Получены наночастицы методом механического диспергирования

Вайтехович, Петр Евгеньевич

Козловский, Виталий Игоревич

Belarusian State Technological University

468   Рисунок 2 –Влияние состава сополимера на физико-механические показатели волокон (после термоориентационного вытягивания)  Таким образом, экспериментальные данные, полученные в ходе выполнения работы, указывают на необходимостьучета существенного влияния природы КМ на свойства прядильных растворов и волокон на основе терсополимеров АН, МА и КМ.  УДК 621.926 В.И. Козловский, ассист.;  П.Е. Вайтехович, д-р техн. наук, доц.  (БГТУ, г. Минск) ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ И ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ  МАТЕРИАЛОВ В ШАРОВОЙ МЕЛЬНИЦЕ С МЕШАЛКОЙ Шаровые мельницы с мешалкой широко используются в зару-бежной практике для сверхтонкого помола и даже для доведения час-тиц до наноразмеров [1,2]. Такие агрегаты появились и на отечествен-ных предприятиях, прежде всего в лакокрасочной промышленности. В них осуществляется сверхтонкий помол и частицы доводятся даже до наноразмеров. Преимущества шаровых мельниц с мешалками под-робно указаны в одной из наших работ [3]. Исследования проводились на шаровой мельнице с мешалкой, работающей в непрерывном режиме. Для помола использовались ме-лющие тела (чугунные шарики) диаметром 1 и 3 мм, а  в качестве пе-ремешивающего органа вал с насаженными на него прямыми дисками и втулками. Измельчению подвергались каолин, мел и белая сажа. Эксперименты проводились по методике, описанной в работе [4]. При проведении экспериментов с шариками диаметром 3 мм показали, что из-за сокращения времени пребывания материала в зоне воздействия произошло загрубление продукта. И хотя максимальный 469  размер частиц измельченного продукта не превышал 20 мкм, мини-мальный составлял 0,6 мкм.  Переход от шариков диаметром 3 мм к одномиллиметровым по-зволил уменьшить конечный размер продукта. Это хорошо просмат-ривается на характеристиках распределения крупности размеров час-тиц для различных материалов (рис. 1). По этим характеристикам видно, что максимальный размер час-тиц в основном составил около 10 мкм, а минимальный – 0,3 мкм. Причем в готовом продукте стали преобладать частицы размером 1–5 мкм. Но все равно уменьшение размера измельчающих тел до 1 мм не позволило получить наночастицы с d ≤ 0,1 мкм (100 нм). Поэтому следующий этап исследования заключался в изучении гидродинамики загрузки внутри мельницы. Аналитически и экспери-ментально определить скорости движения отдельных элементов за-грузки довольно затруднительно. Решить эту задачу можно с помо-щью пакета прикладных компьютерных программ. При моделирова-нии задавались давлением, создаваемым на входе и выходе, скоро-стью подачи, а также плотностью и вязкостью загрузки. В результате моделирования удалось получить распределение скорости движения суспензии в рабочей зоне мельницы (рис. 2а). Максимальное ее значение 9–11 м/с зафиксировано вблизи вращаю-щихся дисков.  а) каолин; б) мел; в) белая сажа Рисунок 1 - Характеристики распределения крупности материалов, измельченных шариками диаметром 1 мм, в мельнице с дисками, располо-женными перпендикулярно относительно оси вала  470  В междисковом пространстве скорость среды снижается до 5–8 м/с. Очевидно, что максимальные сдвиговые напряжения, а, соответ-ственно, и максимальный истирающий эффект достигается при рез-ком изменении скорости в зоне дисков. Следует отметить, что эти зо-ны стабильны во времени и пространстве и занимают незначительную часть рабочего объема мельницы. Все указанное выше является сдер-живающим фактором повышения эффективности измельчения.  Для интенсификации движения элементов загрузки, ее турбули-зации, увеличения градиента скорости предложена новая конструкция мешалки, с дисками расположенными под углом относительно оси ва-ла (рис. 2б). Компьютерное моделирование гидродинамической об-становки в мельнице с таким  рабочим  органом  показало  существен-ное  изменение  распределение поля скоростей. Зона   повышенной   турбулизации  в  пограничном  слое возле  дисков сохранилась. Но одновременно появилось много других зон с различными скоростями. Так в месте сближения соседних дисков скорость рабочей среды со-ставляет 9–11 м/с, а при отдалении 5–9 м/с. Даже статическая картин-ка,  зафиксированная на рисунке 2б, показывает значительно большую турбулизацию потока внутри мельницы.  