РОЗДІЛ 2 МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1. Характеристика матеріалів
2.1.1. Наповнювачі
Для дослідження механічних і технологічних властивостей піщано-бентонітових
сумішей використовували чотири різновиди кварцових пісків українських родовищ:
ореховський, старовіровський, дніпровський, вольногорський, що відповідають
кварцовим піскам за ГОСТ 2138-91 (табл. 2.1).
Таблиця 2.1
Характеристика кварцових наповнювачів
Найменування
піску
Глиниста складова,
Діоксид кремнію, %
Коефіцієнт однорідності, %
Середній розмір зерна, мм
Модуль дрібності
Марка за ГОСТ
2138-91
ореховський
1,54
98,46
75,88
0,231
57,7
3К2О202
старовіровський
0,34
99,66
92,94
0,247
54,0
2К1О1025
дніпровський
0,18
99,82
72,65
0,289
53,6
1К1О203
вольногорський
0,39
99,61
74,27
0,227
55,8
2К1О202
2.1.2. Зв’язувальні матеріали
Як зв’язувальні матеріали використовували два бентопорошки марки П1Т1А - широко
розповсюджений черкаський бентоніт Дашуківського родовища (виробник ТОВ
«Дашуківські бентоніти») і менш відомий - костянтинівський бентоніт
Григор’євського родовища (виробник ВАТ «Завод обважнювачів»). Характеристика
бентонітів (ГОСТ 28177-89) за даними підприємств – виробників приведена в табл.
2.2, 2.3.
Таблиця 2.2
Характеристика бентонітів
Найменування
показника
Значення показника (ГОСТ 28177-89)
черкаський (дашуківський)
бентоніт
костянтинівський
бентоніт
міцність на стиск у вологому стані, МПа
> 0,09
> 0,09
міцність при розриванні в зоні конденсації
вологи, МПа
0,0020 - 0,0028
0,0030
термічна стійкість
0,6…0,75
0,8…0,9
залишок у %, не більш, на ситах з розміром вічок, мм:
0,4
0,16
3,0
10,0
3,0
6,5
масова частка вологи в %, не більш
10,0
10,0
забарвлення
зеленувата
фіолетово-червона
спосіб активації - кальцинованою содою
Таблиця 2.3
Хімічний склад бентонітів
Бентоніт
Al2O3
Fe2O3
TiO2
CaO
SiO2
MgO
K2O+Na2O
SO3
впп
Костянтинів-ський
15…19
5…8
0,6…
0,8
3,3…
3,8
55…
57
1,8…
2,3
1,5…
3,0
до 0,05
5...6
Черкаський
17…18
6…8
1,1…
1,3
2,2…
2,8
58…
60
2,0…
2,5
0,06...
0,29
0,05...
0,34
8…10
Для порівняльної оцінки властивостей бентонітів різних родовищ також
застосовувалися інші бентопорошки як українського так і закордонного
виробництва: горбський, болгарський, грецький, польський, німецький.
2.1.3. Вуглецевмістні матеріали
Для забезпечення протипригарних і протиужиминних властивостей формувальних
сумішей у роботі використовували наступні вуглецьвмішчуючі матеріали:
1. Збагачені кам'яновугільні порошки, що виробляються на центральних
збагачувальних фабриках (ЦЗФ) (табл. 2.4).
Таблиця 2.4
Властивості кам'яновугільних порошків
Найменування вугільного порошку,
підприємство-
виробник
Показники властивостей
марка
вугілля
зольність (сухий стан), %
загальний вміст сірки, %
вихід летучих речовин, %
температура початку пластичного стану, єС
Кураховський,
ЦЗФ
«Кураховська»
ДГ
ГОСТ
34752-96
8,5
1,2
40,6
Павлоградський,
ЦЗФ
«Павлоградьска»
ГОСТ
34752-96
6,5
1,1
42,2
390…410
Чумаковський,
ЦЗФ
«Чумаковська»
ГОСТ
34752-96
8,5
0,7
30,0
370…405
Кемеровський
(Росія),
ЦЗФ
«Абашевська»
ГОСТ 25543-88
7,6
0,5
36,5
400…420
Жильовський
(Росія),
«Промтех-вугілля»
вугілля пилоподібне
ТУ-12.36.210-91
7,4
0,3
42,7
2. Кам'яновугільний пек (табл. 2.5).
Таблиця 2.5
Властивості кам'яновугільного пеку
Марка пеку
Зовнішній вигляд
Температура розм'якшення, °С
Зольність, %
Масова частка води, %
Підприємство-виробник
пек
кам'яновугільний
високо-
температурний
твердий, у вигляді гранул чорного кольору
141
0,15
0,8
ВАТ «Смолопереробний завод»,
м. Горлівка
3. Технічний вуглець марок N220, N330, N550 (табл. 2.6).
Використовували технічний вуглець, що виробляється Кременчуцьким заводом
технічного вуглецю. Номенклатура продукції на підприємстві представлена великим
рядом марок технічного вуглецю, що істотно відрізняються по своїм властивостям.
Для експерименту були відібрані крайні марки технічного вуглецю: N550, N330,
N220, згідно ASTM D 1765-01. Поверхнева активність, розгалуженість структури,
ступінь дисперсності в цьому ряді збільшуються і найбільш виражені в марці
N220. По зовнішньому вигляді всі марки вуглецю являють собою легко руйнівні в
порошок гранули, тому здрібнювання технічного вуглецю не потрібно. Властивості
досліджуваних марок технічного вуглецю представлені в табл. 2.6.
Таблиця 2.6
Властивості технічного вуглецю
Показники властивостей
Марки технічного вуглецю
марка
N220
N330
N550
зольність, % не більш
0,45
0,45
0,45
масова частка сірки, % не більш
1,1
1,1
1,1
питома зовнішня поверхня, м2/г
111±7
82±6
42±5
насипна щільність, кг/м3 не менш
330
340
330
рН водної суспензії
7…10
7…10
7…10
4. Полістирол (табл. 2.7).
Таблиця 2.7
Властивості полістиролу
Тип
Марка
Зменшення маси при сушінні
Фракційний склад
Підприємство-виробник
ПСВ
3,5 %
менш 0,3 мм
«Стирол»,
м. Горлівка
Крім полістиролу ПСВ-6 (витухаючий), що є гранульованим, використовувався
полістирол марки ПСС (суспензійний) у виді борошна.
5. Графіт кристалічний ливарний (табл. 2.8).
Таблиця 2.8
Властивості графіту
Марка (ГОСТ 5279-74)
Вміст
вуглецю, %
Вміст золи, %
Вміст
вологи, %
Фракційний склад
Підприємство-виробник
ГЛ-1
88
12
залишок на ситі 0,16 – не більш 40%
ТОВ "АВС Електротехсервіс",
м. Запоріжжя
2.1.4. Добавки для покращення властивостей піщано-бентонітових сумішей
Оскільки одним з напрямків дисертаційної роботи є підвищення технологічних
властивостей сирих піщано-бентонітових сумішей – міцності, формувальністі,
текучісті, обсипальністі, для досліджень були обрані органічні матеріали, що
можуть застосовуватися при виробництві комплексних зв’язуючих на основі
бентоніту:
- кро