Обложка уда универсальная дезинтеграторная активация сборник научных статей




НазваниеОбложка уда универсальная дезинтеграторная активация сборник научных статей
страница3/8
Дата публикации21.08.2013
Размер1.37 Mb.
ТипДокументы
uchebilka.ru > Математика > Документы
1   2   3   4   5   6   7   8
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОКИСЛИТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ СВЕЖЕОБРАЗОВАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ СИЛИКАТОВ (стр. 34-37)
И. В. Колбанев, Б. М. Кипнис
Исследованиями доказано: в момент разрушения силикатов (кварца, кварцевого песка и т.д.) возникают напряжённые связи и парамагнитные центры. Установлено также, что поверхность раскола кварца является активной как в процессе разрушения, так и в постэффекте / 1 – 3 /. Если же измельчать силикаты на воздухе или в атмосфере кислорода, то наряду с парамагнитными центрами возникают ещё и непарамагнитные кислородосодержащие функциональные группы:

^ ΞSiOOSiΞ, ΞSiOOOSiΞ / 4 /

Высказано предположение, что гидролиз перекисных групп на поверхности силикатов будет сопровождаться образованием перекиси водорода:

^ ΞSiOOSiΞ + H2O → ΞSiOOH + ΞSiOH

ΞSiOOH + H2O → ΞSiOH + H2O2

В данной работе предложена методика определения количества кислородосодержащих групп на поверхности силикатов и измерения концентрации образовавшейся перекиси водорода. Определить её в данном случае помогает парамагнитный метод как наиболее простой и удобный. Он не требует индикаторов, поскольку одной-двух капель 0,01H раствора KMnO4 достаточно для окрашивания 50 мл водного раствора до слаборозовой окраски. Титр раствора KMnO4 устанавливали по оксалату натрия, а выход перекиси водорода – по реакции / 5 /

2MgO4- + 5H2O2 + 6H+ = 2MnO4-- + 8H2O + 5O2

Нами предложена следующая схема гидролиза поверхностных перекисных соединений силиката и определения концентрации перекиси водорода.

Сразу после измельчения силикатов в дезинтеграторе, шаровой мельнице и т.п. навеску образца хорошо перемешивают с дистиллированной водой и помещают в термостат на 35 – 40 минут при температуре 50 – 55ºС. Указанные температура и продолжительность термостатирования являются оптимальными как для гидролиза кислородосодержащих групп, так и для сохранения образовавшейся перекиси водорода. При гидролизе перекисных соединений основная часть (~ 95 процентов) образующейся перекиси водорода переходит в раствор.

Силикаты после измельчения имеют примеси металлов за счёт износа оборудования, поэтому необходимо отделить остаток от раствора. Для этого смесь после термостатирования фильтруют через бумажный фильтр (синяя полоса!) и тщательно промывают осадок на фильтре водой. После этого бесцветный фильтрат подкисляют 2 – 5 мл 2H H2SO4. После 2 – 3-минутной выдержки проводят качественную реакцию на Fe++. Если в фильтрат попали частицы железа, то при взаимодействии с H2SO4 образуется FeSO4, а KMnO4 реагирует с FeSO4 (Fe++ → Fe+++), и результаты титрирования будут неправильными: 2 KMnO4 + 10 FeSO4 → 2MnO4 + 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 8H2O.

Для данного случая удобно пользоваться внешним индикатором K3/Fe(CN)6/, который, как известно является реактивом на ион Fe++

3Fe++ + 2/Fe(CN)6/-- = ↓ Fe3/Fe(CN)6/2

Несколько капель K3/Fe(CN)6/ помещают на фарфоровую пластинку и смешивают с 2 – 3 каплями исследуемого фильтрата. Если наблюдается посинение, то фильтрат содержит ионы Fe++ и эксперимент необходимо повторить.

На рис. 1 представлены результаты определения роста удельной поверхности кварцевого песка в зависимости от числа оборотов роторов дезинтегратора. Удельную поверхность измеряли методом БЭТ.

Как следует из данных рис. 1 при увеличении скорости вращения роторов дезинтегратора и скорости удара линейно возрастает SУД. (обработку SiO2 проводили 6-рядными пальцевыми роторами, для которых числу оборотов 10000 об/мин соответствует максимальная скорость удара (VM) на последнем ряду пальцев 140 м/с).

