Диспергирование стекол в жидких средах.

Этот способ подготовки пенообразующих смесей позволяет полностью исключить пыление, которое в связи с техническими трудностями улавливания дисперсной пыли все еще имеет место в производстве.

При диспергировании стекол в жидких средах наряду с повышением тонины увеличивается поверхность контакта стекла с жидкостью, влияние которой на процесс выщелачивания усиливается по мере увеличения щелочности жидкости, а также вследствие интенсивного перемешивания пульпы и повышения ее температуры.

При стационарном режиме работы шаровой мельницы интенсивность перемешивания и температура среды являются постоянными, поэтому наблюдаемое повышение щелочности среды (ΔрН) является функцией этих параметров и может учитываться при количественной оценке скорости процесса диспергирования и степени дисперсности стекла.

Для проведения экспериментов использовали те же стекла и аппаратуру, что и при «сухом» способе диспергирования. На основании предварительного изучения реологических свойств пульпы была выбрана оптимальная относительная влажность ее, равная 35%.

Навеска гранулята стекла (2,5 кг) помещалась в шаровую мельницу, в которую добавлялась дистиллированная вода из расчета заданной влажности смеси, и подвергалась измельчению. Каждые 15 мин отбирались пробы по 25 мл для определения в фильтрате концентрации NаОН. Титрование производилось 0,1 н. НС1. Остаток стекла на фильтре высушивался, затем слегка растирался в агатовой ступке, после чего определялась удельная поверхность его на приборе ПСХ-2.

В связи с тем что дополнительное, хотя и легкое, растирание порошков в ступке вносило определенную погрешность в результаты определений, параллельно проводили анализы порошков, полученных при «сухом» и «мокром» способах помола методом промывки на сите. Сущность этого способа заключается в сравнении остатков на сите 0085 после тщательной промывки их водой.

По полученным данным построены графики зависимостей CNaOH=f(т) и S=f(т) (рис. 3.5, кривые 1, 2). Некоторое отставание кривой 2, характеризующей зависимость S=f(т) при «мокром» способе диспергирования, очевидно, можно отнести за счет неполного растирания высушенных проб в ступке, а также склеиванием весьма мелких частиц стекла образовавшимся при диспергировании гелем кремнекислоты. Кривая 3, выражающая зависимость S=f(т) при «сухом» способе диспергирования стекла, в рассматриваемой области значений S отстает от кривых 1 и 2 и несколько больше наклонена к оси абсцисс, что указывает на более замедленный ход процесса диспергирования при «сухом» способе, чем при «мокром».

Характер кривых 1 и 2 показывает, что зависимость CNaOH=f(т) можно использовать для графического определения удельной поверхности стекла при диспергировании его в водной среде. Однако скорость диспергирования стекол зависит от ряда факторов — типа агрегата и размеров рабочей камеры, набора мелющих тел и их объемной массы, режима работы агрегата и др.

Кинетика диспергирования стекла

Поэтому для каждого мелющего агрегата должна быть аналогичным образом определена своя зависимость CNaOH=f(т), учитывающая особенности его работы при стационарном режиме эксплуатации. Выполнение этих работ по предложенной нами методике не представляет трудностей и может производиться с достаточной точностью инженерами заводских лабораторий.

Анализ зависимости S —f(т) для различных добавок ПАВ (рис. 3. 5) показывает, что наибольшее приращение поверхности диспергируемого материала (Δ5) происходит в начале процесса, т. е. в области малых значений S (в нашем случае до 2500 см2/г). Величина ΔS уменьшается по мере повышения S системы, и при некотором ее значении равна 0, что указывает на прекращение процесса диспергирования, вызываемое обратными явлениями — агрегатированием мелких частиц при «сухом» способе диспергирования и коагуляцией при «мокром». Таким образом, кривые скорости диспергирования стекол во всех случаях имеют затухающий характер и в рассматриваемом диапазоне описываются уравнением вида S = Сотn + С1tп-1 + ...Сп, которое может быть получено интерполированием экспериментальных данных.

При диспергировании стекла без добавок и при W = 0 (рис. 3.5, кривая 3) функция S = f(т) в диапазоне О<=т<=84 мин приближенно может быть представлена уравнением:

Уравнение

Для случая при W = 35% и в том же диапазоне (рис. 3. 5, кривая 2)

S2 = — 0,42т2 + 128т + 10,5 (3.2)

В уравнениях (3.1) и (3.2) при т= const S2>S1 что указывает на ускорение (10—15%) процесса диспергирования стекол в водной среде. Эффект ускорения, очевидно, вызван расклинивающим действием воды, глубже проникающей в образующиеся на поверхности частичек стекла микротрещины в результате понижения ее поверхностного натяжения с повышением рН среды.

Явление коагуляции микрочастиц

Явление коагуляции микрочастиц, наблюдаемое при диспергировании стекол в водной среде, наступает значительно позже, что также способствует ускорению процесса и повышению его эффективности.

Понижение поверхностного натяжения воды введением 0,02% сапонина (рис. 3.6, кривая 6) вызывает увеличение скорости диспергирования на 20—25%. Однако при введении в смесь 0,5% соапстока — жидкости, также снижающей поверхностное натяжение воды и поверхностную микротвердость некоторых горных минералов [43], обнаружено замедление процесса диспергирования (рис. 3. 6, кривая 3) по отношению к действию воды без добавок. Увеличение добавки соапстока До 6% (рис. 3.6, кривая 4) несколько повысило скорость диспергирования лишь в области высоких значений удельной поверхности стекла. Наблюдаемое явление позволяет предположить о существовании взаимосвязи между скоростью диспергирования стекол, концентрацией ПАВ и их природой. По-видимому, и в этом случае («мокрый» способ) для каждого вида ПАВ, находящихся в различной степени химического сродства по отношению к стеклу, существует вполне определенный интервал действия на процесс диспергирования. В связи с этим была поставлена задача найти эти вещества и определить характер влияния их на процесс диспергирования стекол в водной среде при различных значениях их концентрации.

СТРАНИЦЫ: