Гипс негизиндеги машина менен чачылган шыбактарда агломерацияны азайтуу үчүн жаңы HEMC целлюлоза эфирлерин иштеп чыгуу

Гипс негизиндеги машина менен чачылган шыбактарда агломерацияны азайтуу үчүн жаңы HEMC целлюлоза эфирлерин иштеп чыгуу

Гипстин негизиндеги машина менен чачылган гипс (GSP) Батыш Европада 1970-жылдардан бери кеңири колдонулуп келет. Механикалык чачуунун пайда болушу курулуштун езуне турган наркын темендетуу менен шыбак курулушунун натыйжалуулугун эффективдуу жогорулатты. GSP коммерциялаштырылышынын тереңдеши менен сууда эрүүчү целлюлоза эфири негизги кошумча болуп калды. Целлюлоза эфири GSPге сууну жакшы кармап туруу касиетин берет, бул субстраттын гипстеги нымдуулукту сиңирүүсүн чектейт, ошону менен туруктуу бекемдөө убактысын жана жакшы механикалык касиеттерди алат. Мындан тышкары, целлюлоза эфиринин спецификалык реологиялык ийри сызыгы машина менен чачуунун таасирин жакшыртат жана андан кийинки эритмени тегиздөө жана бүтүрүү процесстерин бир кыйла жөнөкөйлөтөт.

GSP тиркемелеринде целлюлоза эфирлеринин айкын артыкчылыктарына карабастан, ал чачылганда кургак кесектердин пайда болушуна салым кошо алат. Бул нымдалбаган үймөктөр, ошондой эле, топурак же торпок деп аталат жана алар эритмени тегиздөө жана бүтүрүү иштерине терс таасирин тийгизиши мүмкүн. Агломерация сайттын натыйжалуулугун төмөндөтөт жана жогорку натыйжалуу гипс продуктуларын колдонуунун баасын жогорулата алат. Целлюлоза эфирлеринин GSPдеги кесектердин пайда болушуна тийгизген таасирин жакшыраак түшүнүү үчүн биз алардын пайда болушуна таасир этүүчү тиешелүү продукт параметрлерин аныктоого аракет кылуу максатында изилдөө жүргүздүк. Бул изилдөөнүн натыйжаларынын негизинде биз агломерацияга тенденциясы төмөндөгөн целлюлоза эфиринин продуктуларынын сериясын иштеп чыктык жана аларды практикалык колдонууда бааладык.

Негизги сөздөр: целлюлоза эфири; гипс машина спрей гипс; эритүү ылдамдыгы; бөлүкчөлөрдүн морфологиясы

1. Киришүү

Сууда эрүүчү целлюлоза эфирлери гипс негизиндеги машина менен чачылган шыбактарда (ГСП) сууга болгон муктаждыкты жөнгө салуу, сууну кармоону жакшыртуу жана эритмелердин реологиялык касиеттерин жакшыртуу үчүн ийгиликтүү колдонулууда. Демек, ал нымдуу эритменин иштешин жакшыртууга жардам берет, ошону менен эритменин керектүү бекемдигин камсыз кылат. Коммерциялык жактан жарамдуу жана экологиялык жактан таза касиеттеринен улам, кургак аралашма GSP акыркы 20 жылдын ичинде Европада кеңири колдонулган ички курулуш материалы болуп калды.

ГСП кургак аралашмасын аралаштыруу жана чачуу үчүн машиналар ондогон жылдар бою ийгиликтүү коммерциялаштырылган. Ар кандай өндүрүүчүлөрдүн жабдууларынын кээ бир техникалык өзгөчөлүктөрү ар кандай болсо да, коммерциялык жеткиликтүү чачкыч машиналары сууга целлюлоза эфирин камтыган гипстин кургак аралашма аралашмасы менен аралашуусу үчүн өтө чектелген агитация убактысын берет. Жалпысынан алганда, бүт аралаштыруу жараяны бир нече секунд талап кылынат. Аралаштыргандан кийин нымдуу эритме жеткирүүчү шланг аркылуу сордурулуп, субстраттын дубалына чачылат. Бүт процесс бир мүнөттүн ичинде бүтөт. Бирок мынчалык кыска убакыттын ичинде целлюлоза эфирлери колдонууда өз касиеттерин толук өнүктүрүү үчүн толук эритүү керек. Гипс эритмесинин курамына майда майдаланган целлюлоза эфир продуктыларын кошуу бул чачуу процессинде толук эрип кетүүнү камсыздайт.