На рис. 2 изображена зависимость концентрации образующейся H2O2 от SУД.

Снижение /H2O2/ при SУД. > 1.0 м2/г, достигаемой при VM > 130 м/с, по всей вероятности, связано с отжигом активных центров при локальном разогреве SiO2 во время измельчения в дезинтеграторе.

В условиях проведённой серии опытов поверхностная концентрация перекисей составляет 1,3 – 2,9 1013 см-2. Необходимо отметить, что перекисные мостики, образованные в результате разрушения силикатов, не стабильны. Они гидролизуются парами воды, которые содержатся в воздухе.



Рис. 1 .Зависимость SУД от числа оборотов ротора дезинтегратора



Рис. 2. Зависимость /H2O2/ от SУД при обработке в дезинтеграторе



Данная работа посвящена, в основном, описанию методики определения активных кислородосодержащих функциональных групп при разрушении силикатов. Получен результат роста SУД и выхода перекиси водорода при разрушении силикатов в дезинтеграторе.
Литература

1. Колбанев И. В., Бутягин П. Ю. Ж. физ. химии, т. 48, с. 1158, 1971.

2. Hochstasser G., Antonioni I., Surtace Sci, 32,644, 1972.

3. Радциг В. А., Быстряков А. В. Кинетика и катализ, 19, 713, 1978.

4. Колбанев И. В., Берестецкая И. В., Бутягин П. Ю. Кинетика и катализ, 1979, в печати.

5. Алексеев В. Н. Количественный анализ. М., 1963, с. 75.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ МЕХАНИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИИ ОГНЕУПОРНЫХ МАТЕРИАЛОВ (стр. 38-47)
Б. М. Кипнис, Л. И. Крылова, Л. Л. Чернина, И. А. Хинт
Как известно, механическая активация материалов, достигаемая при обработке в дезинтеграторе, шаровых, вибрационных и ударно-отражательных мельницах, повышает прочность силикальцитных изделий /1/, ускоряет процессы термического разложения карбонатной части и связывает образующиеся окислы с кислотными компонентами при получении клинкера портландцемента /2/, снижает температуры обжига строительного кирпича /3/, повышает кристаллизационную способность и активность поверхности Al2O3 при взаимодействии с цирконом /4/, а также вызывает дегидратацию гидроокисей алюминия.

В настоящей работе изучалась связь между уровнем механической активации и некоторыми свойствами образцов, полученных на основе активизированных материалов, и сделана попытка оценить суммарную эффективность процесса обработки материалов в дезинтеграторе.

Обработка материала производилась на лабораторном дезинтеграторе марки Д 7119 конструкции СКТБ ”Дезинтегратор” (г. Таллин).

Для испытаний использовались глинозём марки КЦЗ по ОСТ 48-82-74, смесь глинозёма, циркона, двуокиси циркония, соды состава: SiO2 – 12 процентов, ZrO2 – 33 процента; Na2O – 0,9 процента; Al2O3 – 54 процента.

Материалы измельчали на шестирядных пальцевых роторах при следующих максимальных скоростях удара: 70, 115, 175, 210 м/с (или 6000, 10000, 15000 и 18000 об/мин).

Зависимость дисперсности порошков от режима обработки и расход электроэнергии на измельчение представлены в табл. 1 (определение удельной поверхности осуществляли по ПСХ-4).

Удельная поверхность циркона глинозёма, их смеси с двуокисью циркония и содой с возрастанием скорости обработки увеличивается в 2 – 5 раз.

У ZrSiO4 содержание тонкой фракции < 0,05 мм резко уменьшается при всех испытанных режимах обработки, отмечается рост количества более крупных фракций; появляется фракция 0,2 мм, которая отсутствовала в исходном материале при скорости ударов 175 м/с её количество достигало 53 процентов. Следовательно, для циркония характерна агломерация частиц, усиливающаяся с увеличением скорости ударов.

