автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.03, диссертация на тему:Исследование и разработка технологии слюдопластовых бумаг из фторфлогопитов

ВВЕДЕНИЕ.

АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР.

1. Способы получения слюдяных бумаг из природных слюд.

2. Способы упрочнения слюдяных бумаг из природных слюд.

3. Способы получения слюдяных бумаг из синтетических слюд.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

I. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

ФТОРФЛОГОПИТОВ.

1.1. Физические свойства фторфлогопитов.

1.1.1. Удельный вес фторфлогопитов.

1.1.2. Гибкость.

1.1.3. Твердость.

1.1.4. Предел прочности при расщеплении.

1.2. Исследование прочности контактной связи в синтетических слюдах.

1.2.1. Рельеф поверхности и площадь: оптического контакта.

1.2.2. Прочность оптического контакта на отрыв и скалывание.

1.3. Диэлектрические свойства синтетических слюд.

1.4. Исследование влияния дефектов роста кристаллов фторфлогопитов на свойства слюдопластовых бумаг.

2. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ ФТОРФЛОГОПИТОВ.

2.1. Характеристика сырья.

2.2. Основные технологические факторы, влияющие на качество слюдопластовых бумаг.

2.3. Влияние вида сырья на свойства слюдопластовых бумаг из фторфлогопитов.

2.4. Влияние фракционного состава фторфлогопита на свойства слюдопластовых бумаг.

2.5. Выбор способа первичной обработки скрал-Ов фторфлогопитов.

2.5.1. Термическая обработка первичного скрапа фторфлогопита.

2.5.2. Ударная расколка и очистка слюды.

2.5.3. Химическая обработка.

2.6. Разработка оптимальных режимов первичной обработки мелких сростков фторфлогопитов.

3. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОКАТКИ ФТОРФЛОГОПИТОВ.

3.1. Выбор способа получения слюдопластовых бумаг из высоконагревостойких фторфлогопитов.

3.2. Влияние диаметра валика на свойства слюдопластовых бумаг из фторфлогопитов.

3.3. Исследование влияния количества валиков прокатного станка на свойства слюдопластовых бумаг.

3.4. Исследование влияния толщины и качества пленки на свойства слюдопластовых'бумаг из фторфлогопита.

3.5. Влияние толщины пластинок слюды, поступающих на прокатку, на свойства слюдопластовых бумаг.

3.6. Разработка технологии прокатки скрапов фторфлогопитов, позволяющей повысить выход слюдяной массы и качество бумаг.

4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ДИСПЕРГИРОВАНИЯ ФТОРФЛОГОПИТОВ.

4.1. Исследование кинетики расщепления фторфлогопитов.

4.2. Влияние размера расщепляющей камеры на качественные показатели продукта расщепления.

4.3. Исследование влияния количества загружаемой слюды на свойства слюдопластовых бумаг.III

4.4. Исследование влияния диаметра сопла в дезинтеграторе на свойства слюдопластовых бумаг из фторфлогопитов.ИЗ

4.5. Влияние напора расщепляющей струи на качественные показатели слюдопластовых бумаг из фторфлогопитов.

4.6. Исследование влияния скорости восходящего потока в классифицирующей части дезинтегратора на свойства слюдопластовых бумаг из фторфлогопитов.

4.7. Выбор оптимального режима диспергирования для высоконагревостойких фторфлогопитов.Ц

5. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОСВЯЗИ МЕЖДУ РАЗМЕРАМИ ЧАСТИЦ И СВОЙСТВАМИ СЛВД01ШАСТ0ВЫ1 БУМАГ ИЗ

ФТОРФЛОГОПИТОВ.

5.1. Обоснование необходимости анализа дисперсности слюдяной массы.

5.2. Разработка методики измерения размеров частиц слюды, образующих лист слюдопластовой бумаги.

5.3. Влияние размеров слюдяных частиц на свойства слюдопластовых бумаг.

5.4. Предполагаемая технология получения слюдопластовых бумаг из высоконагревостойких фторфлогопитов.

На ХХУ1 съезде КПСС отмечалось:". успехи всего народного хозяйства во многом будут зависеть от повышения эффективности добывающей промышленности. Путь к этому - ускорение научно-технического прогресса, комплексная, глубокая переработка полезных ископаемых, более широкое применение вторичных ресурсов'.'

Все сказанное можно в полной мере отнести к такому ценному сырью, каким является синтетическая слюда - фторфлогопит.

Современная наука и техника знают много искусственных минералов, которые успешно заменяют природные, а в ряде случаев и превосходят их по своим качествам. К числу последних относится синтетическая слюда.

Слюда имеет огромное значение для развития современной техники, как наиболее устойчивый: и стабильный из применяющихся диэлектриков. В тяжелых условиях эксплуатации электрических машин и аппаратуры радиосвязи она обеспечивает надежную, длительную и бесперебойную их работу.

В последние годы техника предъявляет к электроизоляционным материалам ряд новых повышенных требований в связи с развитием ракетной и реактивной техники. В некоторых аппаратах изоляция должна надежно работать при температуре красного каления. Изделия из природной слюды не удовлетворяют таким требованиям. В отличие от природной, искусственная слюда может надежно работать в самых тяжелых температурных условиях. Она намного чище, а по термической устойчивости и диэлектрическим свойствам значительно превосходит последнюю.

Проблема создания искусственной слюды не может рассматриваться как задача простой замены природного материала на искусственный. Правильнее ее рассматривать как задачу получения совершенно новых материалов, обладающих рядом очень важных практических свойств.

Следует отметить, что спектр электроизоляционных материалов, способных длительно работать при температуре свыше 900°С и сохраняющих высокие диэлектрические свойства, на сегодня чрезвычайно узок. Указанные материалы, гибкие в холодном состоянии, могут быть получены на основе бумаг из синтетических слюд.

