Введение к работе
Актуальность темы. Проблема получения легкодиспергируемых (ЛД) пигментов в настоящее время стоит особенно актуально, так как при их использовании существенно снижаются энергозатраты на диспергирование и повышается качество лакокрасочных материалов (ЛКМ). Основными стадиями, ответственными за структуру пигментов в ЛД-форме, являются синтез и сушка. Рассмотрение известных способов сушки позволяет сделать вывод, что наиболее рациональной является распылительная сушка, а наиболее эффективным режимом для ЛД-формы - низкотемпературный. Однако низкотемпературная распылительная сушка суспензий экономически невыгодна, так как требует больших энергозатрат на испарение излишнего количества влаги при малой движущей силе процесса, поэтому эешение этой проблемы заключается в разработке процесса низкотемпературной распылительной сушки паст с высоким отношением Т:Ж. Однако :уществующие распылители паст и вязких жидкостей не позволяют обеспе-шть оптимальный режим работы сушильного агрегата, т.е. одновременно Уменьшить время сушки, уменьшить энергозатраты, обеспечить монодис-іерсность продукта, исключить явления агрегации частиц.
Известны попытки использовать для распыления вязких жидкостей тюсоб, основанный на применении генератора пульсаций ударных волн, "енерация ударных волн для распыления струи жидкости использует явле-ше резонанса. Однако, распылители, использующие этот принцип, находятся в стадии разработок. Распылительных сушилок, использующих в ка-[естве распылителя генератор пульсаций ударных волн (ГПУВ), в про-іьішленности пока не существует. Поэтому работа, направленная на раз-іаботку и интенсификацию процесса сушки ЛД-пигментов с использова-ием ГПУВ представляется весьма актуальной.
Цель работы. Сформулированная выше проблема обусловила цели задачи настоящей работы, состоящие в том, чтобы разработать теорети-еские основы, выполнить экспериментальные исследования, найти и реа-изовать пути интенсификации процесса распылительной сушки ЛД пиг-ентных паст и высококонцентрированных суспензий с распылителем, ействующим по принципу ударных волн. В частности, решение постав-енных задач предполагает:
создание конструкции ГПУВ-распылителя;
построение его физической и математической модели;
исследование режимных параметров ГПУВ-распылителя и нахождение их оптимальных значений;
создание конструкции сушильного агрегата с использованием ГПУВ-рашылителя;
моделирование, расчет и оптимизация процесса сушки с распылителем ГПУВ с целью его интенсификации;
опытно-промышленные испытания сушильной установки с распылителем ГПУВ.
Научная новизна работы состоит в следующем:
l.Ha основе использования явления резонанса разработан генератор пульсаций ударных волн (ГПУВ). На базе ГПУВ создана опытно-промышленная установка для распыления высококонцентрированных суспензий и паст пигментов.
-
Разработана методика расчета распылителя, позволяющая определять и реализовать максимально возможные амплитуды пульсаций газового потока на открытом конце резонансной трубы при заданных параметрах пульсатора.
-
Определены оптимальные условия работы распылителя, обеспечивающие беспровальный режим и высокую дисперсность распыла паст и суспензий.
-
Разработан оперативный и высокоинформативный метод оценки диспергируемости пигментов, позволяющий оценивать не только время, затрачиваемое на диспергирование образцов, но и их качество, а в случае диоксида титана и сульфида цинка проследить изменение параметров функции распределения частиц по размерам.
-
Определены максимальные по комплексу параметров получения легкодиснергируемых пигментов режимы сушки ряда неорганических пигментов и показано, что высушенный в оптимальном режиме продукт близок по структуре к исходной пасте и состоит из легкоразрушаемых агрегатов частиц с размером, близким к оптимальному с точки зрения пигментных характеристик, и распределением, близким к монодисперсному.
Практическая ценность. В условиях опытного производства НПФ "Пигмент" наработана и высушена в распылительной сушилке с генератором ГПУВ опытно-промышленная партия антикоррозионного пигмента на основе фосфата цинка в количестве 2-х тонн в пересчете на сухой продукт. Показатели качества опытно-промышленной партии удовлетворяют требованиям соответствующих ТУ, а по показателю "диспергируемость' существенно их превосходит. Полученный ЛД пигмент на основе фосфате цинка опробован при промышленной наработке противокоррозионны? грунтовок ГФ-0119, ЭФ-065 и ЭП-263. Установлено, что применение JII пигмента позволило увеличить производительность диспергирующее оборудования на 20-г-ЗО %. Результаты сравнения пигментов, высушенных і
оптимальном режиме, показывают, что они имеют пигментные свойства лучшие, чем у аналогичных промышленных образцов, прошедших стадию микроизмельчения, и быстрее (в 1,5+1,7 раза) диспергируются в ЛКМ. Проведенные исследования доказывают практическую пригодность как предложенного метода расчета, так и самой распылительной сушилки с распылителем - ГПУВ для получения высококачественных неорганических пигментов.
Апробация работы. Отдельные положения выполненного исследования докладывались и обсуждались: на Конференции Международной ас-;оциации производителей ЛКМ и пигментов, Челябинск, февраль 1998 г.; га 2-ой Международной научно-практической конференции "Разработка и грименение прогрессивных лакокрасочных материалов", Москва, РТХУ їм. Д.И.Менделеева, март 1998 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано б научных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, общих выводов и списка использованной литерату-)ы. Работа изложена на 169 страницах машинописного текста, содержит 56 шеунков, 7 таблиц, список использованной литературы содержит 100 ли-ературных ссылок.