Размельченный камень для суперколлоидной мельницы и способ его переработки Советский патент 1993 года по МПК B02C19/00 

Изобретение относится к композиту из размельченного камня и полимера для суперколлоидной мельницы и способам его переработки и может быть применено для производства, в частности рабочих органов суперколлоидной мельницы.

Согласно изобретению в размельченном камне теропластичный или термоот- верждающий полимер, расширяясь в направлении от стенок заполняемых им свободных пор, заполняет их более чем на 30% так, что объемный коэффициент Vp остающихся внутренних пустот в конечном . композиционном материале из размельченного камня лежит в диапазоне 0,09-0,21, в способе переработки размельченного камня мономер или олигомер термопластичного или термоотверждающего типа или синтетические резины принудительно вводят в свободные внутренние поры пористого, остеклованного размельченного камня под воздействием пониженного или повышенного давления, сопровождающегося дегазацией, путём отбора части вышеупомянутого мономера или олигомера, заполняющего указанные, внутренние поры из системы для управления процессом так, что объем полимера после полимеризации снижается до значения более 30% по отношению к полному объему внутренних свободных пор в размельченном камне, причем в результате последующей полимеризации и/или конденсации введенный мономер или олигомер имеет объемный коэффициент остаточных свободных пор в конечном композиционном материале и размельченном камне, уменьшенный до значений, заключенных-в диапазоне 0,09-0,21,

.. Камень состоит из трех элементов: зе; рен, связующего вещества и соединительных пор. Если белковые вещества,прилипают к участкам пор, которые являются одним из трех больщих.элементов, то порча под дей: ствием нежелательных бактерий будет проМ

ы

исходить от этих участков. Поэтому необходимо хорошо отмывать и удалять прилипшие вещества металлической щеткой и тому подобное во время использования, но отсутствуют средства отмывать такие вещества, прилипшие внутри пор. Кроме того, поскольку распределение таких пор является неравномерным, появление трещин при расширении обуславливается теплом, выделяющимся при трении. Если можно заполнить эти соединительные поры искусственно веществом, имеющим требуемые свойства, становится возможным использование боразона и других материалов, более предпочтительных, чем алунд (А1гОз) и карборунд (SIC), которые обычно применяются в качестве сырья для изготовления размалывателя.

Если размельчающий камень изготавливается t; использованием такого боразона, и; суперколлоидная мельница изготавливается с использованием этого размельчающего камня, размол веществ, обладающих высокой твердостью, измельчение высушенных материалов и су- .пертонкое измельчение также становятся возможным, и велик вклад в индустрию измельчения и.в суперколлоидный размол..

На фиг.1 представлена в разрезе схема обычного размельченного камня; на фиг.2 представлена в разрезе схема камня (композит с содержанием полимера) в соответствии с изобретением.

.Изобретение обеспечивает композит из размельчающего камня и полимера для суперколлоидной мельницы, отличающийся тем, что термопластичным и термоотверж- дающимся полимерам дается возможность проникать внутрь свободных пор пористого остеклованного размельчающего камня для суперколлоидной мельницы и заполнять их с поверхности стенок свободных пор в пределах от 30 до 60% общего объема в упомянутом размельчающем камне с тем, чтобы оставить 70-40% свободных пор в размельчающем камне для суперколлоидной мель-, ницы и обеспечить их объемную долю V p в пределах 0,09-0,21, и способ-изготовления композита из размельчающего камня и полимера для суперколлоидной мельницы, отличающийся тем, что внутрь свободных пор пористого остеклованного размельчающего камня для суперколлоидной мельницы мономер или олигомер термопластичных и термоотверждающихся пластиков (синтетических смол) принудительно вводится при пониженном или приложенном давлении, и, после того как пропитавший мономер подвергается поликонденсации на месте с применением тепловой энергии, осуществляется окончательная обработка поверхности.

Как описано выше, основная суть изобретения заключается .в том, что найден

композит из размельчающего камня и полимера для суперколлоидной мельницы и способ изготовления его, где соединительные поры, имеющиеся в массе остеклованного размалывателя, заполняются

фиксированным количеством термопластичного полимера от поверхности стенок свободных пор по направлению к центральной части свободных пор.

