CC BY
33
DOI 10.18454/IRJ.2016.47.186 Куликов МА.
ORCID: 0000-0001-8944-9522, кандидат химических наук, Березниковский филиал Пермского национального исследовательского политехнического университета ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ АНТИСЛЕЖИВАТЕЛЯ ДЛЯ НИТРАТА КАЛИЯ
Аннотация
Рассмотрены результаты опытно -промышленных испытаний карбоната калия в качестве добавки для снижения слеживаемости технической калиевой селитры. Представлена технологическая схема участка обработки калиевой селитры раствором антислеживателя. Приведены результаты аналитического контроля опытных партий продукта непосредственно после получения, через три и шесть месяцев хранения.
Ключевые слова: нитрат калия, поташ, слеживаемость, антислеживатель, опытно -промышленные испытания.
Kulikov MA.
ORCID: 0000-0001-8944-9522, PhD in Chemistry, State National Research Politechnical University of Perm,
Berezniki branch PILOT TESTS ANTI-CAKING FOR POTASSIUM NITRATE
Abstract
The results of pilot tests of potassium carbonate as an additive to reduce caking of technical potassium nitrate. The technological scheme of processing portion potassium nitrate anti -caking agent solution. The results of the analytical control of experimental batches of the product immediately after preparation, after three and six months of storage.
Keywords: potassium nitrate, potassium carbonate, caking, anti-caking agent, pilot tests.
Техническая калиевая селитра - ценное химическое вещество, имеющее применение, как в промышленности, так и в сельском хозяйстве [1]. Отрицательной стороной продукта является его слеживаемость в процессе транспортировки и хранения. Для устранения слеживаемости калиевую селитру обрабатывают поверхностно -активными веществами, например, сульфонолом [2,3]. Обработка продукта сульфонолом обеспечивает 100% -ную рассыпчатость, но в тех случаях, когда потребитель использует водный раствор калиевой селитры, происходит сильное вспенивание, что осложняет его применение.
Еще одним способом снижения слеживаемости нитрата калия является выпуск продукта в гранулированном виде [4]. Недостаток способа - высокие энергозатраты, обусловленные температурой плавления нитрата калия (334 °С).
Из неорганических антислеживающих добавок наибольший интерес представляет поташ [5], применение которого в количестве 0,2-1,2 % позволяет сохранить 100 %-ную рассыпчатость продукта. Достоинством поташной добавки служит и отсутствие вспенивания полученных растворов.
Для проверки данного способа проведены опытно -промышленные испытания, обработка калиевой селитры раствором поташа осуществлялась по технологической схеме, представленной на рис. 1.
Рис. 1 - Технологическая схема обработки нитрата калия раствором поташа: 1 - растворитель поташа; 2 - емкость
раствора поташа; 3 - насос;
4 - дозирующее устройство; 5 - шнек; 6 - сушилка кипящего слоя
В емкость с мешалкой 1 закачивается паровой конденсат и при перемешивании загружается расчетное количество предварительно измельченного поташа.
Готовый раствор с концентрацией 36-38 % и плотностью 1,36-1,38 г/дм3 самотёком поступает в приемную
емкость 2, откуда центробежным насосом через дозирующее устройство 4 подается в шнек 5 на обработку влажного нитрата калия. Дозировка раствора осуществляется из расчета содержания в готовом продукте 0,6-0,8 %.
Влажная соль далее поступает в сушилку кипящего слоя 6, а затем в бункер и на упаковку.
Отмечено, что калиевая селитра, обработанная поташом, при упаковке не зависает в бункере и хорошо засыпается в мешки. Полученный продукт содержит 0,64-0,78 % карбоната калия, что соответствует показателю, заложенному в программе опытно -промышленных испытаний. Всего было выпущено десять опытно -промышленных партий неслеживающегося нитрата калия в количестве 272 тонны.
Калиевую селитру с добавкой поташа, упакованную в полипропиленовые мешки с полиэтиленовым вкладышем, в количестве 1,5 тонны (по 3 мешка от каждой партии) уложили в штабель из 30 мешков (10 рядов по 3 мешка в ряд) на складе для длительного хранения с последующим анализом через три и шесть месяцев. При закладке продукция,
упакованная в мешки, сохранила свою подвижность и текучесть без признаков слеживаемости. Усредненные показатели качества калиевой селитры и нормы для марки А, используемой в промышленности, представлены в таблице 1.
