризующиеся близостью его залегания к поверхности, позволяют разрабатывать эти месторождения открытым способом. Так, например, мел Петропавловского месторождения в Белгородской области выходит почти на поверхность. Вскрыша составляет 2 – 3 м. Полезная мощность мела достигает 30 м. Содержание СаСО₃ составляет 95,1-99,2 %; МgСO₃ 0,4-1,3 %; SiO₂ 0,8-3,7 %; Fe₂O₃ до 0,3 %. Объёмная масса 1,3 гр/см³. Предел прочности при сжатии в воздушно-сухом состоянии 2,2 — 2,9 МПа. Учитывая не очень высокую механическую прочность мела, добычу можно производить экскаваторами при любой его влажности. Так как мел этого месторождения по своему химическому составу очень чистый и не содержит примесей, то тонкодисперсный мел можно получить по сухому способу производства без обогащения. Месторождения мела Курской области относятся к (турон-коньякскому ?) возрасту. Месторождения мела Воронежской области относятся к турон-коньякскому возрас ту. Мел содержит большое количество карбонатов, и менее 2% некарбонатных примесей, обогащен аморфным кремнеземом. Залегает мел в непосредственной близости к поверхности и прикрыт элювием мела или четвертичными отложениями, что обусловливает также открытый способ его разработки. Высокое качество природного мела большинства месторождений, характеризующееся высоким содержанием карбоната кальция в нем, позволяет легко удовлетворять самые жесткие требования по химическому составу к продуктам его переработки. Более сложным в процессе удовлетворения потребителей в тонкомолотом меле является достижение требуемой крупности его частиц, которая, в большинстве случаев, должна составлять порядка нескольких микрон. Как известно, с увеличением дисперсности измельчаемого материала резко возрастают энергозатраты. При этом с уменьшением крупности частиц, наступает момент снижения интенсивности дальнейшего сокращения их размеров. Это связано с повышением прочности частиц при снижении размеров и зависит … Высокая потребность в тонкомолотом меле обусловливает необходимость поиска эффективных методов его получения. Повышению эффективности производства тонкомолотого мела способствует его многостадийность, включающего процессы сушки, дробления и тонкого измельчения. Технологическая схема такого производства приведена на рис.1. Добытый в карьере мел транспортируют в склад-накопитель или прямо в приемный бункер Склад-накопитель открытого или закрытого типа используют для бесперебойного питания линии сырьем, исключающего непредвиденные остановки в случае неритмичной работы карьера, а также для предварительной (? конвективной) подсушки мела. Целесообразно иметь 10 – 15 суточный запас мела. Со склада мел определённым видом транспорта подается в бункер накопитель, а из него через питатель – с помощью транспортного устройства – в дробилку первичного дробления и в последовательно установленную дробилку вторичного дробления. Дробленый мел подается на сушку, измельчение и дальше в бункера-накопители готового продукта и на затаривание. В зависимости от влажности карьерного мела и схемы переработки допускаются размеры частиц дробленого мела 10 – 20 мм и менее ; чем меньше размер кусков мела после дробления, тем лучше будет происходит его сушка и измельчение. При использовании мела с повышенной влажностью на первой стадии дробления лучше работают молотковые дробилки с уменьшенным числом молотков, а перед дробилкой устанавливают разреженную колосниковую решетку. Из бункера дробленый мел питателем подается на конвейер (ленточный или пластинчатый) и дальше в сушильный барабан. Высушенный мел измельчают и подают в бункер – накопитель, из него затаривают транспортные средства или емкости.

2.2. Принципы разработки меловых месторождений.

Способ ведения горных работ по добыче полезных ископаемых зависит от глубины их залегания в земной коре. Горногеологические условия залегания мела большинства месторождений Централь но-Черноземного, Донецко-Приднепровского и других близлежащих раионов, характеризующиеся близостью его залегания к поверхности, позволяют разрабатывать эти месторождения открытым способом. Так, например, мел Петропавловского месторождения в Белгородской области выходит почти на поверхность. Вскрыша составляет 2 – 3 м. Полезная мощность мела достигает 30 м. Содержание СаСО₃ составляет 95,1-99,2 %; МgСO₃ 0,4-1,3 %; SiO₂ 0,8-3,7 %; Fe₂O₃ до 0,3 %. Объёмная масса 1,3 гр/см³. Предел прочности при сжатии в воздушно-сухом состоянии 2,2 — 2,9 МПа. Учитывая не очень высокую механическую прочность мела, добычу можно производить экскаваторами при любой его влажности. Так как мел этого месторождения по своему химическому составу очень чистый и не содержит примесей, то тонкодисперсный мел можно получить по сухому способу производства без обогащения. Месторождения мела Курской области относятся к (турон-коньякскому ?) возрасту. Месторождения мела Воронежской области относятся к турон-коньякскому возрас ту. adidas superstar femme Мел содержит большое количество карбонатов, и менее 2% некарбонатных примесей, обогащен аморфным кремнеземом. Залегает мел в непосредственной близости к поверхности и прикрыт элювием мела или четвертичными отложениями, что обусловливает также открытый способ его разработки. Добычу мела в карьере осуществляют экскаваторами тип и мощность которых выбирают в зависимости от проектной мощности производства и принятого способа отработки и принятого способа транспортировки. (Э-2005 и Э-2508 с емкостью ковшей соответственно 2,0 и 2,5 м³ ) и транспортируют автомобильным или другим видом транспорта в склад-накопитель или прямо в приемный бункер-накопитель.

2.3. Выбор склада-накопителя

Склад-накопитель закрытого типа используют для того, чтобы обеспечить бесперебойное питание линии сырьем в случае срыва бесперебойной подачи мела из карьера. При наличии склада-накопителя карьер можно перевести на работу в одну смену, сделав соответствующий запас сырья. Рекомендуется иметь 10 – 15-ти суточный запас мела. При соответсвующем устройстве склада-накопителя можно обеспечить соответствующую предварительную сушку мела конвективным теплообменом. Конвективным теплообменом называют процес переноса тепла в жидкости или газообразной среде с неоднородным распределением температуры и скорости, осуществляемый макроскопическими частями среды при их перемещении. В качестве математического аппарата при расчете теплообмена в массе кусковых материалов с неподвижным слоем используют решения Шумана и Анцелиуса, описанные в гл. III и дальше [Теплотехнические расчеты металлургических печей. Под общей ред. А.С. Телегина. – М.: Металлургия ,1970, 528 с.]….

