Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние вопроса гранулирования и прессования стеклообразующих шихт и пористых зернистых сред 8
1.1 Существующие методы и способы грануляции стеклообразующих и пористых зернистых сред 8
1.2 Физические основы процесса компактирования и окатывания сухих и увлажненных порошковых и зернистых материалов 20
1.3 Особенности структурообразования и деформирования сухих и увлажненных порошков и шихт 29
1.4 Вопросы теории и практики переработки порошков и шихт с различными реологическими свойствами, методы управления
качеством гранул и прессовок 39
1.5 Методы расчета силовых параметров процесса уплотнения порошков на валковых прессах 53
1.6 Определение прочностных характеристик компактированного и гранулированного продукта 59
Выводи и постановка задачи исследования 65
Глава 2. Теоретические основы управления структурой стеклообразующих шихт. гигроскопических неорганических солей и пористых порошков в процессах их переработки 67
2.1 Классификация порошков и шихт по реологическим свойствам 67
2.2 Управление структурой шихт на стадии смешения и компактирования с использованием связующих и технологических добавок 76
2.3 Механизм воздействия связующих и режимных параметров на структуру пористых и пылевидных шихт 88
Выводы по второй главе 96
Глава 3. Экспериментальное исследование реологических свойств сыпучих сред и структурно-деформационных характеристик порошкового и компактированного продукта 98
3.1 Определение реологических свойств шихт на стадии подготовки методом конического пластометра 98
3.2 Определение модуля упругости, коэффициента остаточного расширения и времени релаксации 109
3.3 Обоснование метода определения коэффициента бокового давления, коэффициентов внешнего и внутреннего трения применительно к процессам прессования в закрытой матрице и прокатке на валковом
прессе 117
3.4 Обоснование метода определения прочностных характеристик прессовок и параметров предельного состояния 124
3.5 Определение коэффициента бокового давления эмалевых шихт и пористых порошков 132
3.6 Определение параметров предельного состояния порошковых и ком 1 (актированных сред на основе прочностных и сдвиговых
испытаний 138
3.7 Управление прочностными свойствами прессовок на основе процессов кристаллизации, полимеризации и твердофазных
реакций 149
Выводы по третьей главе 161
Глава 4. Экспериментальное исследование и разработка процесса компактирования и таблетирования порошковых сред на основе регулирования их структурно-деформационных свойств 162
4.1 Описание установок, измеряемые параметры и методика их определения ; 162
4.2 Результаты лабораторных исследований 169
4.2.1 Результаты по определению сыпучести стеклообразующих шихт 169
4.2.2 Результаты компрессионных испытаний эмалевых и стеклообразующих шихт при различных условиях их подготовки 171
4.3 Разработка процесса гранулирования лактазима, абомина и молокосвертывающих ферментных препаратов 187
4.4 Разработка процесса получения пористых добавок для рас шорных и бетонных смесей с использованием "Лигнопана -Б” на основе перлита, диатомита и трепела (пермаита) 206
4.5 Разработка процесса получения компактированного материала на основе стеклообразующих и эмалевых шихт 214
4.6 Ме годика расчета процесса компактирования шихт с регулируемыми реологическими свойствами 218
4.7 Методика расчета силовых параметров процесса компактирования на валковом прессе для условий прямой и обратной задачи 220
Выводы по главе 4 227
Основные выводы и результаты 229
Список литературы 231
- Особенности структурообразования и деформирования сухих и увлажненных порошков и шихт
- Управление структурой шихт на стадии смешения и компактирования с использованием связующих и технологических добавок
- Определение модуля упругости, коэффициента остаточного расширения и времени релаксации
- Разработка процесса гранулирования лактазима, абомина и молокосвертывающих ферментных препаратов
Особенности структурообразования и деформирования сухих и увлажненных порошков и шихт
Для формирования гранул необходимо обеспечить сближение частиц на расстояние, при котором проявляется действие различных сил, обуславливающих их образование. При получении целевого продукта различают сухое гранулирование (метод прессования и компактирования на валковых прессах) и влажное (метод окатывания, экструзии, прокатывания через фильеру и.т.д ). Из анализа процесса следует, что взаимодействие частиц происходит в основном при возникновении различных видов механических связей [1,26,33,67,69,72,73,114-115] .
В первую очередь это капиллярно-адсорбционные силы сцепления между частицами, вызванные действием отрицательного гидростатического воздействия жидкой фазы в порах (капиллярах) и натяжения жидкостных пленок в месте контакта частиц (пленочные контакты).
Связи, возникающие за счет кристализации из жидкой фазы и межчастичные когезионные связи, обусловленные формой частиц и их отдельными контактами.
В работах [51,52,67] показано, что в основе процесса уплотнения лежит формирование контактов сцепления имеющих различную химическую природу. Сделано предположение, что образование гранул и формирование прочноплотной структуры протекает в две стадии.
На первой стадии под действием внешних механических сил и адгезионных сил молекулярной природы происходит уплотнение сыпучего материала, с образованием гранул определенной формы и размеров. На второй стадии адгезионные контакты между кристаллами, формирующими гранулу, трансформируются в фазовые адгезионные контакты. При этом заполняются пустоты между касающимися шероховатыми поверхностями, увеличивается общая площадь контактов и, соответственно возрастает прочность гранул и их диаметр.
Действующие на первой стадии силы сцепления кристаллов могут быть двух типов. Капиллярные силы сжатия твердой структуры, возникают при достаточно большом объеме жидкой фазы, вследствии образования вогнутых менисков между кристаллитами касающимися друг друга. Силы электростатического притяжения поверхностей кристаллов возникают при наличии дефектов кристаллической решетки, с нескомпенсированными электрическими зарядами.
Общий механизм образования влажных гранул рассматривается с позиций капиллярного механизма, независимо от количества влаги. Показано [51,52],что образование подвижной фазы на поверхности кристаллов солей возможно при условии, когда влажность шихты превышает определенный предел \кР (XV \кр). Это условие является критерием, устанавливающим нижнюю границу действия капиллярного механизма, так как только подвижная жидкость способна образовывать стягивающие мениски (таблица 1 ) [52]. Таблица 1. Значения влажности шихты при гранулировании минеральных удобрений в различных аппаратах.
Удобрение Влажность при гранулировании в аппаратах типа, V/ % Критическая влажность, XV кр. % Жидкостные контакты при наличие достаточного количества воды возникают практически мгновенно, а образование электростатических контактов сцепления, связанное с диффузионным передвижением поверхностных дефектов, требует определенного времени. Для случая с удобрениями, приходят к выводу о том, что нет четкой границы между областями действия капиллярного и электростатического механизмов, а переход от одного механизма к другому наблюдается с изменением влажности [14,16,51,52]. Отмечается, что чем прочнее связь воды с поверхностью материала (выше гигроскопичность образца) тем, соответственно, меньше подвижность воды на поверхности материала. При этом уменьшается выход гранул. Авторы [67] делают вывод, что во всех известных и используемых на практике способов гранулирования силы каппшшярного сжатия не должны играть существенной роли.
Процесс гранулирования следует осуществлять не за счет увлажнения материала, а путем внесения добавок и увеличения плотности точечных дефектов кристаллов. Силы капиллярного сжатия не являются необходимыми для формирования контактов сцепления, но они отрицательно влияют на структуру гранулы, так как испарение воды приводит к повышению пористости и соответственно к уменьшению прочности гранул.
Уплотнение зернистых материалов должно происходить в условиях управляемого структурообразования под действием адгезионных сил, обусловленных точечными поверхностными дефектами кристаллической решетки. Из работ [33,115] следует, что необходимые физико-механические свойства гранул закладываются на каждой стадии технологии гранулирования. Особое внимание уделяется физико-химическим и химическим взаимодействиям в гранулируемой системе [69,72-73,84,1 15]. Дисперсная система классифицируется в зависимости от диаметра частиц: грубодисперсные - размер частиц более 5мкм, тонкдисперсные - размер частиц 5-0,1 мкм, коллоидные - размер частиц 0,1 - 0,01 мкм и молекулярные - размер частиц менее 0,01 мкм. В зависимости от грансостава частиц проявляется действие электрических зарядов.
