CC BY
19
5. Плевако, В. П. Визначення форми рефлектора для рівномірного обігрівання пласкої поверхні [Текст]: матеріали міжнародної науково-практичної конференції „Сучасні проблеми геометричного моделювання”, Україна, Львів, 20-23 жовтня. / В. П. Плевако, С. Ю. Саєнко. - Львів, 2003. -С. 191-194.
6. Плевако, В. П. Визначення форм рефлекторів теплотехнічних установок, які забезпечують заданий розподіл тепла на приймачах довільних перерізів [Текст] / В. П. Плевако, С. Ю. Саєнко // Геометричне та комп’ютерне моделювання. - 2007. - Вип. 17. - С. 75-90.
7. Алексанян, И. Ю. Высокоинтенсивная сушка пищевых продуктов. Пеносушка. Теория. Практика. Моделирование [Текст]: монография/ И. Ю. Алексанян, А. А. Буйнов. -Астрахань: Изд-во АГТУ, 2004. - 380 с.
8. Гинзбург, А. С. Инфракрасная техника в пищевой промышленности [Текст]/ А. С. Гинзбург. - М.: Пищевая промышленность, 1966. - 408 с.
9. Шаззо, Р. И. Продукты детского питания из растительного и мясного сырья инфракрасной сушки. Хранение и переработка сельхозсырья [Текст]/ Р. И. Шаззо, Г. П. Овчарова. -2005. - № 1. - С. 50-52.
10. Никитина, Л. М. Термодинамические параметры и коэффициенты массопереноса во влажных материалах [Текст]/ Л. М. Никитина. - М.: Энергия, 1968. - 500 с.
ВПЛИВ РОЗМІЩЕННЯ І ГЕОМЕТРІЇ РЕФРЕКТОРУ НА ПРОЦЕС СУШІННЯ ОРГАНІЧНОЇ СИРОВИНИ
Представлено аналіз ринку харчової промисловості по створенню напівфабрикатів і продуктів харчування на основі органічної плодоягідної сировини. Визначено основні завдання проектування ІЧ - сушарки, вплив розміщення і геометричної форми рефлектору на створення рівномірного температурного поля на поверхні приймального лотка.
Ключові слова: органічна плодоягідна сировина, ІЧ - сушарка, геометрія рефлектору, плоска приймальня поверхня.
Загорулько Андрей Николаевич, аспирант, кафедра процессов, аппаратов и автоматизации пищевых производств, Харьковский государственный университет питания и торговли, Украина, e-mail: match_andrey@mail.ru
Загорулько Андрій Миколайович, аспірант, кафедра процесів, апаратів та автоматизації харчових виробництв, Харківський державний університет харчування та торгівлі, Україна, e-mail: match_andrey@mail.ru
Zagorulko Andrey, Kharkiv State University of Food Technology and Trade, Ukraine, e-mail: match_andrey@mail.ru
УДК 666.942.82 : 544.77
КОАГУЛЯЦІЙНА СТРУКТУРА
Дорогань Н. О.
ЦЕМЕНТНОГО ШЛАМУ З РІЗНОВИДАМИ ГЛИНИСТОГО КОМПОНЕНТУ
Показано особливості коагуляційного структуроутворення водних дисперсних систем -цементного шламу на основі крейди при застосуванні глинистих компонентів різного хіміко -мінералогічного складу і дисперсності. Дано порівняння характеристик полімінеральної глини для виготовлення портландцементу із різновидами каолінів, що застосовують для отримання білого цементу.
Ключові слова: цемент, дисперсна система, склад, дисперсність, мінералогія, структура коагуляційна, реологія, в’язкість
1. Вступ
Хімічна технологія портландцементу передбачає застосування сировинних сумішей карбонатних і глинистих компонентів. При цьому виробництво білого цементу характеризується обмеженнями по хімічному складу вихідної сировини за вмістом барвних оксидів та необхідністю введення малих добавок речовин-мінералізаторів для зменшення максимальної температури випалу клінкеру [1 - 8]. Мінімізація вмісту барвних оксидів визначає доцільність застосування каоліну як глинистого компоненту, а необхідність гомогенізації сировинної суміші при введенні малих добавок речовин обумовлює доцільність застосування мокрого або комбінованого способів виробництва, при цьому оптимізація технологічних параметрів вимагає урахування показників структурно-механічних і реологічних властивостей цементного шламу, в напрямку чого виконана подана робота.