Майда майдаланган целлюлоза эфири чачыраткычта агитация учурунда суу менен тийгенде тез консистенциясын түзөт. Целлюлоза эфиринин эриши менен шартталган илешкектүүлүктүн тез көтөрүлүшү гипс цементтүү материалдын бөлүкчөлөрүнүн бир убакта сууда нымланышы менен көйгөйлөрдү жаратат. Суу коюулана баштаганда суюктук аз болуп, гипс бөлүкчөлөрүнүн ортосундагы майда тешикчелерге кире албайт. Тешиктерге кирүүчү жол жабылгандан кийин цементтүү материалдын бөлүкчөлөрүн суу менен нымдоо процесси кечеңдейт. Чачыраткычта аралаштыруу убактысы гипстин бөлүкчөлөрүн толук нымдоо үчүн талап кылынган убакыттан кыскараак болду, анын натыйжасында жаңы нымдуу эритмеде кургак порошоктун үймөгү пайда болду. Бул жыйымдар пайда болгондон кийин, алар кийинки процесстерде жумушчулардын эффективдүүлүгүнө тоскоол болушат: эритмелерди топурак менен тегиздөө өтө түйшүктүү жана көбүрөөк убакытты талап кылат. Миномет орнотулгандан кийин да, алгач пайда болгон үймөктөр пайда болушу мүмкүн. Мисалы, курулуш учурунда ичиндеги үймөктөрдү жабуу кийинки этапта биз көргүүбүз келбеген караңгы жерлердин пайда болушуна алып келет.

Целлюлоза эфирлери ГСПда көп жылдар бою кошумчалар катары колдонулса да, алардын нымдалбаган кесектердин пайда болушуна тийгизген таасири ушул убакка чейин көп изилдене элек. Бул макалада целлюлоза эфиринин көз карашынан агломерациянын түпкү себебин түшүнүү үчүн колдонула турган системалуу мамиле сунушталат.

2. ГСПда нымдалбаган топтордун пайда болушунун себептери

2.1 Гипс негизиндеги шыбактарды нымдоо

Илимий-изилдөө программасын түзүүнүн алгачкы этаптарында КСПда тополоңдордун пайда болушунун бир катар мүмкүн болгон негизги себептери чогултулган. Кийинки, компьютердик талдоо аркылуу, маселе практикалык техникалык чечим бар же жок экенине багытталган. Бул иштер аркылуу ГСПда агломераттарды түзүүнүн оптималдуу чечими алдын ала текшерилген. Техникалык жактан да, коммерциялык жактан да, гипс бөлүкчөлөрүнүн нымдоосун жер үстүндөгү тазалоо жолу менен өзгөртүүнүн техникалык жолу жокко чыгарылат. Коммерциялык кез караштан алганда, иштеп жаткан жабдууларды суу менен эритменин жетиштуу аралашуусун камсыз кыла ала турган атайын жасалган аралаштыргыч камерасы бар чачуучу аппаратурага алмаштыруу идеясы жокко чыгарылат.

Дагы бир вариант - нымдоочу агенттерди гипстин курамына кошумча катары колдонуу жана биз буга чейин эле патент таптык. Бирок, бул кошумчаны кошуу сөзсүз түрдө шыбактын иштөө жөндөмдүүлүгүнө терс таасирин тийгизет. Андан да маанилүүсү, ал минометтин физикалык касиеттерин, өзгөчө катуулугун жана күчүн өзгөртөт. Андыктан биз ага өтө тереңдеп кирген жокпуз. Мындан тышкары, нымдоочу агенттердин кошулушу да айлана-чөйрөгө терс таасирин тийгизиши мүмкүн деп эсептелет.

Целлюлоза эфири буга чейин гипс негизиндеги шыбактын курамына киргендигин эске алсак, целлюлоза эфирин оптималдаштыруу өзү тандалып алынган эң жакшы чечим болуп калат. Ошол эле учурда, ал сууну кармоо касиетине таасир этпеши керек же колдонулуп жаткан гипстин реологиялык касиеттерине терс таасирин тийгизбеши керек. Мурда сунушталган гипотезанын негизинде ГСПда нымдалбаган порошоктордун пайда болушу суу менен аралашкандан кийин целлюлоза эфирлеринин илешкектүүлүгүнүн өтө тез жогорулашына байланыштуу, целлюлоза эфирлеринин эрүү өзгөчөлүктөрүн көзөмөлдөө биздин изилдөөбүздүн негизги максаты болуп калды. .

