Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы о распушке асбеста и её влиянии на технологию и свойства асбестоцемента 10
1.1. Асбест. Распушка асбеста в производстве асбесто-цементных изделий 10
1.2. Влияние процесса распушки на дисперсность, конфигурацию и адгезионную способность волокна 20
1.3. Определение степени распушки асбеста 26
1.4. Влияние распушки асбеста на технологические характеристики сырьевых смесей и свойства асбестоцемент-ных изделий 35
1.5. Цель и задачи работы 48
2. Оценка распушки асбеста, применяемого в производстве асбестоцементных труб, по фильтруемости асбестовых и асбестоцементных суспензий 50
2.1. Теоретические основы фильтрационного метода 51
2.2. Определение внешней удельной поверхности и адгезионных свойств распушенного асбеста 57
2.3. Фильтрационные свойства суспензий с асбестом трубных сортов 72
2.4. Выводы по главе 2 79
3. Влияние режима распушки асбеста на технологические свойства сырья и произюдительность машины 80
3.1. Выбор параметров для оценки технологических свойств сырья 80
3.2.Методика определения технологических параметров сырья 81
3.2.1. Измерение фильтрационных характеристик и расчет условной производительности сеточной части трубоформовочных машин 81
3.2.2. Измерение коэффициентов, оценивающих использование сырья 83
3.2.3. Измерение деформативных характеристик и расчет уплотнения 86
3.3. Изменения технологических свойств сырья от режимов распушки асбеста 92
3.4. Выводы по главе 3... 96
4. Влияние режима распушки асбеста на качество труб 97
4.1. Экспериментальное обоснование критерия оценки качества асбестоцементных труб 98
4.2. Методика определения физико-механических характеристик асбестоцемента 103
4.3. Влияние режима распушки асбеста на физико-механические свойства асбестоцементных труб 106
4.4. Выводы по главе 4 III
5. Оптимальные режимы распушки асбеста в производстве асбестоцементных труб 112
5.1. Оптимальный режим обработки для смеси асбеста одного состава 112
5.2. Оптимальные режимы распушки сырьевых смесей на различных аппаратах 118
5.3. Оптимальные режимы распушки сырьевых смесей различного состава 121
5.4. Определение оптимальных режимов распушки асбеста в производственных условиях 122
5.5. Выводы по главе 5 124
6. Оптимизация распушки асбеста в производственных условиях и определение её эффективности 126
6.1. Мероприятия по подготовке голлендеров к переводу на оптимальные режимы распушки 126
6.1.1. Неоднородность распушки асбеста в голлендере и причины ее возникновения 126
6.1.2. Совершенствование работы голлендера 137
6.2. Эффективность оптимальных режимов распушки асбеста в производстве асбестоцементных труб 143
6.3. Выводы по главе 6 . 154
Общие выводы 157
Литература 160
Приложения 170
- Асбест. Распушка асбеста в производстве асбесто-цементных изделий
- Определение внешней удельной поверхности и адгезионных свойств распушенного асбеста
- Измерение коэффициентов, оценивающих использование сырья
- Оптимальный режим обработки для смеси асбеста одного состава
Введение к работе
Актуальность проблемы.Повышение технического уровня и качества водохозяйственного строительства, предусмотренное в решениях ХХУІ съезда КПСС, требует значительного увеличения расхода труб для поливного земледелия. Одновременное расширение строительства газопроводов и предприятий химической промышленности, являющихся основными потребителями стальных труб, создает напряженный баланс в снабжении народного хозяйства трубами. Поэтому замена в водохозяйственном строительстве стальных труб асбестоцементными приобретает большое народнохозяйственное значение. Для этого необходимо увеличить выпуск асбестоцементных труб, работающих при давлении 0,9 МПа и более и улучшить использование асбеста, особенно 3 и 4 сортов. Повышение как рабочего давления асбестоцементных труб, так и эффективности использования сырья в их производстве во многом зависит от оптимизации распушки асбеста. Между тем, изучению влияния распушки асбеста на технологические свойства сырьевых смесей и качество асбестоцементных труб, на основании которого должна решаться эта задача, уделялось мало внимания. Это и определило основную цель работы - исследовать распушку асбеста в производстве асбестоцементных труб и на ее основе определить эффективные режимы обработки сырья, обеспечивающие высокие технологические свойства асбестоцементных суспензий, повышение качества продукции и производительности технологических линий, улучшение эффективности использования асбеста.
