Органічні речовини вводяться в десятих і сотих частках відсотка від кількості сполучного з метою поліпшення характеристики, наприклад міцності вогнетривких матеріалів, при низьких температурах або у відбудовному середовищі, додання матеріалам кращої технологічності, а також придбання матеріалами кращої здатності до збереження необхідних властивостей.

      Сполучне є істотним компонентом маси, що визначають її робітники властивості й стійкість у службі. Для виготовлення сполучного застосовують продукти, попередньо одержувані з кам'яновугільної смоли шляхом її термічної обробки [9, с. 158 - 160].

      Кількість сполучного вводити в масу, визначається рядом умов. Мінімальна його межа повинна забезпечити повне покриття смоляною плівкою поверхні зерен, утворення зв'язаної маси, що володіє достатньою пластичністю для пресування, а також надає високу міцність сирцю й футеровці після нагрівання. Максимальна межа кількості сполучного визначається робочими властивостями маси: при його підвищенні маса сильно грудкується, налипає на стінки форми й стає непридатної для пресування. Зазначені вимоги до сполучного визначаються умовами змішання й пресування .

      У завдання сполучні входить додання виготовленої змішанням масі зв’язності й пластичності, достатніх для пресування сирцю при високих питомих тисках у гарячому або холодному стані. При цьому сполучне повинне досить добре змочувати зерна й по можливості глибоко проникати в пори зерен. Сполучне повинне добре твердіти на холоду й завдяки цьому надавати виробу високу міцність. Важливою властивістю сполучні є виконання їм захисту зерен від гідратації при зберіганні виробів у природних умовах у приміщенні. Ця вимога задовольняється, якщо сполучне покриває всю поверхню зерен, саме не містить води, утримується на зернах при пресуванні маси [3].

4 АЛЬТЕРНАТИВНІ ВИДИ КЛЕЮЧИХ, ЯКІ ЗАСТОСОВУЮТЬСЯ У СВІТІ

      Новолачні фенолоформальдегідні смоли (новолаки) являють собою термопластичні фенольні смоли, одержувані поліконденсацією фенолу з формальдегідом у присутності кислотного каталізатора [7, с. 250]. Новолачні смоли - склоподібні речовини від ясно-жовтого до темно-червоних кольорів; мол. м. 500-900; щільність близько 1,2 г/см³; містять 0,5-7% вільного фенолу; розчинні в спиртах, кетонах, складних ефірах, фенолах, водяних розчинах лугів. Випускаються у вигляді шматків неправильної форми, лусочок, крихти або гранул від ясно-жовтого до темно-коричневих кольорів. Формальдегідні смоли токсичні. При переробці твердих смол виділяються фенол, формальдегід, аміак і пил. У виробництві шамотних вогнетривів у якості основного зв’язувального використовується глина, багато підприємств, що випускають цей вид вогнетривів, мають власну сировинну базу. Умови ринку диктують вимоги до певної широти номенклатури продукції, що випускається, що, у зв'язку із цим, більшість підприємств використовують кілька видів сполучних у випуску своїх виробів [8, с. 469].

      Залежно від способу виробництва вогнетривких матеріалів використовуються різні типи сполучних. У середнєтемпературному процесі переважно використовуються низькомолекулярні новолачні фенолоформальдегідні смоли. У випадку холодного змішання використовуються розчини резольних або новолачних фенолоформальдегідних смол. Крім того, першочерговим фактором, що визначає вибір смоли, є тип вогнетриву (периклазоуглеродистий, корундовий, доломітовий та ін.).

      Новолачні смоли (як у вигляді розчинів, так і твердому виді в суміші з уротропіном) використовуються у виробництві формованих вогнетривів, таких як периклазоуглеродисті, корундові, доломітові, силікатні й інші цегли. В істотно меншому ступені новолачні ФФС використовуються у виробництві неформованих вогнетривів. Крім новолачних сполучних також використовуються резольні смоли й рідкий бакеліт [7, с. 251 - 253]. Залежно від регіону переважно використовуються різні типи сполучних. Зокрема, у Росії традиційно використовуються порошкові смоли в комбінації з розчинником, у Західній Європі - комбінації рідких і порошкових смол [2].

      Необхідно відзначити, що у виробництві деяких видів вогнетривів можливе використання інших типів сполучних. Зокрема, однієї з перших і дотепер використовуваних у виробництві вогнетривів смол є кам'яновугільна смола. Фенольні смоли стали застосовуватися у виробництві вогнетривів на початку 70х років, а з кінця 80х і початку 90х років ХХ століття всі частіше стали використовуватися як альтернатива кам'яновугільній смолі, що містить поліциклічний ароматичний вуглеводень (ПАР), що є канцерогенною речовиною. Повна заміна кам'яновугільної смоли на фенольні смоли відбулася у Великобританії, де була уведена строга заборона на її використання. У результаті цього зараз у Великобританії відсутнє виробництво вогнетривів на основі кам'яновугільної смоли.

