РОЗДІЛ 2
ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕХНОЛОГІЇ ПРИГОТУВАННЯ ГЛИНИСТОГО РОЗЧИНУ ІМПУЛЬСНИМ
ГЛИНОЗМІШУВАЧЕМ
Методика досліджень
В цьому розділі викладені результати дослідження технології приготування
глинистого розчину гідравлічним імпульсним змішувачем та його впливу на
технологічні показники розчину. Дослідження виконано за наступними напрямами:
* досліджено в лабораторних умовах зміну технологічних показників розчинів в
залежності від тривалості його перемішування;
* встановлено оптимальні тривалості перемішування досліджених розчинів;
* досліджено в лабораторних та натурних умовах вплив методів приготування
глинистих розчинів на їх технологічні показники;
* досліджено продуктивність гідравлічного імпульсного змішувача та
запропонованих його модифікацій.
Дослідження були виконані в лабораторії Інституту технічної теплофізики НАН
України. Розчини готували лабораторним гідравлічним імпульсним змішувачем (рис.
2.1), режими роботи апарату були запропоновані Корчинським О. А. (ІТТФ НАН
України):
* при виштовхуванні розчину із головки пульсатора повітря стискували до 0,3МПа;
* при втягуванні розчину в пульсатор повітря розріджували до 0,05МПа;
* тривалість циклу «стискання-розрідження» повітря в робочих камерах головки
пульсатора прийнята в межах 0,6с, причому стискання тривало 0,5с.
В дослідженнях використовували глинопорошок активований кальцинованою содою
виробництва ВАТ «Бентоніт» за ТУУЗ.58-00224975-28-95 та грудкову бентонітову
глину із Черкаського родовища за ТУУ З.58-00224975-28-95. Вміст монтморилоніту
в глинопорошку складав 65-75%, а колоїдальність - 65%. Вміст монтморилоніту в
грудковій глині складав 65-75%, при колоїдальності - 10%.
Рис. 2.1. Фото лабораторного гідравлічного імпульсного змішувача (ГІЗ):
1 – реактор; 2 – труба пульсатора; 3 – головка пульсатора; 4 – електроклапани;
5 – електропроводи; 6 – блок управління; 7 – шланги змінного тиску; 8 – шланги
постійного тиску.
Для розчину використовували водопровідну питну воду за ГОСТ 4795-68. В окремих
експериментах грудкову глину активували додаванням 1% [34] кальцинованої соди,
яка відповідала ГОСТ 5100-85. Для приготування розчину тверду сировину дозували
за допомогою лабораторних ваг другого класу точності, за ГОСТ 24104-80, а воду
дозували мірним лабораторним посудом. Досліди виконували при температурі
компонентів та оточуючого середовища 17...20°С. Вміст піщаної фракції в
глинистій сировині не перевищував нормативні вимоги [95], він визначався згідно
ГОСТ 25796.3-83. Після приготування розчину, брали його проби і визначали:
густину, статичну напругу зсуву, умовну в’язкість, водовіддачу, товщину
глинястої кірки, добовий відстій води, стабільність розчину, а в деяких
випадках пластичну в’язкість та динамічну напругу зсуву. Для вимірювання
густини глинистого розчину приготовленого в лабораторних умовах використовували
мірний стакан об’ємом 200 мл та аналітичні ваги ВЛА-200-М. При цьому мірний
стакан заповнений розчином закривали кришкою із отвором для виходу надлишкового
розчину, зовнішню його частину очищали від забруднення та зважували на
аналітичних вагах. Після чого шляхом розрахунків визначали густину глинистого
розчину з точністю ±0,0005 г/см3. Умовну в’язкість визначали польовим
віскозиметром ВП-5 [10] з точністю 0,5 с, при водному числі віскозиметра
15±0,5 с. Статичну напругу зсуву (СНЗ), динамічну напругу зсуву та пластичну
в’язкість визначали за допомогою ротаційного віскозиметру ВСН-3 згідно ГОСТ
25796.2-83. Для визначення водовіддачі та товщини фільтраційної кірки
використовували прилад ВМ-6, вимірювання виконували у відповідності з ГОСТ
25796.2-83. Добовий відстій глинистого розчину визначали за допомогою скляної
градуйованої циліндричної посуди об’ємом 100 см3 за встановленою методикою.
Стабільність, як і добовий відстій розчину визначали за допомогою приладу
ЦВ-2.
Дослідження технологічних параметрів процесу приготування глинистого розчину,
за допомогою імпульсного глинозмішувача.
На практиці глинистий розчин перемішують доти поки його показники не отримають
необхідні значення, при цьому тривалість перемішування призначають однакову для
всіх густин розчину [76, 108], не враховуючи зміну опору середовища при зміні
густини розчину. В роботі спочатку було досліджено зміну властивостей розчину
при зміні тривалості його перемішування для певних фіксованих густин, а потім
за отриманими результатами було встановлено оптимальну тривалість перемішування
розчину в залежності від зміни його густини.
Було виконано дві серії експериментів [104]: в першій – розчин готували із
глинопорошку, в другій – із грудкової глини. Перемішування розчину із
глинопорошку тривало 50 хвилин, а із грудкової глини 55 хвилин. Під час
перемішування розчину відбирали проби для дослідження технологічних показників:
густини, водовіддачі, умовної в’язкості, товщини глинистої кірки, добового
відстою води, стабільності та статичної напруги зсуву. Проби відбирали через
кожні 5 хвилин, при приготуванні його із глинопорошку та 10 хв. – із грудкової
глини. Розчин із глинопорошку готували в інтервалі густин від 1,027 до 1,058
г/см3, а із грудкової глини - в інтервалі густин від 1,047 до 1,115 г/см3, так
як технологічні показники розчину в цих інтервалах знаходяться в межах
нормативних вимог [95].
Експерименти показали, що водовіддача, товщина глинистої кірки, стабільність та
добовий відстій води (додаток Б табл. Б1 та Б2) впродовж перемішування
змінюються мало, тоді як показники умовної в’язкості та статичної напруги зсуву
через 1 та 10 хв суттєво змінюють свої значення. Отримані значення умовної
в’язкості (Т) були апроксимовані кривими (рис. 2.2. та рис. 2.3), при
- Київ+380960830922