2. Характеристика об'єктів дослідження
Об’єктами дослідження в даній роботі стали
сировинні суміші для виготовлення портландцементного клінкеру мокрим або комбінованим способами: проба Zd діючого виробництва, проба Є1 білого цементу, що виготовлялася в Україні, та проба Н21, розроблена нами для отримання білого цементу. Основним компонентом досліджуваних сумішей є крейда (79-81 мас. %), до якої додавались глинисті компоненти, що відрізняються за хіміко-мінералогічним складом і дисперсністю (табл. 1 - 3).
Так, за хімічним складом кривинська глина, що входить до складу суміші Zd, на відміну від каолінів володимирського КВ-3 і глуховецького КС-1, що входять відповідно до складу сумішей Є1 і Н21, відрізняється від проб каолінів значно меншим вмістом А1203 (15,6 проти 31,0 - 36,2 мас. %) при суттєво більшому вмісті SiO2 та співвідношенні SiO2 : А1203 (3,9 проти 1,3 - 1,8), більшим вмістом Fe2O3, лужноземельних та лужних оксидів. Серед проб каолінів збагачений КС -1 відрізняється від КВ - 3 більшою концентрацією А1203 і меншим вмістом барвних оксидів.
Згідно ДСТУ Б. В. 2.7 - 60 - 97 за дисперсністю досліджувані проби сировини за вмістом тонкодисперс-
TECHNOLOGY AUDIT AND PRODUCTION RESERVES — № 6/5(14), 2013, © Дорогань H. О.
них частинок фракцій < 0,001 мм належить до групи середньодисперсних, при цьому каоліни КВ - 3, КС - 1 містять 49,05 - 49,85 мас. %, а глина суттєво менше - 41,9 мас.%. За вмістом частинок фракцій < 0,01 мм, спостерігається більша диференціація - від 63,1 (глина) до 88,1 (каолін КС - 1) мас. %, при цьому каолін КС - 1 класифікується, як високодисперсний, а глина і КВ - 3, як середньодисперсні. Проба КС - 1 відрізняється також найменшим вмістом грубодисперс-них частинок, при цьому співвідношення фракцій 1,00 -0,06 до фракцій менше 1 мкм становить 0,003 проти
0,26 - 0,29 для двох інших проб (табл. 2).
За мінералогічним складом кривинська глина відноситься до групи полі мінеральних і відзначається підвищеним вмістом монтморилоніту, кварцу і польових шпатів (рис. 1 - 3, табл. 3). Незбагачений каолін КВ-3 на відміну від кривинської глини при значно більшому вмісті каолініту включає суттєво меншу кількість гідросюди, кварцу і польових шпатів. Збагачений каолін КС-1 при найбільшій концентрації каолініту характеризується найменшим вмістом кварцу і барвних оксидів.
Таблиця 3
Мінералогічний склад глинистих компонентів
Застосування мокрого або комбінованого способів виробництва цементу при введення малих добавок обумовлює доцільність аналізу коагуляційного структуроутворення водних систем цементного шламу [9 - 11].
Дослідження деформаційних процесів водних дисперсних систем показало (табл. 4, 5), що за характером розвитку деформацій - швидкої еластичної £0’, повільної еластичної £2’ і пластичної %’т проби шламу належать до різних структурно - механічних типів: Zd - до V-го типу, коли £1’т > £2’ > £0’, Є1 до ІІ-го титу коли £2’> £і’т > £о’, а Н21 до ІІІ-го типу, коли £0’> £і’т > £2’. При цьому відзначаються значні відмінності в кількісних значеннях і співвідношенні вказаних різновидів деформації. Згідно з уявленнями фізико - хімічної механіки дисперсних структур, більша кількість £0’ обумовлює підвищення стійкості суспензій і вказує на зростання у водній системі проб Є1 і Н21 числа контактів частинок за типом кут-кут, кут-ребро, ребро-ребро, а значно більше число £2’ у випадку Є1 - на зростання контактів за типом площина-кут, площина-ребро, площина-площина. Збільшення показників шведівської в’язкості пі проб Є1 і Н21 корелюється із зростанням умовного модуля деформації Е£ (1,32-1,35 проти 0,28 ерг/см3) або, відповідно, із зростанням сил молекулярної взаємодії та енергії зв’язку частинок дисперсної фази.