В связи с этим представляет интерес разработка технологии получения слюдяных бумаг из фторфлогопитов с достаточно высокими физико-механическими характеристиками. Предполагается, что на основе синтетической слюды, содержащей в своем составе атомы магния, можно получать материалы на рабочую температуру до 900°С, а из слюд, содержащих атомы титана и ванадия, до П00°С.

Актуальность работы прежде всего определяется необходимостью получения высоконагревостойких электроизоляционных материалов, выдерживающих температуру 900-1Ю0°С в вакууме или в атмосфере инертного газа, а также необходимостью утилизации ценных скрапов фторфлогопитов. Это позволит повысить экономические показатели производства синтетической слюды.

Патентный поиск показал, что за рубежом слюдяные бумаги из фторфлсгопита, получаемые по технологии слюдинитовой (химико-механическое расщепление слюды) и по технологии слюдоплас-товой бумаг (гидромеханическое расщепление слюды) обладают крайне низкими физико-механическими показателями. Для упрочнения бумаг применяются различные способы:

- введение различных органических и неорганических веществ;

- перекристаллизация полученных листов слюдяной бумаги;

- электрофоретическое осаждение частиц слюды.

Сведений о получении слюдяных бумаг из высоконагревостойких фторфлогопитов не имеется.

В СССР слюдяные бумаги на основе природных слюд получают путем химико-механического расщепления кристаллов - слюдинитовые бумаги, а путем гидромеханического расщепления - слю-допластовые бумаги. Первые попытки получить слюдяные бут-лаги из фторфлогопита по указанным двум способам не увенчались успехом. Слюдяные бумаги имели низкие физико-механические характеристики. Они не обладали технологичностью, т.е. возможностью использования бумаг в создании электроизоляционных материалов.

Изготовить слюдяные бумаги из синтетической слюды по технологии слюдинитовых бумаг не удалось, поскольку при нагреве фторфлогопита не наблюдается эффекта вспучивания слюды.

Несмотря на неудачу получить из синтетической слюды бумагу по технологии слюдопластов, решено было при создании технологии основываться на гидромеханическом способе расщепления. При данном способе расщепления главными условиями, обеспечивающими получение прочных слюдопластовых бумаг,являются: а) необходимость проведения первого тонкого расщепления кристаллов слюды в водной среде методом упругой волны. При этом вода и слюда должны быть максимально очищены от пылевых фракций; б) поверхности расщепленных слюдяных чешуек должны быть максимально ровными; о о расщепление по плоскостям совершенной спаиности не должно сопровождаться существенным измельчением кристаллов слюды по площади.

Для создания электроизоляционных материалов, способных длительно работать при температурах 900-1Ю0°С, необходимо было создать технологию, позволяющую получать слюдопласто-вые бумаги из фторфлогопитов со следующими показателями:

1. Для ленточных материалов должны быть: предел прочности при растяжении не менее 20 Н/мм2; электрическая прочность не менее 18 МВД1 .

2. Для листовых материалов должны быть: предел прочности при растяжении не менее 15 Н/мм2; электрическая прочность не ниже 12 Kffi/М.

3. Для специальных материалов должны быть: предел прочности при растяжении не менее 30 Н/мм2; электрическая прочность не менее 25 МВД.

Для решения поставленных задач необходимо:

- исследовать физико-механические характеристики фторфлогопитов;

- разработать технологию первичной обработки фторфлогопитов;

- разработать технологию прокатки фторфлогопитов;

- разработать технологию диспергирования синтетических слюд;

- исследовать структуру бумаги и взаимосвязь ее со свойствами слюдопластовых бумаг из фторфлогопитов.

Получение слюдяных бумаг без использования каких-либо связующих веществ основано на свойстве чистых свежерасщепленных поверхностей слюды повторно вступать в контакт при сближении. Прочность слюдяной бумаги зависит не только от прочности и площади контактной связи между чешуйками слюды, но и от их микрорельефа. Кроме того, способность слюды расщепляться на тонкие пластинки определяется твердостью и гибкостью пластинок слюды. Поэтому исследование указанных свойств несомненно важно при разработке способов расщепления синтетических слюд.

Фракционный состав и чистота поверхности пластин определяют свойства слюдопластовых бумаг из фторфлогопитов. Для повышения выхода деловых фракций из мелких хрупких кристаллов фторфлогопитов, содержащих до 30% стеклофазы, предложено предварительную обработку кристаллов слюды проводить на валковой дробилке со шлицевыми валками.

Ранее применяемый метод упругой волны на первой стадии расщепления хрупких кристаллов фторфлогопитов приводит к значительному измельчению их по площади. Получить слюдопластовые бумаги из фторфлогопитов с заданными свойствами не удалось. Крайне низкий выход слюдопластовой бумаги (5%) не удовлетворял разработчиков. Предложенная двойная прокатка способствовала повышению свойств слюдопластовой бумаги до заданных только для фторфлогопита. При этом выход слюдяной бумаги несколько снизился.

Разработан способ расщепления в эластичных пленках, что дало возможность получать слюдопластовые бумаги с заданными свойствами из высоконагревостойких фторфлогопитов для листовых электроизоляционных материалов. Выход при этом возрос почти вдвое.

На второй стадии расщепления хрупких кристаллов фторфло-гопита необходимо было определить основные факторы, влияющие на качество слюдопластовой бумаги. Это способствовало разработке нового дезинтегратора с осадительными элементами. Кроме того с целью повышения выхода и свойств слюдопластовых бумаг из фторфлогопитов было предложено расщепление проводить путем кипячения слюдяной массы с одновременным насыщением ее воздухом. Это дало возможность получить слюдопластовые бумаги с пределом прочности при растяжении до 50 Н/мм2 и электрической прочностью до 30 МВ/М . Выход слюдопластовых бумаг достиг 50% от количества загружаемого сырья.

Структура слюдопластовой бумаги определяет ее свойства. Исследование связи между ними позволило определить, что разработанная технология является оптимальной.