2.2 Целлюлоза эфиринин эрүү убактысы

Целлюлоза эфирлеринин эрүү ылдамдыгын жайлатуунун оңой жолу - гранулдуу сорттогу продукцияны колдонуу. GSPте бул ыкманы колдонуунун негизги кемчилиги өтө орой бөлүкчөлөр чачкычтагы кыска 10 секунддук агитация терезесинде толук эрип кетпей, суунун кармалышынын жоголушуна алып келет. Мындан тышкары, кийинки этапта эрибеген целлюлоза эфиринин шишип кетиши шыбактан кийин коюуланууга алып келет жана курулуштун натыйжалуулугуна таасирин тийгизет, муну биз көргүбүз келбейт.

Целлюлоза эфирлеринин эрүү ылдамдыгын төмөндөтүүнүн дагы бир варианты целлюлоза эфирлеринин бетинин глиоксал менен кайчылаш байланышы болуп саналат. Бирок, кайчылаш байланыш реакциясы рН башкарылгандыктан, целлюлоза эфирлеринин эрүү ылдамдыгы курчап турган суулуу эритменин рНына абдан көз каранды. Өчүрүлгөн акиташ менен аралашкан GSP системасынын рН мааниси өтө жогору жана бетиндеги глиоксалдын кайчылаш байланыштары сууга тийгенден кийин бат ачылып, илешкектүүлүгү заматта көтөрүлө баштайт. Ошондуктан, мындай химиялык дарылоо GSP эрүү ылдамдыгын контролдоодо ролду ойной албайт.

Целлюлоза эфирлеринин эрүү убактысы да алардын бөлүкчөлөрүнүн морфологиясына көз каранды. Бирок, бул чындык, таасири абдан маанилүү болсо да, азырынча көп көңүл бурулган эмес. Алардын туруктуу сызыктуу эрүү ылдамдыгы [кг/(м2•с)], ошондуктан алардын эриши жана илешкектүүлүгүнүн түзүлүшү колдо болгон бетке пропорционалдуу. Бул ылдамдык целлюлоза бөлүкчөлөрүнүн морфологиясынын өзгөрүшүнө жараша олуттуу өзгөрүшү мүмкүн. Биздин эсептөөлөрүбүздө толук илешкектүүлүк (100%) аралаштыргандан 5 секунддан кийин жетет деп болжолдонууда.

Ар кандай бөлүкчөлөрдүн морфологияларынын эсептөөлөрү сфералык бөлүкчөлөрдүн аралашуу убактысынын жарымында акыркы илешкектүүлүктүн 35% илешкектүүлүгүнө ээ болгонун көрсөттү. Ошол эле мезгилде таяк сымал целлюлоза эфиринин бөлүкчөлөрү 10% гана жетиши мүмкүн. Диск түрүндөгү бөлүкчөлөр кийин эле ээри баштады2,5 секунд.

Ошондой эле GSPдеги целлюлоза эфирлери үчүн идеалдуу эригичтик мүнөздөмөлөрү камтылган. Алгачкы илешкектүүлүктүн түзүлүшүн 4,5 секунддан ашык кечиктириңиз. Андан кийин, илешкектүүлүк тездик менен көбөйүп, аралаштыруу убактысынан кийин 5 секунданын ичинде акыркы илешкектүүлүккө жетет. GSPде мындай узак кечиктирилген эрүү убактысы системанын төмөн илешкектүүлүгүнө ээ болууга мүмкүндүк берет, ал эми кошулган суу гипстин бөлүкчөлөрүн толугу менен нымдап, бөлүкчөлөрдүн ортосундагы тешикчелерге тоскоолдуксуз кире алат.