2.4. Принципы выбора технологического транспорта

2.5. Выбор дробильного оборудования

В зависимости от твердости мела дробление осуществляют одной или двумя дробилками, устанавливаемые последовательно. Размер частиц дробленого мела определяется требованиями принятой техники и технологии измельчения. Рекомендуемый размер частиц, подаваемых в струйную мельницу 3 –5 мм. Для высокопроизводительных мельниц (> 5 т/ч) этот показатель может достигать 30 мм. Поскольку карьерный мел с влажностью выше 20% плохо дробится, замазывает рабочие органы дробилок и выводит их из строя предпринимаются меры по устранению этого недостатка: устанавливают специальные очистительные устройства, выбирают подходящий тип дробилок, реконструируют их рабочие органы. Считается [Паус К.Ф. ..], что на меле высокой влажности лучше работают молотковые дробилки с уменьшеным числом молотков и более разреженной колосниковой решеткой. Решение этой проблемы требует соответствующего теоретического обоснования, с учетом пракического опыта эксплуатации различных типов дробилок. Практикой установлена возможность улучшения «смывания» мела горячими газами, генерируемыми ячейковыми или смешанным теплообменником.

2.6. Выбор сушильного оборудования

Тонкодисперсный мел, как показано выше (гл.II, 6), обладает способностью легко увлажняться, причем влага содержится не только на поверхности частиц, но и заполняет внутрипоровое пространство. Количество адсорбционно связанной воды в меле ММС1 составляет примерно 7%, а гигроскопическая влажность очень сильно зависит от относительной влажности воздуха. Мел хорошо впитывает воду, его естественная влажность достигает 30 – 35%, поэтому при транспортировке и хранении во влажной атмосере и под дождем влажность мела резко повышается. Использование влажного мела не только затрудняет процесс его переработки, но ухудшает технико-экономические показатели и качество продукции в производстве строительных материалов и других производствах. Так, применение влажного мела в качестве наполнителя в полимерной, кабельной, резинотехнической, шинной способствует повышению бракованных изделий. …Аналогичные недостатки вызываются применением влажного мела при получении поливинхлоридного линолиума. Учитывая высокую энергоемкость процесса сушки, очевидной становится проблема его оптимизации и выбора соответствующего оборудования для его реализации. Максимальная эффективность машинного оборудования может быть достигнута лишь в том случае, когда энергия распределена таким образом, что это отвечает ее использованию в соответствии с потребностями рабочего процесса. Важным показателем в работе сушильного агрегата (барабана) является удельное паронапряжение, т. е. количество влаги, испаряющееся в 1 м³ объема барабана за 1 час. Паронапряжение зависит от внутренней конструкции сушильного агрегата, влажности поступающего и выходящего материала, времени пребывания его в барабане, скорости двжения теплоносителя, физических свойств мела, от производительности агрегата по высушенному продукту и т. п. Производительность сушильной установки определяется производственной мощностью предприятия и зависит от :

1. коэффициента заполнения, который равен отношению площади поперечного сечения аппарата, занятого материалом, ко всей площади, численное значение которого дает возможность определить количество материала, находящегося в установке время работы и, в случае необходимости, управлять его величиной;
2. объема агрегата – длины и диаметра;
3. скорости перемещения материала;
4. температуры теплоносителя, влажности материала;
5. гранулометрического состава материала.

Задача расчета Исходными данными для определения материального баланса процесса сушки являются: — производительность по высушенному продукту (мелу) G₁ = 5 000 кг/ч; — влажность, поступающего в сушилку дробленного мела w = 20%; — влажность высушенного мела w =0,15. Масса испаряемой в единицу времени влаги: W = G₂ = 5000= 1240,625 кг/ч. Производительность по исходному (масса влажного мела): G₁ = G₂ + W = 5000 + 1240,625 = 6240, 625 кг/ч. Материальный баланс по абсолютно сухому мелу, расход которого в процессе сушки не изменяется и составляет: G_c = G₁ (1 – 0,01 w₁) = 6240, 625 (1 – 0,01×20) = 4992,5 кг/ч. Приняв объемное напряжение сушилного объема (барабана, мельничного пространсва) по влаге (?) m₀ = 40 кг/м³ч, определим его объем : V_c = = = 31,01 м³. Геометрические параметры сушильного барабана (вариант) определяют из следующих соображений [ K. Ф. Паус, И. С. Евтушенко, Химия … ]. Отношение длины барабана к его диаметру целесообразно (?) принять равным 5, тогда связь между объемом барабана и его диаметром выразится уравнением: V_б = 0,785D_б² х 5D_б = 3,925D_б³, откуда D_б = 1,99 м. Принимаем D_б = 2,0 м. Площадь сечения барабана: S_б = 0,785D_б² = 0,785х2² = 3,14 м². Длина барабана: L_б == = 9,87 м. Принимаем длину барабана 10 м. В случае сушки в газодинамическом дезинтеграторе диаметр сушильного объема соответствует диаметру транспортного трубопровода – трубе-стояку, определяемого исходя из условий устойчивого транспортирования измельчаемого материала. Для ГДД – 5 диаметр стояка составляет 0,39 м. S_ст= 0,785х0,39² = 0,119 м². Длина трубы стояка: L_cn = . Если допустить пятикратную циркуляцию материала, то при принятых условиях сушки общая длина циркуляционной зоны должна быть Расчет теплового баланса процесса сушки По данным работы [Бочанов А. И. Механическое оборудование цементных заводов. – М.: Промиздат, 1949], тепло в сушильном агрегате используется следующим образом, %: — на испарение влаги и паропрогрев материала…………………………..35 – 65;

• потери тепла с высушенным материалом………………………… …2 – 6;
• то же с отходящими газами …………………………………………… 8,5 – 25;
• потери тепла поверхностью агргата и топки ………………………….8 – 25;
• прочие потери ………………………………………………………… 4 – 35.

