• Ешқандай Нәтиже Табылған Жоқ

Установка для производства антикоррозионной суспензии

Металлургия

Рисунок 2 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