3. Целлюлоза эфиринин бөлүкчөлөрүнүн морфологиясы

3.1 Бөлүкчөлөрдүн морфологиясын өлчөө

Целлюлоза эфиринин бөлүкчөлөрүнүн формасы эригичтикке ушунчалык олуттуу таасирин тийгизгендиктен, адегенде целлюлоза эфиринин бөлүкчөлөрүнүн формасын мүнөздөгөн параметрлерди аныктоо керек, андан кийин нымдашпагандардын ортосундагы айырмачылыктарды аныктоо Агломераттардын пайда болушу өзгөчө актуалдуу параметр болуп саналат. .

Биз целлюлоза эфиринин бөлүкчөлөрүнүн морфологиясын динамикалык сүрөт талдоо ыкмасы менен алдык. Целлюлоза эфирлеринин бөлүкчөлөрүнүн морфологиясын SYMPATEC санариптик сүрөт анализатору (Германияда жасалган) жана атайын программалык талдоо куралдары аркылуу толук мүнөздөөгө болот. Эң маанилүү бөлүкчө формасынын параметрлери болуп LEFI (50,3) катары көрсөтүлгөн жипчелердин орточо узундугу жана DIFI (50,3) катары көрсөтүлгөн орточо диаметри табылды. Була орточо узундугу маалыматтар белгилүү бир таралган целлюлоза эфир бөлүкчөсүнүн толук узундугу болуп эсептелет.

Көбүнчө бөлүкчөлөрдүн өлчөмүн бөлүштүрүү маалыматтары, мисалы, орточо була диаметри DIFI бөлүкчөлөрдүн санына (0 менен белгиленет), узундукка (1 менен белгиленет), аянтына (2 менен белгиленет) же көлөмүнө (3 менен белгиленет) негизинде эсептелиши мүмкүн. Бул кагаздагы бардык бөлүкчөлөрдүн маалыматтарын өлчөө көлөмгө негизделген жана ошондуктан 3 суффикс менен көрсөтүлгөн. Мисалы, DIFI(50,3)де 3 көлөмдүн бөлүштүрүлүшүн билдирет, ал эми 50 бөлүкчөлөрдүн өлчөмүн бөлүштүрүү ийри сызыгынын 50% көрсөтүлгөн мааниден кичине, ал эми калган 50% көрсөтүлгөн мааниден чоңураак экенин билдирет. Целлюлоза эфиринин бөлүкчөлөрүнүн формасы боюнча маалыматтар микрометрде (мкм) берилген.

3.2 Целлюлоза эфири бөлүкчөлөрдүн морфологиясын оптималдаштыруудан кийин

Бөлүкчөлөрдүн бетинин таасирин эске алуу менен, таякча сымал бөлүкчө формасындагы целлюлоза эфиринин бөлүкчөлөрүнүн бөлүкчөлөрүнүн эрүү убактысы DIFI (50,3) буласынын орточо диаметрине катуу көз каранды. Бул божомолдун негизинде целлюлоза эфирлери боюнча иштеп чыгуу иштери порошоктун эригичтигин жакшыртуу үчүн DIFI (50,3) орточо була диаметри менен продукцияларды алууга багытталган.

Бирок, DIFI (50,3) буласынын орточо узундугунун өсүшү бөлүкчөлөрдүн орточо өлчөмүнүн өсүшү менен коштолбойт. Эки параметрди чогуу жогорулатуу механикалык чачуунун типтүү 10 секунддук агитация убактысынын ичинде толугу менен эрип кетүү үчүн өтө чоң бөлүкчөлөргө алып келет.

Демек, идеалдуу гидроксиэтилметилцеллюлоза (HEMC) LEFI (50,3) орточо жипче узундугун сактап, DIFI (50,3) чоңураак орточо була диаметрине ээ болушу керек. Биз жакшыртылган HEMC өндүрүү үчүн жаңы целлюлоза эфирди өндүрүү процессин колдонобуз. Бул өндүрүш процесси аркылуу алынган сууда эрүүчү целлюлоза эфиринин бөлүкчөлөрүнүн формасы өндүрүш үчүн чийки зат катары колдонулган целлюлозанын бөлүкчөлөрүнүн формасынан таптакыр башкача. Башкача айтканда, өндүрүш процесси целлюлоза эфиринин бөлүкчө формасынын дизайны анын өндүрүш чийки затынан көз карандысыз болууга мүмкүндүк берет.