Проведенные исследования позволили разработать технологическую схему производства слюдопластовых бумаг из высоконагре-востойких фторфлогопитов для переработки практически всего выпускаемого в СССР сырья. В настоящее время создан опытно-промышленный участок по производству слюдопластовых бумаг из фторфлогопитов .

АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

I. Способы получения слюдяных бумаг из природных слюд

Первое производство слюдяной бумаги под названием "Сашка" было организовано во Франции в 1949 году по патенту, выданному на шля Ж.Барде /I/. Основные элементы технологии получения Сашки следующие. Отходы мусковита нагреваются до 800°С в течение 20 минут. Из слюды выделяется значительная часть кристаллизационной воды. Это способствует расщеплению кристаллов слюды по плоскостям совершенной спайности, а также вспучиванию /2/. Горячая слюда погружается в водный раствор соды, затем в раствор соляной или серной кислоты. Химическая реакция с выделением углекислого газа усиливает эффект расщепления, полученный при обжиге. Образуется жирная на ощупь слюдяная масса, из которой на бумагоделательных машинах получается непрерывное полотно бумаги.

Наряду с этим в 1951 году в ВЭИ им. В.И.Ленина была разработана технология получения слюдяной бумаги - слюдинитовой /3/. Это изобретение сохраняло одну общую операцию - обжиг слюды. В последующие годы на имя Хеймана был выдан патент на производство нового вида слюдобумаги - "интегрированная слюда" /4/. Предложенный способ расщепления слюды в дезинтеграторе под воздействием струи воды весьма эффективен, но имеет недостаток. Слюда, предварительно никак не подготовленная, одновременно с расщеплением по толщине измельчается по площади. В более позднее время Хейман усовершенствовал технологию диспергирования путем установки нескольких аппаратов. Один из них предназначен для доизмельчения крупных частиц после их улавливания на мокром сите.

Производство интегрированной слюды в 1957 году было организовано в Бельгии фирмой "Кожеби" и в 1963 году в США фирмой Асим Райне Корпорейшен. Слюдобумаги этих фирм имеют прочность от 7 до 15 Н/мм2 при толщине чешуек слюды менее одного микрона /6/.

По данным Ричарда Кеттерера слюдяная бумага в США изготовляется тремя способами /7/: а) по типу бумаг "майка мэт"; б) по типу бумаг "самика"; в) по типу бумаг "интегрированная слюда".

При подготовке слюды по первому способу, кристаллы подвергаются термообработке и резкому охлаждению их в воде. Вспученная таким образом слюда измельчается в молотковой мельнице.

Слюда по второму способу после термообработки подвергается быстрому охлаждению в 10% растворе карбоната нагрия, с последующей нейтрализацией ее в 2-5$ растворе серной кислоты и тщательной промывки в воде. Измельчение слюды производится также, как в первом способе.

Для получения интегрированной слюды, кристаллы без предварительной подготовки расщепляются в дезинтеграторе под действием струи воды при давлении порядка 500 фн/д2.

Полученные указанными способами бумаги однородны по толщине и фракционному составу. Кроме того слюдяные бумаги обладают высокой теплостойкостью, короностойкостью, электрической прочностью, дутостойкостью и низким тангенсом улга диэлектрических потерь. Единственным недостатком слюдяных бумаг является низкая механическая прочность - 5-9 Н/мм2. Отмечается, что бумаги, полученные по первому и второму способу.имеют более высокие значения электрической прочности и предела прочности при растяжении, чем бумаги, полученные по третьему способу.

Из сообщения фирмы 11 &еле-го£ SEettzLz Со " /8/ видно, что слюдинитовые бумаги из мусковита имеют предел прочности при растяжении 9,0 Н/мм2 и электрическую прочность 76 мВ/М, а из флогопита - предел прочности при растяжении - 5,0 Н/мм2, электрическая прочность - 39 мВ/М.

В Англии из слюды изготовляется бумага по технологии слюдинитовой - "Филамик". При расщеплении в дезинтеграторе получается слюдяная масса, состоящая из частиц толщиной 7 микрон и средним приведенным диаметром 400 микрон. Бумаги обладают низким пределом прочности при растяжении - 5-10 Н/мм2 /9/.

По данным Японии,слюдяная бумага изготовляется путем химической обработки и механического расщепления с пределом прочности при растяжении 5-10 Н/мм2. Слюдяная масса состоит, в основном, из частиц толщиной менее одного микрона и площадью менее I,5 мм2 /10/. В стандарте Японии для слюдяных бумаг установлены значения: предела прочности при растяжении не менее 5 Н/мм2; электрической прочности при толщине бумаги до ОД мм - 12 МВ/М и при толщине свыше ОД мм - 10 МВ/№ /II/.

Этворт И. исследует свойства слюдяных бумаг -П71гг?1со., полученных путем термохимического или механического расщепления. При высоких значениях электрических характеристик бумаги имеют низкий предел прочности при растяжении /12/.

Согласно данным фирмы "Киркер энд К0" (Швейцария), известен ряд способов изготовления слюдяных бумаг /13/.

Один из них состоит в нагревании отходов слюды при температуре около 800°С в течение 2 часов. Затем производят резкое охлаждение слюды в растворе карбоната натрия и снова нагревание с серной кислотой при умеренном перемешивании. Полученную тестообразную массу промывают и из нее отливают бумагу на бумагоделательных машинах.Недостатком этого способа является ухудшение изолирующих свойств бумаг из-за неполного удаления химических реагентов даже при тщательной промывке материала.

Другой способ изготовления бумаги состоит в обжиге слюды при температуре 700-900°С. Затем кристаллы подвергаются обработке в ванне с электролитом, растворами органических жидкостей и пластмасс. Причем обработка предпочтительно производится в вакууме. Обработанная таким образом слюда измельчается на винтовой мельнице или с помощью любого иного механического измельчающего устройства. В результате предложенного способа расщепления слюды образуется много слюдяной мелочи. Это приводит к нарушению структуры слюды, что, в свою очередь, изменяет проводящие свойства слюдяной бумаги и снижает физико-механические характеристики.