По истечении срока хранения три месяца мешки с калиевой селитрой из закладки визуально были проверены на рассыпчатость, которая составила 100 %. После шести месяцев хранения продукт проанализирован по показателю «Рассыпчатость» согласно ГОСТ 21560.5-82 [6]. С этой целью каждый из выбранных мешков нитрата калия сбрасывают вручную с высоты 1 метр плашмя на плоскую твердую поверхность.
Таблица 1 - Усредненные показатели качества калиевой селитры
Наименование показателей Норма по ГОСТ 539492010 для марки А Факт
1. Внешний вид: белые кристаллы с желтовато -сероватым оттенком
2.Массовая доля азотнокислого калия в пересчете на сухэе вещество, %, не менее 99,90 99,36
3. Массовая доля воды, %, не более 0,20 0,22
4. Массовая доля хлористых солей в пересчете на №С1 в сухом веществе, %, не более 0,017 0,024
5. Массовая доля углекислых солей в пересчете на К2СО3 в сухом веществе, %, не более 0,01 0,61
6. Массовая доля нерастворимого в воде остатка в пересчете на сухое вещество, %, не более 0,01 0,002
7. Массовая доля окисляемых марганцовокислым калием веществ в пересчете на KNO2 в сухом веществе, %, не более 0,01 0,0018
8. Массовая доля солей кальция и магния в пересчете на кальций в сухом веществе, %, не более 0,002 0,0008
9. Массовая доля железа в пересчете на сухое вещество, %, не более 0,001 0,0001
10. Гранулометрический состав,% остаток на сите № 1К по ГОСТ 6613 остаток на сите № 01К по ГОСТ 6613, не менее 0 90 0,01 98,5
11. Рассыпчатость продукта, %, не менее 100 100
Затем мешок переносят на сито, разрезают, продукт освобождают от тары и проводят рассев. Комочки соли, оставшиеся на сите, взвешивают, и рассчитывают показатель рассыпчатости по формуле:
х = i £ (g - gi) х 100,
n i=i g
где g - масса калиевой селитры в мешке до рассева, кг; gi - масса остатка калиевой селитры на сите, кг;
n - количество мешков с калиевой селитрой, подвергнутых испытанию.
Аналитические показатели качества калиевой селитры с антислеживающей добавкой после получения, через 3 и 6 месяцев хранения представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Аналитические показатели калиевой селитры после хранения
Наименование показателей На момент закладки После трех месяцев хранения После шести месяцев хранения
Массовая доля азотнокислого калия ККОз, % 99,36 99,33 99,30
Массовая доля воды, % 0,22 0,37 0,43
Массовая доля хлористых солей в пересчете на №01, % 0,024 0,017 0,015
Массовая доля углекислых солей в пересчете на К2СО3, % 0,61 0,64 0,65
Рассыпчатость продукта, % 100 100 (визуально) 85
Данные таблицы 2 показывают, что в процессе хранения показатели качества продукта остаются относительно стабильными, а рассыпчатость по истечении шести месяцев снижается всего на 15 %.
Таким образом, результаты опытно -промышленных испытаний показали эффективность использования поташа в качестве антислеживающей добавки для калиевой селитры. При этом, полученный продут не соответствует требованиям стандарта для марки А по нескольким показателям и не может выпускаться по ГОСТ Р 53949-2010. Однако, по согласованию с потребителями для данного продукта может быть разработана отдельная нормативная документация.
Литература
1. Нитрат калия и его применение - URL http://fb.ru/article/17402/nitrat-kaliya-i-ego-primenenie (дата обращения 16.04.2016 г.).
2. ГОСТ Р 53949-2010. Селитра калиевая техническая. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 2011.
3. Способ получения нитрата калия: А. с. 1721016А1 СССР / Э.Э. Пфефер, Н.К. Баюро [и др.]. № 4633836/26; заявл. 09.01.1989; опубл. 23.03.1992. Бюлл. № 11. - 3 с.
5. Способ получения нитрата калия: пат. 2317255 Рос. Федерация / А.И. Суханов, С.Е. Макаров [и др.]. № 2006132939/15; заявл. 13.09.2006; опубл. 20.02.2008. Бюлл. № 5. - 4 с.
4. Способ предотвращения слеживаемости нитрата калия: пат. 2324652 Рос. Федерация / А.И. Суханов, Н.И. Бердичевский, А.П. Стародумов, С.В. Костюшева. № 2006145997/15; заявл. 26.12.2006; опубл. 20.05.2008. Бюлл. № 14. - 4 с.
6. ГОСТ 21560.5-82. Удобрения минеральные. Метод определения рассыпчатости. - М.: Стандартинформ, 2003.
