Установка для производства антикоррозионной суспензии

33

Приведенный способ нанесения позволяет из- бежать традиционную стадию термообработки и сократить общее время нанесения покрытия при сохранении прежних результатов [5-7].

Исследовались образцы, изготовленные из стали 35ХГС, на поверхность которого наносилось предлагаемое покрытие по 2 режимам:

Режим 1

- сушка и обработка поверхности пескоструй- ным аппаратом, поверхность после обработки равна Rz 38 мкм;

- нанесение инициатора адгезии – водного раствора силана с концентрацией 12%, расход 50 г/кв.м;

- нанесение антикоррозионной композиции, состоящей из порошковой эпоксидной краски Teknos Инфралит AZN 800;

- последующая термообработка при темпера- туре 230°С в течение 20 минут.

Режим 2

- сушка и обработка поверхности пескоструй- ным аппаратом, поверхность после обработки равна Rz 38 мкм;

- нанесение инициатора адгезии – водного раствора силана с концентрацией 12%, расход 50 г/кв.м;

- нанесение антикоррозионной композиции состава: бензотриазол (60%), органический рас- творитель (20%) и подготовленная галлуазитовая глина (фракция – 20 мкм 85%) в количестве 20%

толщиной 0,5 мм;

- сушка при температуре 50°С в течение 10 минут.

По окончании процесса была измерена адге- зия на обоих образцах с помощью толщиномера Вyko-cut universal с функцией измерения адгезии.

Также был проведен внешний осмотр покрытия при увеличении х 50 на предмет обнаружения де- фектов. Результаты приведены в таблице.

Как видно из данных таблицы, общее время процесса нанесения покрытия сократилось более чем на 20%. Кроме того, снижение температуры тепловой обработки позволяет сократить расход электроэнергии. Исключение стадии термообра- ботки при высоких температурах приводит к со- кращению образования дефектов. В ряде случаев (отсутствие необходимости срочной отгрузки го- товой металлопродукции) сушка может происхо- дить в естественных условиях, без использования специального оборудования.

Таким образом, определен способ нанесения антикоррозионного покрытия с галлуазитовыми нанотрубками. Он включает обработку металли- ческой поверхности абразивными веществами, нанесение инициатора адгезии в виде водного раствора силана, нанесение на обработанную металлическую поверхность антикоррозионной композиции, состоящей из бензотриазола, орга- нического растворителя и подготовленной гал- луазитовой глины. При этом отпадает необходи- мость в стадии термообработки для отвержения покрытия.

1. Zhao Y., Abdullayev E., Lvov Y., Vasiliev A. Halloysite nanotubule clay for efficient water purification // Journal of Colloid and Interface Science. – 2013. – Т. 406. – Р. 121-129.

2. Dionisi C., Hanafy N., Nobile C., Lvov Y.M., Leporatti S. Halloysite clay nanotubes as carriers for curcumin: Characterization and application // IEEE Transactions on Nanotechnology. – 2017.

3. Minullina R., Tully, J., Yendluri R., Lvov Y. Halloysite Clay Nanotubes for Long Acting Controlled Release of Drugs and Proteins // RSC Smart Materials, 2017.

4. Issagulov A.Z., Kulikov V.Y., Chsherbakova Y.P., Kovaleva T.V., Kvon S.V. The corrosion resistant coating with halloysite nanoparticles // Metalurgija (Sisak, Yugoslavia). – 2016. – Т. 55. – № 3. – С. 426-428.

5. Номер заявки US 11/042.219 от 27.06.2006 авторов Michael Weiner, John Lanzafame, John Hammond.

6. Комаров П.В., Иванов В.А. Разработка крупнозернистой модели алюмосиликатных нанотрубок галлуазита // Физико-хими- ческие аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2015. – № 7. – С. 302-310.

7. Добровольская И.П., Попрядухин П.В., Хоменко А.Ю. и др. Структура и свойства волокон на основе хитозана, содержащих хризотил и галлуазит // Высокомолекулярные соединения. Серия А. – 2011. – Т. 53. – № 5. – С. 726-732.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Исследование адгезии покрытий

Режим 1 Режим 2

Величина

адгезии, КПа Количество внешних дефектов на 10 см², ед (увеличение Х50)

Общее время

нанесения, мин Величина

адгезии, КПа Количество внешних дефектов на 10 см², ед (увеличение Х50)

Общее время нанесения, мин

75 3 45 76 1 35

34

Ключевые слова: бездымное топливо, термоокислительный пиролиз, полукокс, температура коксования, структурная прочность, реакционная способность, выход летучих веществ

Проблема экологически чистого сжигания твердых горючих ископаемых имеет важное зна- чение в связи с огромным их потреблением в энер- гетике, особенно в бытовых печах. Решением этой задачи может быть использование топлива, не вы- брасывающего дыма и копоти, т.е. бездымного то- плива. Относительная экологическая чистота его при этом определяется в основном количеством и характером летучих веществ, физическими и физико-химическими свойствами сжигаемого то- плива. В настоящее время в производстве бездым- ного топлива все более широко начинает приме- няться брикетирование. Анализ специальной и патентно-информационной литературы показал возможность вовлечения в переработку окуско- вания брикетированием широкого спектра угле- родного сырья – от слабоструктурных лигнитов и бурых углей, характеризующихся высоким содер- жанием влаги и летучих компонентов, до хорошо структурированных с низким выходом летучих веществ антрацитов.

