CC BY
15ции проводилась с применением специализированного программного обеспечения для автоматизированного проектирования «AutoCAD» [6]. Для удобства хранения и сокращения времени поиска, некоторые крупные чертежи и блок-схемы были переведены в PDF-файлы. Этот же прием использовался для хранения крупных текстовых документов, подготовленных в редакторе Word.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Применение CALS-технологий в разработанной гибкой трехпродуктовой технологии переработки фосфорного шлама позволяет обеспечить планируемое качество продукции в интегрированной системе компьютерной поддержки путем электронного документирования всех процессов проектирования и технологий производства. Эффективность разработанной технологии повышается за счет информационной интеграции и сокращения затрат на бумажный документооборот, повторный ввод и обработку информации, а также обеспечивает преемственность результатов работы в комплексных проектах.
ЛИТЕРАТУРА
1. Рассохина Л.Ю., Белова Н.П., Леонов В.Т. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2009. Т. 52. Вып. 6. С. 46-48;
Rassokhina L.Yu., Belova N.P., Leonov V.T. // Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2009. V. 52. N 6. P. 46-48 (in Russian).
2. Лотош В.Е. Переработка отходов природопользования. Екатеринбург: Полиграфист. 2007. 503 с;
Lotosh V.E. Wastes treatment of nature management. Ekaterinburg: Poligrafist 2007. 503 p. (in Russian).
3. Бакаев В.В., Судов Е.В., Гомозов В.А. Информационное обеспечение, поддержка и сопровождение жизненного цикла изделия. М.: Машиностроение-1. 2005. 624 c.; Bakaev V.V., Sudov E.V., Gomozov V.A. Dataware, support and maintenance of life produce cycle. M.: Mashino-stroenie-1. 2005. 624 p. (in Russian).
4. Bessarabov A., Zakolodina T., Alyakin A., Zaikov G. // Chemistry & Chemical Technology. 2009. V. 3. N 3. P. 241-246.
5. Bessarabov A., Bulatov I., Kvasyuk А., Kochetygov А. //
Clean Technologies and Environmental Policy. 2010. V. 12. Issue 6. P. 601-611.
6. Bessarabov A.M., Kvasyuk AV., Zaikov G.E. // Journal of the Balkan Tribological Association. 2009. V. 15. N 4. P. 599-610.
7. Аганина А.В., Стругацкая А.Ю., Кольцова Э.М., Васильева Л.В. Патент РФ № 2110475. 1998; Aganina A.V., Strugatskaya A.Yu., Koltsova E.M., Va-sil'eva L.V. RF Patent 2110475. 1998 (in Russian).
Кафедра информационных компьютерных технологий РХТУ им. Д.И. Менделеева
УДК 614.842.611:539.61:661.635.13 Д.Н. Лапшин, А.В. Кунин, С.А.Смирнов, А.П. Ильин
АДГЕЗИОННЫЕ СВОЙСТВА ОГНЕТУШАЩЕГО ПОРОШКА НА ОСНОВЕ АММОФОСА
(Ивановский государственный химико-технологический университет)
e-mail: tis@isuct.ru
В работе для улучшения свойств огнетушащих порошков на основе аммофоса применялись белая сажа марки БС-120 и гидрофобизирующая кремнеорганическая жидкость ГКЖ 136-14. Показано, что с использованием механохимической активации аммофоса в мельницах с энергонапряженностью 21,942 кДж/(скг) в присутствии добавок БС-120 и ГКЖ 136-14 можно получить огнетушащие порошки, обладающие высокой способностью к водоотталкиванию (250-300 мин) и низкой склонностью к влагопогло-щению (2,1, 2,2 %).
Ключевые слова: аммофос, гигроскопичность, водоотталкивание, влагопоглощение, смачивание, краевой угол смачивания, скорость смачивания, гигроскопическая точка
Огнетушащие порошковые составы (ОПС) - это высокодисперсные системы, состоящие из основных компонентов (солей неорганических кислот, обладающих свойством ингибировать пламя), и добавок, повышающих текучесть и препятствующих слеживанию составов. Свойства ог-
нетушащих порошков (огнетушащая эффективность, текучесть, слеживаемость, гигроскопичность и т.д.) зависят от их состава и технологии получения. Основным компонентом для получения ОПС класса ABCE является аммофос.
