УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПРОТИВОИЗНОСНОГО СОСТАВА ИЗ СЕРПЕНТИНИТА

Область применения
Полезная модель относится к устройствам для производства противоизносных составов, применяемых для снижения трения и защиты поверхностей от износа, за счет изменения структуры поверхностных слоев металлических деталей машин и механизмов, путем наращивания на них защитных слоев до оптимизации зазоров в сопряженных парах трения.
Уровень техники
Известен способ получения чистого оксида магния из серпентинита [патент RU2209780], при котором серпентинит предварительно измельчают до крупности не более 0,5 мм и выщелачивают серной кислотой концентрацией не менее 20%, отделяют нерастворившийся остаток от раствора, очищают раствор от примесных металлов, осаждают магнийсодержащее соединение, промывают осадок водой до концентрации солей сульфатов щелочных металлов в промывных водах 0,5-4 г/л, подвергают полученный осадок термообработке, причем отделение нерастворившегося остатка от раствора проводят путем охлаждения образующейся на стадии растворения сырья смеси до состояния кристаллизации с последующей промывкой закристаллизованной смеси в таком количестве воды, чтобы концентрация соли сульфата магния в растворе была 290-330 г/л, очистку раствора от примесных металлов осуществляют осаждением их в виде гидроокисей при рН 5-7 и отделением полученного осадка от раствора, магнийсодержащее соединение осаждают в виде гидроксида магния при рН 10-12 при температуре раствора 30-40°С, причем в качестве щелочи используют раствор едкого натра с концентрацией 40-50%, осадок гидроксида магния промывают водой до концентрации растворенного в промывных водах сульфата натрия 0,5-4 г/л, термообработку промытого осадка гидроксида магния проводят в две стадии: при 200-450°С и при 450-850°С, после чего окончательно промывают полученный продукт водой. Известный способ не обеспечивает эффективной комплексной переработки серпентинита,
позволяя получить только один продукт, пригодный для дальнейшего использования. Недостатком технологии также является потребность проведения кислотного выщелачивания, что приводит к токсичным отходам и удорожанию метода. Известен также способ комплексной переработки серпентинита [патент RU 2097322], согласно которому серпентинит выщелачивают минеральной кислотой, в качестве которой используют серную кислоту концентрации от 20% до 50%, при этом на первой стадии получают осадок аморфного кремнезема двуокиси кремния и неразложившихся магнитных минералов (хромита и магнетита), полученную смесь подвергают электромагнитной сепарации с выделением концентрата магнетита и хромита и чистой двуокиси кремния, а полученный фильтрат нейтрализуют до рН 7-8,5, осаждая гидроокислы металлов хром-никель-железистого состава, из оставшегося фильтрата методом карбонизации получают карбонат магния, который прокаливанием переводят в окись магния, а из конечного раствора выпариванием получают сульфат натрия (тенардит).
Известный способ позволяет в результате переработки получить аморфный кремнезем, магнетит и хромит, гидроокисный хром-никель-железистый концентрат, окись магния (жженый периклаза) и сульфат натрия (тенардит). Использование известного способа требует значительных материальных затрат, а получаемый оксид магния содержит значительное количество примесей, т.е. не может быть использован как индивидуальное вещество без дополнительной переработки. Кроме того, в результате такой переработки появляется значительное количество сульфата натрия, которое превышает разумные технологические потребности, а объем промывных вод составляет самостоятельную нерешенную проблему.
Также недостатком технологии является потребность проведения кислотного выщелачивания, что приводит к токсичным отходам и удорожанию метода. Наиболее близким аналогом является способ безразборного восстановления трущихся соединений [патент RU 2149741], включающий подачу в зону трения технологической среды, содержащей ремонтно-восстановительный состав, и формирование покрытия при эксплуатационной нагрузке, отличающийся тем, что предварительно готовят ремонтно-восстановительный состав, который смешивают с базовым маслом перед подачей технологической среды в зону трения, при этом ремонтно-восстановительный состав готовят на основе порошка из природных минералов или смеси природных минералов, содержащих аморфную двуокись кремния, и катализаторов на основе шунгита и
редкоземельных металлов.