Что касается технологии изготовления

5 композита, чтобы дать возможность полимеру заполнять свободные поры твердых материалов, детали опубликованы в выходящей выпусками Эпохе пластика в течение пяти месяцев с сентября 1978 г. Но техноло0 гия изготовления композита остеклованного размалывателя с полимером не затронута. .Поскольку сопротивление удару снижается, если дать возможность полимеру целиком заполнить .соединительные по5 ры остеклованного размалывателя, является важным, в каком состоянии и как много полимера может быть допущено для формирования в этих порах.

То есть, как показано на данной в раз0 резе схеме, приведенной на фиг.1, сечение обычного остеклованного размалывателя имеет пористую структуру, где соединительные, поры находятся между зернами 1, и когда вода льется на поверхность размалы5 вателя, вода проникает внутрь мгновенно. Согласно изобретению, как это показано на фиг.2, сырому материалу, представляющему собой мономер из термо пластичных пластиков, дается возможность проникать в соеди0. нательные пустые поры 2 вдоль поверхности их стенок, причем этот пропитавший мономер полимеризуется на месте, и термопластичный полимер 3 служит для заполнения, чтобы получить требуемый композит из

5 размельчающего камня и полимера для суперколлоидной мельницы..

Содержание свободных пор в статорах и роторах, изготовленных из зерен камня AliOa №.46, № 80 и № 120 (твердость Т)

0 представлено в табл.1.

Если принять свободные поры, представленные в табл.1, за 100, то, например, от 40 до 60% и, примерно, от 30 до 40% от объема свободных пор заполняется полиме5 рами в поверхностном слое и во внутренней части размельчающего камня, соответственно, с тем чтобы количество заполнение-. го полимера снижалось от поверхностного слоя, по направлению к внутреннему слою по всему размельчающему камню.

Хотя конкретный способ описан позднее, становится очевидным из экспериментальных результатов, что градиент распределения полимера мог быть достигнут путем прохождения через процесс дегазификации после пропитки винил мономером.

Далее объяснение процесса изготовления, соответствующего изобретению, представлено на следующей блок-схеме.

VM (винил мономер) пропитывающая (обрабатывающая) жидкость

Использование: для производства, в частности рабочих органов суперколлоидной мельницы. Сущность изобретения: композит из размельчающего камня и полимера для суперколлоидной мельницьи отличающийся тем, что термопластичным и термо- отверждающимся полимерам дается возможность проникать внутрь свободных пор пористого остеклованного размельчающего камня для суперколлоидной мельницы и заполнять их с поверхности стенок свободных пор в пределах 30-60% общего объема в упомянутом размельчающем камне, с тем, чтобы оставить 70-40% свободных пор в размельчающем камне для суперколлоидной мельницы и обеспечить их объемную долю Vp в пределах 0,09-0,21. 1 з,п. ф-лы, 3 табл., 2 ил.

нь

Загрузка в емкость для пропитки f

Откачка при

пониженном давлении

Вакуумное

всасывание

Процесс доводки

Товарная продукция

Установлено, что способ изготовления, основан на приведенной выше схеме процесса. Во-первых, размельчающий камень грубо обрабатывается в форме, подходящей для суперколлоидной мельницы и, после из- ме реиия веса, помещается, в емкость для пропитки, которая затем откачивается с по- , мощью вакуумнасоса, После того как достигается фиксированная величина отсасывания при пониженном давлении; для того чтобы

удалить воздух, имеющийся в: свободных- порах .размалывающего камня, предварительно подготовленное пропитывающее ве. щество, например, типа винил мономера,

.вводится в емкость для пропитки из емкости для хранения через трубу. Обрабатывающая жидкость подводится до тех пор, пока размельчающий камень не погружается полностью, и после этого кран на трубе вакуумного отсоса закрывается. В это время происходит нажатие на уровень жидкости под действием атмосферного давления, чтобы внедрить обрабатывающую жидкость в свободные поры размельчающего камня.