По значению гигроскопической точки аммофос относится к сильно гигроскопичным солям
- 50-60 % [1]. Вследствие гигроскопичности порошок аммофоса при хранении склонен к слеживанию и комкованию за счет адсорбции воды из атмосферного воздуха. Это приводит к снижению текучести порошка (что замедляет скорость его истечения из огнетушителя) и, как следствие, к падению огнетушащей эффективности. Для придания порошку водоотталкивающих свойств используется гидрофобизация [2], которую в работе проводили в процессе диспергирования аммофоса, введением кремнеорганической жидкости ГКЖ-136-14 (полиэтилгидридсилоксан) в количестве 0,5 % от массы композиции. Это способствует резкому снижению способности изделий и материалов смачиваться водой и водными растворами при сохранении паро- и газопроницаемости. Для повышения текучести аммофоса и предотвращения его налипания на стенки мельницы в процесс измельчения вводили немодифицированный (не-гидрофобизированный) диоксид кремния марки БС-120 (ГОСТ 18307-78) в количестве от 1,0 до 4,5 % масс.
Исследование адгезионных свойств поверхности огнетушащего порошкового состава (взаимодействие частиц порошка и жидкости на границе раздела фаз жидкость - твердое тело -газ) позволяет получить данные о качестве порошка и целесообразности выбранной технологии его производства.
Целью работы является исследование влияния количества добавок БС-120 и ГКЖ 13614, вводимых в состав ОПС на основе аммофоса, а также условий его механохимической активации в мельницах на его эксплуатационные свойства (фракционный состав, способность к водооттал-киванию, склонность к влагопоглощению, кажущуюся насыпную плотность, краевой угол смачивания) для придания порошку гидрофобных свойств и уменьшения гигроскопичности.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Измельчение аммофоса проводили в роли-ко-кольцевой вибромельнице УМ-4 с ударно-сдвиговым характером нагружения, частота колебаний 930 мин-1, масса загружаемого материала составляла 40,0 г, энергонапряженность мельницы при данных параметрах составляла 21,942 кДж/(с-кг).
Фракционный состав определяли методом ситового анализа; склонность к влагопоглощению
- по отношению массы влаги, содержащейся в навеске, к массе этой навески; способность к во-доотталкиванию- по визуальной оценке способ-
ности сохранения капли воды во времени на поверхности слоя порошка.
Значение гигроскопической точки аммофоса рассчитывали по изменению массы навески образцов при разной относительной влажности воздуха, соответствующей концентрациям серной кислоты: 10, 20, 44, 64, 71, 93,6 % масс. Оценку смачиваемости (адгезионных свойств) порошка проводили по скорости впитывания им жидкости и краевому углу смачивания (0°) (количественная оценка адгезионного взаимодействия частиц ОПС со смачивающей жидкостью). Поверхность твердого тела гидрофобна при значениях 90° < 0 <180°.
Ранее [3] была определена взаимосвязь времени диспергирования и размера фракции порошка с его эксплуатационными характеристиками. Установлено, что измельченный в течение 5 минут в вибромельнице аммофос (количество подведенной энергии 6,9 кДж/г) обладает минимальным значением склонности к влагопоглоще-нию (2,2 %), что согласно [4] удовлетворяет требованиям пожаротушения. В работе использовали образцы с размером частиц менее 50 мкм, поскольку они обладают наименьшей адгезией. Кроме того, данная фракция аммофоса предпочтительна в производстве огнетушащих составов [5].
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Как указывалось ранее, порошок аммофоса гигроскопичен и не обладает гидрофобными свойствами (образец 1, табл. 1). В работе уменьшение адгезионного взаимодействия между порошком аммофоса и смачивающей жидкостью достигалось гидрофобизацией. Перед гидрофоби-зацией аммофос измельчался в течение 30 с в вибромельнице для активации поверхности и улучшения закрепления гидрофобизатора. При этом налипания порошка на стенки мелющего оборудования не происходило.
Добавление к аммофосу ГКЖ в количестве 0,5 % приводит к снижению скорости смачивания с 0,13 до 0,11 г/мин, краевой угол 9 стремится к 90°, способность к водоотталкиванию увеличивается с 0 до 100 мин, наблюдается рост гигроскопической точки до 80 %. Улучшение гидрофобных свойств связано с блокировкой активных центров адгезии - поверхностных точечных дефектов, несущих электрический заряд, за счет адсорбции крупноразмерных многоатомных ди-польных молекул ГКЖ на поверхности порошка [6, 7]. Высокая пористость белой сажи (удельная поверхность не менее 120 м2/г) способствует уменьшению краевого угла смачивания с 87° до 75° (образец 4).
