книги / 46

ной фракции. Это связано, по-видимому, с увеличением числа контактов частиц между собой и плотности упаковки прессата.

Следует отметить, что пылевидная фракция КС1 (или циклонная пыль) в больших количествах образуется при сушке и подогреве полупродукта КС1. Прессование ее в промышленных прессах затруднено из-за плохого воздухоудаления [1]. Проведенные эксперименты показали, что при решении проблемы воздухоудаления смесь пылевидного и исходного КС1, поступающего в пресс-гранулятор после подогревателей, прессуется лучше, чем исходный КС1.

Для оценки влияния на прочность прессованных образцов КС1 окрашивающей примеси гематита, присутствующей в наибольшем количестве в красном сильвине, в образцы флотоконцентрата, полученные из молочно-белого сильвина, искусственно добавляли красный шлам (пигмент), выделенный из природного красного сильвина. Красный шлам получали путем выщелачивания дистиллированной водой солей из красного сильвина до отрицательной реакции на ион хлора с последующими операциями фильтрации, сушки и прокаливания. Полученный сухой красный шлам имел следующий химический состав: карбонаты – 5 %, силикаты – 23 %, неглинистые силикаты – 44 %, гематит (оксиды железа) – 28 %. Исследовали прессование образцов флотоконцентрата КС1 с добавкой к прессуемой массе 0,05–0,50 % сухого красного шлама. Установлено, что примеси гематита в таком количестве не оказывают влияния на прочность прессата КС1.

Таким образом, лабораторные исследования показали, что в силу различного состава руд и влияния условий обогащения сильвинитовых руд на последующий процесс прессования обезвоженного флотоконцентрата КС1, прессование соли КС1, полученной из красного сильвина, сопровождается получением более прочной плитки, чем из белого сильвина. Красящий пигмент, присутствующий в красном или розовом сильвине в количестве <0,50 %, не оказывает практического влияния на прочность прессуемой плитки КС1. Введение пылевидной фракции флотоконцентрата КС1 в питание пресса приводит к упрочнению плитки прессата, что может быть использовано на практике при условии решения проблемы воздухоудаления.

91

Список литературы

1.Циссельмар Р. Уплотняющее гранулирование с помощью валковых прессов компании «Koppern» (Германия) / Р. Циссельмар // Новости науки и техники. – 1998. – Вып. 187.

2.Мурадов Г.С. Получение гранулированных удобрений прессованием / Г.С. Мурадов, И.П. Шомин. – М.: Химия, 1985. – 208 с.

3.Технология флотационного обогащения калийных руд / Н.Н. Тетерина [и др.]. – Пермь; Соликамск; Березники, 2002. – 482 с.

4.Кувшинников И.А. Гранулирование хлорида калия в присутствии пластифицирующих и поверхностно-активных добавок / И.А. Кувшинников, Д.Ф. Кондаков, А.В. Позднякова // Хим. промышленность. – 1996. – ¹211 (713).

5.Козел З.Л. Исследование влияния нерастворимого остатка на прессуемость хлористого калия / З.Л. Козел, Н.А. Гойко // Актуальные вопросы добычи и переработки природных солей: cб. науч. тр./ ВНИИГ. – СПб., 2001. – Т. II. – С. 76–80.

6.Проскуряков Н.М. Физико-механические свойства соляных пород / Н.М. Проскуряков, Р.С. Пермяков, А.К. Черников. – Л.: Недра, 1973. – 230 с.

Получено 11.06.2008

ÓÄÊ 622.363

В.З. Пойлов, В.А. Рупчева, К.Г. Кузьминых, И.С. Потапов, С.А. Лобанов

Пермский государственный технический университет

РАЗРАБОТКА И ИСПЫТАНИЕ СПОСОБА СНИЖЕНИЯ НАЛИПАНИЯ ХЛОРИДА КАЛИЯ

НА ВАЛКИ ПРЕСС-ГРАНУЛЯТОРА

Рассмотрены методы снижения налипания, исследованы и испытаны различные антиадгезионные композиции, снижающие налипание хлорида калия на валки крупнотоннажных пресс-грануляторов «К¸пперн».

При гранулировании хлорида калия методом прессования при температурах 140–150 îС и давлении порядка 30 МПа на валках пресс-грануляторов «К¸пперн» происходит налипание трудноудаляемого слоя соли хлорида калия (рис. 1). Это приводит к нарушению процесса прессования плитки, снижению выхода и качества гранулята КС1. В связи с этим представляет практический интерес исследование и разработка способа снижения налипаний хлорида калия на валки пресс-гранулятора.