. После возвращения уровня.жидкости к нормальному давлению труба для вакуумного отсоса соединяется с сосудом высокого давления с газообразным Na с помощью свернутой в спираль трубы и прикладывается давление к уровню жидкости в емкости для пропитки. Когда достигается величина давления, равна 20 кг/см2, выход сосуда высокого давления, содержащего Ма, закрывается, чтобы была возможность сохранять такое состояние в течение нескольких часов. ,

По окончании определенного количества времени внутренний объем емкости для

.пропитки возвращается к нормальному давПриложениедавления

Извлечение (Оборачивание) , Продукт

лению, а обрабатывающая жидкость, находящаяся в емкости, полностью выпускается. После этого входное отверстие для вакуумного всасывания снова соединяется с ваку- умнасосом, чтобы проводить всасывание при пониженном давлении. Распределение обрабатывающей жидкости регулируется в размельчающем камне с помощью снижения давления и периода времени, и обрабатывающая жидкость становится обильной в поверхностном слое при постепенном снижении ее количества по направлению к внутреннему слою.

После нового возвращения к нормальному давлению размельчающий камень из- влекаетс я из емкости для пропитки и тщательно заворачивается в целлофан. В это время производится измерение веса, чтобы определить, какое количество обрабатывающей жидкости пропитало размельчающий камень.

После помещения размельчающего камня, пропитанного винил мономером и завернутого в целлофан, в емкость для полимеризации с циркуляцией горячего воздуха, предварительно нагретую до 60-70°С, инициируется полимеризация в течение времени около 4 часов, и температура внутри размельчающего камня постепенно по-

вышается. После достижения температуры около 160°С внутренняя температура постепенно уменьшается, чтобы стать такой же самой, как и температура внутри емкости для полимеризации.

При наличии в это время законченной полимеризации размельчающий камень извлекается из емкости для полимеризации, и осуществляется измерение веса. Из веса во время пропитки и веса во время завершеимя полимеризации могут быть определены степень конверсии обрабатывающей жидкости и степень образования полимера. Целлофан удаляется, и размельчающий камень направляется для проведения процесса окончательной обработки.

Для окончательной обработки используется алмазный аппарат для обработки камня. На поверхность льется пода, и, кроме того, йнешняя окружность плотно стягивается металлическим бандажом. Окончательно обработанное изделие служит для изготовления массколлоидера, чтобы получить суперколлоидную мельницу. В это время важно уменьшить.ширину размельчающего камня на несколько миллиметров как сверху, так и снизу.

В качестве конкретного примера ниже, представлена в виде объемных долей часть данных по композиту размельчающего ка мня, где метил метакрилатом {ММА) был пропитан размельчающий камень № 49 (статор и ротор), изготовленный Clemorton Со, и затем проведена полимеризация. t

(№ 46, изготовленный Clemorton Co (см. табл ,2)

В качестве обрабатывающих жидкостей, которые применяются для пропитки, обычно используются винил мономер и вйнилиден мономер независимо или в сочетании, но если поставлена . цель получения высокой теплостойкости, используется мономер или олигомер поликарбоната, полимида-и тому подобное. В качестве инициатора- полимеризации могут быть использованы любые коммерческие продукты, но, предпочтительно, используются перекись бензоила (ВРО) или азобисизобутилнитрил (AIBN) и добавляются в количестве, меньше чем 1 % от массы, мономера.

П р и.м е р 1, Остеклованный размельчающий (зерна: AhOs) № 46, изготовленный Cenorton Co (объем: 1652 см3, вес: 3900т, удельный вес: 2,36, истинный удельный вес: 4,99), был введен под пониженным давлением через входное отверстие с одной стороны емкости для пропитки жидкостью путем присоединения квакуумнасосу с помощью толстостенной резиновой трубки. Давление было снижено до 10 мм ртутного столба путем откачивания в течение, примерно, 1ч.

Всасывание продолжалось в течение более чем 1 ч в таком положении, после чего

«ран был закрыт. С другой стороны, жидкость, полученная путем добавления 50 г AIBM к 5 кг ММА, была подготовлена в емкости, и ММА был введен в емкость для

пропитки. Поскольку внутри емкости для пропитки был вакуум, ММА при подаче через трубу быстро попадала в емкость. После завершения, подачи ММА в емкость открывался кран для достижения

нормального давления. Всасывающее входное отверстие для снижения давления присоединялось к сосуду высокого давления, содержащему газообразный азот, и, после закрытия всех кранов, газообразный Na вводился для приложения давления к уровню жидкости. Когда уровень давления в емкости для пропитки достиг 25 кг/см2, емкости дали возможность простоять около 3 часов, оставив

краны закрытыми и поддерживая состояние таким, каково оно было, Затем краны были открыты, чтобы вернуть внутренний объем емкости к нормальному давлению, и пропитывающая жидкость ММА была полностью выведена из емкости, Все краны были снова закрыты для отсасывания при пониженном давлении.