Важной особенностью тонкодисперсных и коллоидных систем является то, что они не несут электрический заряд. В работах [69,72] сказано, что граница между гранулируемыми системами определяется критическим размером частиц. При размере частиц меньше критического бкР структура не образуется, так как при взаимодействии частиц друг с другом в поле силы тяжести они не могут удержаться молекулярными силами сцепления.
Выделяется три наиболее вероятных случая возникновения контактов в процессе образования пространственной структуры. В каждой конкретной гранулируемой системе ее образование зависит от количества частиц с размером, не превышающим бКр, от физической и химической природы, свойств и количества вводимой жидкой фазы [69,72-73]. Взаимодейдствие частиц связано с образованием жидкостных мостиков (манжет) между отдельными частицами гранулируемой системы. Жидкостные мостики между частицами грану- лируемой массы обеспечивают основное сцепление системы во влажном состоянии. Капиллярные силы больше всех остальных сил сцепления, вызванных электростатическими силами, силами Ван-дер-ваальса и силами двойного слоя. Силами капиллярного давления обуславливается наблюдаемая на практике связность влажных гранулируемых систем. Сила капиллярного сцепления частиц Рк выражается через произведение капиллярного давления на площадь контакта частиц [72]
Капиллярные силы обусловлены тем, что в перерабатываемом материале присутствует влага, определяющая величину этих сил и форму ее проявления. Сцепление частиц через жидкостные мостики осуществляется с развитием капиллярных сил и сил поверхностного натяжения. Так как реальная гранулируемая система состоит из частиц разнообразной формы, то это вызывает возникновение контактов между частицами. По этой причине нельзя теоретически рассчитать результирующие значения сил сцепления в зависимости от влажности системы. Считают, что влияние влажности системы на ее прочность является экстремальным. На практике не удается получить гранулы при сухом прессовании и гранулировании, поэтому силы взаимодействия между твердой поверхностью частиц и жидкой фазой гранулируемой системы являются основными силами взаимодействия при влажно агломерации порошковых материалов [51,52,72,115]. Авторы работ [67,115] считают, что решающее значение на прочность влажных гранул оказывают не капиллярные или механические силы, а силы Ван-дер-ваальса. Расчет молекулярных сил в зависимости от радиуса частиц показывает противоположный результат - молекулярное взаимодействие между твердыми частицами не в состоянии обеспечить достаточную силу сцепления.
Управление структурой шихт на стадии смешения и компактирования с использованием связующих и технологических добавок
Для экономии дорогостоящих компонентов и снижения вредных (пылевидных) выбросов в атмосферу их частично заменяют вторичными материальными ресурсами (ВМР), такими как золы, шлаки, хвосты обогащения кварцевого песка и рудопромывки и т.п. В составе ВМР часто присутствуют кремнеземистые материалы (кварц, песок), подвергающиеся при высокой температуре полиморфным превращениям. В большинстве случаев, для получения гранул, из таких шихт, требуются высокие удельные давления и энергозатраты.
Использование технологических добавок и связующих, придающих шихте пластичность и связность, обеспечивает полное смачивание поверхности частиц смазкой и снижает твердость частиц. Ввод в шихту связующего позволяет переводить ее из исходного состояния в новое, с заданными реологическими свойствами [132,133,138]. Получив заданный набор характеристик шихты, соответствующий параметрам той или иной реологической модели среды, можно управлять свойствами шихт на разных стадиях их переработки. Изменив исходные свойства шихты за счет применения технологических добавок и связующих, с разной химической природой, можно выбрать наиболее оптимальный метод гранулирования, с минимальными энергозатратами.
В зависимости от применяемых связующих и обрабатываемого материала, механизм их взаимодействия различен. При жидких добавках происходит смачивание поверхности шихты, проходят твердофазные реакции и реакции полимеризации, в результате чего образуется двойной слой состоящий из полимерного связующего и воды. При применении в качестве связующего жидкости, на основе воды действует механизм адсорбции, в результате чего происходит более полное смачивание поверхности шихты и уменьшение межчастичного трения.