Таблиця4
Структурно-механічні характеристики проб цементного шламу
Код суміші (воло- гість, мас.%) Модуль швид- кої еластич- ної дефор- мації ЕМ0'4, Па Модуль повільної елас- тичної дефор- мації Е2-10"4, Па Умовна статична межа плинності Рк1, Па Найбільша плас- тична в'язкість ЛМ0Л Па-с Елас- тич- ність X Статична плас-тич-ність Ркі. 102 с-1 Період істинної релаксації 01, с Умов- ний модуль дефор- мації Е&10"3, ерг/см3
Zd (37,6) 18,74 5,60 2,63 3,00 0,77 0,88 70 0,28
,7) Ш со to 12,06 1,95 0,66 69,94 0,86 0,01 3586,6 1,35
Н21 (37,7) 3,01 7,39 3,28 34,20 0,63 0,10 1598 1,32
Таблиця 5
Реологічні показники проб цементного шламу
Код суміші (вологість, мас. %) Умовна динамічна межа плинності, Рк2, Па Найменша пластична в'язкість, nmX-10-2, Па-с Динамічна пластичність, Т-104, с-1
Zd (37,6) 6,49 0,61 0,110
Є1 (36,7) 5,68 1,97 0,030
Н21 (37,7) 13,37 1,40 0,096
4. Висновки
1. Варіювання різновидами глинистого компоненту у сировинних сумішах для отримання портланд-цементного клінкеру із заданими характеристиками (коефіцієнт насичення, модулі, фазовий склад) є значним фактором впливу на коагуляційне структуроутворення і властивості шламу при мокрому і комбінованому способах виробництва.
2. При використанні вказаних способів у технології білого цементу застосування каолінів як глинистого компоненту не тільки сприяє збільшенню білизни кінцевого продукту, а й підвищує (найбільше в випадку збагаченого каоліну) стійкість шламу, що практично важливо для виробництва.
Таблиця 1
Хімічний склад глинистих компонентів
Сировина Вміст оксидів, мас.%
SÍÜ2 А№ Fe2Û3 Tiü2 CaO MgO SO3 Na2O K2O в.п.п.
глина 60,96 15,66 5,57 0,79 3,33 2,04 0,16 0,30 2,70 8,48
каолін КВ-3 54,53 30,98 1,28 0,78 0,30 0,33 0,17 0,38 0,39 12,51
каолін КС-1 47,20 36,22 0,32 1,26 0,31 0,22 0,24 0,65 0,47 13,0
Таблиця 2
Дисперсність глинистих компонентів
Сировина Вміст (%) фракцій частинок (мм)
1,00-0,06 0,06-0,01 0,01-0,005 0,005-0,001 менше 0,001
глина 10,7 26,2 6,90 14,3 41,9
каолін КВ-3 14,01 6,59 10,6 19,75 49,05
каолін КС-1 0,17 11,78 9,40 28,80 49,85
Сировина Вміст породоутворюючих мінералів, мас. %
монт- мори- лоніт каолі- ніт кварц польо- вий шпат гідро- слюда каль- цит гідро- ксиди заліза рутіл
глина 31,0 12,5 26,5 13,0 7,5 4,5 6,0 0,8
каолін КВ-3 - 73,6 16,6 3,2 3,3 0,5 1,4 0,8
каолін КС-1 - 87,0 4,5 3,0 4,0 0,6 0,4 1,3
3. Структурно-механічні і реологічні характеристики цементного шламу
16
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АУДИТ И РЕЗЕРВЫ ПРОИЗВОДСТВА — № 6/5(14), 2013
Література
1. Taylor, H. F. W. Cement Chemistry [Text]/ H. F. W. Taylor. -Ed. 2. - London: Thomas Telford Publishing, 1997. - 459 р.
2. Bogye, R. X. The Chemistry of Portland cement [Text]/ R. X. Bogye. - New York, 1995. - 326 p.
3. Kurdowski, W. Chemia cement [Text]/ W. Kurdowski. -Warzawa: PWN, 1991. - 478 p.
4. Hewlett, P. C. Lea’s Chemistry of Cement and Concrete [Text]/ P. C. Hewlett. - Ed. 4. - London: Butterworth-Heinemann, 2004. - 1092 p.
5. Ghosh, S. N. Advances in Cement Technology: Chemistry Manufacture and Testing [Text]/ S. N. Ghosh. - Taylor & Francis, 2003. - P. 828.