Приведенные данные говорят о том, что потери тепла с высушенным материалом незначительны. Если учесть, что мел в тонкодисперсном состоянии при обычных температурах утрачивает «текучесть», а при более высоких (80 – 120⁰ С) «текучесть» его частично сохраняется, следовательно тепло, переданное материалу, способствуя сохранению текучести и, тем самым, облегчая его транспортировку, не являются потерей. Уменьшение других потерь тепла может быть достигнуто за счет улучшения технологичсеского процесса, оптимизации параметров теплового режима, совершенствования узлов и агрегатов. Таким образом, первоочередным вопросом явл. анализ термодинамических праметров установки. На тепловом балансе базируются различные понятия о тепловой мощности и методах расчета тепловых агрегатов. Тепловой баланс сушилки предполагает расчет статей прихода и расхода тепла, знание которых дает возможность определить количество теплоносителя (топлива или электроэнергии), ……. Для составления теплового баланса должны быть полностью известны конструкция теплового аппарата, вид теплоносителя, технологические условия , осуществляемые в аппарате, его производительность. nike femme solde В качестве сушильных агрегатов применяют: ….. nike blazer Наиболее широкое применение находят сушильные барабаны. Сушильный б-н состоит из стального цилиндра, устанавливаемого на роликовые опоры и через венцовую шестерню и редуктор получающий вращательное движение от электродвигателя и топки , обеспечивающей подготовку теплоносителя путем сжигания топлива в среде окислителя – воздуха. (с.28) Важным показателем в режиме работы сушильного барабана является удельное паронапряжение, т.е. количество влаги, испаряющееся в 1 м³ объема барабана за1 час. Паронапряжние зависит от внутренней конструкции барабана, влажности поступающего и выходящего материала, времени пребывания материала в барабане, скорости движения теплоносителя, угла наклона и скорости вращения барабана, физических свойств мела и т. д. nike air max thea Производительность сушильного барабана зависит:

1. от заполнения барабана мелом, т.е. от коэффициента заполнения равного отношению площади поперечного сечения барабана, занятого мелом, ко всей площади;
2. от размера барабана – длны и диаметра;
3. от гранулометрического состава мела и т.д.

По данным [ Бочанов А. И. Механическое оборудование цементных заводов. –Промиздат, 1949.], тепло в сушильном барабане исползуется следующим образом %:

• на испарение влаги и перегрев пород ………………………..35 – 65;
• потери тепла с высушенным материалом …………………….2 – 6;
• то же с отходящими газами ……………………………………8,5 – 25;
• потри тепла через поверхность барабана и топки ……………8 – 25;
• прочие потери ……………………………………………………4 –35.