Известен также механический способ расщепления, при котором для получения тестообразной слюдяной массы добавляют связующее, после чего она поступает на бумагоделательные машины. Указанному способу присущи недостатки, схожие с вышеперечисленными.

Имеются способы измельчения слюды струями воды под высоким давлением. Однако при этом происходит сильное переизмельчение слюды по площади, приводящее к резкому снижению физико-механических характеристик слюдяной бумаги.

Кроме вышеописанных способов применяется способ, состоящий в нагревании слюды с последующим механическим измельчением в ударной дробилке. При подобном измельчении ухудшается устойчивость слоистой структуры слюды.

Проанализировав известные способы расщепления слюды фирма предлагает способ, заключающийся в следующем.

Слюду класса крупности плюс 2,5 см2 промывают водой, после чего она нагревается в печи при температуре 650-800°С в течение 15-20 минут. Нагревание слюды не позволяет полностью разорвать силы, связывающие соседние слои слюды. Поэтому кристаллы после нагрева подвергаются резкому охлаждению водой. Операции нагрева и охлаждения повторяются для получения однородной массы. После заключительного просеивания слюдяная масса подается на бумагоделательную машину для отлива слюдяной бумаги. Предлагаемый способ не имеет недостатков, указанных в других способах. Механическая прочность бумаги при этом равна 10-15 Н/мм2.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В результате проведенных исследований выявлены основные технологические факторы, определяющие возможность получения слюдопластовых бумаг из высоконагревостойких фторфлогопитов.

2. Установлено, что кристаллы фторфлогопитов в сравнении с природными слюдами обладают повышенной хрупкостью. При их расщеплении наблюдается более ступенчатый рельеф поверхностей, о чем свидетельствует уменьшение площади оптически плотного контакта при погружении образцов в воду. Это, в свою очередь, приводит к более низким физико-механическим показателям слюдопластовых бумаг из них, чем из природных слюд.

3. Исследования показали, что синтетические слюды отличаются высокой стабильностью электрических характеристик, по сравнению с природными, до 500°С они изменяются в меньшей степени. Эти свойства фторфлогопитов сохраняются при переработке их в слюдопластовые бумаги. Установлено, что электропроводимость слюдопластовых бумаг на 1,0-1,5 порядка меньше по сравнению со фторфлогспитами. Удельное объемное сопротивление бумаг остается достаточно высоким до Ю00°С.

4. Свойства слюдопластовых бумаг из высоконагревостойких фторфлогопитов зависят от вида применяемого сырья и его фракционного состава. Чем чище слюда и крупнее фракции, тем выше физико-механические характеристики бумаг и выход слюдяной массы. Поэтому использование вторичного скрапа позволяет получать слюдопластовые бумаги с высокими физикомеханическими свойствами. Установлено, что первичный скрап ванадиевого и титанового фторфлогопитов содержит большое количество мелких кристаллов повышенной хрупкости. Применение такого вида сырья потребовало разработки совершенно новых способов расщепления кристаллов при производстве слюдопластовых бумаг.

5. Установлено, что применяемая термообработка природных слюд для ослабления связей между слоями не пригодна для синтетических. Она не дает эффекта вспучивания кристаллов слюды, и, следовательно, не приводит к ослаблению связей между слюдой и стекло-фазой. Использование химической обработки сростков фторфлогопитов позволяет увеличить выход деловых фракций. При этом воздействие кислоты на слюду незначительно ухудшает ее свойства. Предложено первичную обработку скрапов и сростков фторфлогопитов проводить на валковой дробилке со шлицевыми валками. В этом случае кристаллы слюды испытывают одновременно изгиб и сжатие, лучше освобождаясь от стеклофазы. Это приводит к улучшению качества дробления мелких кристаллов фторфлогопитов, и к повышению физико-механических характеристик слюдопластовых бумаг.

6. По существующей технологии одноразовой прокатки слюд слюдопластовые бумаги необходимой прочности не были получены. Двойная прокатка мелких кристаллов фторфлогопитов уже позволила получить бумаги с пределом прочности при растяжении: для фторфлогопита - 31 Н/мм2; для титанового фторфлогопита - 15 Н/мм2; для ванадиевого фторфлогопита - 13,5 Н/мм2.

Разработанная технология прокатки мелких хрупких кристаллов фторфлогопитов в эластичных пленках повысила предел прочности при растяжении: для фторфлогопита до 40 Н/мм2; для титанового фторфлогопита до 22 Н/мм2; для ванадиевого фторфлогопита до 20 Н/мм2. По этой технологии усилие сдвига в эластичной пленке передается на кристаллы более равномерно, не по вреждая поверхность слюды и не переизмельчая ее. Поэтому выход слюдяной массы увеличился в два раза.

Предложен, экспериментально проверен и потвержден практикой способ расщепления фторфлогопитов посредством искусственной гидратации кристаллов, возникающей за счет проникновения воды в межплоскостные пространства в процессе изгиба пластинок слюды при первой прокатке и гидротермальной обработке их перед второй прокаткой. При этом выход слюдяной массы увеличился в три раза (с 10 до 30$), а предел прочности при растяжении и электрическая прочность слюдопластовой бумаги увеличились в два раза.

7. Снижение напора расщепляющей струи воды в дезинтеграторе с 5 до 2 атм увеличивает для бумаг из фторфлогопита предел прочности при растяжении с 15 до 33 Н/мм2, а электрическую прочность с 12,5 до 19,3 мВ/М; из титанового фторфлогопита - предел прочности при растяжении увеличился с 10 до 19,2 Н/мм2, а электрическая прочность с 11,4 до 15,6 мВ/М. Однако при этом наблюдается снижение выхода слюдяной массы в два раза.

