Значительную роль в производстве огнеупорных изделий играет применяемая клеящая добавка. Наиболее широкое применение в огнеупорном производстве Донецкой области имеет лигносульфонат технический (ЛСТ) - отход целлюлозно-бумажной промышленности, завозимый из России. Экологическая политика Украины, направленная на запрещение ввоза в Украину отходов, ограничивает возможность доставки лигносульфоната технического на территорию Украины.
Целью данной работы является исследование возможности замены клеящей добавки в производстве огнеупорных материалов при условии более полного использования ресурсов Донецкой области и снижения техногенного воздействия на окружающую среду.
В настоящее время известны такие клеящие добавки, используемые в огнеупорном производстве: лигносульфонат технический, сульфитно-дрожжевая бражка, метилцеллюлоза водорастворимая, триполифосфат натрия.
Лигносульфонаты - анионные поверхностно-активные вещества (ПАВ). В воде обычно находятся в коллоидном состоянии (степень гидратации 30-35%). Они незначительно снижают поверхностное натяжение воды, создают стойкие эмульсии и пены.Лигносульфонаты технические – побочный продукт переработки древесины. Технические лигносульфонаты представляют собой смесь солей лигносульфоновых кислот (с примесью редуцирующих и минеральных веществ), получаемых из щелоков бисульфитной варки целлюлозы.
Сульфитно-дрожжевая бражка (СДБ) представляет собой продукт, образующийся при переработке сульфитно-спиртовой барды (ССБ) в кормовые или пищевые дрожжи. Ее модификация - вязкая темно-коричневая жидкость КБЖ или твердая темно-коричневая масса КБТ, хорошо растворимые в воде. Пожаро- и взрывобезопасны, малотоксичны. Добавку выпускают многие целлюлозно-бумажные комбинаты.
Метилцеллюлоза водорастворимая представляет собой волокнистый материал белого цвета с желтоватым или сероватым оттенком. Содержание метоксильных групп в метилцеллюлозе водорастворимой должно быть 26-33%, растворимость в воде не менее 98%.
Триполифосфат натрия представляет собой рассыпающийся порошок белого цвета с массовой долей триполифосфата натрия 9,7±0,3%.
В данной работе исследована возможность замены стандартных клеящих добавок, завозимых в Украину из-за рубежа, на жидкую фазу солодовой дробины-отхода производства пива, на суперпластификатор «ДОФЕН», а также на полимеры бензольных отделений коксохимического завода. Кроме того, для сравнения приведены результаты испытаний с применением в качестве клеящей добавки воды.
Исследования проводились с лигносульфонатом техническим (жидкость с плотностью 1170 кг/м3); с модификацией сульфитно-дрожжевой бражки – жидкость КБЖ с плотностью 1170 кг/м3; с жидкой фазой солодовой дробины - отходом производства пива – жидкость серовато- желтого цвета с плотностью 1105 кг/м3; с суперпластификатором «Дофен», который производится фенольным заводом в Донецкой области. Пластификатор получается на основе продуктов концентрации сульфокислот нафталина, его производных и аналогов с формальдегидом. Суперпластификатор «Дофен» представляет собой жидкость темно-коричневого цвета (допускается осадок), плотность 1,15-1,20 кг/см3, пожаро- и взрывобезопасен. В качестве клеящей добавки использовались также полимеры бензольных отделений, представляющие собой продукт регенерации каменноугольного поглотительного масла. Полимеры бензольных отделений представляют собой вязкую жидкость черного цвета с плотностью 1150 кг/м3.
Исследования проводились на шамотных образцах. Шихтовой состав составлял 30% глины, 70% шамота и 4% сверх массы клеящей добавки. Масса увлажнялась глинистым шликером до 6 % конечной влажности. Для приготовления массы брали 30% шамота фракции 0,2 см, 35% шамота фракции 1 см и 35% шамота фракции 2 см от 70% общей массы шамота. Для приготовления шликера необходимое количество клеящей добавки с недостающим количеством воды загружали в мешалку, куда затем мелкими порциями всыпали 6% глины (от 30%). Готовый шликер смешивали с мелкой фракцией шамота в фарфоровой ступке, куда добавляли остальную глину и после смешения добавляли оставшуюся часть шамота фракции 1 и 2 см во избежание намола крупной фракции шамота. Смесь растирали до тех пор, пока белые зерна шамота не были покрыты глинистой пленкой, т. е. пока масса не приобрела однородный серый цвет. После приготовления массы готовили навески по 50 г на технических весах и прессовали на гидравлическом прессе с усилием 90 МПа. Спрессованные образцы взвешивали на технических весах и оставляли на предварительную сушку на стеллаже в течении суток. После предварительной сушки образцы снова взвешивали на технических весах и помещали в сушильный шкаф на сушку при температуре 120 0C в течение 5 часов. Затем температуру повышали до 200 0C и выдерживали образцы в течение 3 часов. Затем высушенные образцы снова взвешивали на технических весах и подвергали испытанию на механическую прочность.
Полученные средние данные значений механической прочности по 6-ти параллельным образцам для вышеуказанных возможных клеящих добавок приведены в таблице.
Таблица – Значения механической прочности, МПа
| ЛСТ | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| СДБ | Вода | Солодовая дробина | "Дофен" | Полимері бензольного отделения | |
| 12,3 | 23,2 | 10,8 | 19,7 | 26,9 | 13,3 |