После возвращения внутреннего объема емкости до давления около 100 мм ртутн ого столба отсасывание продолжалось в течение примерно 30 мин, В это время краны были закрыты, и емкость была оставлена еще на 10 мин. После этого все краны были.открыты. Размельчающий камень был извлечен из емкости для пропи- тывания, и была измерена масса. Было обнаружено, что масса составляет 4625 г, так что количество пропитавшего ММА составило около 275 г. (Видимо, 725 г - прим,

переводчика).

Размельчающий камень, пропитанный ММА, был завернут трижды в целлофан и помещен в емкость для полимеризации с

циркуляцией горячего воздуха, предварительно нагретую до температуры 75°С, По прошествии около 3 часов постепенно генерировалось тепло, и внутренняя центральная температура достигла 180°С. Затем

тепло полимеризации было постепенно снижено и установлено равновесие с температурой в емкости для полимеризации. Потребовалось около 5 часов для того, чтобы была достигнута полная полимеризация поеле помещения в емкость для полимеризации. Композит размельчающего камня с полимером был извлечен путем снятия обертки из целлофана, и был измерен вес, который-оказался равным 4480 г. Из 72G г ММА; введенного как мономер, 580 г было

превращено в полимер со степенью конверсии 80%.

Общий вес 580 г ММА полимера соответствует 13%. Согласно расчету, 19,2% пустот были заполнены в среднем, исходя из истинного удельного веса. Однако при изучении поперечного сечения с помощью оптического микроскопа было подтверждено, что количество полимера было большим в поверхностном слое и постепенно умень- шалось по направлению к внутренней части.

Оставшиеся пустоты, определенные с помощью расчета, составили 80,8%. Для окончательной обработки этого композита размельчающего камня был использован алмазный аппарат для обработки камня и, при поливании холодной воды на поверхность, осуществлялось выравнивание. Наружная периферия изделия была плотно стянута металлическим бандажом,

Из изделия изготавливался массколло- идер, и, при применении в суперколлоидной мельнице, были получены прекрасные результаты..

П р и м е р2. Помещение остеклованно- го размельчающего .камня (зерна: AlaOs) № 46, изготовленного Clenorton Co (объем, 1749 см, масса: 4130 г, удельный вес: 2,36, ис- тинный удельный вес: 4,92) в емкость для пропитки и пропитка были осуществлены таким же образом, что и в примере 1. В качестве обрабатывающей жидкости была использована смесь ММА со стиролом (St) при соотношении компонентов смеси 1:1 с добавлением 1,5% ВРО. Вес после пропитки составил 5142,5 г, и количество пропитавшей размельчающий камень обрабатывающей жидкости составило 1012,5 г.

Вес после извлечения по окончании полимеризации составил 4940 г, что соответствует весу полимера, равному 810 г, Степень конверсии в результате полимеризации составила около $0%. Общая масса полимера, равная бТО г, соответствует 16%. Из пустот, определенных путем расчета из истинного удельного веса, 61,4% пустот были заполнены в среднем, Однако при наблюдении поверхности сечения с помощью оптического микроскопа обнаружено, что .полимер за полнял в большом количестве поверхностный слой, и величина заполнения становилась меньше по направлению к внутренней части. Из результатов наблюдений бал очевиден тот факт, что полимер распространялся от поверхности стенок свободных пор, а центральные части остава- лись свободными. Согласно расчету, количество оставшихся пустот, не заполненных .полимером, составляло до 38,6%. Окончательная обработка осуществлялась с использованием того же самого метода, что и в примере 1,

Области использования обычного ос- твклованного размельчающего камня: почти все использовались для строгания и полировки; часть использовалась для влажного измельчения, но указывается на такие дефекты, как засорение выемок и тому подобное на поверхности органическими материалами.

Композит для размельчающего камня, соответствующий изобретению: строгание и полировка возможны, конечно; асептическое, гигиеничное измельчение возможно в пищевой, химической и медицинской отраслях промышленности; возможно сухое измельчение; возможно тонкое измельчение эластичных материалов, таких как древесные и целлюлозные материалы,

При осуществлении одного из примеров с применением древесного материала его было трудно тонко измельчить, но путем использования композитного размельчающего камня могло быть получено более чем 80% материала с размером частиц, меньшим чем-10 микрон. Из результатов анализов, проведенных путем дифракции рентгеновских лучей, стала очевидной та замечательная особенность, что, в случае обычного измельчения, кристаллическое состояние древесного материала было разрушено, и появилась аморфность, тогда как, в случае использования композитного размельчающего камня, можно было добиться тонкого размера частиц без разрушения кристаллов.