При механохимической активации смеси, содержащей аммофос, БС-120 и ГКЖ 136-14 гид-рофобизируется не только аммофос, но и белая сажа (образец 5, табл. 1). За счет адгезии белой сажи на поверхности аммофоса образуется структурно-механический барьер, препятствующий агрегации частиц. Данные явления подтверждаются низкой скоростью смачивания 0,044 г/мин и способностью к водоотталкиванию более 120 минут. Адсорбция гидрофобизирующей жидкости и адгезия белой сажи интенсифицируют диспергирование компонентов ОПС, налипание на стенки оборудования при измельчении уменьшается с 25 до 0 % соответственно для аммофоса и образца 5 (табл. 1). Совместное измельчение аммофоса, белой сажи и ГКЖ ведет к гидрофобизации всех компонентов смеси, что обеспечивает высокую степень гидрофобности порошка (образец 5, табл. 1, рис. 1).
Проведено исследование влияния количества вводимой белой сажи на свойства порошка при постоянном содержании гидрофобизатора
Таблица 1
Влияние добавок на смачиваемость аммофоса Table 1. The effect of additives on the wettability of ammophos__
№ Количество аммофоса, % Термообработка, °С Добавка, % Скорость смачивания, г/мин. Краевой угол смачивания, (0°) Способность к водооттал-киванию, т, мин Значение гигроскопической точки, %
ГКЖ 136-14 БС- 120 Насыщенный раствор аммофоса Спирт
1 100,0 - - - 0,130 0,31 87 0 54-59*
2 99,5 - 0,5 - 0,110 1,25 90 100 80
3 99,5 65 0,5 - 0,042 0,64 90 100 -
4 95,5 - - 4,5 1,086 1,15 75 0 -
5 95,5 - 0,5 4,5 0,044 - - Более 120 79
6 96,5 - 0,5 3,0 0,036 - - Более 120 80
7 95,5 - 0,5 2,0 0,025 - - Более 120 79
8 96,5 - 0,5 1,0 0,055 - - Более 120 80
Значения гигроскопических точек образцов (табл. 1), при различном содержании белой сажи в порошковой смеси, изменяются незначительно (79 - 80 %). Данное явление объясняется тем, что аммофос в составе композиции является единственным водорастворимым веществом. Поэтому образование его насыщенного раствора при контакте с воздухом в течение длительного периода времени будет начинаться при постоянном значении относительной влажности воздуха, соответствующей гигроскопической точке аммофоса.
Минимальная скорость смачивания (0,025 г/мин) соответствует образцу, содержащему БС-120 в количестве 2,0 % (образец 7 табл. 1, рис. 2). Кроме того, для смачивания порошка с содержанием белой сажи менее 2,0 % требуется в 4-7 раз меньше жидкости, чем для составов, в которых количество белой сажи увеличивается от 2,0 до 4,5 %
0,5 %. Содержание белой сажи увеличивали до 4,5 % от общей массы (табл. 1, образцы 2, 5-8, рис. 1, 2).
т, с
Рис. 1. Изменение массы порошка (m, г) (образцы 2, 4-8, табл. 1) от времени поглощения насыщенного раствора аммофоса (т, с)
Fig. 1. Change of powder weight (m, g.) (samples 2, 4-8, table 1) vs. time of absorption of saturated solution of ammophos (t,s)
сц %лша
Рис. 2. Зависимость скорости смачивания порошка (v, г/мин)
от количества вводимой белой сажи БС-120 (w, %мас.) Fig. 2. Change of powder wetting rate (v,g/min) vs. the amount of inputted carbon white CW-120 (w, wt%.)
(образцы 7, 8 и 5, 6 соответственно, рис. 1). С точки зрения гидрофобных свойств данные порошковые составы удовлетворяют ГОСТ Р 53280.4-2009 [4]. Однако они имеет низкую насыпную плотность, что не позволяет рационально использовать объем технических средств пожаротушения. Поэтому для достижения необходимого качества огнету-шащей композиции в состав ОПС вводился второй основной компонент- сульфат аммония [8].