С целью повышения выхода слюдяной массы, однородной по составу частиц, и улучшения физико-механических показателей слюдопластовых бумаг был разработан дезинтегратор нового типа с осадительными элементами и свободой перемещения на необходимый угол к вертикали. Выход слюдяной массы фракций -0,05+0,25 см/с (по скорости восходящего потока классификации) при угле наклона 0° увеличился с 70 до 80%, а при 30° составил 100%; предел прочности при растяжении для 0° увеличился с 15 до 25 Н/мм2, для 30° - с 20 до 31 Н/мм2; электрическая прочность при 0° увеличилась с 13,7 до 16,7 мВ/М, при 30° с 14,3 до 18,2 мВДI.

8. G целью повышения однородности частиц по толщине и выхода деловых фракции в слюдяной массе, была разработана технология получения слюдопластовых бумаг из фторфлогопитов путем кипячения пульпы с одновременным насыщением ее воздухом. В этом случае уменьшается толщина частиц, улучшаются физико-механические показатели слюдопластовых бумаг. Выход слюдяной массы достиг 50% от количества загружаемого сырья.

9. Структура слюдопластовых бумаг имеет определяющее влияние на свойства этих бумаг. Поэтому разработана методика измерения размеров чешуек слюды, образующих лист слюдопластовой бумаги. Эта методика позволила определить оптимальную структуру бумаги и технологию ее получения.

Установлено, что толщина частиц определяет кратковременную электрическую прочность. Средний приведенный диаметр -длительную электрическую прочность. На предел прочности при растяжении прямопропорционально влияет средний приведенный диаметр и обратнопропорционально толщина частиц. На основании вышеуказанных зависимостей разработана технология получения слюдяных масс, состоящих из частиц толщиной 1-2 микрона и среднего приведенного диаметра до I мм. Эти слюдяные массы позволяют получать слюдопластовые бумаги с высокими физико-механическими характеристиками.

10. Было предложено математическое описание зависимостей размеров частиц от скорости восходящего потока классификации сР=£[у~), &)пр -j-(Y) для двух технологий: а) первая: гидромеханическое расщепление кристаллов слюды; б) вторая: термогидромеханическое расщепление кристаллов слюды.

Анализ зависимостей показал, что наиболее подходящей математической моделью является аппроксимирующий полином второй степени. При этом относительная ошибка аппроксимации не превышает 0,3%. Для вышеуказанных зависимостей были построены графики по экспериментальным и расчетным данным, анализ которых показал хорошее совпадение этих данных.

11. Построенные гистограммы распределения размеров частиц по их диапазонам для вышеуказанных технологий позволили определить оптимальные параметры частиц цри наибольшем выходе качественной продукции. Этими параметрами являются: а) толщина частиц до двух микрон по первой технологии: выход продукции для мусковита составляет 33,6%; для фторфлогопита - 29,4%; для титанового фторфлогопита - 21,5%; б) толщина частиц до двух микрон по второй технологии: выход продукции для мусковита составляет 43,7%; для фторфлогопита - 45,8%; для титанового фторфлогопита - 43,8%.

На основании приведенных данных можно утверждать, что наилучшей технологией является вторая. Она позволяет увеличить выход деловых фракций слюды в три раза, по сравнению с первой технологией.

12. Предложенное математическое описание зависимостей свойств слюдопластовых бумаг от размеров частиц показало хорошую сходимость экспериментальных и расчетных данных. Вычисленный коэффициент корреляции близок к 1,0 . Это свидетельствует о высокой зависимости свойств слюдопластовых бумаг от размеров частиц слюды. Построенные графики зависимостей физико-механических свойств слюдопластовых бумаг от размеров частиц для двух технологий позволили определить лучшую из них -вторую технологию.

13. Приведенные результаты исследований и их внедрение в производство позволили получить слюдопластовые бумаги из фторфлогопитов с электрической прочностью порядка 30 мВ/М и пределом прочности при растяжении порядка 50 Н/мм2. Разработанная технология позволяет увеличить выход слюдяной бумаги в пять раз по сравнению с ранее принятой, достигнув 50$ выхода ее от загружаемого сырья (ранее выход слюдопластовой бумаги из фторфлогопитов составлял 10%). (Приложение 3).

14. Разработанная технологическая схема производства слюдопластовых бумаг позволила полностью использовать ценное сырье, каким являются скрапы высоконагревостойких фторфлогопитов. Это позволило изготовлять слюдопластовые бумаги из синтетических слюд с достаточно высокими физико-механическими свойствами (приложение 5 ).

15. На основе слюдопластовых бумаг из фторфлогопита во ВНИИЭИМ разработано 6 марок высоконагревостойких электроизоляционных материалов. Кратковременные и длительные испытания этих материалов показали, что они могут работать в течение 15 тыс. часов при теглпературе 850°С. Разработанные материалы позволили создать ряд уникальных высокотемпературных электрических машин и аппаратов для народного хозяйства (например, МГД-на-сосы для атомной энергетики).

16. Рациональное и полное использование "отходов" синтетической слкщы позволило создать не только новые ценные для электротехнической промышленности материалы, но и снизить себестоимость деловых пластин синтетической слюды. Кроме того, внедренная технология термогидромеханического расщепления фторфлогопитов позволила увеличить выход слюдяной бумаги в пять раз, что дало экономический эффект 1200 рублей на каждые 10 кг используемого сырья. Годовой экономический эффект от применения МГД-на-сосов в народном хозяйстве составит 9,5 млн. рублей (приложе -ние 4).

17. За разработку технологических процессов получения новых материалов и создание специального оборудования Постановлением Совета Министров СССР от 8 апреля 1982 года присуждена премия Совета Министров СССР.

1. Пат. №2549880 (СМ). Слюдяная бумага.Д.Барде 1949, кл. 154-2,6.