В работе были поставлены и решены следующие основные задачи:
изучена связь между режимом распушки асбеста, технологией све-жесформованного асбестоцемента и физико-механическими свойствами затвердевших труб;
обоснованы оптимальные режимы распушки сырьевых смесей различного состава на основе измерения внешней удельной поверхности ас-
- 6 ^
беста и степени адгезия цемента;
определены фильтрационные свойства асбестоцементных суспензий для прогонозирования производительности трубоформовочных машин;
разработана методика определения оптимальных режимов распушки асбеста, обеспечивающих выпуск труб с высокими физико-механическими характеристиками при экономичном использовании различных по составу сырьевых смесей.
Научная новизна работы:
- показано, что для каждой сырьевой смеси асбеста, применяемого
в производстве асбестоцементных труб, существует свой оптимальный режим обработки, обеспечивающий высокое качество продукции при минимуме расхода сырья;
доказано, что оптимальный режим обработки асбеста в отношении качества продукции одновременно является оптимальным и для технологических свойств сырья;
доказано, что оптимальный режим распушки асбеста в производстве труб может быть определен по максимуму внешней удельной поверхности асбеста или максимуму коэффициента адгезии цемента на асбесте;
установлено, что процессы фильтрации асбестовых и асбестоцементных суспензий, содержащих шиферные и трубные сорта асбеста, описываются уравнениями одного вида, но с различной величиной постоянных в этих уравнениях;
доказано, что одной из основных причин неоднородности по свойствам асбестоцементных суспензий и по прочности полученных из них труб является неравномерность распушки асбеста в голлендере вследствие различия в скорости движения асбестовой суспензии по глубине потока в его ванне.
Практическое значение работы. Разработан метод определения оптимального режима распушки асбеста в производстве асбестоцемент-
- 7 -ных труб. Усовершенствована установка для измерения удельной поверхности асбеста и фильтрационных свойств асбестоцементной eye- . пензии. Определены применительно к условиям трубного производства параметры, позволяющие оценивать технологические свойства сырья и рассчитывать производительность трубоформовочных машин. Достигнуто повышение качества распушки асбеста, обеспечившее получение труб с высокими физико-механическими характеристиками за счет оптимизации режима распушки асбеста и усовершенствования голлен-дера.
Внедрение. На Белгородском комбинате асбестоцементных изделий выпущены опытные партии труб с использованием обоснованных в работе оптимального режима распушки асбеста и усовершенствованного голлендера. Коэффициент прочности асбестоцементных труб увеличился на 13,2$, при уменьшении объемной массы труб на 3,6$, в сравнении с трубами, изготовленными на асбесте, распушенном по заводскому режиму. Время обработки асбеста по оптимальному режиму в 2 раза короче в сравнении с режимом, применяемым на заводе. Методики измерения внешней удельной поверхности асбестового волокна и коэффициента адгезии цемента на волокне и определения оптимальных режимов распушки асбеста применяются на Белгородском комбинате асбестоцементных изделий и асбестоцементной заводе ПО "Глинозем" (г. Пикалево). Усовершенствованные голлендеры с вертикальной мешалкой успешно эксплуатируются на заводах Белгородского комбината.
Фильтрационные коробки новой конструкции, предложенные в работе, используются для измерения фильтрационных свойств суспензий на электроконтактном микрофильтре ЭКМ-2, а также приняты для установок ПРАФ, изготовляемых ВИА.СМ.