Твердые добавки применяются для устранения слеживаемости продукта (потеря сыпучести) на стадии подготовки шихты, взаимодействуя на активные центры слеживаемости. Связующие, которые обладают клеящими свойствами, используются в качестве пластификаторов для увеличения прочности уплотненного продукта. При компактировании на валках с гладкой поверхностью ввод связующих позволит снизить удельное давление прессования при сохранении высоких структурно-деформационных характеристик прессата (плотность, прочность, пористость) [135].
В зависимости от структуры шихт и химического строения связующего, механизмы их взаимодействия протекают по-разному. Стеклообразующие шихты и шихты на основе ВМР, в отличие от других сырьевых материалов, обладают низкой смачиваемостью компонентов, в этих шихтах содержится до 70% 5Юг. Наличие частиц с низкой аутогезионной способностью и относительно невысокой степенью их измельченности затрудняет уплотнение стеклообразующих шихт. Основным условием грануляции таких материалов является их гидрофильность; чем больше гидрофильность порошка, тем быстрее смачивается его поверхность связующим и тем быстрее происходит грануляция. Образование плотнопрочной структуры объясняется наличием физикохимических форм связи шихты со связующим.
В работе [29] подчеркивается, что химически связанная, или конституционная вода (или другое связующее) входит в состав вещества и не отделяется без его разрушения, а физико-химическая связь между частицами шихты и связующим вызывается адсорбцией влаги, в результате молекулярного силового поля. Оптимальное количество влаги, необходимое для получения целевого продукта, определяется условиями проведения процесса и зависит от гранулометрического состава, максимальной молекулярной влагоемкости (ММВ) и др. Показателем грануляции (степени комкуемости К), на стадии смешения (подготовки) шихты, является зависимость (1.22). Показатель К, соответвую- щий определенной степени комкуемости, приведен в таблице 2.2.
Из таблицы 2.3 следует, что для шихты НС-2 в исходном состоянии показатель гранулируемости равен К = 0.31. Следовательно, она слабокомкуется, что негативно скажется на ее дальнейшей обработке (большое количество просы- пи при гранулировании, низкие плотнопрочностные характеристики). Поэтому необходим ее перевод в другое состояние, при котором она может быть сгранулирована. Изменение грансостава, путем измельчения и ввода пластифицирующей добавки приводят к изменению качества среды (К=0,59). Материал становится комкующимся и хорошо гранулируется. Количество необходимого пластификатора, определяется по зависимости [15,29] А= 100. (Е,-Еш)/(1„-1к), (2.2) где Es - заданная пластичность шихты; 1„, Е - пластичность пластификатора и материала, с которым он вводится; Еш - пластичность шихты. Еш = 1,1 (liai + lnan)/ (ai + а„), где ai ...a„ - массовое содержание компонентов в шихте; 1,1 - поправочный коэффициент, учитывающий повышение пластичности при вводе щелочей; Ь ...1п - пластичность компонентов шихты.
Изменение внешних факторов воздействия (температура, измельчение и др.), а также ввод технологических добавок положительно сказывается на грануляции материала. По показателям гранулируемое материала, таких как, степень комкуемости, модуль формуемости, можно управлять процессом гранулирования шихт на стадиях подготовки, переводя их в новое состояние, которое оценивается вышеперечисленными характеристиками.
Большое количество связующих определяется многообразием перерабатываемых материалов, различных по своим физико-химическим и структурным характеристикам. В производстве строительных материалов, стекла и стеклоизделий, в составе шихты используются промышленные отходы, содержащие лигносульфонаты. Лигносульфонаты (ЛСТ) являются поверхностно активными веществами, обладают свойствами эмульгатора и диспергатора, после испарения воды выступают в роли структурообразователя и могут обеспечивать связывание минеральных частиц между собой [21,30,31]. ЛСТ используются в качестве связующих, пластификаторов цемента, добавок вяжущих, в производстве древесных плит и др. В состав ЛСТ входят соли натрия, кальция, магния, аммония лигносульфоновых кислот, которые определяют их вяжущие и поверхностно активные свойства. Строение лигносульфоновых кислот можно представить формулой
Определение модуля упругости, коэффициента остаточного расширения и времени релаксации
В процессе таблетирования и прокатки на валковом прессе происходит потеря давления. При одностороннем прессовании в закрытой матрице, падение величины осевого давления в поперечном сечении прессовки, при удалении от подвижного пуансона к неподвижному, вызвано действием внешнего трения от стенок матрицы на уплотняемый порошок. Исходя из гипотезы постоянства давления по радиусу в любом поперечном сечении прессовки [19], то осевое давление по высоте рассчитывается по формуле где Р - давление под прессующим пуансоном ; г - расстояние от прессующего пуансона до заданного слоя ; И - диаметр таблетки.