6. Caijun Shi. New cements for the 21st century: The pursuit of an alternative to Portland cement [Text]/ Caijun Shi, A. Fernández Jiménez, Angel Palomo // Cement and Concrete Research. - 2011. - V. 41, Is. 7. - P. 750-763.
7. Бутт, Ю. М. Химическая технология вяжущих материалов [Текст]/ Ю. М. Бутт, М. М. Сычев, В. В. Тимашев. - М.: Высшая школа, 1980. - 460 с.
8. Зубехин, А. П. Белый портландцемент [Текст]/ А. П. Зу-бехин, С. П. Голованова, П. В. Кирсанов. - Ростов н/Д: Ростовский гос. ун-т, 2004. - 263 с.
9. Регулирование процессов структурообразования сырьевых цементных шламов [Текст]/ А. А. Пащенко, Н. Н. Кру-глицкий, Л. С. Чередниченко, И. Ф. Руденко. - К.: Вища школа, 1973. - 67 с.
10. Физико-химическая механика дисперсных минералов. [Текст]/ С. П. Ничипоренко, Н. Н. Круглицкий, А. А. Па-насевич, В. В. Хилько; под общ. ред. Н. Н. Круглицкого. -К.: Наукова думка, 1974. - 246 с.
11. Ходаков, Г. С. Реология суспензий. Теория фазового те-ченияи и ее экспериментальное обоснование [Текст]/ Г. С. Ходаков // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д. И. Менделеева). - 2003. - Т. XLVII, № 2. - С. 33-44.
КОАГУЛЯЦИОННАЯ СТРУКТУРА ЦЕМЕНТНОГО ШЛАМА С РАЗНОВИДНОСТЯМИ ГЛИНИСТОГО КОМПОНЕНТА
Показаны особенности коагуляционного структурообразования водных дисперсных систем - цементного шлама на основе мела при применении глинистых компонентов различного химико - минералогического состава и дисперсности. Дано сравнение характеристик полиминеральной глины для изготовления портландцемента с разновидностями каолинов, применяемых для получения белого цемента
Ключевые слова: цемент, дисперсная система, состав, дисперсность, минералогия, структура коагуляционная, реология, вязкость
Дорогань Наталія Олександрівна, аспірант, кафедра хімічної технології композиційних матеріалів, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», Україна, e-mail: nataliyadorogan@ukr.net
Дорогань Наталия Александровна, аспирант, кафедра химической технологии композиционных материалов Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», Украина, e-mail: nataliyadorogan@ukr.net
Dorogan Nataliia, National Technical University of Ukraine “Kyiv Polytechnical Institute”, Ukraine, e-mail: nataliyadorogan@ukr.net
УДК 620.193
Бачурский Д. В. К ВЫБОРУ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ПОТОЧНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА МАГНИЯ
Приведена математическая модель температурного режима поточной линии электролитического производства магния, работающей в составе титаномагниевого производства. Показаны диапазоны возможного колебания температуры расплава аппаратов поточной лини при периодической подаче сырья. Предложены варианты практического использования разработанной математической модели при проектировании и эксплуатации поточных линий для электролитического производства магния.
Ключевые слова: электролиз магния, поточная линия, низшие хлориды титана, факторный эксперимент, влажность
1. Введение
Температура электролита в аппаратах поточной линии является важным технологическим параметром. Превышение оптимальных значений температуры вызывает увеличение выхода шлама, снижение выхода по току рост удельного расхода электроэнергии
2. Анализ литературных данных и
постановка проблемы
В работе Н. М. Зуева [1] рассмотрено влияние температуры на технологические параметры производства магния в поточной линии. Для получения
максимальных значений выхода по току электролиз проводят при температуре электролита 670...700 °С. Эти параметры считаются оптимальными как при индивидуальном обслуживании электролизёров, так и для поточной технологии. Пример такого эффекта иллюстрирует температурная зависимость, снятая на промышленном электролизёре, вмещающем 24 т электролита, при заливке в него 1 т хлорида магния (рис. 1). После повышения температуры электролита в технологической ячейке на 31 °С, вследствие интенсивного массобмена в объёме электролита, избыточное тепло отводится через элементы конструкции электролизёра, и температура электролита в течение 45 мин стабилизируется на значении, близком к исходному
TECHNOLOGY AUDIT AND PRODUCTION RESERVES — № 6/5(14], 2013, © Бачурский Д. В.
17