Экономический эффект от внедрения результатов работы на трубном производстве Белгородского комбината составляет 112,2 тыс.руб.
- 8 -в год или 19,31 руб. на I усл. км труб.
На зашиту выносятся:
зависимости между режимом распушки асбеста и показателями, характеризующими процесс формования асбестоцементного слоя, производительность сеточной части трубоформовочных машин, качество асб естоцемента;
методика определения оптимального режима распушки асбестав производстве асбестоцементных труб, обеспечивающего максимальный коэффициент прочности труб и максимальную производительность сеточной части машин при минимальных потерях и расходе сырья;
новые сведения о фильтрационных свойствах асбестовых и асбестоцементных суспензий с асбестом трубных сортов, необходимые для расчета производительности сеточной части трубоформовочных машин;
рекомендации по повышению эффективности работы голлендеров.
Апробация работы. Основные итоги исследований докладывались и обсуждались на:
Всесоюзной конференции по применению математического моделирования для оптимизации технологических и конструктивных решений в строительстве и промышленности строительных материалов (Одесса, 1975 г.);
техническом совете Белгородского комбината асбестоцементных изделий (1977г., 1983 г.);
научно-техническом совете ВНШШроектасбестцемента (Москва, 1977г.);
научной конференции "Молодые ученые и специалисты Верхневолжья - народному хозяйству области" (Калинин, 1978г., 1982г.);
Всесоюзном совещании молодых ученых и специалистов по совершенствованию технологии асбестоцемента (Воскресенск, ШО "Асбестоцемент", 1981 г.);
- 9 -6) УІ-ХШ научно-технических конференциях Калининского политехнического института (1973-1982 гг.).
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 14 печатных работах. По теме диссертации получено авторское свидетельство .
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, общих выводов и приложений. Работа содержит 138 страниц машинописного текста, 31 рисунок, 15 таблиц и 7 приложений. Список литературы включает 91 наименование.
Асбест. Распушка асбеста в производстве асбесто-цементных изделий
В СССР наибольшее распространение получил мокрый способ распушки. Вторая стадия распушки по этому способу производится в гол-лендерах или гидропушителях под действием интенсивных турбулентных потоков жидкой среды, а также при механическом взаимодействии волокон асбеста друг с другом и органами распушивающих аппаратов / 12,68 /. На листоформовочных линиях в СССР установлено 252 гол- лендера и 266 гидропушителей. В трубном производстве в основном используются голлендеры.
Голлендер состоит из чугунной ванны овальной формы в плане, разделенной посередине перегородкой, образующей круговой канал для непрерывного движения суспензии. В рабочей части канала находится барабан с расположенными радиально стальными пластинами (ножами), а под барабаном установлена гребенка (рама со стальными пластинами). Зазор между пластинами барабана и гребенки 1-3 мм. За гребенкой дно ванны выполнено в виде горки с крутым подъёмом и плавным спуском. Распушка асбеста в голлендере происходит при .прохождении асбеста с большой скоростью в зазоре между ножами барабана и гребенкой. После выхода из зазора асбестовая суспензия выбрасывается через гребень горки и ударяется в специальный отражатель, что создает дополнительный гидравлический удар, способствующий распушке асбеста / 64,72 /.
Гидропушитель представляет собой цилиндр с конусным днищем, в котором установлено распушивающее устройство - трехлопастной зинт, расположенный в диффузоре. Асбестовая суспензия распушива-5тся при вращении винта и кроме того многократно циркулирует с по-ющью насоса по замкнутому трубопроводу, на выходе которого ударяйся в ребристую плиту, что дополнительно распушивает асбест /70/.
Опыт работы заводов и исследования (см.раздел 5.2) показа-[И, что качество распушки асбеста в голлендерах лучше, чем в гид-юпушителях. Это объясняется тем, что в голлендере происходит бо-[Є6 сильное воздействие на волокно за счет высоких градиентов корости между планками барабана и гребенки / 31 /.
Однако обслуживание голлендера труднее, чем гидропушителя, ребуется применение ручного труда, процесс распушки на голленде-е сложнее автоматизировать.
После второй стадии распушки асбестовая суспензия поступает смеситель 5, куда подается также и цемент дозатором 3. В смеси-еле перемешивается асбест с цементом в водной среде и получается сбестоцементная суспензия - сырьевая смесь для производства ас-естоцемента.
Асбестоцементная суспензия ковшевой мешалкой-питателем 6 по-ается в ванны формовочной машины 7. Здесь происходит первая ста-ЇЯ обезвоживания асбестоцементной суспензии путем ее фильтровали сквозь сетку на вращающихся сетчатых цилиндрах (подобных ба-абанным фильтрам, работающим без разрежения). Ячейки сетки круизе частиц цемента и последний не уносится вместе с фильтратом злько потому, что задерживается волокнами асбеста, которые порывают сетку и создают, как бы вторичный, более плотный и в тоже эемя проницаемый для воды фильтр. Фильтрующая способность этого ророго фильтра из асбеста и производительность формовочных машин івисят главным образом от степени распушки асбеста и адгезии це-знта на его волокнах.
Отфильтрованный слой асбестоцемента переносится сукном к вакуумкоробке 8, частично обезвоживается ею и поступает на последнюю ступень уплотнения и обезвоживания - прокатку между форматным барабаном 9 (или скалкой в производстве труб) и прессвалом 10. Процессы послеформовочной обработки листов и труб показаны на рисЛ и здесь детально не рассматриваются.
Образование на сетчатых цилиндрах слоя, задерживающего зерна цемента, отжатие воды из слоя с увеличением плотности и прочности его на растяжение, снятие с форматного барабана или скалки свеже-сформованных изделий, состоящих из таких слоев, без разрывов -все это возможно только при наличии в асбестоцементе тонкодисперсных распушенных волокон асбеста.
Таким образом, распушка асбеста является важнейшей технологической операцией, определяющей производительность технологических линий и качество выпускаемых изделий.
Наличие двух стадий распушки, периодичность в работе бегунов, голлендеров и гидропушителей сдерживает дальнейшую интенсификацию производства. Поэтому предпринимаются попытки создать более совершенные аппараты и способы для распушки асбеста.
Во ВНИИПроектасбестцементе предложен комплект оборудования для распушки асбеста с использованием предварительного фракционирования асбеста в гидроциклоне с последующей обработкой грубой фракции в стержневой мельнице. Грубые фракции после стержневой мельницы смешиваются в турбосмесителе с необработанными тонкими фракциями / 78 /. Имеется много и других цредложений по созданию более совершенных аппаратов распушки периодического действия / I, 2 /.
Институтами ВНИИПроектасбестцемент, ВНИИСтроммаш и СКВ "Асбоцеммаш" созданы и испытаны в условиях производства опытные образцы распушивающих агрегатов непрерывного действия: голлендер непрерывного действия /64, 72 /, дезинтегратор мокрой распушки радиального типа / 67,69 /, центробежно-пульсационный аппарат /39 /.
Все вышеперечисленные новые аппараты для распушки не получили применения в промышленности, главным образом потому, что не удалось создать агрегат одностадийного действия, который не уступал бы по качеству распушки асбеста бегунам и голлендеру.
Наряду с усовершенствованием аппаратов гидравлической распушки асбеста, основанной на использовании механических методов и гидравлического удара, ведутся исследования в области гидравлического расщепления асбеста, создаваемого с помощью современных физических средств (ультразвука, электроимпульсных разрядов).
Исследованиями во ВНИИА.ТИ / 41 / показано, чт при невысоких концентрациях (0,5 1,5$) за 15-20 минут озвучивания ультразвуком водной суспензии асбеста степень распушки его достигает 95-98$, но в суспензии наряду с распушенными агрегатами встречаются крупные нерасщепившиеся волокна, поэтому масса- получается неоднородной, что снижает качество асбестоцемента.
Определение внешней удельной поверхности и адгезионных свойств распушенного асбеста
При заданных значениях температуры исследуемой суспензии и разрежения в вакуум-системе по сигналу оператора включается диаграммная лента 6 самописца 5. По истечении 3 сек в суспензию автоматически погружается микрофильтр, состоящий из фильтрационной камеры с сеткой 14 и стакана для сбора фильтрата 13. Сетка применяется такая же, как и в сетчатых промышленных цилиндрах. В момент погружения середины сетки микрофильтра (по высоте) начинается запись процесса фильтрации на самописце по сигналу замыкаемого в этот момент датчика 4. При полном погружении сетки микрофильтра в суспензию по сигналу датчика 3 открывается клапан 9, соединяющий внутреннюю полость микрофильтра с вакуум-системой, и цроисходит фильтрация суспензии сквозь сетку и образовавшийся на ней слой.
Фильтрационная камера 6 (рис. 2.5) с сеткой 7 соединяется со стаканом 3, изготовленным из органического стекла, навинчивающимся кольцом 5. Фильтрат, прошедший через сетку и слой, заполняет камеру, а затем поступает в стакан. В стакане на сердечнике I из органического стекла имеются десять, равномерно расположенных по высоте, кольцевых датчиков уровня 2, которые поочередно замыкаются при перекрытии фильтратом зазора между ними и латунным цилиндрическим контактом 4, закрепленным в стакане. Учитывая, что на установке могут фильтроваться различные суспензии, ЭКМ-2 снабжён набором фильтрационных камер, отличающихся площадью сеток.
Сигналы при замыкании датчиков уровня поступают на самописец 5 (рис. 2.4) и регистрируются на движущейся диаграммной ленте 6. По истечении 5 сек от начала фильтрации или после замыкания десятого датчика внутренняя полость микрофильтра отсекается от вакуум-системы клапаном 9 и микрофильтр автоматически вынимается из суспензии, а лента самописца останавливается.
Время заполнения объемов микрофильтра до уровня кольцевых датчиков (время срабатывания датчиков) определяется по записи на диаграммной ленте, скорость продвижения которой известна. Значения этих объемов Vn определяются предварительной тарировкой каждого из десяти датчиков. Дяя тарировки используется вода, подаваемая в фильтрационную камеру и стакан через отверстие 8 (рис. 2.5). В результате тарировки вычисляют удельные объемы фильтрата до уровня этих датчиков V (полные объемы \1П , отнесенные к площади сетки камеры).
В случае использования установки ЭКМ-2 для получения асбестовых, асбестоцементных или цементных слоев, замера объема фильтрата и величины уноса твердой фазы с ним на фильтре устанавливают специальную фильтрационную камеру с сеткой 3 (рис. 2.6). Фильтрат поступает в сборник I и система датчиков уровня не работает. В этом режиме задается продолжительность фильтрации 3 сек, регистрируемая электрическим секундомером 16 (рис. 2.4), по истечении которых микрофильтр автоматически поднимается в исходное положение. Образующийся слой снимается с сетки, определяется его масса и влажность. Фильтрат из сборника выливается в мерный цилиндр через отверстие 2 (рис. 2.6), измеряют его объем и содержание в фильтрате твердых частиц (масса уноса).