Переходя к нормальным напряжениям можно рассчитать среднее нормальное напряжение в закрытой матрице [26] (3.18) где Р - максимальное давление прессования.
Используемые при расчете энергосиловых параметров коэффициент бокового давления , и коэффициент внешнего трения р определяют по различным методикам [18,19,39,60]. Различные экспериментальные методы его определения дают большой разброс в числовых значениях данного параметра. Экспериментальные значения коэффициентов и р для многокомпонентных шихт (эмалевые, стеклообразующие) и пористых материалов в литературе отсутствуют. В ряде исследований [18,36,37] для оценки бокового давления и сил внешнего трения определяется упругая деформация стенки камеры прессования и деформация специального упругого элемента, который фиксируются тензорезисторами. Так в работе [18] комплексную величину б р определяли по фиксируемым значениям внешних сил трения, возникающих при перемещении набивки в камере прессования при заданном законе распределения осевой силы прессования по длине набивки. При этом методе сложно определить рас пределение нагрузок по длине прессовки, а коэффициент внешнего трения необходимо определять экспериментально. В работе [36] предпринята попытка экспериментально определить закон распределения бокового давления по вы соте столбца прессуемого порошкового материала Рх и оценить значения коэффициентов , и ц. Авторами [36,37] получены зависимости для определения уплотняемости, бокового давления и внешнего трения металлических порошков, а связь между полным и истинным давлением определяется из уравнения (3.19) где Рх. и Рос - боковое и истинное давление, зависящее от средней плотности , Н - высота образца, Я - радиус образца.
Недостатком метода является отсутствие зависимости величины Ре от пористости и необходимость определения коэффициента внешнего трения в ком плексе с Рб. В работе [34] установлено, что изменение коэффициента межчастичного (внутреннего) трения и увеличение коэффициента бокового давления связано с изменением микрорельефа поверхности частиц при прессовании и уменьшением сопротивления сдвигу, образующихся контактов. Коэффициент рассчитывался по зависимости где Е1 - модуль упругости брикета,Ца - коэффициента Пуассона брикета, аг - среднее значение величины напряжения в брикете. Для металлических порошков получено =0,3 - 0,4.
В работе [39] показано, что для пластичных металлов коэффициент с не является постоянной величиной и растет с повышением давления. Для малопластичных металлов и хрупких материалов коэффициент с немного растет в области низких давлений, а выше значений 200МПа становится практически постоянным. На величину влияют дисперсность, химический состав и меж- частиное трение. В диапазоне давлений 100 - 700МПа коэффициент 2, изменяется от 0,3 до 0,6. Для уточнения влияния на коэффициент трения больших удельных давлений опыты проводились на конических образцах . используя электротензометрирование [37,38]. Постоянство коэффициента трения при давлениях Ру = 40 - 100 МПа объяснялось единичным характером соприкосновения поверхностей в начальный период обжатия и упруго-пластическим состоянием среды из металлических порошков. При росте удельного давления наступает состояние, когда пластические деформации будут основными. Выявленный разброс значений коэффициента бокового давленя в первую очередь связан с измерительной техникой и методикой замеров. Замер бокового давления с помощью тензодатчиков сопротивления может давать значительный разброс показателей из-за повышеной чуствительности датчиков к внешним условиям [36]. Также необходимо учитывать, что в процессе прессования матрица не одинаково деформируется по окружности. Предлагаемые приборы [18,41,60] не устраняют существующих недостатков, обладают низкой надежностью в эксплуатации, особенно при многократном нагружении.