Учитывая тот факт, что тонкомолотый мел при 80 –120⁰ С сохраняет сравнительно хорошую «текучесть», затраты тепла на повышние температуры мела следует рассматривать как положительный фактор. Снижение других потерь тепла может быть достигнуто за счет улучшения технологического процесса, оптимизации газодинамического режима, совершенствования функциональных узлов и агрегатов. Характерные особенности и задачи исследования динамика потоков при струйном измельчении. Основой струйного измельчения является использование гидроаэродинамических эффектов, в частности эффектов получаемых при взимодействии струй между собой, с частицами, а также при обтекании струями стенок, ограничивающих движение многофазных потоков. Разработанные варианты принципиальных схем струйных мельниц аналогичны, если иметь в виду функциональную структуру отдельных узлов (устройств ускорения частиц, помольной камеры, классификатора, пылеулавливающей системы). Однако техника построения указанных элементов имеет и свои особенности. Одни и теже операции могут выполняться разлчными по схеме и по характеристикам элементами. Отдельные элементы и целые модули, применение которых наиболее рационально для построения однотипных функциональных элементов струйных мельниц могут оказаться подходящими в процесе измельчения определенного вида материала и непригодными для измельчения других материалов. Структурные элементы струйных мельниц просты в изготовлении, однако разработка каждого образца, с учетом требований к качеству получаемого продукта требует постановки сравнително больших по объему исследований. Это объясняется исключительной сложностью гидроаэродинамических процессов при выполнении операций ускорения частиц газовым потоком, их разрушения, классификации по размерам и выделения из потока, измельченных до заданных размеров частиц. Сложность реализации указанных процессов усугубляется, в случае необходимости, термической и/или химической обработки измельчаемого материала. Углубленное изучение этих процессов на предпроектной стадии разработки струйных мльниц, требующее объединенных усилий гидроаэродинамиков, механиков, химиков, …является необходимым условием дальнейшего их усовершенствования. Решение указанной комплексной инженерной проблемы осложняется тем, что практически не удается её полностью формализовать, т. е. осуществить математическую постановку задачи с последующим отысканием решения соответствующими математическими методами. Характеристики течений рабочей среды, которыми определяется выполнение операций измельчения, клиссификации, транспортирования, классификации (разделения по фракциям) измельчаемого материала, а также выделения из потока рабочей среды частиц с заданными свойствами, зависит от распределения давлений, температур и скоростей течения в отдельных точках и на отдельных участках тракта. Сложной является уже структура одиночной струи, вытекающей из сопла. Существенно различны характеристики ламинарных и турбулентных струй. На начальном участке турбулентной струи (рис. …) имеется ядро постоянных скоростей, в котором осевая скорость течения и соответствующее ей давление скоростного напора не меняются (на рисунке эта область течения очерчена пункирной линией). За пределами ядра скорость течения на начальном участке струи уменьшается по мере приближения к границам струи; на основном же участке струи , примыкающем к начальному участку, скорость течения меняется вдоль оси струи и, кроме того, изменяется по определенному закону в каждом нормальном сечении струи по мере удаления от её оси. При соударении двух струй (рис. …) одна струя не просто отклоняет другую, но происходит сложное взаимодействие между частицами обоих исходных потоков, что приводит к образованию нового результирущего течения. Еще более сложны процессы соударения трех и более числа струй (рис. …). На характер взаимодействия струй влияет их стесненность, обусловленную наличием стенок, ограничивающих движение потоков. При движении струи вблизи стенки давление между струей и стенкой оказывается меньшим, чем во внешней области и, вследствии этого, при определенных условиях примыкает к стенке. В гидроаэродинамике это явление носит название эффект Коанда. При распространении струй в камере благодаря процессам турбулентного смешения, в область взаимодействия струй вовлекаются частицы рабочей среды из областей, примыкающим к струям. При этом в пристеночных областях возникают сложные вихревые движения, которые, в зависимости от конфигурации стенок или способствует отклонению первичных струй к стенкам, или, наоборот, направляют первичные струи к центральной части камеры. Чтобы стабилизировать течения и создать нормальные условия для управления основной струей, режимом инжектирования измельчаемого материала, необходимо предусмотреть специальные меры, например снабдить инжектор регулируемыми вентиляционными каналами, сообщающими внутренние его полости с полостями других элементов установки – с окружающей средой. К основным показателям, характеризующим, например, работу инжектора, относятся (?????) коэффициенты усиления по давлениям и расходам, представляющие собой отношения давлений и расходов на выходе разгонной трубки инжектора к давлениям и расходам инжектируемой среды. Максимальные значения этих величин получаются при определенных (оптиальных) значениях геометрических параметров инжектора (расшифровать, научно обосновать), конфигурации и относительные размеры каждого элемента.– расстояния от сопла до … Степень использования на выходе инжектора механической энергии, которую несет в себе струя, поступающая из разгонных трубок, существанно зависит от соотношения размеров инжектора, от конфигурации начального участка …, от места расположения и размеров вентиляционных каналов и т. д. Еще более сложное влияние на характеристики течений, а следовательно, и на выходные характеристики элементов оказывает соотношение размеров струйных элементов, имеющих важное значение не только на стадии их разработки, но и при изучении возможностей дальнейшего совершенствования их характеристик.. Развитие струйного измельчения обусловили необходимость исследования новых вопросов в области теоретической и экспериментальной гидроаэродинамики. Теоретические исследования рабочих процессов в элементах мельницы встречают на своем пути большие трудности, в силу сложности, имеющих в них место, отмеченных выше гидродинамических явлениий.В связи с трудностями, с которыми сопряжено теоретическое исследование характеристик элементов струйных мельниц, основное значение при их научении приобретают опыты. При этом принципиально возможно использование всех средств экспериментальной гидроаэродинамики: визуализация течений оптическими и другими методами, непосредственное измерение давлений и скоростей в различных точках поля взаимодействия струй и др. Наличие включений твердой фазы затрудняет проведение экспериментальных исследований Применительно к имеющим место условиям, основным, хотя и наиболее трудоемким, методом исследования, применяемым при разработке конструктивных элементов мельницы, является последовательное изучение влияния на их внешние характеристики многочисленных факторов (размеров, формы, относительного расположения отдельных элементов и связывающих их каналов, отношния геометрических размеров сопрягающихся участков и т.д.и т. п.). Под внешними характеристиками конструктивных элементов струйных мельниц понимаются зависимости давлений, расходов, мощности потоков и т.п. на выходе каждого элемента, от численных значений соответствующих величин на их входах, т.е. в каналах управления. Весьма эффективно сочетание такого метода проведение исследований и доводочных испытаний с теоретическим (аналитическим), хотя и приближенным методом анализа, позволяющим составить предварительное представление о качественной картине внутримельничных процессов Процессы взаимодействия гетерогенных потоков в ограниченных стенками пространствах, сопровождаемые обычно возникновеием вихревых движений, значительно сложнее процессов обтекания твердых тел однофазными потоками, к расчету и исспедованию которых приспособлен аппарат современной гидроаэродинамики. Большие трудности возникают как при попытках достаточно полного математического описания процессов работы отдельных элементов струйных мельниц, так и при изыскании приемов точного решения получаемых уравнений. Вместе с тем, даже приближенное аналитическое исследование указанных процессов, основанное на принятии гипотез, лишь грубо отображающих истинную картину взаимодействия течений, приводит в ряде случаев к зависимостям, облегчающим обработку опытных данных и позволяющим представлять эти данные в форме, удобной для последующего анализа. Необходимость в исследовании характеристик элементов струйных мельниц обусловлена не только целью оптимизации конструктивного их варианта, но, и даже в большей мере, определяется требованиями согласования режимов в процессе их совместной работы. Параметрами, определяющими режим работы, являются материальные и энергетические потоки …(с.43) Опыт разработки функциональных элементов и эксплуатации струйных мельниц показывает, что