Процесс фильтрации асбестоцементной суспензии на ЭКМ-2 моделирует фильтрование суспензий на сетчатых цилиндрах формовочных машин. Во-первых, моделируются технологические условия производства: продолжительность перемешивания асбестоцементной суспензии, величина гидростатического давления, температура и концентрация суспензии. Во-вторых, (благодаря вертикальному положению сетки фильтрационной камеры, при котором величина коэффициента улавливания микрофильтра и цилиндра близки) структура асбестоцементного слоя на сетке микрофильтра подобна структуре слоя на сетчатом цилиндре. В-третьих, наличие в бачке 17 (рис. 2.4) перегородки эбеспечивает во время работы мешалки 15 направленную сверху вниз циркуляцию суспензии между сеткой и перегородаои, при этом часть волокон ориентируется в том же направлении, что характерно и для сетчатых цилиндров / 31 /.
Автором предложена оригинальная конструкция фильтрационной . камеры с сеткой в виде цилиндра диаметром 22 мм (рис. 2.7) взамен используемой ранее узкой фильтрационной камеры с плоской сеткой (рис. 2.5).
В используемой ранее старой конструкции выбрана узкая фильтрационная камера с плоской сеткой небольшого объема и щель, по которой фильтрат поступает из камеры в стакан, имеет размеры 20 х 2,5 мм (рис. 2.5). При опускании такой камеры в хорошо фильтрующуюся суспензию большие объемы фильтрата встречают дополнительное сопротивление при движении сквозь узкую щель фильтрационной камеры, что искажает истинный процесс фильтрования.
Как видно из рис. 2.7 новая конструкция камеры лишена этого недостатка, т.к. фильтрат из камеры поступает в стакан через круглое сечение диаметром 17 мм, которое по своей площади в 4,5 раза превышает площадь узкой щели в камере старой конструкции. Благодаря тому, что сетка (рис. 2.7) расположена почти по всей поверхности коробки (а не на части ее, как в камере старой конструкции), объем камеры, а, следовательно, и первоначальный объем фильтрата, невелики. С использованием фильтрационной коробки новой конструкции количество параллельных измерений постоянной фильтрации
Измерение коэффициентов, оценивающих использование сырья
При такой распушке производительность сеточной части трубо-формовочной машины П будет наибольшей. Наиболее полным будет использование сырья при незначительном смыве слоя с сетки, посколь-ку К и КуС максимальны. Таким образом, процесс фильтрования суспензии в целом будет производиться наиболее эффективно.
Уплотняемость асбестоцементных слоев в зависимости от режима обработки асбеста имеет иной характер: максимуму внешней удельной поверхности волокна соответствует минимум объемной массы сформованных с его использованием асбестоцементных труб. Такой характер этой зависимости следует из законов механики дисперсных систем, согласно которым уплотнение дисперсных систем с увеличением их удельной поверхности ухудшается. Кроме того, при максимуме внешней удельной поверхности величина упругого расширения Ер , как показано на рис. 3.4, также максимальна. В этом также одна из причин снижения объемной массы труб.
Таким образом,доказано, что распушка асбеста до максимума внешней удельной поверхности и соответствующего ему максимума коэффициента адгезии обеспечивает достижение лучших для данного сырья технологических показателей по производительности трубо-формовочных машин и использованию сырья при фильтровании и в тоже время ведет к снижению плотности асбестоцемента (при одинаковом режиме уплотнения). Снижение плотности материала само по себе еще не может служить отрицательной характеристикой режима раепуш-ки, пока неизвестно, как при этом изменяется прочность асбестоцемента. Если прочность не уменьшается, то уменьшение объемной массы в определенных пределах может привести к снижению расхода сырья без ухудшения качества труб и является положительным фактором. Оценить влияние снижения плотности на эффективность произзодства можно будет после исследования влияния режима распушки ісбеста на прочность труб, которому посвящена следующая глава. 1. Для оценки технологических свойств сырья в производстве асбестоцементных труб при различных режимах обработки асбеста мо гут применяться условная производительность сеточной части трубо $ормовочной машины /7 , коэффициент использования асбестоцемента Ки , коэффициент улавливания по суспензии Кус , условная объемная масса трубы Y0 2. Установлено соответствие между изменениями внешней удель ной поверхности асбеста Sa и коэффициента адгезии Ка при различ ных режимах распушки асбеста, причем максимуму Sa соответствует максимум Ка. 3. Распушка асбеста до максимума внешней удельной поверхности Sa и соответствующего ему максимума коэффициента адгезии Ка обеспечивает достижение лучших для данного сырья технологических показателей по производительности трубоформовочных машин и использованию сырья при фильтровании и в тоже время ведет к снижению плотности асбестоцемента (при одинаковом режиме уплотнения). 4. Влияние снижения плотности (положительное или отрицатель ное) можно оценить только после исследования влияния режима рас пушки асбеста на свойства асбестоцементных труб (см. главу 4). Главным показателем качества асбестоцементных труб является их прочность на растяжение, определяемая гидравлическими испытаниями на разрыв. Водонепроницаемость труб обычно обеспечивается при давлениях меньших иди равных разрывному давлению. Однако ограничиться только одними прочностными показателями для оценки качества асбестоцемента нельзя, т.к. при одной и той-же прочности асбестоцемент может иметь различную объемную массу, что скажется на расходе сырья и стоимости.