Для определения коэффициентов бокового давления и внешнего трения была модернизирована установка, схема которой представлена на рисунке 3.6. Схема экспериментальной установки и эпюра ; распределения относительных скоростей смещения прессуемого материала и стенки матрицы
Цилиндрическая матрица 3 с пуансонами 6 и 1 установлена на упругом элементе 4. Свободное простанство между пуансонами, заполненно прессованным материалом. На внешней поверхности матрицы в зоне размещения порошкового материала наклеены тензорезисторы 2 для оценки величины деформации стенки матрицы от бокового давления прессуемого порошка. Силы внешнего трения оцениваются тензорезисторам 5, наклеенными на упругий элемент 4.
При участии автора настоящей диссертации была уточнена методика для определения коэффциента бокового давления и внешнего трения [140]. В процессе прессования скорость перемещения исследуемого материала (эмалевая шихта, пористые материалы) у верхнего пуансона равна скорости самого пуансона. Скорость перемещения порошка у торца нижнего пуансона равна 0. Под воздействием нагружения материал смещается относительно внутренней поверхности матрицы, возникает сила трения, под действием которой матрица движется вниз и деформирует упругий элемент. Следовательно, смещения матрицы и упругого элемента одинаковы. В процессе прессования перемещение порошка по высоте изменяется от максимального (у верхнего пуансона) до нуля (у нижнего), поэтому на определенной высоте прессуемого материала скорости перемещения порошка и матрицы будут раны между собой, а это значит, что сила трения в этой зоне равна нулю. Ниже этой области сила трения меняет знак (направление) и препятствует перемещению пуансона и деформации упругого элемента.
Разработка процесса гранулирования лактазима, абомина и молокосвертывающих ферментных препаратов
Анализируя результаты компрессионных испытаний эмалевых шихт, и основываясь на общих закономерностях уплотнения дисперсных сред процесс компактирования можно разделить на три этапа. На первом этапе (Руд = 10 - 60 МПа) при влажности до 5% кривая быстро растет вверх, происходит более, плотная, чем при засыпке, укладка частиц порошка. Влага расходуется на перевод компонентов шихты в пластическое состояние, что способствует росту плотности прессовок.
На втором этапе (Руд = 90-110 МПа) темп роста плотности замедляется, и при этом, протекают структурные деформации частиц порошкового материала. Интенсивно идет переупаковка частиц, уменьшается пространство между порами, растет площадь контакта между частицами. Усилие прессования расходуется на разрушение исходных кристаллов и, как следствие, на создание условий для протекания твердофазных и обменных реакций между компонентами шихты. В зависимости от состава шихт может протекать пластическое разрушение частиц материала, заключающееся в их хрупком разрушении и пластической деформации. В результате образуются прочные прессовки.
На третьем этапе (Руд = 110 - 150 МПа) дальнейшее увеличение давления не приводит к увеличению плотности и прочности прессовок. На этом этапе количество влаги становится избыточным, и она выдавливается с образующейся дополнительно жидкой фазой. При этом происходит разупрочнение прессовки и снижение её прочности.
Исследования показали, что на качество прессовок влияют такие факторы как удельное давление прессования Руд, влажность шихты \У, соотношение компонентов (пластичные, гигроскопичные, оксиды металла и др.), время хранения Тхр и.т.д. Для сокращения количества опытов исследования прово дились с использованием методаматематического планирования эксперимента [35.48,49,62].
Для определения влияния вышеперечисленных факторов на плотность прессовок шихты ЭСГ-26 был реализован полный факторный эксперимент 23. В результате обработки экспериментальных данных было получено уравнение регресии для исследуемой шихты р пл = 1792,4 +145 (0,01Р - 1,4) + 48,5 (0,3\У -1,47) +13 (0,01Р - 1,4) (0,3\С -1,47) - 12,5 (0,01Р -1,4) (0,09т -1,09) -35,7 (0,01Р -1.4)2.34 (0,3\Х7 -1,47)2 -35,33 (0,09т -1,09)2. (4.5)
При Руд е [30-180],МПа; Х исх е[1,4-7,4],%; тХр е[1-24],ч. Уравнение для определения прочности прессовок приведено в главе 3. По уравнениям (4.5 и 3.37) построены номограммы изменения плотности и прочности прессовок, в зависимости от удельных давлений прессования и влажности шихты (рис. 4.10 и 4.11). Данная номограмма позволяет выбирать параметры процесса прес сования шихт сходного химического и гранулометрического состава.