несогласованность режимных параметров элементов, исключает их нормальную работу. Несогласованность режимов могут вызывать высочастотные колебания, обусловленные как гидроаэродинамическим процессами в каждом элементе, так и взаимодействием потоков в отдельных каскадах, образующих в своей совокупности сложную динамическую стиками функциональных элементов, но и характеристиками коммуникационных каналов, объединяющих эти элементы и составляющих сложную разветвленную структуру аэродинамических элементов с обраными связями. В зависимости от соотношения проходных сечесистему. Эсплуатационные качества струйных мельниц определяются не только характеристикой каналов и выходных сечений соединяемых ими элементов. Перераспределение материальных потоков по коммуникационным каналам реализуется за счет кинетической энергии газовых струй, или же за счет значительной части этой энергии преобразованной в потенциальную энергию, при поступлении потока в коммуникационный канал. От величины выбранных проходных сечений, а также состояния поверхности ограничивающих стенок, зависят, с одной стороны, — потери механической энергии потока при передаче материальных потоков по каналам в стационарных условиях и, с другой стороны, скорость передачи материальных потоков по этим каналам от одного элемента к другому. Так как в силу инерционности процессов разделения материала по фракциям равработалных к настоящему времени струйных элементах передача слгналов управления занимает время, лзмеряемое лижь тысзсдныил или даже десятитысячными допжыи секунды, скорость передачи сигналов чаце всего ограничив ается коммуникационным л каналами. Теоретические и экспериментальные исследования показывают, что при правильном выборе сечений коммуникационных каналов, когда передача сигналов изменешм > режима не замедляется из-за возникновения больше г ло амплитуде отраженных волн, скорость этой передачи приближается к скорости распространения звука в соответствующей среде. При этом для приборов пневмоликв, в которых сигналы управления проходят через целый ряд последовательно соединенных каскадов первичных *пе -менюн, граница дилЯчооЯа ирои^о^ае.йМА числ^г чи^^’^ ляется значениями порядка сотен герц. Описанные принципы выполнения различных операций на струях, без применения механических подвижник частей, могут использоваться для управления потоками большой мощности. Вместе с тем, оказывается возможным строить элементы, предназначенные для приборов контроля и управления общепромышленного назначения, у которых сечения каналов составляют лишь десятаю доли миллиметра. Анализ характеристик струйных элементов и коммуникационных каналов показывает, что скорость выполнения; операций в приборах струйной автоматики можно еще увеличить. Повышение быстродействия достигается уменьшением размеров струйных элементов и построенных на них приборов. Скорость передачи сигналов зависит занж о от свойств рабочей среды; при работе с газовыми средами на нее влияют давление и температура, вязкость газа к величина избыточного давления, под действием которого течет газ в каналах первичных элементов. Расчеты, хорошс подтверждаемые опытными данными, показывают, например,, что при прочих равных условиях быстрод«йстви« струйных элементов, работающих на гелии, в несколько раз больше, чем при их работе на воздухе. Возможность еще большего уменьшения элемевгов к приборов, с чем связано дальнейшее повышение их быстродействия, определяется в основном технологией изготовления приборов. Вообще в области струйной автоматики вопросы:, связанные с принципами построения приборов и сногем, вопросы гидроаэродинамики элементов и вопросы технологии изготовления приборов связаны между собой самым тесным образом. Можно было бы привести множество примеров, иллюстрирующих это положение. Важное значение размеры элементов, когда сечение каналов не превышает 1 мм или даже десятых долей миллиметра, затрудняет проведение экспериментальных исследований. Поэтому оказывается необходимой разработка специальных приемов экспериментирования и специальной аппаратуры. При этом, наряду с натурными испытаниями, большое значение приобретают и методы моделирования, поскольку выводы, основанные на эмпирических зависимостях имеют силу лишь для расчета тех установок, на которых они были получены.(см. Тр.Евр.сов.с497) В указанных выше условиях основным, хотя и наиболее трудоемким, методом исследовании, применяемым при разработке первичных струйных элементов, является последовательное изучение влияния на их внешние характеристики различных факторов (размеров, формы и относительного расположения отдельных каналов и др.). Под внешними характеристиками струйных элементов мы понимаем характеристики зависимости давлений, расходов, мощности потоков на выходе элемента от соответствующих величин на входах, т. е. в каналах управления. Весьма эффективно сочетание такого метода ведения исследовательских и доводочных работ с приближенным теоретическим анализом и с другими методами экспериментального изучения характеристик элементов, позволяющими составить предварительное представление о качественной картине взаимодействия течений в камерах элементов. Необходимость в исследовании характеристик элементов струйной техники возникает не только при изучении отдельных элементов, но определяется также требованиями согласования характеристик элементов при их совместной работе в технологической схеме, где они могут находиться в различных сочетаниях. Требуется согласование расходов и давлений, получаемых на выходе элементов, с расходами и давлениями в каналах управления следующих по цепи воздействий элементов, которым передаются команды управления. Это достигается соответствующим выбором входных и выходных сопротивлений (если следовать терминологии, принятой в теории эл. цепей — входных и выходных импедансов) каждого элемента. Уровни входных сигналов при объединенной работе струйных элементов задаются такими, чтобы, с одной стороны, достигалось максимальное усиление сигналов и были бы эффективными процессы управления, и, с другой стороны, обеспечивалась бы помехоустойчивость, нечувствительность ко всякого рода возмущениям. При изменении в процессе операции течений в элементах (при релейном изменении ( …с.44) Металлоемкость измельчительного оборудования имеет немаловажное значение в экономике процесса измельчения. Среди всех типов измельчительного оборудования самой низкой металлоемкостью считаются струйные мельницы, используемые для измельчения всех видов материалов с твердостью по шкале Мооса от 1 до 10. В конструктивном отношени струйная мельница включает инжекторные устройства, помольную камеру, классификатор. louboutin femme Вес таких мельниц примерно пропорционален величине производительности и составляет: …………………. Для сравнения можно указать, что трубчатые мельницы производительностью 1500 кг/ч, потребляющая 75 кВт/ч, весит 31,2 т и имеет габариты 1220×3200×2250 мм, трубчатая мельница производительностью 7000 кг/ч. потребляющая 250 кВт/ч, весит 91,6 т при габаритах 20900×5700×5000 мм [Air Stream Desing from Poland. «Mining Magazine», 1966? t. 114, №3, febr. 193, 195]. Пути повышения эффективности измельчения (в файл «Доктор») Среди вопросов, представляющих интерес с точки зрения повышения эффективности струйных мельниц немаловажное место занимают вопросы оптимизации термодинамических параметров процесса, а также увеличения единичной производительности (размеров мельниц). Вопрос оптимизации термодинамических параметров процесса измельчения напрямую связан с оценкой режимов работы основных функцональных узлов дезинтегратора – источников рабочего тела (энергоносителя), ускоряющей системы ( инжекторов), … (помольной камеры), пневмотранспортной системы, классификатора. Вопрос оптимизации источников энергоносителей связан с выбором конструктивного варианта, принципа действия и типоразмера устройств повышения потенциальной (давления) и тепловой (температуры) энергии рабочего тела … Оптимизация ускоряющей системы … Оптимизация помольной камеры … Оптимизация процесса сепарации … Оптимизация пневмотранспорта. Оптимизация системы ускоряющей чатицы непосредственно связана с характером механизма измельчения, превалирующим в зоне помола. При ударном измельчении разрушающие напряжения создаются силами инерции. Они возникают при столкновении частиц с преградой, возникающей на пути движения частиц (ударная плита, встречнодвижущаяся частица, оградающие стенки). Величина напряжения является функцией вида удара – прямого, косого, центрального или внецентренного). (Тр.Евр.Сов. с.497). Поскольку на процесс измельчения помимо свойств измельчаемого материала, определяющее влияние оказывают свойства рабочего тела (плотность, температура …), а также степень заполнения (концентрация) измельчаемым материалом, то оптимальный диапазон изменения параметров каждого функционального элемента не остается постоянным (?). Поэтому для достижения высокого эффекта измельчения при оптимальных расходах …следует выбирать с учетом всех влияющих факторов. …(см. стр10 Перевод: 19/9691 Обзор соврем. методов …) Среди преимуществ увеличения единичной производительности мельниц отмечают:

1. Снижение капитальных затрат на тонну измельчаемого материала (рис. с. 13).
2. Компактность, простота монтажа.
3. Сокращение расхода энергии.

   Для шаровой мельницы установлены следующие соотношения: расход энергии = kLD^2,4 , производительность = kLD^{(2,6 – 3,0)} . Для струйных мельниц аналогичные показатели определяются зависимостями: …. Сокращение количества вспомогательного оборудования (промежуточных – буферных, емкостей, транспортных устройств, пылеулавливающих устройств и т. п.), снижение сопротивления холостого хода и повышение кпд.

4. Более эффективное использование футеровки мельницы.

Физико-химические свойства и область применение мела

Несмотря на то, что требуемые физико-химические свойства мела – основа качества продукции, получаемой на его основе, в литературе слабо освещены требования к этому технологическому показателю и способы его обеспечения. Единственная работа — книга, вышедшая небольшим тиражом (2000 экз) в СССР в 1977 г. [Паус К.Ф., Евтушенко И.С., Химия и технология мела. – М.: Стройиздат, 1977, 138 с.], более-менее полно раскрывает проблему производства и потребления мела. Результаты исследования авторов монографии по оценке физико-химических свойств тонкодисперсного мела некоторых месторождений (Логовского месторождения – ММС1, ММС2, ММ1 и Белгородского месторождения — Б) приведены в таблице.

Пористость характеризует число отверстий (мелких пор) пронизывающих твердое тело. Гигроскопическая влажность – влажность образованная влагой поглощенной из воздуха. Адсорбционные свойства — ……………, являются важной харатеристикой прошкообразных материалов. Они используются при определении удельной поверхности порошков. Гигроскопическая влажность, адсорбция и десорбция паров воды имеют большое значение для транспортировки мела. Не менее существенной характеристикой порошков является степень дисперсности и характер распределения частиц по размерам. Зная это распределение можно определить: степень полидисперсности порошка, т. е. каковы размеры самой большой и самой маленькой частицы; какого размера частиц больше всего, каков его фракционный состав. Дисперсионный анализ наглядно иллюстрируется так называемой кривой распределения, позволяющей решать целый ряд задач в технологии переработки мела. Не менее важной характеристикой мела является его гидрофобность, т.е. неспособность его взаимодействовать с жидкой дисперсионной средой, способной рассеивать частицы по большей площади или обьему. Получениние гидрофобного мела Целью получения гидрофобного мела является:

• придание частицам мела гидрофобных (водоотталкивающих) свойств;
• предупреждение увлажнения мела при его транспортирове, хранении;
• улучшение адгезии (прилипание) между массой полимера и частичками мела при использовании его в качестве наполнителя в полимерной, кабельной, резинотехнической и шинной промышленностях;
• возможность использования мела в качестве гидротеплоизоляционного материала;
• возможность использования мела в качестве гидрофобизатора строительных изделий.

Вещества, которые способны модифицировать свойства поверхности материала, в том числе и мела, превращая её в гидрофобную, называют гидрофобизаторами. Все гидрофобизаторы по их химической природе делятся на четыре группы: низкомолекулярные органические; кремний органческие; полиерные и неорганические. Низкомолекулиярные органические гидрофобизаторы представлены самыми разнобразными классами органических соединений: парафины, их композиции и продукты окисления; спирты (преимущественно высшие); хлорированные углеводороды; жирные монокарбованные кислоты, их соли и композициина их основе, функциональные производные карбоновых кислот; сложные эфиры; амиды; уретаны; мочевны; изоцеанты и диизоцанта;айиантыы; гетероциклические соединения – производные этилэнимина; эпоксидные соединения. (см. пояснения с.58, Паус) К кремнийорганическим гидрофобизаторам относятся:

• алкилсиликонаты щелочных металлов;
• полиорганосилоксаны;
• продукты гидролиза алкилгалоиндсиланов;
• силазаны – полимезационно-способные органические производные кремния, содержащие в молекуле винильные группы, а также другие функциональные производные кремнийорганических соединений.