Объемная масса асбестоцементных изделий,в т.ч. и асбестоце-ментннх труб,изменяется в значительных пределах - от 1,55»10й до 1,85-103 кг/м3. Прочность асбестоцемента, полученного из одного и того-же сырья, будет зависеть от его объемной массы. Поскольку режим распушки асбеста, как было показано в предыдущей главе, изменяет объемную массу труб, полученных в одинаковых условиях формования, то эффективность распушки и качество труб оценивать только по их прочности без учета объемной массы ошибочно. Может оказаться, что трубы, полученные при одном режиме распушки асбеста, менее прочные и с меньшей объемной массой по сравнению с трубами, полученными при другом режиме распушки, после уплотнения до одинаковой объемной массы превзойдут последние по прочности. Рассмотренный пример показывает, что для оценки качества асбестоцемента, полученного из асбеста разной степени распушки, недостаточно знать только его прочность, необходим другой обобщенный критерий. Поэтому до начала исследований по влиянию распушки на качество труб, такой критерий нужно было найти.
Оптимальный режим обработки для смеси асбеста одного состава
Исследовалась одна из типичных смесей, применяемых в производстве асбестоцементных труб (смесь & 4, табл. 2.1). Продолжительность обработки асбеста в заводских бегунах была Т - 3, 6, 9, 12, 15, 21, 27 мин. Затем каждая из порций асбеста,обработанных в бегунах указанное время,распушивалась в лабораторном голлендере t - 3, 5, 7, 9 и II мин. Таким образом,всего исследовалось 35 режимов обработки асбеста.
Внешняя удельная поверхность асбеста SQ и коэффициент адгезии цемента на волокне К измерялись по методике,изложенной в приложении № I. Изменения величин 3 и К для всех режимов в зависимости от времени обработки в бегунах и голлендере показаны на рис. 5.1.
Анализ приведенных зависимостей показывает, что при одинаковых величинах продолжительности обработки асбеста в бегунах Г характер изменения величин коэффициента адгезии К (рис. 5.1а) и внешней удельной поверхности асбеста За (рис. 5.16) от времени обработки в голлендере і аналогичен.
Для каждого времени обработки асбеста в бегунах Т имеется своя продолжительность обработки в голлендере t , при которой максимальные значения Ка и S совпадают.
Анализ влияния режимов обработки асбеста на величины KQ и За показывает, что сделанный ранее (см. раздел 4.3) вывод о возможности определения оптимального режима распушки асбеста по максимуму одной из этих величин действителен не только цри постоянной продолжительности обработки асбеста в бегунах и переменной продолжительности обработки в голлендере, но ив случае изменения продолжительности обработки на обоих этих агрегатах. Поэтому распушку асбеста можно характеризовать только по величине внешней удельной поверхности асбеста 3 , что значительно упрощает определение оптимума распушки асбеста в условиях производства. Основываясь на этих данных,в дальнейшем распушка асбеста будет характеризоваться по величине внешней удельной поверхности За .
Зависимости, изображенные на рис. 5.16, можно разделить на два вида - с одним и с двумя перегибами.
К первому виду относятся зависимости = /) при продолжительности обработки в бегунах Т = 3, 12, 15, 21 и 27 мин, а ко второму при Т = 6, 9 мин. У кривых первого вида, относящихся к самой малой (3 мин) и самым большим (12 мин и более) продолжи-тельностям обработки в бегунах, 3 постепенно возрастает при увеличении длительности обработки в голлендере, достигает максимума, а затем падает. Этот максимум для Т =3, 12, 15 мин наблюдается при времени обработки в голлендере t - 7 мин, а для Т = 21 и 27 мин - при f = 9 мин.
При средних по времени режимах обработки в бегунах (6 и 9 мин), для которых характерна зависимость второго вида, Sa сначала возрастает, достигает максимума при одном и том же t = 7 мин, затем уменьшается при t = 9 мин и снова возрастает.
Такой характер зависимостей можно объяснить стадийностью распушки асбеста / 19, 31 /. Причем максимум соответствует стадии наибольшего расщепления пучков, а дальнейшее снижение , по мере роста t - говорит о процессе флокуляции, вторичное увеличение Sa после флокуляции свидетельствует о разукрупнении флокул.
Наличие двух видов зависимостей показывает, что, как при малом, так и при большом времени обработки в бегунах, процесс фпо-куляции при времени обработки в голлендере до II мин не завершается.
Второй характерной особенностью рассматриваемых зависимостей является увеличение максимальной величины S при возрастании времени обработки в бегунах, но только до определенного предела. Гак, при 7" =3, 6, 9 и 12 мин, максимумы соответственно равны Е9,4-Ю3; 21,6-Ю3; 24,8«103; 28-Ю3 м кг. Дальнейшее увеличение 7" до 15 и 27 мин не увеличивает, а при Т = 21 мин - даже сникает (до 20,2«ТО3 wr/кг) максимальную величину Sa .
Третьей особенностью изучаемого процесса является возмож-юсть получения одной и той-же максимальной внешней удельной по-зерхности асбеста, например, 28»103 м /кг при различных режимах бработки - 12-7 и 27-9.
В связи с изложенным, возникает закономерный вопрос в определении оптимального режима распушки - можно-ли всегда считать максимальную величину внешней удельной поверхности, независимо при каких соотношениях времен обработки в бегунах и голлендере она получена, единственным критерием оптимальности. Ответ на этот вопрос могли дать только эксперименты по влиянию режимов распушки асбеста на качество асбестоцементных труб. для оценки исследованных режимов распушки были выбраны из 35 режимов 7, соответствующих максимумам Sa при каждом из 7 значений Т . Эти режимы (рис. 5.1) были следующими: 3-7; 6-7; 9-7; 12-7; 15-7; 21-9 и 27-9. Асбест обрабатывался по каждому из 7 выбранных р(ежимов, а затем использовался для формования на полузаводской машине (см. раздел 4.2) асбестоцементных труб. Трубы были испытаны и для их стенок рассчитали коэффициент прочности. На рис. 5.2 показаны результаты по 5 ж Кпр ДДЯ выбранных режимов. Анализ показывает, что величины За и Кпр для рассмотренных режимов обработки изменяются одинаково, рост или уменьшение вызывает соответственно изменение Кпр , а наибольшему значению S , достигаемому в режиме 12-7, соответствует наибольшее значение Кпр Обращает внимание еще один важный факт. Хотя величины $а при режимах обработки 12-7 и 27-9 одинаковы, коэффициент прочности в первом случае значительно выше, что связано с механическими повреждениями волокна при его длительной обработке в бегунах по режиму 27-9.