Таблица 1

Материал

Скорость удара, м/с

^ Гранулометрический состав (ост. на сите, % )

Уд. поверх-ность, см2

Затраты электро-энергии Е нетто, кВт ч/т

0315

02

016

01

0063

005

005

1. ZrSiO4

0

70

115

175

-

0,2

-

2,2

-

4,2

1,4

53,8

0,8

0,2

0,1

3,9

5,3

20,7

5,0

33,6

33,7

66,3

71,8

5,4

35,0

7,9

20,1

0,8

25,2

0,5

1,6

0,3

2700

5160

6155

12340


3,0

5,6

27,8

2. Al2O3

0

70

115

175

-

-

-

-

-

-

-

-

0,7

0,5

-

-

59,0

16,3

11,6

7,8

40,0

43,9

32,3

23,0

0,3

20,0

31,0

56,3

-

19,3

24,1

11,9

648

935

1217

1840


11,8

5,8

13,4

3. Смесь: Al2O3, ZrO2, ZrSiO4, Na2O

0
175


210

-

6,2

4,3

0,2

56,6

25,7

1,1

10,3

35,7

24,3

19,9

20,8

21,0

4,1

11,3

37,7

2,6

2,1

7,7

0,2

0,1

1920

6020

8170


20,0


У Al2O3 наблюдается рост количества пылевидной фракции (< 0,05 мм), которая достигает максимума при скорости ударов 115 м/с и затем уменьшается вдвое, количество фракций 0,1; 0,063; 0,05 мм, с возрастанием скорости обработки уменьшается.

Характер изменений, происходящих при обработке смеси Al2O3, ZrSiO4, ZrO2, Na2CO3, ближе к циркону, хотя в смеси 50 процентов Al2O3.

На основе материалов, прошедших обработку в дезинтеграторе, а также для Al2O3 в шаровой мельнице были приготовлены полусухие массы. В качестве связок использовались декстрин, алюмофосфатная связка (АФС) плотностью 1,54, глина, ортофосфорная кислота. Влажность массы составляла 5 – 7 процентов.

Формование образцов размерами – Ø 25 мм, h – 20 мм – осуществляли на гидравлическом прессе при давлении 1800 кгс/см2.

Обжиг полученных образцов производился при скорости подъёма температуры 100º/час до температур 1250 º, 1325 º, 1450 º и 1550º.

Оценку эффективности дезинтеграторной обработки и механического активирования проводили по следующим свойствам образцов: открытой пористости, механической прочности и показателям дезинтеграторной обработки: энергоёмкости, абразивности, технологичности процесса.

Пористость образцов определяли по ГОСТ 2409-67б механическую прочность – по ГОСТ 4071-69.

Влияние механической активации исходных материалов на свойства образцов хорошо прослеживается на примерах, приведённых на рис. 1, 2, 3, из которых следует, что механическая прочность значительно возрастает с увеличением скорости вращения дезинтегратора, а открытая пористость уменьшается при всех условиях эксперимента.

Сравнение результатов свойств образцов, полученных из глинозёма, обработанного в шаровой мельнице и в дезинтеграторе, показало, что механическая прочность образцов, полученных обработкой глинозёма в шаровой мельнице, составляет 45 кгс/см2 на декстрине и 65 кгс/см2 на АФС, что ниже, чем при обработке в дезинтеграторе: 58 кгс/см2 – на декстрине и 120 – 150 кгс/см2 – на АФС.

Таким образом, приведённые данные позволяют сделать заключение о положительном влиянии механической активации на спекание материалов: с повышением скорости вращения дезинтегратора воздействие усиливается.

Поскольку процесс активации связан с расходом электроэнергии и износом оборудования, оценку суммарной эффективности процесса дезинтеграторной обработки материалов, включающего диспергацию, смешивание, активацию компонентов с учётом параметров, характеризующих как процесс обработки, так и физико-химические свойства полученных материалов, осуществляли по методам, предложенным в работах / 5, 6 /.

Оценку проводили по следующим основным свойствам: плотности, открытой пористости и механической прочности и показателям дезинтеграторной обработки: энергоёмкости, абразивности, технологичности процесса.


Рис. 1. Зависимость механической прочности (_____) и открытой пористости (_____) образцов на основе ZrSiO4 от уровня активации и материала связки: 1 – образцы сформированы на АФС, обжиг 1250ºС; 2 – образцы сформированы на декстрине, обжиг 1250ºС


Рис. 2. Зависимость механической прочности (_____) и открытой пористости (_____) образцов на основе глинозёма от уровня активации: 1 – образцы сформированы на АФС, обжиг при 1250ºС; 2 – образцы сформированы на АФС, обжиг при 1450ºС; 3 – образцы сформированы на декстрине, обжиг при 1450ºС
Так как область определения показателей в оптимальном интервале варьирования показателей процесса непрерывна, то возможно сведение всех показателей к интервалу от 0 до 1 по формуле:

(1)

- значение нормированного коэффициента;

- значение показателя;

- нижнее, а - верхнее значение интервала оптимальных величин показателя j.

