Особенности фракционного состава молотого мрамора для производства чистящих средств

Вверх на один уровень

Евгений Жаднов.

Директор ООО «Микрокальцит».

В последние 5 лет в РФ бурно развиваются современные методы тонкого помола различных минеральных продуктов. В качестве основного помольного оборудования используются центробежно-ударные мельницы и воздушные классификаторы, которые позволяют добиваться новых качественных характеристик и высокой стабильности фракционного состава готовых продуктов.

ООО «Микрокальцит» работает на рынке РФ с 2002 г. и является узкоспециализированным предприятием - выпускающим качественный белый мрамор под торговой маркой Uralcarb®22-х различных наименований. Нами накоплен за это время значительный опыт работы с различными отраслями промышленности. Мы поставляем молотый мрамор для:

  • промышленности стройматериалов;
  • лакокрасочной промышленности;
  • производства ПВХ;
  • нефтегазодобычи;
  • бумажной промышленности;
  • чистящих средств бытовой химии.

В докладе я постараюсь выделить те специфические моменты, которые могут представлять общий интерес для всех потребителей. И хотя доклад не носит химической направленности, он позволит специалистам бытовой химии лучше ориентироваться во фракционных составах тонкомолотых продуктов и создаст основу для технологического взаимопонимания между производителями и потребителями этих продуктов.

В основе качества любого продукта лежит сырье, поэтому несколько слов об Еленинском мраморе. Месторождение расположено на самом юге Южного Урала и геологически является продолжением мраморных залежей всего Урала, проходящих более 700 км по горному хребту Среднего и Южного Урала.


Рис. 1. Карьер мрамора Еленинского месторождения.

Мрамор Еленинского месторождения - это «выдержанный как хорошее вино» мрамор с ярко-выраженной кристаллической структурой, образовавшийся более 250 млн. лет назад.

Сама каменная порода находится во внутренне напряженном состоянии – сжатии, что обеспечивает ему повышенную прочность и истираемость. По физико-химическим свойствам это природно-чистый карбонат кальция (фактически показатель содержания CaCO3 составляет 98% и более), кроме того, это мрамор высокой белизны и низкой природной радиоактивности, проведенные замеры показывают фоновую радиоктивность породы 4-6 мкР/час, при норме 12 мкР/час.

Особенностью мрамора является также несколько повышенная щелочная реакция, которая составляет 10-11,5 ед. против 9-10 ед. в других месторождений мрамора Урала.

Неслучайно лидер мирового производства австрийская фирма «Omya» строит вблизи этого месторождения свой завод по выпуску тонкомолотых продуктов. Именно с этим мрамором и работает наше предприятие.

Вам, как химикам, хорошо известно, что степень помола, форма частиц различных продуктов может очень сильно влиять на скорость и характер химической реакции. В итоге в значительной степени определять свойства чистящих продуктов. Что в этой связи представляет собой тонкомолотый мрамор? Это частичка кристаллического карбоната кальция, имеющего кубовидную форму (Рис.2). Фракционный состав частиц имеет размер от 0,1 мкм до 100-200 мкм.


Рис.2. Uralcarb 100. Увеличение.

Распределение этих частиц в составе зависит от технологических процессов помола и обычно подразделяется на сепарированный состав или несепарированный состав (Рис.3,4). Несепарированный состав представляет собой тонкомолотые частицы, которые включают в себя пылевидные частицы размером от 0,1 мкм до 20 мкм (40 мкм), соответственно сепарированный состав – это состав, из которого путем воздушной классификации удалена основная часть (до 70%) пылевидных частиц.


Рис. 3 Сепарированная марка - Uralcarb®100Рис. 4 Несепарированная марка Uralcarb®100/10

Пример. Марка Uralcarb® 100/10 имеет в своем составе до 30% частиц размером менее 20 мкм, а сепарированная марка Uralcarb® 100 не более 7%. Как следствие сепарированные марки имеют большую «текучесть», больший насыпной вес и по характеру выглядят как более жесткий материал.

Сегодня сепарированные марки не пользуются большим спросом на рынке. Их только можно рекомендовать как марки узкой области применения, где требуются более высокие абразивные свойства для промышленных чистящих средств и очистки грубой поверхности.

Несепарированные марки являются сегодня наиболее востребованными на рынки. Именно они имеют большую удельную поверхность и соответственно лучше впитывают различные масла, а присутствие пылевидной фракции позволяет сделать чистящие средства более «мягкими» и универсальными. Применение этих средства возможно для очистки металлических и керамических поверхностей.

Современные тенденции в области ЧС – это использование более мелких и более «чистых» фракционных составов, чем это было 10-15 лет назад, когда использовались в основном составы от 0-160 (200) мкм.

Что означает «чистых» по фракционному составу? Это показатель усеченного верха d97% по Евростандарту или d98%, который используем в своем производстве мы. Для сравнения раньше применялся показатель усеченного верха d95%.

Сейчас наиболее распространены фракции состава менее 160 мкм и менее 100 мкм, а современные методы помола позволяют сделать еще более мелкие фракции 75-80 мкм и менее, которые можно рекомендовать для кремов с щадящим чистящим эффектом.