References
1. Nitrat kalija i ego primenenie - URL http://fb.ru/article/17402/nitrat-kaliya-i-ego-primenenie (data obrashhenija 16.04.2016 g.).
2. GOST R 53949-2010. Selitra kalievaja tehnicheskaja. Tehnicheskie uslovija. - M.: Standartinform, 2011.
3. Sposob poluchenija nitrata kalija: A. s. 1721016A1 SSSR / Je.Je. Pfefer, N.K. Bajuro [i dr.]. № 4633836/26; zajavl. 09.01.1989; opubl. 23.03.1992. Bjull. № 11. - 3 s.
5. Sposob poluchenija nitrata kalija: pat. 2317255 Ros. Federacija / A.I. Suhanov, S.E. Makarov [i dr.]. № 2006132939/15; zajavl. 13.09.2006; opubl. 20.02.2008. Bjull. № 5. - 4 s.
4. Sposob predotvrashhenija slezhivaemosti nitrata kalija: pat. 2324652 Ros. Federacija / A.I. Suhanov, N.I. Berdichevskij, A.P. Starodumov, S.V. Kostjusheva. № 2006145997/15; zajavl. 26.12.2006; opubl. 20.05.2008. Bjull. № 14. - 4 s.
6. GOST 21560.5-82. Udobrenija mineral'nye. Metod opredelenija rassypchatosti. - M.: Standartinform, 2003.
DOI 10.18454/IRJ.2016.47.153 Курбатов Ю.Е.1, Кашеваров.! Г.Г.2
1Аспирант; 2Доктор технических наук, профессор, Пермский национальный исследовательский политехнический университет ПОВРЕЖДЕННОСТЬ КАК ОСНОВНАЯ МЕРА УСТАЛОСТНОГО РАЗРУШЕНИЯ
Аннотация
Задача прогнозирования усталостной долговечности конструкций зданий является одной из наиболее актуальных и важных задач в строительстве. В данной работе рассмотрены различные модели накопления повреждений, с помощью которых можно определить величину поврежденности материала. Выполнен комплексный анализ данной усталостной характеристики, что позволяет обобщить разрозненные подходы к ее трактовке и использовать ее при численном моделировании процесса усталостного разрушения.
Ключевые слова: поврежденность, усталостная долговечность, сплошность, кривая Вёлера.
Kurbatov Y. E.1, Kashevarova G. G.2
Postgraduate student; 2 PhD in Engineering, Professor, Perm National Research Polytechnic University DAMAGEABILITY AS A BASIC MEASURE OF THE FATIGUE FRACTURE
Abstract
The problem of forecasting the durability of building structures is one of the most urgent and important tasks in construction. Different models of damage accumulation which help to quantify the amount of the material damageability are considered in this article. Performed a comprehensive analysis of this fatigue characteristic, which enables to generalize the disparate approaches to its definition and use it in the numerical modeling of fatigue fracture.
Keywords: damageability, fatigue life, continuity, Wohler curve.
Циклические нагрузки являются одними из основных факторов воздействия на бетонные и железобетонные конструкции промышленных и транспортных сооружений. В результате данные нагрузки могут вызывать усталостное разрушение отдельных узлов или целых конструкций.
Согласно [1, стр.3] усталостное разрушение - это разрушение материала нагружаемого объекта до полной потери его прочности или работоспособности вследствие распространения усталостной трещины. При этом основным параметром, характеризующим усталостную выносливость того или иного материала является циклическая долговечность - число циклов напряжений или деформаций, выдержанных нагруженным объектом до образования усталостной трещины определенной протяженности или до усталостного разрушения (в соответствии с тем же нормативным документом [1, стр.13]).
Однако помимо знания информации о количестве циклов до разрушения (которую чаще всего можно получить из лабораторных испытаний), необходимо также контролировать процесс накопления усталостных повреждений, фиксируя появление дефектов во времени. К сожалению, на сегодняшний день отсутствуют объективные количественные характеристики физического состояния материала, которые бы однозначно оценивали кинетику накопления усталостных повреждений и оставшийся ресу рс конструкций. Процесс образования усталостной трещины сопровождается определенным изменением физических свойств материала, но при этом не может быть количественно интерпретирован прямыми физическими методами. В результате, на практике принято использовать формальную методологию оценки усталостного повреждения. В основе данной методологии лежит понятие поврежденности материала - это универсальная мера, позволяющая сопоставлять результаты испытаний, проводимых по разным
126