Последние два показателя определены в пределах полученных результатов.

Суммарный коэффициент, характеризующий процесс дезинтеграторной обработки материалов К, определили по формуле (2):

(2)

где KС – коэффициент, характеризующий свойства полученного материала,

(3)


Рис. 3. Зависимость механической прочности (_____) и открытой пористости (_____) образцов из смеси ZrSiO4, ZrO2, Al2O3, Na2CO3 от уровня активации: 1 – образцы из электроплавленной и измельченной смеси, сформованы на H3PO4, обжиг при 1450ºС; 2 – образцы из сухой смеси, сформованы на декстрине, обжиг при 1550ºС
В данной работе n = 3, так как анализ идёт по значениям трёх вышеперечисленных показателей значения К (K1, K2, K3), который входят в КС без дополнительных множителей, так как оценивают приблизительно равные по важности свойства полученного материала. Kg – коэффициент, характеризующий технологичность процесса дезинтеграторной обработки, рассчитывается по формуле (4):

KG = r1KА + r2KЭ + r3KТ (4)

где KА, КЭ, КТ – коэффициенты, учитывающие: абразивность материала, удельную энергоёмкость (Е нетто кВт ч/т), надёжность дезинтегратора и трудность практического осуществления промышленной конструкции дезинтегратора; r1, r2, r3 – весовые коэффициенты, определяющие значимость коэффициентов KА, КЭ, КТ.

Исходя из опыта разработки и эксплуатации дезинтеграторных установок, приняты следующие значения этих множителей: r1 = 0,45, r2 = 0,35, r3 = 0,2. Итак:
KG = 0,45 KА + 0,35 KЭ + 0,20 KТ (5)
Весовые коэффициенты в формуле (2) определены методом экспертных оценок, исходя из соображений значимости коэффициентов KC и KG: g1 = 0,7; g2 = 0,3, тогда формула для определения суммарного коэффициента К примет следующий вид:
K = 0,7 KC + 0,3 KG
Значения приведённых коэффициентов и интервалы оптимальных величин показателей даны в таблице 2.

Таблица 2

Материалы

Интервал варьирования показателей


KЭ


KА


KТ


K

Открытая пористость, %

Пред. прочность на сжатие, кгс/см2

^ Скорость удара, м/с

ZrSiO4

36 – 10

28 – 1340

75

115

175

0,9

0,7

0,3

0,9

0,7

0,3

0,9

0,8

0,7

0,9

0,7

0,3

Al2O3

60 – 20

80 – 600

75

115

175

0,9

0,84

0,23

0,9

0,7

0,4

0,9

0,8

0,7

0,9

0,7

0,4

Смесь: ZrSiO4, Al2O3, ZrO2, Na2O

36 - 13

120 – 340

175

0,23

0,3

0,6

0,33




Рис. 4. Зависимость суммарного коэффициента эффективности дезинтеграторной обработки бакоровой смеси (Al2O3, ZrO2, ZrSiO4, Na2CO3 от уровня активации, температуры обжига и материала связки: 1 – образцы сформованы на декстрине, обжиг при 1550ºС; 2 – образцы сформованы на H3PO4, обжиг при 1450ºС
Результаты оценки суммарной эффективности дезинтеграторной обработки представлены на рис. 4, 5, 6.

Анализ данных показывает:

- в апробированных пределах экстремум в значениях показателей у всех испытывавшихся материалов не наблюдается с увеличением интенсивности дезинтеграторной обработки, несмотря на рост энергозатрат, увеличивается эффективность результатов.

Проведённые исследования позволяют считать установленным улучшение процессов спекания и эффективность дезинтеграторной обработки.


