Таблица 12
Влияние добавки каменноугольной смолы на выбиваемость НСС
| Добавка каменно-угольной смолы, % | Работа выбивки, Дж | ||||||||
| после нагрева до температуры, °C | Из отливок | ||||||||
| 20 | 200 | 400 | 600 | 800 | 1000 | 1200 | Чугуна | стали | |
| ― 0,5 1,0 2,0 | 2,2 2,2 2,2 2,2 | 1,6 2,4 3,0 4,0 | 1,4 1,5 1,5 2,8 | 1,8 0,8 0,8 1,0 | 2,2 1,3 0,6 0,2 | 3,2 1,8 1,4 0,6 | 5,0 2,6 2,2 1,7 | 10–12 1,0 0,5 0,2 | 20–25 17,0 7,0 1,5 |
В связи с этим в КПИ было изучено влияние различных марок мазута на технологические свойства НСС. Известно, что на нефтеперерабатывающих заводах разделяют нефть на составляющие в зависимости от температуры кипения (конденсации) последних. Полученный в результате перегонки нефти мазут является полупродуктом и носит название прямогонного или мазута ABT (от названия установки — атмосферно-вакуумно-трубчатая). При крекинге мазута образуется крекинг-остаток, часть которого используется как товарный мазут, а часть — для получения нефтяного кокса.
Согласно ГОСТ 10585 — 65, товарный мазут как топливо выпускается следующих марок: флотский (Ф5 и Ф12); топочный (40, 100 и 200) и для мартеновских печей (МП). Основной частью мазута любой марки является прямогонный мазут, крекинг-остаток либо их смесь. Мазуты различных марок различаются, в основном, вязкостью, температурами вспышки и застывания, теплотой сгорания. Содержание в мазуте керосина, газойля, солярной фракции и других примесей ГОСТом не регламентируется. На многих заводах в мазут для снижения температуры застывания, уменьшения вязкости и др. вводят керосин, газойль и другие составляющие.
Нефтепродукты по-разному влияют на свойства НСС. Например, керосин, газойль, соляровая фракция резко уменьшают текучесть НСС даже при добавке их в очень малом количестве (0,1%). В то же время прямогонный мазут и крекинг-остаток можно вводить в НСС в количестве до 3% без значительного изменения текучести смеси. Это обусловлено большой молекулярной массой прямогонного мазута и крекинг-остатка по сравнению с легкокипящими нефтепродуктами я вследствие этого малой способностью его к гашению пены.
Исследования изменения поверхностного натяжения жидкостекольной композиции с ДС-РАС при добавке к ней различных нефтепродуктов показали, что при добавке керосина ее поверхностное натяжение растет с 32 . 10-3 Н/м до 41 . 10-3 Н/м, тогда как при добавке мазута оно сохраняется практически постоянным. Поэтому в НСС можно вводить прямогонный мазут, крекинг-остаток или их смесь которые не загрязнены легкокипящими нефтепродуктами в НСС нельзя добавлять мазут Ф5, который согласно ГОСТу содержит не менее 20% керосино-газойлевой фракции.
В КПИ исследовано влияние на свойства НСС мазутов разных марок, выпускаемых Одесским, Херсонским, Кременчугским На-дворнянским, Дрогобычским, Новокуйбышевским и Ухтинским (Коми) нефтеперерабатывающими заводами. Исследования показали, что мазуты марки 40, выпускаемые Одесским, Херсонским Дрогобычским и Надворнянским заводами, из-за содержания в них керосина, соляровой фракции и др., не пригодны для улучшения выбиваемости НСС, так как быстро гасят пену и резко снижают текучесть смеси. Прямогонный мазут и крекинг-остаток указанных заводов вполне пригодны для ввода в НСС с целью улучшения выбиваемости поскольку не содержат легкокипящих фракций. В табл. 13 показано влияние различных марок мазута Одесского нефтеперерабатывающего завода на свойства НСС.
При добавке 2–3% прямогонного мазута или крекинг-остатка НСС сохраняет хорошую текучесть, высокую прочность.
Таблица 13
Влияние добавки мазута на свойства НСС
| Марка мазута или вид | Добавка мазута в НСС, % | Текучесть , мм | Устой- чивость пены, мин | Прочность, кгс/см2 ( 8*104 Па) | Газопроница- емость, ед. | |||
| 1 ч | 24 ч | 1 ч | 24 ч | |||||
| 40 40 | 0,5 1,0 | 90 6–7 Смесь не течёт | 3,5 ― | 9,5 — | 102 — | 275 — | ||
| Прямо- гонный | 0,5 1,0 2,0 3,0 | 100 100 100 90 | 13 11 8 5 | 1.8 1.7 1.8 2,5 | 7,0 8,7 10,0 12 ,0 | 42 46 80 90 | 326 398 400 500 | |
| Крекинг Остаток | 0,5 1,0 2,0 3,0 | 105 100 100 90 | 10 8 9 4 | 1,8 2,5 1,9 3,0 | 5,0 6,1 6,7 12,0 | 10 55 67 50 | 610 610 540 610 | |
Хорошие результаты дает мазут марки 100, выпускаемый Кременчугским, Ухтинским и Новокуйбышевским заводами. Мазут марки 100 Кременчугского завода представляет собой обычный прямогонный мазут и его можно вводить в НСС до 3%. При этом текучесть НСС вполне удовлетворительная, прочность высокая (2,0—3,5 кгс/см2, или (19,6—34,6) • 104 Па через 1 ч) и газопроницаемость хорошая (60—80 ед. через 1 ч и 500—700 ед. через 24 ч после заливки).
Мазут марки 100, а также прямогонный мазут и крекинг-остаток Ухтинского завода можно вводить до 4% без заметного ухудшения текучести и других свойств НСС, поскольку они не содержат легкокипящих примесей.
В табл. 14 показано влияние количества мазута на выбиваемость НСС.
Из таблицы видно, что мазут резко улучшает выбиваемость НСС, даже при прогреве смеси до 1200° С.
При введении органических добавок выбиваемость НСС в большой мере зависит от количества сажистого углерода, образующегося из
Таблица 14
Влияние добавки мазута на выбиваемость НСС
| Добавка мазута, % | Работа выбивки, Дж, при нагреве НСС до температуры, °C | ||||||
| 20 | 200 | 400 | 600 | 800 | 1000 | 1200 | |
| ― 0,5 1,0 2,0 | 2.2 2,2 2,2 2,2 | 1,8 3.0 4.0 6,0 | 1,4 2,4 2,0 1,8 | 1,6 2,0 1,5 1,3 | 2,2 1,5 1,0 0,8 | 3,2 2,0 1.5 0,7 | 5,2 2,5 1,7 0,7 |
этой добавки при нагреве смеси. Добавки, выделяющие большое количество сажистого углерода (инден-кумароновые смолы, мазут и др.), улучшают выбиваемость намного больше, чем углерод - содержащие добавки, образующие меньше сажистого углерода.
Такое влияние сажистого углерода подтверждают также опыты, при которых в НСС вместе со смолами вводили окислитель – нитрат аммония. Окислитель уменьшал количество сажистого углерода, вследствие чего выбиваемость ухудшалась. Размер частиц и распределение образовавшегося сажистого углерода оказывают большое влияние на выбиваемость НСС. Например, при вводе 0,25% сажи выбиваемость НСС составляла около 17 Дж, тогда как при вводе 0,5% инден-кумароновой смолы, из которой образуется тоже примерно 0,25% сажистого углерода, выбиваемость составляет лишь 1 Дж.