Современная техника располагает двумя до- статочно разработанными и широко применяе- мыми способами брикетирования углей. Первый способ – брикетирование без применения связу- ющих при повышенном давлении прессования на штемпельных прессах. По первому способу брикетируются молодые (мягкие) бурые угли и торф. Второй способ – с применением связующих материалов. Этот способ является универсальным и применим ко всем каменным углям, антраци- там, старым (твердым) бурым углям, полукоксо- вой и коксовой мелочи. Брикетирование со связу- ющими происходит на более производительном прессовом оборудовании и позволяет получать брикеты более высокой механической прочности [1]. Следует отметить, что по литературным дан- ным использование для получения окускованного топлива метода брикетирования со связующим (в валковых прессах при относительно низком дав- лении 15-20 МПа) затруднено в основном необхо-

димостью изыскания оптимальных связующих, а также из-за повышенной дымности конечного продукта. Недостатком применяемых в насто- ящее время технологий брикетирования углей в штeмпeльныx прессах без связующего являет- ся их избирательность по отношению к сырью.

Эти технологии пригодны только для мягких об- водненных бурых углей марки 1Б (Wr = 50-60%) [2].

Вследствие отмеченных недостатков техно- логий окускования наиболее целесообразным представляется использование процессов бри- кетирования углей с предварительной их тер- мообработкой перед прессованием. Такую тер- мообработку – полукоксование, по сравнению с термообработкой брикетов, можно производить более интенсивно в компактных аппаратах пери- одического действия – ретортах с применением метода термоокислительного коксования. Ха- рактерной особенностью термоокислительного коксования является возможность достижения высоких (управляемых) скоростей нагрева угля в области температур его деструкции, что позволя- ет целенаправленно формировать требуемые ка- чественные показатели полукокса.

При брикетировании углей с высоким выхо- дом летучих веществ добавления специального связующего не требуется, так как связующей ос- новой брикетов служат высокотемпературные продукты пиролиза углей, оставшиеся в них по- сле термообработки. С точки зрения механизма процесса брикетирования наиболее важными факторами формирования структуры брикета яв- ляются: активная реализация (поликонденсация) свободных химических связей радикалов, кото- рые образуются в процессе термической деструк- ции органической массы (формирующей выход летучих веществ) и действующее в противопо- ложность этому – интенсивное выделение лету- чих продуктов, которые удаляются не полностью, а частично остаются в прессуемой массе. При прессовании такой массы, наряду с увеличением

Исследование процесса полукоксования углей для получения бездымного топлива

С.В. КИМ, к.т.н., заведующий лабораторией, В.А. КИМ , д.т.н., профессор,

О.А. БОГОЯВЛЕНСКАЯ, старший научный сотрудник, С.Х. КУДАРИНОВ, старший научный сотрудник, В.В. ОРЛОВА, м.т.н., ведущий инженер,

А.С. ОРЛОВ, м.т.н., младший научный сотрудник,

Химико-металлургический институт им. Ж. Абишева, г. Караганда, Лаборатория металлургии чугуна и топлива

УДК 662.742

35

плотности угольного материала, сжимается и па- рогазовая фаза, а упругое ее расширение при сня- тии давления приводит к образованию трещин в брикете.

В лабораторных условиях путём эксперимен- тального моделирования процесса полукоксова- ния углей определены основные технологические параметры термообработки углей – скорость на- грева и температура в слое коксования. Прове- дена серия экспериментов по коксованию длин- нопламенных углей методом высокоскоростного термоокислительного пиролиза. В качестве опыт- ного сырья для получения бездымного топлива использовался некоксующийся уголь Шубарколь- ского месторождения. Опыты проводили в печи сопротивления Таммана при температуре 600- 1100°С, в условиях, имитирующих процесс коксо- вания угля в промышленной шахтной печи.

В таблице представлены данные по скоро- сти нагрева и численные значения убыли массы угольной загрузки, а также результаты техниче- ского анализа образцов полукокса, полученных в диапазоне температур 600-1000°С и скоростей нагрева 29,4-65,22 град/мин.

В результате проведенной работы определено,

что такие технические характеристики полукокса, как содержание летучих веществ, реакционная способность, структурная прочность, меняются в достаточно широких пределах в зависимости от температуры процесса и скорости нагрева угля.

В процессе термоокислительного коксования температурный режим напрямую связан с долей сжигания летучих компонентов угля. Чем больше сгорает летучих компонентов угля в единицу вре- мени, тем выше температура в слое коксования и ниже остаточное содержание летучих в продукте коксования. С увеличением температуры в слое коксования от 600 до 900°С остаточное содержа- ние летучих веществ снижается с 12,7 до 2,0%.

Количественную взаимосвязь между остаточ- ным содержанием летучих веществ в полукоксе и температурой в слое коксования отражает за- висимость, показанная на рисунке 1. Полученная зависимость может быть аппроксимирована ли- нейной зависимостью с достаточно высоким ко- эффициентом корреляции:

Vост = – 0,038∙Тmax + 37,01, (1) R² = 0,941,

где Vост – остаточное содержание летучих, %;

Рисунок 1 – Зависимость выхода летучих веществ полукокса от температуры в слое коксования