Рис. 5. Зависимость суммарного коэффициента эффективности дезинтеграторной обработки от уровня активации и материала связки: 1 – образцы сформированы на декстрине, обжиг при 1250ºС; 2 – образцы сформованы на АФС, обжиг при 1250ºС


Рис. 6. Зависимость суммарного коэффициента эффективности дезинтеграторной обработки глинозёма от уровня активации, температуры обжига и материала связки: 1 – образцы сформированы на АФС, обжиг 1450ºС; 2 – образцы сформованы на декстрине, обжиг при 1250ºС; 3 - образцы сформированы на АФС, обжиг 1250ºС
Литература

1. Хинт И. А. Об основных проблемах механической активации. Таллин, 1977. Препринт 1.

2. Хинт И. А., Кипнис Б. М. и др. Влияние механической активации и термической обработки на процесс получения из сланцевой золы клинкера портландцемента. Материалы 5-го Всесоюзного симпозиума по механоэмиссии и механохимии твёрдых тел. Таллин, 1977, т. 3, 125 – 130 с.

3. Блинчев В. Н., Гуюмдисян П. П. и др. Механохимическая активация при тонком и сверхтонком помоле ряда материалов в многоступенчатой высокоскоростной мельнице ударно-отражательного действия. Там же, 134 – 141 с.

4. Матвеева Ф. А., Куликова А. А. и др. Изв. Сиб. Отд. АН СССР, сер. хим. Н., 1978, 42 с.

5. Адлер Ю. П. и др. “Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий”, ”Наука”, М., 1976. 279 с.

6. Ахназарова С. Л., Кефаров В. В. Оптимизация эксперимента в химии и химической технологии, ”Высшая школа”, М., 1976, 319 с.

1   2   3   4   5   6   7   8

Похожие:

Обложка уда универсальная дезинтеграторная активация сборник научных статей iconСовременное образование: научные подходы, опыт, проблемы, перспективы сборник научных статей
Сборник научных статей по итогам IX всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Артемовские чтения» (16-17...

Обложка уда универсальная дезинтеграторная активация сборник научных статей iconПравила представления рукописей статей в сборник научных трудов Донецкого...
Для публикации в сборнике подаются статьи, отражающие новые теоретические и практические результаты исследований в области машиностроения...

Обложка уда универсальная дезинтеграторная активация сборник научных статей iconА. М. Дерибас Сборник статей и публикаций
Дом князя Гагарина ”: Сборник статей и публикаций/Одесский государственный литературный музей. Вып. Одесса:,1997. с

Обложка уда универсальная дезинтеграторная активация сборник научных статей iconСборник статей американських и украинских теоретиков
Социологическая теория сегодня. Сборник статей американських и украинских теоретиков / Под ред. В. Танчера // Национальная академия...

Обложка уда универсальная дезинтеграторная активация сборник научных статей iconІнформаційний список №2008 р
Агротехнические основы выращивания высоких урожаев зерновых культур, картофеля и сахарной свеклы в юго-западной Лесостепи Украины:...

Обложка уда универсальная дезинтеграторная активация сборник научных статей iconГосударственное образовательное учреждение среднего профессионального...
Антропологическая лингвистика. – Выпуск 11: сборник научных трудов / Под ред. Н. А. Красавского. – Волгоград: «Колледж», 2009. –...

Обложка уда универсальная дезинтеграторная активация сборник научных статей iconГосударственное образовательное учреждение среднего профессионального...
Антропологическая лингвистика. – Выпуск 12: сборник научных трудов / Под ред. Н. А. Красавского. – Волгоград: «Колледж», 2009. –...

Обложка уда универсальная дезинтеграторная активация сборник научных статей iconСборник научных работ по а-г (вып 19 Харьков 1960) история кафедры...
Тезисы Чехословацкого медицинского съезда по случаю 100-летней годовщины образования Общества и Журнала чешских врачей Прага ноябрь...

Обложка уда универсальная дезинтеграторная активация сборник научных статей iconПредставлення результатів на конференціях, семінарах, читаннях
Наночастицы в конденсированных средах. Сборник научных статей, нан беларуси, Ин-т тепло- и массообмена, под ред. П. А. Витязь и др....

Обложка уда универсальная дезинтеграторная активация сборник научных статей iconCognition, communication, discourse. International On-line journal...
Когниция, коммуникация, дискурс. Международный электронный сборник научных трудов. Харьковский национальный университет имени В....

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
uchebilka.ru
Главная страница


<