Изобретение описывает технологию изготовления состава, который позволяет получить обеспечить получение комплексной переработки серпентинита с получением оксида магния высокого качества при одновременном повышении эффективности процесса. Указанный технический результат достигают при содержании аморфной двуокиси кремния 40-55% в природном минерале или смеси природных минералов.
Дисперсность порошка может быть не более 10-30 мкм. Количество катализатора выбирают в пределах 0,02-2 мас.% от веса порошка. Ремонтно-восстановительный состав составляет 0,15-20 мас.% технологической среды.
Недостатком технологии является потребность проведения кислотного выщелачивания, что приводит к токсичным отходам и удорожанию метода.
Технический результат: упрощение и удешевление технологии производства, повышение экологичности устройства.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 показана блок-схема устройства для производства противоизносного состава, где 1 - бункер, 2 - щековая дробилка, 3 - шаровая мельница, 4 - анализатор частиц, 5 - магнитный сепаратор, 6 - флотатор, 7 - сушильная камера, 8 - классификатор частиц, 9 - устройство для разделения на фракции (путем отстаивания в емкостях), 10 - сушка при комнатной температуре, 11 - отбор нужной фракции с применением сита, 12 - диспергатор (производство геля), 13 - гомогенизатор (производство геля), 14 - регулятор потока, 15 - компрессор, 16 - решетчатые трубчатые конструкции с тонкими отверстиями, 17 - воздуховод.
Реализация полезной модели
Заявленный технический результат достигается за счет того, что (см. Фиг.1) в устройство для получения противоизносного состава из серпентинита, содержащее накопительный бункер (1), щековую дробилку (2) и шаровую мельницу (3), флотатор (6), отличающееся тем, что шаровая мельница (3) содержит устройство для дозированной подачи натриевого жидкого стекла и содержит устройство для дозированной подачи воды в шаровую мельницу, выполненное с возможностью вести подачу воды в соотношении не
более 10% воды от объема сырья в мельнице, содержит магнитный сепаратор (5), функцией которого является обработка пульпы из шаровой мельницы, а на выходе сепаратор содержит регулятор потока (14), выполненный с возможностью направлять обогащенную пульпу на сепаратор повторно требуемое число раз или сливать ее во флотатор (6), причем к флотатору подведен патрубок для подачи воды, а в нижней части флотатора выполнены решетчатые трубчатые конструкции (16) с тонкими отверстиями в них, куда подведен воздуховод (17) от компрессора (15). Устройство может дополнительно содержать анализатор частиц (4), функцией которого является контроль помола в шаровой мельнице и дисперсность пульпы. Отказ от потребности проведения кислотного выщелачивания позволяет исключить образование токсичных отходов, что упрощает и удешевляет технологию производства и улучшает экологичность.
Принцип работы устройства
Для изготовления применяют следующее сырье и материалы: природный минерал серпентинит; стеарат лития, индустриальное масло (например, И-40А и пр. согласно ГОСТ 20799-88). Состав изготавливают путем грубого, а затем тонкого помолов нетоксичного природного минерала серпентинита с последующим введением его в минеральное индустриальное масло и загущением стеаратом лития.
Отобранный и очищенный от нежелательных примесей минерал кусками не более 10 см помещают в накопительный бункер (1). Из накопительного бункера куски минерала направляют на первичное измельчение в щековую дробилку (2) и измельчают до размеров не более 5-10 мм.
Далее из щековой дробилки минерал подают в шаровые мельницы (3) на дальнейшее измельчение, где производится тонкий помол.
В каждую мельницу кроме минералов загружают: натриевое жидкое стекло. Натриевое жидкое стекло представляет собой водный раствор силиката натрия. Жидкое натриевое стекло обладает высокой клейкостью, взаимодействует с минеральными материалами с образованием очень прочной структуры, обеспечивает прекрасную адгезию к минеральным подложкам. Известно, что получаемые на его основе порошки превосходно функционируют в экстремальных климатических условиях, а также обладают высокой стойкостью к воздействиям окружающей среды, имеют хорошие грязеотталкивающие свойства и замедляют коррозию.