      Фенольні смоли також є токсичним матеріалом і не можуть бути повною альтернативою іншим типам сполучних і з того погляду, що багато виробників працюють над розробкою нових видів сполучних. Основна проблема їхнього використання полягає в тім, що в умові високих температур, при яких експлуатуються вогнетриви, виділення токсичних речовин відбувається з підвищеною інтенсивністю, що знижує привабливість їхнього використання в даній галузі промисловості.

      Розробки нових типів сполучних у Західній Європі ведуться в різних напрямках. Ще кілька років назад Rutgers Chemical AG - дочірня компанія Hexion - випустила два нових сполучних для виробництва вогнетривів, що йдуть під марками « CarboresTM» й «RauxolitTM». Дані сполучні є модифікованою кам'яновугільною смолою. Згідно даним компанії Hexion, «CarboresTM» й «RauxolitTM» є менш небезпечними для здоров'я людини й навколишнього середовища, чим традиційна кам'яновугільна смола й коштують менше ніж фенольні смоли. Є вказівки на те, що подібні розробки ведуться й в інших компаніях [3].

      Мікрокристалічні воски й воскові емульсії. Даний вид речовин має рослинне походження або ж є продуктом переробки нафти. Вони широко використаються як зв'язування й мастильні речовини при моделюванні в процесі сухого пресування, а також при екструзії складних в обробці сумішей. При виборі цих зв'язувань варто керуватися їхньою дією під час згущення розплавленої речовини, варто також брати до уваги температуру плавлення воску і прохолоджувати якщо буде потреба суміші [6, с. 123 - 124].

      Застосовується білгородська технологія - на основі шамотного й динасового бою готується в'язка суспензія, з якої далі виготовляється новий матеріал з досить цікавими властивостями. По-перше, із цієї суспензії можна одержувати стеновой матеріал загальбудівельного призначення (цегла, стінові блоки). Частину відходів, що подрібнюють, використовується як заповнювач, частина за допомогою мокрого млива перетворюється в кашеподібну суспензію. При цьому перевага суспензій полягає в тому, що вони забезпечують можливість застосування безвипалювальної технології. Максимальна температура теплової обробки сировини становить 120⁰С. У процесі експлуатації матеріал, що мав технологічну міцність, необхідну для того, щоб його можна було транспортувати, випробовує вплив температури 800⁰С, при цьому в кілька разів зростає його міцність і знижується пористість. Ще одна перевага суспензії - нечутливість до замерзання й відтавання, що досить важливо при її транспортуванні. Необхідно лише стежити за тим, щоб вона не висихала - у цьому випадку порушується необхідна консистентна рівновага суміші. Формувальна (сирцьова) міцність шамоту така ж, як й у традиційного цементно-піщаного бетону. Маса для готування вогнетривів активна й швидко твердіє при температурі 60⁰С.

5 ЕКСПЕРЕМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА

       У даній роботі досліджена можливість заміни стандартних добавок, що клеять, завезених в Україну з-за кордону, на рідку фазу солодової дробини-відходу виробництва пива, на суперпластифікатор «ДОФЕН», а також на полімери бензольних відділень коксохімічного заводу. Крім того, для порівняння наведені результати випробувань із застосуванням як клеячої добавки води.

      Дослідження проводилися з лігносульфонатом технічним (рідина із щільністю 1170 кг/м³); з модифікацією сульфітно-дріжджової бражки – рідина КБЖ із щільністю 1170 кг/м³; з рідкою фазою солодової дробини - відходом виробництва пива – рідина сірувато-жовтих кольорів із щільністю 1105 кг/м³; із суперпластифікатором «Дофен», що виробляється фенольним заводом у Донецькій області. Пластифікатор виходить на основі продуктів концентрації сульфокислот нафталіну, його похідних й аналогів з формальдегідом. Суперпластифікатор «Дофен» являє собою рідина темно-коричневих кольорів (допускається осад), щільність 1,15-1,20 кг/м³, пожаро- і вибухобезпечний. Як клеяча добавка використалися також полімери бензольних відділень, що представляють собою продукт регенерації кам'яновугільного поглинального масла. Полімери бензольних відділень являють собою грузлу рідину чорних кольорів із щільністю 1150 кг/м³.

      Дослідження проводилися на шамотних зразках. Шихтової сполука становила 30% глини, 70% шамоту й 4% понад масу добавки, що клеїть. Маса воложилася глинистим шлікером до 6% кінцевої вологості. Для готування маси брали 30% шамоту фракції 0,2 мм, 35% шамоту фракції 1 мм й 35% шамоту фракції 2 мм від 70% загальної маси шамоту. Для готування шлікеру необхідна кількість добавки, що клеїть, з відсутньою кількістю води завантажували в мішалку, куди потім дрібними порціями всипали 6% глини (від 30%). Готовий шлікер змішували із дрібною фракцією шамоту в порцеляновій ступці, куди додавали іншу глину й після змішання додавали частину, що залишилася, шамоту фракції 1 й 2 мм щоб уникнути намелу великої фракції шамоту. Суміш розтирали доти, поки білі зерна шамоту не були покриті глинистою плівкою, тобто поки маса не придбала однорідні сірі кольори. Після готування маси готовили наважки по 50 г на технічних вагах і пресували на гідравлічному пресі із зусиллям 90 МПа.