Рис. 1. Вид поверхности валка пресс-гранулятора «К¸пперн»

93

Патентно-информационные исследования показали, что в калийной промышленности к настоящему времени приемлемых решений указанной проблемы не существует. Поиск аналогов из других областей промышленности (химической, пищевой, полиграфи- ческой и др.) выявил, что для снижения отложений на поверхности металлов используют сложные механические конструкции, позволяющие удалять налипший слой солей на оборудовании [1] и специальные антиадгезионные покрытия [2–5]. Однако к валковым пресс-грануляторам «К¸пперн» механический метод неприменим из-за повреждения шлифованной поверхности валков. В связи с этим задачами данной работы являлись разработка и испытание состава композиций, снижающих или предотвращающих налипание КС1 на валках пресс-грануляторов.

Для решения указанной проблемы разработан экспресс-метод качественной оценки эффективности действия антиадгезивных композиций для снижения налипания КС1 на поверхности металлов. Такой метод основан на том, что при испарении насыщенного раствора хлорида калия, помещенного в цилиндрическую емкость, внутренняя поверхность которой предварительно не обработана антиадгезивным составом, на стенках емкости происходит кристаллизация соли. Высота закристаллизованного слоя на поверхности стенки (над слоем раствора) связана с величиной адгезии КС1 на стенке. При предварительной обработке цилиндрической части поверхности стенки антиадгезивным составом кристаллы хлорида калия не нарастают над слоем раствора, что позволяет судить об эффективности действия антиадгезивов. Такая методика качественной оценки вели- чины налипания позволяет проводить одновременные наблюдения (при одинаковых условиях) с большой партией антиадгезивных веществ или составов в нескольких емкостях, что ускоряет поиск антиадгезивов.

Для количественного определения адгезии (силы сцепления) разработан способ, заключающийся в измерении усилия сдвига двух одинаковых металлических пластин, сцепленных между собой тонким адгезионным слоем закристаллизовавшейся на поверхности образца соли КС1. Для этого использовали 2 одинаковые соединенные между собой внахлест металлические пластины длиной 150 мм, шириной 16 мм. В зазор между пластинами на сухую обезжиренную поверхность пластин наносили слой насыщенного раствора

94

хлорида калия, пластины сушили при температуре 140 oС в течение 20 мин, затем охлаждали до комнатной температуры. Силу сцепления пластин, между которыми находился адгезионный слой соли КС1, измеряли по усилию сдвига пластин на приборе ИПГ. При предварительной обработке пластин антиадгезивным составом усилие сдвига существенно уменьшалось, а при использовании высокоэффективных антиадгезивов оно равнялось нулю.

В качестве антиадгезивных веществ изучали выпускаемые промышленностью нетоксичные, пожаровзрывобезопасные вещества и композиции, не ухудшающие такие свойства гранул КС1, как гигроскопичность и статическая прочность: предельные углеводороды, амиды, амины, эфиры кислот, жидкие смеси парафиновых, нафтеновых, ароматических и нафтено-ароматических углеводородов, многоатомные спирты, смеси эфиров, смесь оксиэтилированных первичных высших спиртов фракции С12–Ñ14. Эффективность снижения адгезии (силы сцепления) антиадгезивными веществами и композициями оценивали по величине коэффициента:

Ê = so s,

ãäå sî, s – усилия сдвига пластин, не обработанных и обработанных антиадгезивом, кгс.

Установлено, что наличие тонкой пленки некоторых органиче- ских веществ или их композиций на металлической поверхности прессования приводит к предотвращению налипания хлорида калия на поверхности (таблица). Наибольшее снижение налипания хлорида калия наблюдается при обработке поверхности металла смесью углеводородов ¹2 и смесями ДТМ-1 и ДТМ-2. Для этих антиадгезивов сила сцепления КС1 с поверхностью металла снижается в несколько раз (коэффициент Ê составляет соответственно 46,5; 13,28 и 9,30).

Для наиболее эффективных антиадгезивов проведены испытания по их влиянию на прочность прессуемой плитки КС1. Установлено, что при малом расходе антиадгезионных композиций (смесь углеводородов ¹2 и смеси ДТМ-1 и ДТМ-2) при обработке поверхности металла снижается адгезия КС1, а прочность плитки КС1 практически не снижается.

Следует отметить, что в лабораторных условиях невозможно полностью смоделировать процесс налипания хлорида калия, про-

95

исходящий на поверхности валков пресс-гранулятора. Поэтому две лучшие антиадгезивные композиции – смесь углеводородов ¹2 и смесь ДТМ-1 – были испытаны на промышленных пресс-грануля- торах «К¸пперн», работающих в сушильно-грануляционном отделении БКРУ-2 ОАО «Уралкалий».

Эффективность снижения адгезии антиадгезивными веществами и композициями

Нанесение жидких антиадгезивных композиций на поверхность работающих валков пресс-грануляторов проводили путем распыления из ручного распылителя «Орион», поддерживая определенный расход. Состояние поверхности валков оценивали путем съемки поверхности валков на цифровую камеру через 1–5 мин с последующим анализом фотоснимков на компьютере. До начала

96

подачи антиадгезивных композиций сплошное налипание КС1 на валке составляло 63,6 %, мозаичное – 22,7 %. Свободная от налипания поверхность валков составляла только 13,6 %.