Анализ компрессионых кривых различных типов шихт, приведенных на рис.2.2 показал, что уплотняемые материалы отличаются диапазоном физи ко-химических свойств и реологических характеристик. Из кривых видно, что при небольших давлениях с высокой плотностью прессуются эмалевые шихты, а наибольших давлений для получения прочноплотных прессовок требуют металлические порошки и минеральные удобрения.
По степени увеличения необходимого давления прессования эти материалы можно ранжировать, в следующем порядке. 1. Эмалевые шихты с Руд =10-150 МПа (титановые, грунтовые). 2. Шихты состава листового стекла при Руд = 50 - 220 МПа и стекловолокна при Рчд = 50 - 250 МПа. 3. Стекла с избирательным поглощением при Руд = 200 - 200 МПа (опаловое, селеновое, бесцветное, фритта). 4. Минеральные удобрения при Руд = 25 - 650 МПа (хлористый калий, аммофос, карбоаммофос, РК - смесь из ретура суперфосфата и хлористый калий). 5. Металлические порошки при Руд = 100 - 700 МПа (алюминиевый, медный, железный).
Данная классификация позволяет исходя из типа материала подбирать прессующее оборудование, что позволит получать целевой продукт с требуемыми характеристиками.
Расширение класса стеклообразующих шихт за счет применения добавок в шихтах ВМР и отходов, перерабатываемых методами компактирования привело к использованию в качестве связующего комплексных добавок. Их применение позволяет регулировать реологические свойства порошков. В качестве таких добавок при грануляции различных веществ были исследованы лиг- носульфонаты и связующие на его основе (лигнопаны различных модификаций), крахмалы, поливинилпиролидон и др.
Как показали исследования стеклообразующих шихт ввод «Лигнопана» разных модификаций (Б-1, Б-2, Б-3), на стадиях смешения, позволяет регулировать их реологические свойства, такие как сыпучесть и пластическую прочность. Влияние «Лигнопана-Б» исследовали на стекольной шихте Т -16 и покровной эмали ЭСП-212 (рис.4.12, 4.13, 2.3 и 2.4). Из этих кривых (рис. 2.3, 2.4) видно, что при прессовании эмалевой шихты ЭСП -212 применение «Лигнопана-Б». по сравнению с водой, увеличивает плотность прессовок в среднем на 13%, а прочность в 4 раза. На прочность прессовок из стекольных шихт больше влияют «Лигнопан» Б -2 и Б -3. Их прочность, по сравнению с прессовками с «Лигнопаном» Б-1, выше в среднем на 70% (рис.2.4). Это объясняется присутствием в добавках ускорителей схватывания и твердения, интенсифицирующих взаимодействие частиц между собой.
Упрочнение прессовок продолжается и после окончания процесса прессования. Такой эффект вызван наличием в составе лигнопана сополимеров акриловых солей муравьиной кислоты и алюминатных вяжущих с щелочным модификатором. Из рис.4.11 видно, что прочность прессовок, полученных при давлениях 15 - 150 МПа, за 24 часа хранения, увеличивается в среднем в 3 раза. Исследования процесса компактирования эмалевых шихт на валковом прессе проводились в условиях близким к промышленным. Исследовалась белая покровная эмаль Т-5К, широко применяемая в производстве чугунных ванн и эмалированной посуды (Кировский чугунно-литейный завод и Гомельский завод «Эмаль посуда», республика Беларусь). Производительность валковых прессов Г11)320 160/160 и ].\\ 200 400 обеспечивала наработку опытных партий компактированной шихты для варки, во вращающихся барабанных печах периодического действия. При компактировании на валковых прессах определяли усилие прессования, производительность пресса, плотность и прочность плитки на излом, эфективность прессования и потребляемую мощность.