|
"ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ ДИСПЕРГИРОВАНИЯ ПИГМЕНТ0В в мельницах типа МШПМ , конструкции ООО НПП "ДИСПОД" на ОАО "Ярославский лакокрасочный завод "Победа Рабочих"
В.П.Соловьев. Д.В. Соловьев.
ООО НПП "ДИСПОД"
Одним из важнейших свойств пигментов, определяющих область их применения (пигментных паст для автоэмалей и др. лакокрасочной продукции, приготовление печатных красок для полиграфии и текстильной промышленности, пигментных композиций для крашения искусственных и синтетических материалов) является дисперсность.
От области применения того или иного пигмента зависит способ обработки и вид оборудования, необходимый для проведения процесса измельчения или диспергирования.
Высокая дисперсность может быть достигнута путем использования стадийного способа диспергирования. На первой стадии проводится смешение перерабатываемых компонентов и преддиспергирование пигментов в смесителе с быстроходной зубчатой мешалкой до дисперсности 40-60, определяемой на приборе "Клин"(ГОСТ 6889-74), на второй стадии проводится диспергирование до дисперсности 15-25 и на третьей стадии до дисперсности 0-10.
Решение проблемы второй стадии для ряда мягких пигментов может быть решена и решается в мировой практике с помощью оборудования на основе гидродинамических усилий - это мельницы коллоидные ударного действия, кавитационные, дисковые, гомогенизаторы высокого давления и др., а для прочных /жестких/ пигментов с помощью оборудования на основе ударно-сдвиговых усилий - это мельницы с мешалками, заполненные мелкими шариками диаметром 2+/-0,5 мм. Решение третьей стадии осуществляется с помощью мельниц с мешалками, заполненных мелкими шариками диаметром 0,6+/-0,3 мм.
С целью проверки данного факта, а также для установления оптимальных параметров процесса диспергирования пигментных паст для автоэмалей на мельницах горизонтальных типа МШПМ конструкции ООО НПП "ДИСПОД", в цехе N°2 ОАО "ЯЛКЗ" Победа Рабочих" на мельнице N°32/4 были проведены две операции по диспергированию техуглерода (сажи) FW-200 в лаке ГФ-050.
С целью улучшения эффективности перемешивания пигментной пасты мельница N°32/4 была модернизирована. Коллектор щелевых пальцев для вывода пигментной пасты из сосуда мельницы был разделен на две части.
Первая часть, содержащая четыре щелевых пальца, шлангом соединялась непосредственно на вход насоса, а вторая часть коллектора, также содержащая четыре щелевых пальца, соединялась с приемной емкостью (дежей).Схема установки представлена на рис.1
Рис. 1. Установка диспергирования пигментов
1 - Мельница. 2 - Насос. 3 - Емкость смесителя. 4 - Манометр. 5 - Комбинированный блок преддиспергирования и уплотнения вала мельницы. К1 - Первая часть коллектора. К2 - Вторая часть коллектора.
П - Заглушка.
Диспергированию подвергали технический углерод (сажу) марки FW-200 в лаке ГФ-050 с добавкой растворителя, предварительно замешанного в смесителе с быстроходной зубчатой мешалкой.
Исходные данные:
1. Количество стеклошариков диаметром
2,5 мм в мельнице, кг |
50. |
|
2. Пигментная паста , кг
в т.ч.
сажа FW-200, кг
лак ГФ-050, кг
ксилол, кг.
|
175
10
150
15 |
|
3. Дисперсность пасты по методу "Клин", мкм |
150 |
|
4. Давление пасты на линии подачи в мельницу |
0,1МПа (1 кг/см 52 0). |
|
5. Температура пасты на выходе из мельницы , С |
29-30. |
|
6. Производительность насоса |
720 л/час (12 л/мин). |
|
7. Отбор проб для определения дисперсности |
две начальные пробы через 15 мин, в дальнейшем через каждые 30 мин. |
В первой операции в течение 2-х часов паста из первого и второго коллекторов поступала в емкость /поз.3 рис.1/ и отбор проб осуществлялся раздельно. После 2-х часов первый коллектор был замкнут на циркуляцию непосредственно на насос /поз.2/, а паста из второго коллектора поступала в емкость, где перемешивалась мешалкой с пневматическим приводом. Отбор проб пасты в дальнейшем проводился из второго коллектора.
Во второй операции диспергирование пасты осуществляли сразу с циркуляцией пасты из первого коллектора.
Динамика диспергирования представлена в таблице N°1 и графически на рис.2.
