Получение высокодисперсного гидрофобного мела в газоструйной установке

Природный мел — один из наиболее высококачественных наполнителей пластмасс. Для его использования в этих целях необходима специальная обработка: измельчение, гидрофобизация.

Последняя чаще всего достигается нанесением на поверхность частиц мела тонкой пленки алифатических кислот или их солей (С[7—С2з).

Гидрофобизация мела может проводиться по сухому или мокрому способу. В первом случае обычно используют вибрационные мельницы с мелющими телами, а па конечной стадии—классификаторы для отделения грубых частиц. Мел предварительно должен быть измельчен и высушен.

Второй способ возможен при обработке сырья в струйных мельницах, в которых кинетическая энергия частиц измельчаемого материала передается высокоскоростными >(до 600—1700 м/сек) потоками газа: воздуха, пара или продуктов горения. Получаемые в лих порошки отличаются узким гранулометрическим составом, низким насыпным весом и высокой текучестью. В этих аппаратах можно осуществлять одновременный помол и сушку горячим газом низкого избыточного давления (0,4— 1 кгс/см2) ряда материалов (известняк, тальк) с исходной влажностью до 25%.

Нами определялась возможность использования газоструйной мельницы-сушилки низкого давления (ВМС) для совместного помола, сушки и гидрофобизации мела. Проводилось измерение технологических и энергетических параметров этого процесса: производительности, затрат тепла и электроэнергии, а также определен и я дисперсности и других свойств полученного порошка. В экспериментах Попользовали дробленый мел крупностью менее 15 мм (остаток 5% на енте с размером ячейки 10 ми) и сепарированный мел Логовского карьера.

Дробленое сырье предварительно смешивали со стеаратом кальция в двухзальном вибросмесителе ДВС-ЗОО. Паз-энергоноситель генерировался в двух соосных и противоположно направленных камерах сгорания, куда подавались сжатый воздух избыточным давлением 0,4— 0,6 кгс/см2 и жидкое топливо (керосин). Здесь поддерживалась температура 450°С. Через сопла камер сгорания горячий газ со скоростью 400—4S0 м/сек поступал в разгонные трубки дтротпво- лолоиоиыс концы которых входят навстречу друг другу в помольно-сушильную камеру.

Мощность, потребляемая электродвигателями турбовоздуходувки и вентилятора, определялась расчетным путем по измеренным величинам расхода воздуха, давлений 51 температур. Расход тепла определялся приближенно как произведение величины расхода продуктов сгорания на их значение средней теплоемкости и прирост температуры в камере сгорания. В расчете расхода топлива пренебрегали подогревом воздуха за счет адиабатического сжатия в воздуходувке.

Качество образующейся на поверхности частиц мела пленки ПАВ контролировалось временем пастообразования (тп в мин), для измерения которого проба мела (50. г) смешивалась с водой (20 мл). По мере перемешивания композиция превращается в массу. Чем выше качество гидрофобизации, тем выше значение Тп —времени от начала смешивания до момента образования пасты.

Качество обработки мела характеризуется прочностью структуры образца (Р в кгс/см2), предварительно спрессованного под давлением 50 кгс/см2. Величину Р находили при помощи консистометра Хепллера, оборудованного коническим пенетрометром. Очевидно, чем лучше структурно-механические свойства мела, тем ниже значение Р.

Дисперсность полученного порошка (табл. 1) контролировали остатком на сите с размером ячейки 40 мк. В наших опытах эта величина менялась от 0,07 до 1,7% в зависимости от скорости вращения ротора классификатора и величины подачи исходного материала. Насыпная масса порошка составляла 475— 550 кг/см2.



B табл. 2 приведены данные о технологических свойствах мела, полученного различными способами с добавкой стеарата кальция и без нее. Как видно из таблицы, обработка в газоструйной мельнице существенно уменьшает «связность» порошка (величину Р). Мел, смешанный с 0,5% стеарата кальция, после обработки в ВМС близок ,по структурномеханическим свойствам к мелу ОМУА BSH2, а в случае добавки в I —(1,5% даже превосходит его. Исходная влажность мела в пределах 0,6—110% практически не сказывается на степени гидрофобизации.

Прочность образуемого в ГМС гидрофобного покрытия, измеряемая по времени невысока. Эксперимент показал, что качество гидрофобизации зависит от температуры энергоносителя. Рациональными температурами переработки сухого мела следует считать 450—600.

При температуре воздуха в струнных ¦мельницах, близкой к 30°С., гидрофобной пленки на частицах мела практически не получается, а повышение температуры нише 450°С нецелесообразно вследствие опасности декарбонизации мела.

Остановлено, что способ получения мела мало влияет на физико-механические свойства приготовленных пленок. Наполненные мелом пленки имеют меньшую твердость (0,2 мм) и гибкость (2140 перегибов), чем пленки, наполненные мелом, полученным в ГМС (0,103—0,185 мм и 2980—3416 перегибов).

Более высокая дисперсность (остаток па сите 40 мк 0,05%)) виброгидрофобизаванного мела не повышает физико-механических свойств обвальцованных пленок по сравнению с пленками, наполненными относительно более грубо-дисперсным мелом, полученным в ГМС (-содержавшим до 1% частиц более 40 мк).

На экструзионном оборудовании завода № 1 мытищинского комбината «Стройиластмасс» была изготовлена опытная партия линолеума на основе мела, обработанного в ГМС. Гидрофобной добавкой служил стеарат кальция в количестве 1,5%. Двухслойный линолеум готовили по типовой заводской рецептуре при обычных режимах формования. В ходе испытаний было переработано 900 кг мела и выпущено 700 м2 линолеума удовлетворительного -внешнего вида, с гладкой и глянцевой поверхностью. Физико-механические показатели линолеума полностью удовлетворяли требованиям технических условий и не уступали по показателям обычному заводскому материалу. Транспортирование, бункерование и дозирование опытной партии мела на всех технологичесюих переделах автоматизированной линии завода не вызывало затруднений.