2. Лашев Е.К. Слюда. -М., Промстройиздат, 1948, с. 194.

3. А.с. №94697 (СССР). Способ изготовления слюдяной суспензии./ ВЭИ им. В.И.Ленина. Андрианов К.А., Эпштейн Л.А., Корицкий Ю.В. и др. - 1951, кл. 21с2/02.

4. Пат. .№2659412 (США). Средство и метод изготовления продуктов из непрерывного листа интегрированной слюды./Хейман М.Д.- 1953, кл. 154-2,6.

5. Pat. Л2.В65Чге> (V.S. Л) P6ojpf)ate-Lmpzegr>atecl Lrjt&tjricdecL micou jhzet. J Heyman /V.D. Вив. Г73У, /958, c£.

6. Jnte^ccdtoi mica. Bpou/topa. (pupjub/ t) J}cLm Paper, Cozpozatcos?" d&ctc. Cfierr?. Joe., /964.

7. Ричард Кеттерер. Изоляционные материалы на основе слюдяной бумаги = тисе рареъ dязи tion state of /бе,cutt./FUCAOTLCL J. Ketterev,„ dnjutatcon". *9б</, p. 2ч-зг;перевод/ Гипронинеметаллоруд. Ж9915/П, 1976.

8. Chen D. J. and. dtaBey Я. W. Пей/ ir? micopQpet. Proc. 7£h 6 вес. ЛгмиваНоп Coif., Chicago. /967, T . E. E. E. , 3ZC79-Z.

9. Слюдяная изоляция для обмоток высоковольтных электрических машин./ Лондонское акционерное общество "Лентяи" -Хапдвеу1. Zone/о/7 atomLtecL tf Са

10. Z/307, H.Z1.D4.6. -„ ВгееШсаб Тете/', /967, о*т.

11. Бумага, содержащая слюду, для высоковольтных силовых кабелей./ Такео Ямамото, Сатору Накамото и др.3~z-Q/7i5a cUon s of Power, appavat-i/г dу stem*, Vo6., Раб. сл/6, 1969.

12. Слюда щипаная и непропитанные слюдяные бумаги для электроизоляции./ Японский стандарт JIS 2220, 1972.- Перевод/Гипро-нинеметаллоруд. 1975, М8630/П, с. 8.

13. Этворт И., Мардок К.О. Свойства слюдяной бумаги как электроизоляционного материала. = Aihwoitth Е., 17/wccloefe,

14. C.D. Properties of rrjicapopetd Q4 a/7 elect •u.caZ iniligation rr?otez.ta£. — GECZf of Jzle#?ce anoL Tec fan. f97V, Ч/, tf. /07-//6.

15. Перевод / ЛДНТИ. 1976, Л76, с. 10.

16. Пат. J,«595299 (Швейцария). Способ изготовления лсстовой слюды из слюдяных отходов. = Pzocede de fa6z,icQtio/7 c/e fcbu.i££e6 o/e mica, cl pabtcv, de c/ecAetjо/7 o/e. fz>cbgrr>entd c/e miecL . f Jct-tidA, /Ui mat

17. Q/t/rnCL 7 3u TfzCL/'ryCLSZ'Jf Q/-?7 TLg m Q, oD &4 Gcs&e.—

18. Перевод/ ТПП СССР. 1980, $2263, с. II.

19. Пат. J&2842I83 (США). Слюдяная бумага. / Гейне Дж. Л. 1958.

20. Пат. №.2781819 (США). Листы из интегрированной слюды, пропитанные маслом. / Хейман 1957, кл. 154-2,6.- Перевод / Гипрошшеме таллоруд.

21. Пат. i£29I4I07 (США). Слюдяная бумага и метод ее изготовления. / Гейне. 1959, кл. 154-2,6. - Перевод / ЛДНТП, 1966, с. 10.

22. Пат. JS2948329 (СМ). Слюдяная бумага. / Гейне Д.Д., Вьюк A.M. 1959, кл. 154-2т6. Перевод / ЛДНТП. 1966, с. 13.

23. За mica. Тиб1т l /г?ог> Со. — <9реъсх£ SSectoU.cA .1959, t c.ZD-ZZ.

24. Пат. №90096 (ЧССР). Способ обработки слюды дяя изготовления электроизоляционных листовых материалов. 1959, кл. 80в.-Перевод / ШБ. 1964, М62/П, §2, с. 5.

25. А.с. MI49I5 (СССР). Способ изготовления слюдяных электроизоляционных материалов и устройство для осуществления этого способа. / ВНИИасбестцемент. В.О.Бржезанский, А.П.Семушин и др. Заявл. 14.01.57. №564570; кл. H0IB 1/00.

26. Pat. <4/Z8Z9061 fl/.J.J.) mac/?i/?ag£e ceramic7с/еЫ mateziQfj arjet /r?e.t/70cC for, pzocCctcing t/?e lame./ Ceme/e z.o <7- £. , Hatch Я.Л.- /958, cL /06 /39.

27. Ketdingeb J., М/евеъ T./77. £)ei/e£op/T?ent of- a, ii/nthetic cetamic duita££e /-оъu4e at 7SO°c. — J/rr?ez. Ceza/r?. doc.980, 39,^1, 10-/3.

28. Пат. №3189470 (США.). Керамический слюдообразный материал. = C&tamlc micaceous mate zia /Long Яоре z Л. WhittaAez Соьр. J1965, кл. 106-39. РЖХимия, 1966, 15М16П.

29. Пат. №3197278 (США). Метод производства синтетической слюды и керамопластичных материалов. 1963, кл. 23-110.

30. Пат. №3338692 (США). Метод производства синтетической слюды и керамопластичных материалов. 1963, кл. 65-18.

31. Слюдяные материалы. Jimи/at ion tzectoiu/ ( zn сус борее/; а ). /96£, /у, <4/7, р. Я82, 284-297.