Помимо вышесказанного, при применении суперколлоидной мельницы с композитным размельчающим камнем можно не беспокоиться о разрушении teo время работы, и супертонкое размалывание может проводиться при сильном сжатии. Поэтому нет необходимости отсева порошков в милли- микронном масштабе, что приводит к увеличению производительности.

Основой этих достоинств явилось то, что применение композитного остеклован- ного размельчающего камня с использованием в качестве исходного материала остеклованного размельчающего камня способствовало сопротивляемости истиранию и увеличению стойкости, поскольку полимер был использован для удержания и стабилизации зерен, и большими стали связывающие силы.

Далее результаты сравнения обычных изделий с изделиями, соответствующими изобретению, сведены в табл.3.

Сравнительные результаты испытаний на стойкость размельчающего камня, соответствующего изобретению, и обычного ос- теклованного размельчающего камня.

Экспериментальный метод и результа- ты размельчения, осуществленного с использованием массколлоидёра с композитным размельчающим камнем с ММА полимером, таковы: композиты из размельчающего камня и полимера, соот- ветствующие изобретению, были использованы для статорного размельчающего камня и роторного размельчающего камня. Вращающийся размалыватель может свободно скользить вверх и вниз с помощью металлического патрубка регулятора и, путем регулирования зазора, так чтобы размер частиц продукта соответствовал требованиям к размельчению сырого материала, могут быть получены непрерывно в течение длительного периода времени крайне ста бильные супертоикие частицы, которые не нуждаются в проведении процесса отсева, и достигаются отличные результаты.

Формула изобретения

Размельченный камень для суперколлоидной мельницы, полученный в виде композиционного материала, содержащего пористый остеклованный размельченный камень для суперколлоидной мельницы, в котором свободные поры по крайней мере менее чем на 70% заполнены термопластич- ным или термоотверждащим полимером, отличающийся тем, что указанный тёрмопластичный или термоотверждающий полимер, расширяясь в направлении от сте.VM: прочная часть размельчающего камня, VP: полимер, заполнивший пустоты размельчающего камня, Vv: оставшиеся пустоты в композите размельчающего камня.

Примечание: наилучшим является способ суждения о характеристиках материалов по объемным долям элементов, составляющих материалы.

нок заполняемых им свободных пор, заполняет их более чем на 30% так, что объемный коэффициент Yp остающихся внутренних пустот в конечном композиционном материале из размельченного камня лежит в диапазоне 0,09-0,21.

Т а б ли ц а 1

Таблица2

Остеклованный размельчающий камень

Возникает сильная дисперсия между соответствующими продуктами.

Сопротивление термической сжимаемости является низким, из-за чего использование способа выравнивания размельчающего камня, как правило, исключается.

Истирание велико благодаря эффекту выпадения в экспериментах. В особенности это явление заметно во время измельчения веществ с высокой твердостью.

Стойкость и сопротивление высокой температуре низкие.

Возможны растрескивание, повреждение и рассеивание.

Размалывающая способность, то есть способность размельчающего камня получать супертонкие частицы вещества, невелика, Эта характеристика составляет около одной трети правой колонки.

ТаблицаЗ

Размельчающий камень, соответствующий

изобретению

Вопрос о дисперсии между продуктами мо жет решен, поскольку однородная структура получается из-за химической реакции заполняющего полимера и обработки.

Высокое сопротивление сжатию

Высокая сопротивляемость истиранию. Особо высокая сопротивляемость истиранию обусловлена предотвращением выпадения зерен, поскольку зерна постоянно стабилизированы, и отсутствуют пустоты,

Стойкость и, в частности, сопротивление высокой температуре при высоких сжимающих нагрузках отличные.

Полностью отсутствуют растрескивание, повреждение и рассеивание.

Размалывающая способность, то есть способность размельчающего камня получать супертонкие частицы вещества, отличная. Эта характеристика составляет 2,5-3 левой колонки.