Исследование защитного покрытия технологического оборудования производства калийных удобрений |
Авторы: В.П. Муленков, Ю.В. Костылев (группа компаний «Возрождение»),
УДК 667.61 Технологическое оборудование для переработки калийных солей флотационным способом работает в контакте с пульпой и при длительном воздействии подвержено интенсивному износу. Так некоторые узлы и элементы этого оборудования изготовленные из стали уже через 9-12 месяцев эксплуатации изнашиваются настолько, что их приходится заменять новыми. Современные разработки по новым материалам и технологиям позволяют решать подобные проблемы, заменяя традиционно используемые стали на композиционные материалы или защищая их стойкими покрытиями. Высокие физико-механические свойства, коррозионная и химическая стойкость конструкционных композитов и защитных покрытий обеспечивают значительное увеличение срока службы технологического оборудования. Данные исследования касаются защитного покрытия и ставят своей целью определение степени воздействия пульпы на его физико-механические характеристики. В качестве покрытия взят композиционный материал на основе эластичного полимера. Он является одним из эффективных защитных материалов, стойких как к воздействию агрессивных сред, так и гидроабразивному износу. Была изготовлена пластина с размерами 300*400 мм, толщиной h=3,0...3,5 мм. Из нее вырезали различные по форме и размерам образцы, соответствующие определенным видам испытаний. Пульпа представляла собой двух фазную среду: насыщенный водный раствор солей KCl, NaCl и твердые частицы этих солей. При исследовании влагопоглощения материалом покрытия эксперименты проводились с использованием двух жидких сред: воды и насыщенного водного раствора KCl, NaCl; и 6 образцов с размерами 50*50*3 мм. Образцы предварительно маркировали и взвешивали на аналитических весах с точностью до 0,0001 г. 3 образца подвешивали в насыщенный водный раствор солей, а 3 других - в воду. По ходу эксперимента образцы периодически контролировали, измеряя их массу и записывая результаты и даты контроля. Перед взвешиванием образцы тщательно промывали в струе воды и насухо протирали. Затем в комнатных условиях подсушивали в течение 1 часа. По полученным экспериментальным данным определяли поглощение жидкости (Δm). Δm=(mi-m0)/m0*100%, где m0 - начальная масса образца; Длительность эксперимента составила 1 месяц, его результаты приведены в табл. 1. Таблица 1
Из табл. 1 следует, что покрытие поглощает воду более интенсивно, чем насыщенный водный раствор солей. Наиболее интенсивное набухание происходит в первые десятки часов, далее этот процесс постепенно затухает и примерно к 10 суткам экспонирования образцы подходят близко к насыщенному состоянию. Максимальные значения 2,2% и 1,2% соответствуют полному насыщению материала водой и раствором солей. Разницу в максимальных показателях можно объяснить разницей плотностей и вязкостей данных жидкостей. Поглощение покрытием жидкостей, особенно таких агрессивных как раствор солей, будет отражаться на его физико-механических характеристиках. При определение модуля упругости и прочности покрытия пользовались методикой изложенной в «ГОСТ 270-75. Резина. Метод определения упругопрочностных свойств при растяжении». ГОСТ регламентирует форму образцов, методику испытаний, расчетные формулы. Были подготовлены 2 группы образцов в форме 2-х сторонних лопаток: 1-я группа - исходные образцы, 2-я группа - образцы экспонированные в течение 1,5 месяцев в насыщенном растворе солей. Испытания проводили на машине Р-5, при силовой шкале 0...250 кгс. Чтобы исключить выскальзывание образца из захватов, перед закреплением на его концы накладывали с обеих поверхностей крупнозернистую наждачную бумагу в виде полосок размером 45x30 мм. В соответствие с ГОСТ 270-75 условную прочность рассчитывали по формуле: σ=N/(h0*b0), где N - сила, соответствующая разрыву образца; При определении модуля упругости расчеты проводили по формуле: E=(N1*l0)/(b0*h0*(l1-l0)), где N1 - растягивающее усилие; l0 - начальная длина базового участка; l1 - длина базового участка при усилии N1. Результаты испытаний и расчетов приведены в табл. 2. Из табл. 2 видно, что от воздействия раствора солей у композита снижаются прочность и модуль упругости. Это безусловно будет сказываться на износостойкости защитного покрытия. Таблица 2
При определении твердости покрытия руководствовались «ГОСТ 263-75. Резина. Метод определения твердости по Шору А.» Образцы для испытаний имели форму квадрата 50*50, толщиной 3,5 мм. Как и в предыдущих исследованиях использовали две группы образцов: 1-я группа - исходные образцы, 2-я группа - образцы выдержанные в растворе солей в течении 1,5 месяцев. Все замеры проводили твердомером ТЭМП-4, каждый образец испытывали по 3-5 раз, за результат брали среднее значение. Результаты эксперимента приведены в табл. 2. Из таблицы следует, что от воздействия раствора солей твёрдость покрытия несколько увеличивается. Это можно объяснить тем, что микропоры в поверхностном слое покрытия заполнились раствором, вытеснив воздух, и слой стал твёрже. Очевидно, что некоторое увеличение твёрдости, а следовательно снижение эластичности, ухудшает стойкость покрытия. Таким образом, результаты исследований позволяют оценить степень влияния технологического контакта пульпы на физико-механические свойства покрытия. Полученные данные необходимы для прогнозирования износостойкости технологического оборудования работающего в контакте с соляной пульпой. Используемые при этом расчётные формулы включают в качестве параметров в том числе и физико-механические характеристики материала покрытия.
Список литературы 1. Кашкаров О.Д. Технология калийных удобрений. - Л.: Химия; 1978. - 248 с. |