Азотистые производные кремнийорганических соединений — лазаны применяются сравнительно редко. Их можно использовать для обработки перлитного теплоизоляционного материала,текстильных материалов. Значительная часть агентов гндрофобизацни включает в составе молекулы полифторорганические радикалы. Введение таких радикалов позволяет придавать обрабатываемой поверхности не только гидрофобные, но и олеофобные свойства (т. е. несмачиваемость углеводородами). Полимерные гидрофобизаторы. Наибольшее распространение в качестве гидрофобизаторов нашли полимеры акрилового ряда. В частности, полиакриловая кислота использована для гидрофобизации синтетических гелей. Полиметакриловая кислота или её смеси с поливинилхлоридной или полиэфирной смолой предложены для обработки поверхностей каменных стен, скульптур, архитектурных элементов. Эфиры полиакриловых кислот используются для обработки тканей, волокон, бетонов и каменной кладки, пористых поверхностей пластмасс, лессовидных суглинков. Большое число работ посвящено использованию поливинилацетата и продукта его гидролиза — поливинилового спирта. Поливинлацетат предложен для гидрофобизации силикатов, карбонатов, гипса, сланца, бетонов. Неорганические соединения широкого распространения в качестве гидрофобизаторов не нашли. Как правило, это силикаты, способные в результате выветривания образовывать влагонепроницаемую пленку на поверхности обработанного изделия. Силикаты щелочных или щелочно-земельных металлов придают водоотталкивающую способность поверхностям гранулированных вспененных полистирольных композиций, камням, кирпичной и каменной кладке, асбестоцементу, штукатурке. Анализ областей применения различных гидрофобизаторов позволяет сделать вывод о том, что для гидрофобизации сыпучих териалов наиболее пригодны, по-видимому, сравнительно низкомслекулярные органические вещества или кремнийорганическне соединени, способные полимеризоваться непосредственно на поверхно сти обрабатываемого материала. Выбор конкретного класса гидрофобизатора определяется условиями эксплуатации гидрофобизируемого материала, желательной длительностью сохранения им гидрофобных: свойств и т. д. Анализ литературных источников показал, что наиболее распространенными гидрофобизаторами являются карбоновые кислоты, что, очевидно, обусловлено наличием у этих кислот достаточно длинных углеводородных цепей и реакционно-способной карбоксильной группы. Гидрофобизация мела — это принципиально новое научно-техническое решение получения материала, обладающего рядом новых полезных свойств. К числу таких свойств относятся водонепроницаемость, низкая теплопроводность, неспособность поглощать пары воды из воздуха и смачиваться водой. В ряде стран появились предприятия по производству гидрофобного мела. В иностранной литературе широко рекламируются разные сорта мела с активированной поверхностью: калит, калцет, кальван, вали (американские активированные мела), японский мел хакуенка. Калит — высокодисперсный углекислый кальций, обработанный стеариновой кислотой. Выпускается калит № 1, содержащий 1% стеариновой кислоты, а калит № 3 с 3% стеариновой кислоты. Калит № 1 и № 3 — белого цвета, хорошо диспергируется и не смачивается водой. Кальван представляет собой ультратонкий осажденный углекислый кальций с активированной поверхностью. Он не смачивается водой и активирует вулканизацию каучуков. Плотность его — 2,65 г/см³_. Кальцен — активированный осажденный продукт, содержащий 97—98% углекислого кальция и 2% активирующего вещества. Soldes 2017 Asics Плотность калъцена около 2,7 г/см³. Поверхность частиц покрыта каучукорастворимыми органическими соединениями, которые улучшают диспергирование кальцена в каучуке. Вали-1 — осажденный мел, обработанный стеариновой кислотой. Не смачивается водой. Мел хакуенка — это особый вид углекислого кальция высокой дисперсности и улучшенной активности. Приготовляется он с защитным коллоидом. Плотность его 2,634 г/см». Хакуенка поставляется пяти сортов. Активированный мел в Англии изготовляется несколькими способами [40 – Мишустин И. Д. Обзор научно-исследовательских и промышленных работ в области активирования наполнителей каучука. НИИШП ОБТИ, 1944]. Один из них заключается в следующем: приготовляют известковое молоко, содержащее 20% Ga(OH)₂, к нему прибавляют небольшое количество электролита или многоатомного спирта. Затем известковое молоко разбавляют водой до получения нужной концентрации и пропускают углекислый газ при температуре 35°С до получения нейтральной суспензии CаCO₃. К суспензии добавляют 1—2% массы мела защитного коллоида (мыло, касторовое масло и др.). Суспензию высушивают, измельчают и просеивают, При обработке СаСОз 10%-иым стиролом происходит прививка полистирола к поверхности СаСОз [77]. Удельная поверхность мела и количество привитого полистирола достигают постоянных значений в течение 120 мин. В работе [75] поверхности СаСО₃ модифицировали стеариновой, 1 — .оксистеариновой и абиетниовой кислотами. Гидрофобизированный мел в дальнейшем классиффиццируюют в воздушных центробежных классификаторах с целью выделения высокодисперрсных фракций.

2. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГИДРОФОБИЗАЦИИ МЕЛА СИНТЕТИЧЕСКИМИ ЖИРНЫМИ КИСЛОТАМИ

Гидрофобизация порошкообразных материалов, в частности мела, происходит путем закрепления на поверхности частииц тонкого слоя гидрофобизатора, причем последний должен прочно удерживаться на этой поверхности в период хранения и применения продуктов в различных производствах. Как известно, адсорбция поверхностно-активных веществ может быть обусловлена действием физических или химических сил. Физическая адсорбция обратима, и теплота физической адсорбции составляет всего 8 — 32 Дж/моль. Хемосорбция обычно необратима, и ее теплота может достигать 800 Дж/моль. С увеличением температуры хемосорбция возрастает, а десорбция обычно начинается, когда температура повысится до такого значения, при котором происходит термическое разложение адсорбированных молекул. Учитывая изложенные общие соображения, для создания прочной связи между гадрофобизаторами и поверхностью частиц целесообразно использовать явления химической адсорбции, т. е. образование химической связи между поверхносстью частиц мела и молекулами гндрофобизатора. Для осуществления химической адсорбции необходимы два условия: 1) поверхность частиц мела должна обладать активными центрами и 2) молекулы гидрофобизатора должны иметь полярную группу, способную к химическому взаимодействию с поверхностью частиц мела. Рассмотрим возможности выполнения первого условия. Свободные валентности у частиц мела, представляющих собой 90 — 99% карбоната кальция, в водной среде могут образовываться как благодаря гидролизу ионов, так и благодаря адсорбции из растворов различных ионов и комплексов, таких, как HCO₃^—, СО₃^{2 —}, Ca ²⁺, СаНС0₃⁺. Исследования [80 Merkle G., Chnemuller W. «Tanidustri-Zeitung», 91, 161, 1967] показали, что в водных суспензиях, содержащих частички карбоната кальция, могут происходить следующие реакции: Са²⁺ + HСO ₃ ^— ↔СаНСО₃ ⁺; рК = — 0 , 87 . (26) СаНСО₃ ⁺ ↔ СаСО₃ aq + H⁺; рК = -7,99 (27) Са²⁺ + ОН^— ↔СаОН⁺; рК ═ — 1 , 3 (28) CaOH⁺ + ОН^— ↔ Са(ОН)₂ aq ; рК = — 1 , 3 . ‘ (29) Из-за небольшой растворимости карбонатов кальция на поверхности частиц мела образуются участки, из которых диссоциировали в воду ионы СО₃^2— или Ca²⁺. Эти участки представляют собой впадны и выступы с различными зарядами. Между ионами, оставшимися на поверхности, и молекулами воды могут протекать следующие реакции: — СО₃ + Н ₂О ↔ — СО₃Н + Н⁺ (30) — Са⁺+ Н₂ О ↔ — СаОН + Н⁺ (31) С увеличением рН раствора равновесие реакции (30) сдвигается влево, что приводит к увеличению числа отрицательных зарядов; с уменьшением рН равновесие (31) сдвигается также влево, но увеличивается число положительных зарядов. Эквипотенциальная точка соответствует значению рН от 5 до 6. Поэтому в нейтральных системах на поверхности частиц мела больше отрицательных, чем положительных зарядов, а суммарный потенциал имеет отрицательное значение. Наличие большого числа зарядов на поверхности частиц мела обеспечивает реакционную способность этой поверхности с химически активными гидрофобизаторами. Сухой мел также обладает активными центрами. Их можно обнаружить методом определения силы кислотности, которая характеризуется способностью твердого тела превышать адсорбированный электрически нейтральный кислотный индикатор АН в его сопряжен ную кислотную форму по реакции: АН + ‾В ↔ ˉАВ + Н⁺, (32) где ‾В — твердое основание; АВ — сопряженная кислота. Силу основности поверхности гидрофобного мела оценивали индикаторным методом. Для определения ее использовали различныеиндикаторы (табл. 17). На поверхность мела капали раствором данного индикатора в четыреххлористом углероде. При этом индикаторы тимоловый синий ….(с. 60 Паус)

5. ПРОИЗВОДСТВО ГИДРОФОБНОГО МЕЛА СПОСОБОМ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ГИДРОФОБИЗАЦИИ ЕГО ЧАСТИ (Паус, с. 82)

Гидрофобный мел на Логовском меловом комбинате в течение ряда. лет получали путем совместного помола мела и гидрофобизатора, в качестве которого использовали синтетические жирные кислоты фракции С₁₇ — C _20. При этом наблюдались налипание гидрофобизатора на мелющие тела, скопление его в мертвых зонах, агрегация частиц мела. В результате получался гидрофобный мел неоднородного состава, как по размерам частиц, так и по распределению гндрофобизатора. Такой гидрофобный мел по качеству значительно уступал импортируемому из Франции. Требовалосъ найти иное решение, которое позволило бы значительно улучшить качество выпускаем гидрофобного мела. И. С. Евтушенко, А. В. Чередниковым, И. С. Марковским и др. [25, . Евтушенко И. С, Марковский И. С., Чередников А. В. и др. Способ получения гидрофобного мела. Авт. свид. СССР, № 393211. Бюл. изобр., № 33, 1973] было предложено для улучшения распределения гидрофобизатора в меле и повышения интенсификации процесса в сырье добавлять предварительно гидрофобизированный молотый мел, а затем производить совместный помол. В соответствии с этим предложением на Логовском комбинате была разработана технологическая линия (рис. 44). Мел из бункера подается в сушильный барабан, где и сушится до остаточной влажнocти не более 0,15%. Cyхой мел направляют в шаровую мегльницу д.ля помола. Молотый мел поступает в классификатор, в котором отделяется тонкодисперсная фракция, а крупная винтовым конвейером выдается в шаровую мельницу. Гидрофобизация мела происходит в винтовом конвейере. Для этого над винтовым конвейером установлена ёмкосгь с расплавленными синтетическими жирными кислотами. nike air max 1 С помощью разбрызгивающего устройства гидрофобизато равномерно орошает перемещаемый винтовым конвейером тонкомолтый мел. При зтом очень важно, чтобы температура мела была сак можно выше и во всяком случае не ниже температуры плалавления СЖК (45 – 50⁰С). Обычно температуру массы мела в винтовом конвйере поддержива ют на уровне 80 – 100⁰С. Из винтового конвейера гадрофобизированный мел вновь подается в шаровую мельницу, туда же одновременно подается гидрофильный мел из сушильного барабана. При совместном помоле гидрофильного и гидрофобного мела происходит перераспределение гидрофобизатора с поверхности гидрофобных частиц, имеющих избыток гдрофобизатора на поверхность гидрофильных частиц и вновь образующиеся поверхности. В классификатор теперь уже подается гидрофобный мел который вновь делится на на тонкодисперсную и бо-лее трубую фракции. Грубодисперсная фракция вновь поступает на гидрофобизацию в винтовой конвейер. Процесс осуществляется непрерывно. Последующие после классификации операции направлены на выделение мела из потока газа и окончательной его очистки.

Достоинством предложенного способа получения гидрофобного мела является высокая эффективность смешивания при совместном измельчении различных материалов; оно лучше, чем при комбинированном процессе раздельного помола с последующим смешиванием [Танака Т., Селективный размол двухкомпонентных смесей, составные части которых обладают различной размалываемостью. Труды Европейского совещания по измельчению. – М.: Из-во л-ры по строительству,1966, с. 326 – 338.]. Большой практический интерес представляет влияние изменения дозировки СЖК, на качество гидрофобного мела, в частости фракций С_{17 –} С₂₀ , в производственных условиях. Исследования такого влияния были проведены непосредственно на Jlorовском меловом комбинате.