32. Перевод / ВИНИТИ. №83937/0, 1970; РЖХимия, 1969, 5М30.

33. Слюдяные материалы. dnju^atcfin СCc'-c&ni/y ). /97/, /7, сл/7, с. /£* , /90 - /9Z, /94-ZD/.

34. РЖ Электротехника и Энергетика. Сер. Электротехн. материалы. 1972, Ж, с. 22.

35. Пат. №3240203 (США). Метод расслаивания кристаллов слюды колебаниями звуковой частоты. /77 е Mod о/ c/e^a/ni -nation /г?tea toи/с£А do/nic teas?.—1966, кл. 125-24, РЖ Химия. 1967, 13М19П.

36. Pat. (U.6.J?.) PvocUi foz pzep?CLzln$ ■jynt/ietic mica pr.oc/i/ctif/Sazz F. Л. ~ /956,5</-2,6. U.S. J}., Г 7/7, 19S7, jt/J. ~

37. PS Химия. 1958, №23, 78407.

38. Pat. l4/2Z59794. 7U.5.J).) Jynthetic, mica, proofuct-1955-, ci. /5V-Z,6.~ /Зи£. U.3-Jf.; T 736, ,

39. Pat. tA/Z%637Zt {U.3. Л.J method of f^ea tony mica -/957, d. Z3-HO.-#u£. Ы.6.Л. , 7927, <st/Z .

40. Пат. J«2863720 (США). Процесс изготовления синтетического продукта из слюды. 1958, кл. 23-110. - Ж Химия, I960, 18714П.

41. Пат. №3008802 (США.). Рекристаллизация синтезированной фтористой слюды. 1961 - РЖ Химия, 1962, ЗМ77.

42. Предварительное изучение процесса формования пластин, полученных из синтетической слюды. Сбет. Зое. Уара/?; „dnc/ustz. СЯет. бес'? /96У, 64, ^9, с. 453б-/539г РЖ Химия, 1962, 7К279.

43. Механическая прочность пластин, полученных из синтетической слюды./ Нода Т. и др. У. Che/77. Зое. Уарап . „ ^na/tsftz. them. бес'.' /96/, 6V, ^t/9, /S3 9 - /W.1. PI Химия, 1962, 8K234.

44. Pat . с*/2 6 7SB 53. (V.3 .J?.) FaB zeeatbos? 0/ dt/nt/?etic j-£uozi/?e mica 6 .//Yotc/? /Z.j9., Come/cpzo J. £'. — /954, c£. 15-4-2, в .

45. Pat. и/336 0331 (L/.<S.y9.) P&sez. mica 6 anrt fBuoz, - arrjphc,6o£ej ctncL methodd f-az ma&lffg 4Qrr?e. - /965c£. 25-///?.

46. PQt. ,4/3/Ч998г /Ц. 5. j9.) /7?e£hort <?/ rr?aJki,s7f cz(/ctтеса. Soc/oed ana/ p>zaa/uctj. / £pp£ez Я. J?-. ГCazr?c/jp pfasj u/a za/j J — /96*/, сб. /06-39.1. ЕЕ Химия, 1964, ПМ24П.

47. Pat. c^s3/V99V7 / 1/.-6.AJ /7?е£/?с?с/ of ma&Cng ciyitQ £6or?e mtca. Soc/oei£ and p z ос/ и ct. /

48. Sppfez Я.Л. 9 rr?ac. £>eu/e£g Je&s?. 77, Jtetfez

49. Ускл Ю. ~ /9£V, cl. 6S-33.1. РЖ Химия, 1966, ИМ23П.

50. Pat <л//0О73Г93 f&.B.ft.) Raitez Н.И/.

51. Уеъ^а e/7 ze/i/toz е//а c/) e/7ezdieу0/7 &/l/sr?/77 e ZJ/e.s? аиб cca)ex /7eta c/? ez? . fJte/77 e/? d dchiscAe? twez&e J?.- ) - /£S£ .

52. Pat. сл//0//69<У &e>/r/ez //.И/. , flottez /У. l/ezfa/j ъе/7 jujz. e ^е-At zop Aoz&t/d C-hez? //ez-f Z e woG£c'/z?/?7ez£chtc/jien {4££/r?ef?s - ё^ег-,£e1. J. G ),m-9.

53. Colorado гсАяоб of- ma&e*. „ сооб heo-zt/i " ceo* mix a, . — /77tnin? U/atZt/. /9SO, , p. 33 -3S.49. tfcg/i- te/npeza ttsiz. e г?м/*еи/

54. Пат. №3227595 (США.). Слоистый материал на основе синтетической слюды. 1966, кл. 156-196. - Ш Химия, 1967, 13М20П.

55. Пат. №-2979108 (США). Способ обработки слюды и изготовление изделий из нее. 1961 - РЖ Химия, 1962, 24К324.

56. Сал^е/атго , £/? тссгя^ l/7i/e 6 a ft'о/7 . — Jfacsfrya^ £r/?e Qnoez&cas? Сег:arr>£c Jeccety. /9SV, 37? и/7, p. 3-/7-32Я,

57. РЖ Химия, 1957, №8, 27607.

58. J7?cca- о/7г/ sntntny «7. /932,p. Г36 54. 0 и Вас4 У. ££atsj & as? о/ее/ expand U44S. „ Ceza/r? • oh**/. "/966, 36, /». 6O-6Z. 1. РЖ Химия, 1967, 6M23.

59. Окадо H. Синтетическая слюда и ее применение. -„Йоге по о Сеигсик., J па/. апс/ Ръас/." 1972, р. 349-353.1. РЖ Химия, 1972, I6MI0.

60. Пат. №3175927 (США). Reeo/?jt£mica^eaot/jръос/uct./Vowa^ С. Я- /96/, и/?. IVГ-/23. -РЖ Химия, 1966, ПМ25П.