Үч сканерлөөчү электрондук микроскоптун сүрөттөрү: стандарттык процессте өндүрүлгөн целлюлоза эфиринин бири жана кадимки процесстик инструмент буюмдарына караганда DIFI (50,3) чоңураак диаметри менен жаңы процесс тарабынан өндүрүлгөн целлюлоза эфиринин бири. Бул эки продуктуну өндүрүүдө колдонулган майда майдаланган целлюлозанын морфологиясы да көрсөтүлгөн.

Стандарттык процесс менен өндүрүлгөн целлюлоза менен целлюлоза эфиринин электрондук микросүрөттөрүн салыштырып, экөөнүн морфологиялык мүнөздөмөлөрү окшош экенин оңой эле табууга болот. Эки сүрөттө тең көп сандагы бөлүкчөлөр адатта узун, ичке структураларды көрсөтүп турат, бул негизги морфологиялык өзгөчөлүктөр химиялык реакция болгондон кийин да өзгөрбөгөнүн көрсөтүп турат. Реакция продуктыларынын бөлүкчөлөрүнүн морфологиясынын мүнөздөмөлөрү чийки зат менен тыгыз байланышта экени түшүнүктүү.

Жаңы процесстин натыйжасында пайда болгон целлюлоза эфиринин морфологиялык мүнөздөмөлөрү бир топ айырмаланып, анын орточо диаметри DIFI (50,3) чоңураак экени жана негизинен тегерек кыска жана жоон бөлүкчөлөрдүн формаларын, ал эми типтүү ичке жана узун бөлүкчөлөрдү көрсөтөөрү аныкталган. целлюлоза чийки затында дээрлик өчкөн.

Бул цифра дагы бир жолу жаңы процесстин натыйжасында өндүрүлгөн целлюлоза эфирлеринин бөлүкчөлөрүнүн морфологиясы целлюлоза чийки затынын морфологиясы менен байланышпай калганын - чийки заттын морфологиясы менен акыркы продуктунун ортосундагы байланыш мындан ары жок экендигин көрсөтүп турат.

4. HEMC бөлүкчөлөрүнүн морфологиясынын GSPде нымдалбаган топтордун пайда болушуна тийгизген таасири

GSP иштөө механизми жөнүндөгү гипотезабыздын (диаметри чоңураак DIFI (50,3) менен целлюлоза эфир продуктусун колдонуу керексиз агломерацияны азайтат) туура экендигин текшерүү үчүн талаада колдонуу шарттарында сыналды. Бул эксперименттерде орточо диаметрлери DIFI(50,3) 37 мкмден 52 мкмге чейинки HEMCs колдонулган. Бөлүкчөлөрдүн морфологиясынан башка факторлордун таасирин азайтуу үчүн гипстин негизи жана бардык башка кошумчалар өзгөрүүсүз сакталган. Сыноо учурунда целлюлоза эфиринин илешкектүүлүгү туруктуу сакталды (60 000мПа.с, 2% суу эритмеси, HAAKE реометри менен өлчөнөт).

Колдонмо сыноолорунда чачуу үчүн коммерциялык жеткиликтүү гипс чачыраткыч (PFT G4) колдонулган. Гипс эритмеси дубалга чапталгандан кийин дароо нымдалбаган үймөктөрдүн пайда болушун баалоого көңүл буруңуз. Бул этапта шыбакты колдонуу процессинин бүтүндөй топтолушуна баа берүү продуктунун иштөөсүндөгү айырмачылыктарды эң жакшы ачып берет. Сыноодо тажрыйбалуу жумушчулар 1 эң жакшы, 6 эң начар деп топтолуп калган абалды баалашты.

Сыноолордун натыйжалары буланын орточо диаметри DIFI (50,3) менен топтолуу көрсөткүчүнүн ортосундагы корреляцияны ачык көрсөтүп турат. Чоңураак DIFI(50,3) менен целлюлоза эфиринин продуктулары кичине DIFI(50,3) продуктуларынан ашып кетти деген гипотезабызга ылайык, DIFI(50,3) үчүн 52 мкм орточо балл 2 (жакшы) болду, ал эми DIFI( 50,3) 37µm жана 40µm 5 упайга ээ болгон (жетишпеген).