В процессе загрузки сырья происходит постоянный залив воды в шаровую мельницу (3) в соотношении не более 10% воды от объема сырья в мельнице.
Размол производят в течение 2-6 часов до получения частиц помола с максимальным размером не более 100 микрон. Размол контролируют при помощи анализатора частиц (4).
Взаимодействие воды, минерала и натриевого жидкого стекла позволяет получить пульпу, которая обладает всеми свойствами противоизносного состава после ее последующего обогащения, флотации и высушивания.
Обогащение производят следующим образом. Для отделения магнитной фракции используют магнитный сепаратор (5). Пульпу из шаровой мельницы (3) пропускают через сеператор 2-3 раза.
Затем производят флотацию и сушку. Пульпу выливают во флотатор. Во флотатор (6) добавляют еще 10-20 литров чистой воды. Перемешивание пульпы и осаждение крупных частиц обеспечивают подачей воздуха компрессором (15) через решетчатые трубчатые конструкции (16) с тонкими отверстиями в них, которые находятся в нижней части флотатора (6). Обработка помола воздухом во флотаторах производится в течение 20 мин. Затем подачу воздуха прекращают, и пульпа в емкостях для отстаивания (9) отстаивается в спокойном состоянии в течение 30 мин. Слив взвешенной фракции производится через отверстие, которое находится на высоте, гарантирующей содержание частиц не более 10 мкм. Затем производится сушка (10) при комнатной температуре.
Дисперсность пульпы контролируется на анализаторе частиц (4).
Слитая пульпа заливается в лотки сушильных камер (7) и высушивается до влажности 50%. Влажность контролируется на определителе влажности. Затем высушенную пульпу, например, можно подать в дополнительную шаровую мельницу (3), на выходе из которой продукт пускают для отбора в классификатор (8), и при помощи анализатора частиц (4) осуществляют разделение продукта на фракции в зависимости от размера частиц и далее направляют в гомогенизатор (13) и диспергатор (12).
Отбор нужной фракции также можно осуществить, например, с применением сита (11), на выходе из которого продукт можно подать в диспергатор (12) (для тонкого перемешивания и диспергирования геля), а на выходе из классификатора (8) продукт можно подать в гомогенизатор (13) (служащий для дробления шариков сгустков на более мелкую фракцию).
Контроль качества может проводиться, например, путем сравнительного анализа
трибологического действия масла марки МС-20 с добавкой в него состава в количестве 0.1 г на 1 литр с трибологическим действием чистого масла марки МС-20. Испытания можно проводить на стендах трения, содержащих стальной ролик класса чистоты 10, твердости 60 HRC, размером в диаметре 10 мм, длиной 10 мм, и чугунный диск с маркой чугуна СЧ. Время испытаний примерно 30 часов. Основные параметры сравнительной оценки: коэффициент трения должен быть в 3 раза ниже, микротвердость ролика должна быть не менее 70 HRC, величина выработки ролика должна быть в два раза меньше.
В результате всех действий на устройстве удается получить состав для трущихся соединений, содержащий природный минерал серпентинит, стеарат лития, индустриальное масло и воду, причем массовая доля воды составляет не более 10%, дисперсность порошковой смеси составляет 5-20 мкм, зольность не более 6%.
Условие дисперсности порошковой смеси 5-20 мкм обеспечивает возможность донесения смеси до трущихся поверхностей, практически, в любой механизм для проведения ремонта без разборки.
Условие зольности порошковой смеси (в виде геля с высокой концентрацией состава) не более 6% позволяет при смешивании с маслом, обеспечить выполнение норм по зольности для моторных масел.
Практика применения составов показала эффективность их использования в качестве добавки к моторным, трансмиссионным, индустриальным, гидравлическим маслам и пластичным смазкам для улучшения антифрикционных и противоизносных свойств последних.