61. Jnovgttnic теса mat triers? /400°/=. „ tr? ёлf г?f /964, 5*9, tM/, //£ ; . tf.4. J?. /964, /,72/.

62. Pot. 0^^966/06 djjlpsp&a' tc?

63. Jt/s? rr? Sea, /n&Z/pea' о/ncccLceoul /9S7, сб. /SV-&6.59. ff?o/?ac& /г?ссл ac/dd ас/va/?tctpes to f J fesra/ea' sr?tea . -££ectz ■ /7?as?c//acf., /952, SO,

64. Лейзерзон M.C., Левина В.Л. К вопросу о физико-механических методах обработки слюды: Сб. тр. / ВНВДасбествдзмент. Л., 1958, вып. 9, с. 127-162.

65. Поисковые работы по получению лабораторных образцов бумаги из синтетической слюды на температуру до 850°С: Отчет / Гипронинеметаллоруд. Рук. Рывкина Т.И. Л., F725, 1968, с. 25.

66. Разработка технологии и технического задания на оборудование для опытного производства слюдопластовой бумаги из искусственной слюды: Отчет / Гипронинеметаллоруд. Рук. Рывкина Т.И. Л., №919, 1969, с. 59.

67. Перевод/ ГПНТБ. 68/94493, 1968.

68. Синтетическая слюда "Тосиба". проспект фирмы "Токио Сиваура денек", 1961, с. 4.

69. Ямзин И.И., Лейзерзон М.С. Синтетическая слюда, ее свойства и применение. кн: "Рост 1фисталлов".- М., 1957, с. 277-286.

70. Лейзерзон М.С. Синтетическая слюда. М. Л., Госэнергоиз-дат, 1962, с. 192.

71. Кузнецов В.Д. Физика твердого тела. Томск, 1941-1947.

72. Бржезанский В.О. Исследование и разработка технологии получения электроизоляционной слюдопластовой бумаги и материалов на ее основе. Автореф. диссерт. на соиск. уч. степени канд. техн. наук. М., ВЭИ им. В.И.Ленина, 1970, с. 19.

73. Зеликман И.Г. Расщепляемость слюды и возможность ее улучшения: техн. информ./ ВНИИасбестцемент. 1966, вып. I.

74. Расщепляемость слюды и возможность ее улучшения: (рукопись)/ Гипронинеметаллоруд. Зеликман И.Г., Железняк Р.С., Бржезанский В.О., 1952.

75. Исследование электрических свойств синтетической слюды: Отчет/ ЛПИ игл. М.И.Калинина, № 3280, Л., 1968, с. 27.

76. Исследование электрофизических свойств в новых слюдопластовых материалах повышенной нагревостойкости: Отчет/ ЛПИ им. М.И.Калинина. Рук. докт. техн. наук Койков С.В., JE2430, Л., 1977, с. 137.

77. Егоров В.А. Испытание прибора ПМТ-З для оцределения микротвердости: Сб. "Микротвердость"./ Изд-во АН СССР, 1951,с. 200.

78. Финкельштейн Г.Э. Новые методы анализа структуры бумаги: Сб. тр./ УКРНИИБ. М., "Лесная пром-сть", 1970, вып. 13, с. 15-20.

79. Бадусов А.А. и др. Структура картона и его црочность. -"Бумажная пром-сть". 1972, № 9.

80. Способ расщепления слюды для производства слюдяных бумаг./ Гипронинеметаллсруд. Новгородская Т.И., Соболев В.В. -заявл. 1981, $ 3304005/33.

81. Электроизоляционные слюдопластовые бумаги из синтетическихфторфлогопитов, содержащих атомы титана и ванадия./ Т.И.Новгородская, В.В.Соболев, Э.З.Аснович и др. -"Электротехн. пром-сть. Сер. Электротехн. материалы". 1978, вып. 2, с. 1-2.

82. А.с. №796921 (СССР). Способ получения слюдяной электроизоляционной бумаги./ Гипронинеметаллоруд. Новгородская Т.Н., Соболев В.В., Калятина М.Н. Заявл. 28.03.79. № 2741296/24-07; опубл. в Б.И. 15.01.81., №2, М. Кл.3 H0IB 19/00, УЖ 621.315 (088.8).

83. Пат. №773236 (ФРГ). Устройство для подсчета и измерения частиц, суспендированных в электропроводной жидкости. -1975, кл. 42CI3/04.

84. У.Я Жоге/7 алаС У. сЛ/. . УУеи/ tees? fbom £az>$e os?

85. Jmsc/Zate7/ #-£/7, I/. , /S>6 9, Je/>t.,8.//.

86. Кафаров B.B., Ветокин B.H., Бояринов А.И. Программирование и вычислительные методы в химии и химической технологии. М., Наука, 1972, с. 488.

87. Батунер Л.М., Позин М.Е. Математические методы в химической технике. М., Химия, 1971, с. 686-687.

88. Бурдун Г.Б., Марков Б.Н., Основы метрологии. М., Стандарт, 1972, с. 312.

89. А.с. №902517 (СССР). Способ изготовления слюдяной электроизоляционной бумаги./ Гипронинеметаллоруд.Новгородская Т.Н., Соболев В.В., Лившиц 10.С.- Заявл. 30.07.80. №2968352/29-12; М. Кл.3 Д21Н 5/18; УДК 676.492:621.315 (088.8).

90. Волков К.И., Загибалов П.Н. и др. Свойства, добыча и переработка слюды.- Вост. Сиб. книжное изд-во, 1971, с. 289-293.

91. Справочник по электротехническим материалам./ Под ред. Корицкого Ю.В. и др. М., Энергия, 1974, т. 2, с. 225-227.

92. Влияние структуры на свойства утолщенных слюдопластовых бумаг и электроизоляционных материалов на их основе./ В.В.Соболев, Т.И.Новгородская, Г.В.Огоньков и др. "Электротехн. пром-сть. Сер. Электротехн. материалы". 1978, вып. 7, с. 5-7.