Выполнены исследования свойств композиции, полученной механическим смешением сульфата аммония с гидрофобизированным аммофосом (табл. 1, образцы 5, 6, 7). Сульфат аммония готовился измельчением исходного сырья с последующей его классификацией (140-250 мкм) (табл. 2).
Огнетушащие композиции с содержанием белой сажи 1,0 и 1,5 % обладают высокой способностью к водоотталкиванию - 250, 300 мин и низкой склонностью к влагопоглощению - 2,2, 2,1 % соответственно (табл. 2). Полученные огнетуша-щие порошки удовлетворяют требованиям [4].
Таким образом, в работе изучено влияние количества белой сажи, вводимой в состав ОПС, на его гигроскопичность (табл. 2). Установлено,
что образец, содержащий 1,5 % масс. БС-120, обладает наилучшими эксплуатационными характеристиками - равномерное распределение частиц по фракционному составу, высокое значение кажущейся насыпной плотности для неуплотненного и уплотненного порошка (770 и 1190 кг/м3 соответственно) и наибольшая способность к водо-отталкиванию 300 мин.
Для придания огнетушащей композиции гидрофобных свойств необходимо проводить совместное измельчение смеси аммофоса, белой сажи (БС-120) и ГКЖ-136-14 в соотношении 95,0, 4,5 и 0,5 % масс. соответственно. Количество энергии, подведенной к измельчаемому веществу, для данного вида мельницы должно составлять 6,9 кДж/г. В процессе диспергирования порошка происходит закрепление гидрофобизатора на активных центрах аммофоса и белой сажи, вследствие чего происходит увеличение краевого угла смачивания до 90 °, а также способности к водоотталкиванию до 120 мин и более. Наблюдается резкое снижение скорости смачивания с 0,130 до 0,044 г/мин (образцы 1 и 5 соответственно, табл. 1).
Таблица 2
Эксплуатационные характеристики ОПС различного состава
№ Содержание компонентов в ОПС, % Механоактивация, мин Наименование показателя / Результат анализа
аммофос сульфат аммония белая сажа БС-120 ГКЖ 13614 Кажущаяся насыпная плотность порошка, кг/м3 Грансостав (остаток на сите с сеткой), % Влаго-погло- Способность к водоот-талкива-нию, мин
неуплотненного уплотненного 100-250 мкм 71-100 мкм 50-71 мкм <50 мкм щение, %
ГОСТ Р 53280.4-2009 не менее 700 не менее 1000 не более 3,0 не менее 120
1 45,8 53,0 1,0 0,2 5 800 1230 59,5 0,5 1,9 38,1 2,2 250
2 45,3 53,0 1,5 0,2 5 770 1190 57,5 0,8 1,4 40,3 2,1 300
3 44,8 53,0 2,0 0,2 5 790 1060 50,6 0,1 1,2 48,1 1,2 150
ЛИТЕРАТУРА
Позин М.Е., Зинюк Р.Ю. Физико-химические основы неорганической технологии. Учеб. пособие для вузов. Л.: Химия. 1985. 384 с.;
Pozin M.E., Zinyuk P.Yu. Physical and chemical foundations of inorganic technology. Titorial for High School. L.: Khimiya. 1985. 384 p. (in Russian). Пашенко А.А., Воронков М.Г., Михайленко А.А., Круглицкая В.Я. Гидрофобизация. Киев: Наукова думка. 1973. 240 с.;
Pashchenko A.A., Voronkov M.G., Mikhaiylenko A.A., Kruglitskaya V.Ya. Hydrophobization. Kiev: Naukova dumka. 1973. 240 p. (in Russian).
Смирнов С.А., Кунин А.В., Ильин А.П. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2010. Вып. 11. С. 641-645; Smirnov S.A., Kunin A.V., Ilyin A.P. //. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2010. N 11. P. 641645 (in Russian).
ГОСТ Р 53280.4-2009. Установки пожаротушения автоматические. Огнетушащие вещества. Часть 4. Порошки огнетушащие общего назначения. Общие технические требования и методы испытаний; GOST R 53280.4-2009. Automatic gas fire extinguishing systems. Extinguishing substances. Part 4. Dry fire extinguishing powders. General technical requirements. Test methods.