Биз күткөндөй, GSP тиркемелериндеги топтолуу жүрүм-туруму колдонулган целлюлоза эфиринин DIFI (50,3) орточо диаметринен көз каранды. Мындан тышкары, бардык морфологиялык параметрлердин арасында DIFI (50,3) целлюлоза эфиринин порошоктарынын эрүү убактысына катуу таасир эткени мурунку талкууда айтылган. Бул бөлүкчөлөрдүн морфологиясы менен тыгыз байланышта болгон целлюлоза эфиринин эрүү убактысы, акыры, GSPдеги топтомдордун пайда болушуна таасирин тийгизерин тастыктайт. Чоңураак DIFI (50,3) порошоктун эрүү убактысын узартат, бул агломерация мүмкүнчүлүгүн кыйла азайтат. Бирок, өтө узун порошок эритүү убактысы целлюлоза эфиринин чачуу жабдууларын аралаштыруу убактысынын ичинде толугу менен эрип кетүүсүн кыйындатат.

DIFI (50,3) орточо диаметри чоңураак болгондуктан, оптималдаштырылган эритүү профили менен жаңы HEMC продуктусу гипс порошокунун жакшыраак нымдоосуна гана ээ болбостон (чогулууну баалоодо көрүнүп тургандай), ошондой эле сууну кармап турууга таасир этпейт. продукт. EN 459-2 боюнча өлчөнгөн суунун кармалышы 37мкмден 52мкмге чейин DIFI(50,3) менен бирдей илешкектүүлүктөгү HEMC продуктуларынан айырмаланбайт. 5 мүнөт жана 60 мүнөттөн кийинки бардык өлчөөлөр графикте көрсөтүлгөн талап кылынган диапазонго түшөт.

Бирок, эгерде DIFI (50,3) өтө чоң болуп кетсе, целлюлоза эфиринин бөлүкчөлөрү мындан ары толугу менен эрибей турганы тастыкталды. Бул 59 μM продуктунун DIFI(50,3) сынагында табылган. 5 мүнөттөн кийин жана өзгөчө 60 мүнөттөн кийин анын сууну кармап калуу сыноосунун натыйжалары талап кылынган минимумга жооп бере алган жок.

5. Жыйынтык

Целлюлоза эфирлери GSP курамында маанилүү кошумчалар болуп саналат. Бул жердеги илимий-изилдөө жана продукцияны иштеп чыгуу иштери целлюлоза эфирлеринин бөлүкчөлөрүнүн морфологиясы менен механикалык түрдө чачылганда нымдалбаган тополоңдордун (топтолушу деп аталган) пайда болушунун ортосундагы өз ара байланышты карайт. Ал целлюлоза эфиринин порошокунун эрүү убактысы гипс порошокунун суу менен нымдашына таасир этет жана ошентип үймөктөрдүн пайда болушуна таасир этет деген жумушчу механизмдин болжолуна негизделген.

Эритүү убактысы целлюлоза эфиринин бөлүкчөлөрүнүн морфологиясына жараша болот жана аны санарип сүрөт талдоо куралдарын колдонуу менен алууга болот. GSPде DIFI (50,3) чоң орточо диаметри бар целлюлоза эфирлери оптималдаштырылган порошок эритүү мүнөздөмөсүнө ээ, бул гипс бөлүкчөлөрүн кылдат нымдоо үчүн сууга көбүрөөк убакыт берет, ошентип оптималдуу антиагломерацияны камсыз кылат. Целлюлоза эфиринин бул түрү жаңы өндүрүш процессин колдонуу менен өндүрүлөт жана анын бөлүкчөлөрүнүн формасы өндүрүш үчүн чийки заттын баштапкы формасынан көз каранды эмес.

Орточо була диаметри DIFI (50,3) бул продуктуну жеринде чачуу үчүн коммерциялык жеткиликтүү машина менен чачылган гипс базасына кошуу менен тастыкталган топтоого абдан маанилүү таасир этет. Андан тышкары, бул талаа спрей сыноолору биздин лабораториялык натыйжаларды тастыктады: ири DIFI (50,3) менен мыкты аткаруу целлюлоза эфир продуктулары GSP агитация убакыт терезесинде толугу менен эрийт. Ошондуктан, бөлүкчөлөрдүн формасын жакшырткандан кийин, эң жакшы анти-каксация касиеттери бар целлюлоза эфир продуктусу дагы деле баштапкы сууну кармоо көрсөткүчүн сактап турат.