                                                                                                

Рисунок 1 - Виготовлення шамотних зразків
(Анімірований рисунок. Кадрів 11, кількість повторень 5, розмір 100 КВ, зроблено в Gif Animator )

      Спресовані зразки зважували на технічних вагах і залишали на попереднє сушіння на стелажі протягом доби. Після попереднього сушіння зразки знову зважували на технічних вагах і поміщали в сушильну шафу на сушіння при температурі 120 ⁰С протягом 5 годин. Потім температуру підвищували до 200 ⁰С і витримували зразки протягом 3 годин. Потім висушені зразки знову зважували на технічних вагах і випробовували на механічну міцність. Отримані середні дані значень механічної міцності по 6-ти паралельних зразках для вищевказаних можливих добавок, що клеять, наведені в таблиці.

Таблиця – Значення механічної міцності, МПа

Клеюча добавка
	Номер зразка	Площа поперечного перетину, см2	Руйнівне навантаження, кгс	Міцність на стискання, МПа
ЛСТ	1	8,7	1187,5	13,65
-	2	9	1187,5	13,2
-	3	9	1062,5	11,81
-	4	8,5	937,5	10,6
СДБ	1	8,7	2125	24,43
-	2	8,7	2250	25,86
-	3	8,7	2125	24,43
-	4	8,4	1937,5	23,07
-	5	8,7	1437,5	16,52
-	6	8,7	2187,5	25,14
Вода	1	8,1	1000	12,35
-	2	8,85	1000	11,3
-	3	8,7	875	10,06
-	4	8,7	875	10,06
-	5	8,7	937,5	10,08
-	6	8,7	937,5	11,00
Солодова дробина	1	8,7	1625	1868
-	2	8,55	1562,5	18,28
-	3	8,25	1750	21,21
-	4	8,85	16,25	18,36
-	5	7,95	1625	20,44
-	6	8,98	2312,5	25,8
Полимери бензольного вітділення	1	9,12	937,5	10,3
-	2	9,1	1250	13,8
-	3	9,04	1312,5	14,5
-	4	9,81	1187,5	12,1
-	5	9,03	1375	15,2
-	6	9,1	1250	13,8
«Дофен»	1	8,86	2625	29,6
-	2	9,65	2125	22,00
-	3	8,89	2375	26,7
-	4	8,9	2437,5	27,4
-	5	8,87	2525	29,6
-	6	8,98	2312,5	25,8

ВИСНОВКИ

- - використання полімерів бензольного відділення й води (остання в цей час знаходить застосування у вогнетривкому виробництві) як клеячої добавки небажано;

- - як клеяча добавка, крім традиційної спиртово-дріжджової бражки, можуть бути використані солодова дробина - відхід виробництва пива, а також суперпластифікатор «Дофен» - олігомірний продукт на основі сульфокислот нафталіну й бензилтиофену, що виходить на основі продуктів концентрації сульфокислот нафталіну, його похідних й аналогів з формальдегідом [10, с. 53 - 54].

ЛІТЕРАТУРА

1. Золотов С. «Импортозамещающее местное сырье из отходов - шамотные и динасовые огнеупоры из водных суспензий». - М.: Нестор.
   http://www.nestor.minsk.by/sn/1997/38/sn73808.htm
2. Академия Конъюнктуры Промышленных Рынков. «Сырье и связывающие материалы для производства огнеупоров».
   http://www.newchemistry.ru/letter.php?n_id=4093&cat_id=&page_id=1
3. Академия Конъюнктуры Промышленных Рынков. «Сырье и связывающие материалы для производства огнеупоров».
   http://www.newchemistry.ru/letter.php?n_id=4093&cat_id=&page_id=2
4. Кайнарский И. С., Дегтярева Э. В. Основные огнеупоры. – М.: Металлургия, 1974. – 368 с.
5. Никитин Н. И. ЛИГНОСУЛЬФОНАТЫ. - М.-Л.: Химия древесины и целлюлозы, 1962. - 264 с.
6. Карклит А. К. Производство огнеупоров. – М.: Металлургия, 1981. - 368 c.
7. Цибин П. Огнеупоры – исследование и производство. – М.: Металлургия, 1983. - 448 c.
8. Мамыкин П. С. Огнеупорные изделия. – С.: Металлургия, 1955. - 480 c.
9. Ротенберг Г. Б. Огнеупорные материалы. – М.: Металлургия, 1980. – 344 с.
10. Панасенко А. И., Медведева Ю. Г.. - «Исследование возможности применения новых клеящих добавок в огнеупорах» VIII Всеукраїнська наукова конференція аспірантів та студентів «Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів» ( Збірник доповідей, ДонНТУ 2009. - 53 - 54 с.).

Головна сторінка ДонНТУ

Портал магістрів ДонНТУ

Автобіографія

Звіт про пошук

Автореферат

Електронна бібліотека

Посилання

Мистецтво фотографії

© ДонНТУ Медведєва Ю.Г.