Curtis T. Ewing, Francis R.Faith, James B. Romans, Charles W. Siegmann, Ralph J. Ouellette, J. Thomas
Hughes, Homer W. Cathart // Scaling Studies. 1995. V. 31. N 1. Р 23-43
6. Кувшинников И.М. // Хим. промышленность. 1992. № 1. С. 29-34;
Kuvshinnikov I.M. // Khim. Promyshlennost 1992. N 1. P. 29-34 (in Russian).
7. Кувшинников И.М. // Хим. промышленность. 1992. № 2. С. 24-28;
Kuvshinnikov I.M. // Khim. Promyshlennost. 1992. N 2. P. 24-28 (in Russian). 8. Лапшин Д.Н., Кунин А.В., Смирнов С. А., Ильин А.П.
// Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2010. Т. 53. Вып. 11. С. 77-80;
Lapshin D.N., Kunin. A.V., Smirnov S.A., Ilyin A.P. //
Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2010. V. 53. N 11. P. 77-80 (in Russian).
Кафедра технологии неорганических веществ
УДК 621.359.3
Р.Ф. Шеханов, С.Н. Гридчин
ВНУТРЕННИЕ НАПРЯЖЕНИЯ В ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИХ СПЛАВАХ КОБАЛЬТ-НИКЕЛЬ
(Ивановский государственный химико-технологический университет) e-mail: ruslanfelix@yandex.ru
Показана возможность получения электролитических сплавов кобальта и никеля с различным соотношением компонентов. Разработаны составы электролитов и режимы электроосаждения. Измерены внутренние напряжения в получаемых покрытиях.
Ключевые слова: электроосаждение, электролиты, бинарные сплавы, внутренние напряжения
Ранее [1] нами была показана возможность получения доброкачественных электролитических сплавов кобальта и никеля из ряда сульфатно-оксалатных электролитов, проанализирована роль процессов комплексообразования в соответствующих равновесных системах, выявлено наличие устойчивой зависимости состава осаждаемого сплава от плотности тока.
В настоящей работе выполнено исследование процессов электролиза в системах Co2-Ni2+-SO42--Cr-C2O42--H3BO3-NH3 и Co2-Ni2-SO42--Cl--C2O42--CH3COO--NH3. При этом начальная концентрация CoSO47H2O варьировалась от 10 до 135 г/л, NiS047H20 - от 5 до 54 г/л, (M^CzCUHzO - от 0 до 200 г/л, CH3C00NaH20
- от 0 до 10 г/л, Н3ВО3 - от 0 до 30 г/л, №С12-6Н20
- от 0 до 20 г/л, KCl - от 0 до 10 г/л. Растворы электролитов готовили из реактивов марки «ч.» на дистиллированной воде путем растворения каждого компонента электролита в отдельном объеме с последующей фильтрацией и сливом растворов в общую емкость. Температуру растворов поддерживали с точностью ±0.5°С с помощью термостата UTU-2. Исследуемый диапазон температур составлял от 20 до 60°С. Электроосаждение проводили в ячейке из органического стекла объемом 120 мл с использованием анодов из никеля и
кобальта. В качестве катодов использовали: медные образцы 1x2 см. Подготовка образцов включала обезжиривание в 10% растворе ЫаОН при температуре 60-80°С (2 мин) и травление в концентрированной НК03 (1-2 с) с промежуточными промывками. Качество покрытий определяли по внешнему виду и сцеплению с основным металлом согласно ГОСТу 9.301-86 и ГОСТу 9.302-88. Состав покрытия определяли методом атомно-абсорбционной спектроскопии [4]. Установка для поляризационных исследований включала импульсный потенциостат ПИ-50-1, в качестве за-датчика потенциала использовали программатор ПР-8. Исследования проводили в потенциостати-ческом режиме, площадь рабочего электрода 0.07 см2. Электродом сравнения служил насыщенный хлорсеребряный электрод ЭВЛ-1М1. Полученные значения потенциала пересчитывали относительно водородного электрода. Выход по току рассчитывали по методике [5].
Исследование процесса выделения сплава кобальт-никель на медных электродах показало, что получение доброкачественных покрытий возможно в интервале плотностей тока от 0.5 до 3 А/дм2 (а в некоторых случаях и более). Для практического использования можно рекомендовать ряд сульфатных и сульфатно-оксалатных электролитов,