Таблица 1.
|
Продолжительность диспергирования час |
Размер частиц по методу "Клин", мкм. |
|
Лабораторный опыт |
Операция 1 |
Операция 2 |
|
Коллектор 1 |
Коллектор 2 |
Коллектор 2 |
|
0 |
150 |
150 |
- |
150 |
|
0,25 |
80 |
110 |
90 |
80 |
|
0,5 |
40 |
95 |
75 |
55 |
|
1,0 |
20 |
70 |
50 |
40 |
|
1,5 |
15 |
45 |
35 |
30 |
|
2,0 |
12 |
35 |
28 |
24 |
|
2,5 |
10 |
- |
25 |
20 |
|
3,0 |
8 |
- |
22 |
18 |
|
3,5 |
- |
- |
20 |
16 |
|
4,0 |
- |
- |
17 |
14 |
|
4,5 |
- |
- |
14 |
13 |
|
5,0 |
- |
- |
13 |
12 |
|
5,5 |
- |
- |
- |
10-11 |
Рис.2 - График динамики диспергирования сажи FW-200 в лаке в бисерных мельницах типа МШПМ.
1 - Лабораторный опыт (периодический процесс - соотношение Vж /Vм =1;
2;3 - Операция 1 на установке Рис.1 (2 - коллектор 1 ; 3 -коллектор 2);
4 - Операция 2.
Из графика /рис.2/ видно, что на установке диспергирования (операции 1 и 2) за два часа диспергирования дисперсность пигментной пасты со 150 единиц по "Клину" увеличилась в среднем до 26 единиц, а за три последующие часа дисперсность увеличилась до 10-11 единиц. Дальнейшее диспергирование не проводилось, поскольку данная дисперсность пигментной пасты соответствовала заданным требованиям.
На лабораторной мельнице в периодическом режиме при соотношении объемов мелющие тела пигментная паста 1:1, было проведено диспергирование сажи FW-200 в лаке ГФ-050 по рецептуре, которая использовалась на установке диспергирования в непрерывном режиме. Из графика /кривая 1/ видно, что дисперсность пигментной пасты достигает заданного значения за 2 часа. Для определения продолжительности диспергирования на промышленной установке необходимо время диспергирования в периодическом режиме умножить на коэффициент соотношения объема жидкой фазы к объему мелющих тел.
tp=(Vж/Vм)*tt(1)
где:
tl - продолжительность диспергирования в периодическом режиме при соотношении объема перерабатываемой пигментной пасты Vж к объему мелющих тел в мельницеVм = 1:1.
tp - продолжительность диспергирования на промышленной установке.
В нашем случае Vм = 29.4 л. (50кг стеклошариков /1.7 кг/см3 - насыпная плотность стеклошариков), Vж = 192.5 л (175 кг * 1.1), tl = 2 часа. Подставляя значения в формулу (1) получаем, что время диспергирования в промышленной установке
tp= (192.5/29.4)*2 = 13 часов.
Из графика (рис.2) видно, что в результате активной циркуляции первоначальной зоны диспергирования продолжительность диспергирования указанного объема снизилась в 2.3-2.5 раза по сравнению с расчетной по лабораторным данным.
Из графика также видно, что при достижении размера частиц 40 микрон, скорость диспергирования резко падает. Это происходит из-за того что размер мелющих тел велик по отношению к размеру измельчаемых частиц. Это соотношение должно быть не выше 60-70. Из этого следует, что для эффективного диспергирования пигментов необходимо использование мелющих тел соответствующего оптимального размера. Для этого целесообразно процесс диспергирования вести ступенчато. На первой ступени до 40 мкм использовать шарики диаметром 2.5 мм. На второй ступени до 15 мкм использовать шарики 1 мм, а до 5 мкм -0.3, 0.4 мм.
Во время проведения работ по изучению динамики диспергирования на промышленной установке было установлено, что процесс преддиспергирования в диссольвере проводится неэффективно. А именно, пасты на выходе из дисольвера имели дисперсность около 150 мкм по методу "Клин". Низкая дисперсность на стадии смешения и преддиспергирования в дисольвере снижает производительность и ухудшает эксплуатационные характеристики мельницы. С целью установления возможности увеличения дисперсности на стадии смешения компонентов пасты, были проведены лабораторные опыты по изменению условий преддиспергирования. Для проведения опытов была использована рецептура замесов на промышленной установке. В итоге на лабораторном смесителе емкостью 1 л. разработан процесс получения пигментной пасты сажи с размером частиц 40- 50 мкм по методу "Клин". Для проверки разработанной технологии диспергирования целесообразно продолжить исследования на промышленном смесителе (дисольвере).
|
|