а)                                                           б) а)  диски расположенные перпендикулярно относительно оси вала;  б) наклонными дисками Рисунок 2 - Распределение  скорости загрузки внутри  шаровой мельницы  Но при вращении вала в каждое следующее мгновение распределение жидкости будет меняться в пространстве как в радиальном, так и в осевом направлениях. Таким образом, использование мешалок с на-клонными дисками позволяет создать нестационарный режим движе-ния с большим градиентом скорости, что должно способствовать по-вышению эффективности диспергирования. Для проверки этой гипо-тезы был изготовлен и смонтирован рабочий орган с наклонными дисками. Все остальные элементы экспериментальной установки ос-тавались неизменимы. На данной установке была проведена серия опытов по определению эффективности диспергирования. Все усло-вия экспериментов были идентичными, как и в случае с дисками рас-положенными под прямым углом относительно оси вала, результаты которых представлены на рисунке 1. Характеристики распределения 471  крупности материалов, измельченных в мельнице с новым рабочим органом, имеют существенные отличия, рисунок 3.   а) каолин; б) мел; в) белая сажа Рисунок 3 - Характеристики распределения крупности материалов,  измельченных в мельнице с наклонными дисками Во-первых, максимум на кривой распределения сместился в ин-тервал 1–5 мкм. Во-вторых,  наблюдается  уменьшение  максимально-го  размера  частиц. Особенно это хорошо просматривается у каолина и мела, где он уменьшился от 10 мкм до 5 мкм. И самое главное, на всех трех харак-теристиках крупности появляется фракция с размером менее 0,1 мкм (100 нм), которая составляет примерно около 10%. Получение наноча-стиц методом механического диспергирования представляется наибо-лее важным результатом данной работы. ЛИТЕРАТУРА 1  Joost, B. Einflu  vor Mahlköper Eigenschaften auf die Zerkleine-rung in Rührwerkskugelmühlen / B. Joost, J. Schwedes // Chem. – Ing. Techn. – 1996. − Jhrg. 68, № 7. − S. 809−812. 2  Кухтин И.В. Усовершенствование диспергирующего обору-дования для производства лакокрасочной продукции. / И.В. Кухтин, В.Н. Ратников// Лакокрасочные материалы и их применение. – 2004.  – № 1-2 – С.56–59 с.  3  Козловский, В. И. Анализ дисперсности продуктов в шаровой мельнице с мешалкой / В. И. Козловский, А. М. Волк, П. Е. Вайтехо-вич // Журнал прикладной химии. – 2012. – Т. 85, вып. 11. – С. 1895–1898. 472  4  Козловский, В. И. Влияние конструктивных особенностей шаровой мельницы с мешалкой на ее эффективность / В. И. Козлов-ский, П. Е. Вайтехович // Журнал лакокрасочные материалы и их применение. – 2015. – №7. – С. 43-45.   УДК 666.949.9 А.А. Сакович, канд. техн. наук; О.Г. Барашко, канд. техн. наук; Д.В. Кисилев, магистрант (БГТУ, г. Минск) МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ГИПСОВЫХ ВЯЖУЩИХ Для достижение заданных технологических и эксплуатационных свойств сухих строительных смесей используются различные виды вяжущих веществ, которые применяются по отдельности либо в ком-бинации друг с другом как минеральная основа, формирующая исход-ную подложку твердеющей системы. В настоящее время уровень ор-ганизации строительства определяется уровнем применения сухих смесей заводского производства. Немаловажное влияние на формиро-вание служебных свойств полиминеральной композиции оказывает тип применяемых сульфатов кальция, в ряду которых особая роль принадлежит ангидриту, который характеризуется наименьшей ско-ростью растворения и рекомендуется для составов предназначенных для покрытий полов общественных и промышленных зданий (само-выравнивающие мелкозернистые бетоны на ангидритовом цементе). Сырьем для производства последнего может служить отход производ-ства экстракционной фосфорной кислоты - фосфогипс. Получение ангидритовых цементов осуществлялось с использо-ванием фосфогипса, железосодержащих отходов и местных карбонат-ных пород. Основные физико-механические и реологические свойства ангидритовых цементов представлены в таблице. Таблица - Основные служебные свойства ангидритовых цементов Наименование  свойств Значение  показателей Водопотребность, % 20-25 Сроки схватывания, минут:          начало                                                        конец  30-45 80-180 Предел прочности при сжатии, МПа: через 3 суток твердения          через 28 суток твердения  23-30 30-38         Коэффициент размягчения 0,8-0,9 Плотность, кг/м3 1800-2000 Полная растекаемость с созданием  самонивеллирующейся поверхности, %  36-38 

Влияние конструктивных и гидродинамических параметров на эффективность измельчения материалов в шаровой мельнице с мешалкой

http://elib.belstu.by/bitstream/123456789/15270/1/vliyanie-konstruktivnyx-i-gidrodinamicheskix-parametrov-na-ehffektivnost-izmelcheniya-materialov-v-sharovoi-melnice-s-meshalkoi-kozlovskii-v.-i.-vaitexovich-p.-e..pdf

Влияние конструктивных и гидродинамических параметров на эффективность измельчения материалов в шаровой мельнице с мешалкой

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Belarusian State Technological University