После начала подачи антиадгезивной композиции (смесь углеводородов ¹2) на поверхность налипшей соли на валке через 3–5 мин в зоне подачи антиадгезива происходит диспергация налипшего слоя, сплошное налипание переходит в мозаичное, а моза- ичное налипание исчезает (рис. 2).

Рис. 2. Вид поверхности вращающегося валка пресс-гранулятора «К¸пперн» после начала подачи антиадгезивной композиции на налипший слой КС1

Диспергация и устранение налипшего слоя КС1 происходит по-видимому, по следующему механизму. За счет смачивания поверхности соли антиадгезивом и капиллярных сил антиадгезив проникает в глубь плотного налипшего слоя КС1, имеющего температуру 130–160 îС. Далее антиадгезив ослабляет межкристалличе- ские связи частиц КС1 между собой и силу сцепления соли КС1 с металлической поверхностью валка. За счет высокой температуры происходит расширение жидкого антиадгезива с выделением паров, разрыхление поверхностного слоя КС1 и постепенное удаление налипшего слоя.

97

Следует отметить, что после прекращения подачи антиадгезива на поверхность валка пресс-гранулятора налипание возобновляется через 5–7 мин. Это связано с тем, что пресс-гранулятор работает при нагрузках по соли КС1 около 100 т/ч и наносимый на слой соли антиадгезив постоянно выносится с получаемой плиткой КС1.

Эффективность удаления налипаний КС1 возрастает при пода- че антиадгезива на неналипшую поверхность валка пресс-грануля- тора (рис. 3).

Рис. 3. Вид поверхности вращающегося валка пресс-гранулятора «К¸пперн» после подачи антиадгезивной композиции на поверхность валка

При подаче антиадгезива на поверхность валка, свободную от налипшей соли, расход антиадгезива снижался, так как в этом слу- чае он подавался периодически, только для предотвращения налипаний КС1.

Таким образом, в результате исследований разработаны составы антиадгезивных композиций и способ снижения налипания КС1 на валки пресс-грануляторов. Опытно-промышленные испытания показали высокую эффективность разработанного способа.

98

Список литературы

1.Заявка на патент 20010048986 Корея, МПК C25D17/02; C25D17/00; (IPC1-7): C25D17/02. Apparatus for removing adhesion material on potassium chloride supply pipe / Park Jeong Gwon, Song In Cheol. – Опубл. 20.02.2003.

2.Пат. 2295553 РФ, МПК C09D183/04. Антиадгезионное покрытие / Сенцов Ю.Н. и др. – Опубл. 20.03.2007.

3.Ïàò. 6863974 ÑØÀ. Multilayer non-stick coating / Shah [et al.]. – Опубл. 08.03.2005.

4.Пат. 7084229 США. Silicone composition for release agent / Yamaguchi. – Опубл. 01.08.2006.

5.Пат. 2004 004779 Франция, МПК B05D 5/08, B05D 7/16, C09D 127/12. Method for producing an antiadhesive coating and composition of a primer layer / Buffard J.P., Gardaz C., Vinclair M. – Опубл. 05.04.2004.

Получено 11.06.2008

ÓÄÊ 547

В.З. Пойлов, Э.Г. Сидельникова, А.В. Агапитов, А.В. Чакилев

Пермский государственный технический университет

ГРАНУЛИРОВАНИЕ УРОТРОПИНА МЕТОДОМ ОКАТЫВАНИЯ

Изучено влияние измельчения, вида и количества связующего, ретура, температуры и продолжительности процесса гранулирования методом окатывания на выход товарной фракции и прочность гранул уротропина.

Уротропин (или гексаметилентетрамин С6H12N4) – это кристаллический тонкодисперсный порошок белого цвета, получаемый на ОАО «Метафракс» газофазной конденсацией формальдегида с аммиаком [1]. Он используется в производстве пластмасс, синтетиче- ского каучука, лаков, пленок, взрывчатых веществ, в пиротехнике, в медицине как антисептик. Процессы сушки, транспортировки и расфасовки уротропина сопровождаются значительным пылевыделением, что приводит к потерям готового продукта и создает опасные условия труда для обслуживающего персонала и загрязняет окружающую среду. Товарные свойства уротропина можно улучшить за счет гранулирования тонкодисперсных порошков уротропина.

Анализ научно-технической и патентной литературы показал, что сведения о технологии гранулирования уротропина практически отсутствуют. Известен способ укрупнения частиц уротропина в процессе упаривания 25–30%-го раствора уротропина горячим воздухом при температуре ниже точки плавления уротропина, по которой в кипящий слой раствора вводят мелкие частицы с последующими операциями разделения крупных и мелких частиц уротропина [2]. Однако этот способ неприменим для технологии газофазного синтеза уротропина.

100