Требования потребителей направлены, прежде всего, на качество и эффективность наших продуктов на их удобство в использовании, экологические свойства и эстетический вид конечного продукта. И как следствие ужесточаются требования к сырью, контролю качества фракционного состава. Как тут выбрать оптимальный с точки зрения достаточность и экономической целесообразности способ контроля фракционного состава? Хочу поделиться своими соображениями по этому поводу. Сначала пример из жизни: Три года назад одно уважаемое предприятие приобретает лазерное и программное оборудование для контроля фракционного состава тонкомолотых пигментов. Стоимость этого оборудования более 1 млн. долларов США. Затем полтора года запускает это оборудование в эксплуатацию, и в итоге получают всего три-четыре показателя, которые имеют какое-то практическое значение.

Противоположный пример, который наблюдается у большинства российских потребителей – это использование для контроля одной сетки неизвестно какого производителя и неизвестно какого качества. И с этим «прибором» производятся попытки оценить фракционный состав микронный продуктов!

Характеризуя сложность проблемы контроля фракционного состава, следует добавить отсутствие общей нормативной базы по тонкомолотым продуктам, в которых бы приводились достаточные требования и методы контроля фракционного состава. В объяснение этому есть несколько обстоятельств:

  1. Oбъективно разные требования в разных отраслях промышленности и их трудно и не всегда целесообразно систематизировать;
  2. Различный уровень оснащенность лабораторий оборудованием, используемым для контроля фракций;
  3. Характер самого тонкомолотого материала. На это обстоятельство обращается очень мало внимания и, как правило, не учитывается в показании различных приборов. Здесь я хочу остановиться и обратить ваше внимание на то обстоятельство, что приходится измерять микронный объемный размер частиц неправильной формы, находящихся в агрегатном состоянии. Мы пытаемся на основе 2-3 проб оценить не 100 частиц, не 1000 частиц, не даже миллион частиц, а сотни миллионов и миллионы миллиардов частиц из промышленной партии объемом в несколько сотен тонн. Отсюда возникает очень большой разброс в измерениях и очень низкая сходимость результатов, полученная на разных приборах. Так наш опыт говорит, что расхождение измерений одной и той же партии на одних и тех приборах могут достигать 10%, а при использовании различных приборов до 25-30%.

Такие расхождения не позволяют производителям и потребителям разговаривать на одном и том же нормативном языке, возникают конфликтные ситуации. Как быть?

Думаю, надо попробовать все же выделить общие параметры, которые наиболее полно характеризуют и степень помола и «чистоту» фракции.

Сравнивая методы контроля лазерный (рис. 5), при котором используется импортное оборудование стоимостью 50-100 тыс. Евро и оптико-микроскопный («Микан» и «Ласка»), стоимостью 15-25 тыс. Евро. Можно сделать вывод, что показатель d50% (размер средней частицы) на разных приборах наиболее близок по своему значению и расхождение в измерениях не превышает 10%. Кроме того, показатель d50% характеризует именно степень помола материала. Он также наиболее стабилен при повторных измерениях, поэтому я предлагаю использовать его как основной нормативный показатель для всех производителей и потребителей, что позволит использовать как отечественные так импортные приборы.


Рис.5 Кривая Uralcarb 100,
полученная на лазерном приборе «Fritch».

Другая очень важная характеристика фракции – это «чистота» молотого материала и здесь вполне можно обойтись и без дорогостоящих приборов и пользоваться добрым «дедовским методом» - контролировать остатки на сите. Правда, нужно сделать одну очень существенную поправку. Эти сита должны быть изготовлены как для производителя, так и для потребителя у одного производителя с одного материала по одной группе точности. Таких взаимозаменяемых сит в каждой лаборатории должно быть не менее двух. Только так можно объективно контролировать верхнюю границу фракционного состава. Как пример можно привести марку Uralcarb® 100: остаток на сетке № 0200 нормируется менее 0,1 %, а по согласованию можно ввести и другие сетки, контролирующие верхние границы.

По нашему опыту целесообразно использовать сетки № 0045 и выше, так как именно на этих сетках просев проводится быстро и эффективно.

Небольшое замечание по ситовым рассевам фракционного состава и анализу частных остатков на ситах, то мое мнение – это «лотерея», кто хочет, тот играет. Полученные таким способом данные мало что дадут для окончательно вывода о качестве исследуемого материала.

Вывод:

  1. В настоящей рыночный ситуации, когда идет потребление следующих сепарированных марок молотого мрамора Uralcarb® 100/10, Uralcarb® 160/10, для наиболее достоверной оценки фракционного состава частиц рекомендуем сочетание как минимум двух методов контроля лазерного (микроскопного) и ситового.
  2. Для качественного анализа образцов различных молотых продуктов производителю и потребителю необходимо проводить сверку лабораторных приборов и определять процент расхождения в показаниях приборов, а при постоянной поставке сырья обязательно ещё и согласовывать приобретение одинаковых сит.

Надеюсь , что приведенные в докладе данные помогут вам в дальнейшей работе по созданию качественных и эффективных продуктов.

Научно-практическая конференция «Бытовая химия в России», г. Пермь, 2006 г.

 
©2005 ООО "Микрокальцит", г.Магнитогорск