Оптимизация процессов нанесения клея-расплава (HMA) с помощью улучшенного контроля вязкости
Вязкость клея-расплава является важнейшей характеристикой, поскольку она напрямую влияет на его способность…

Для инженеров-технологов важно разработать эффективный и надежный метод контроля и управления известковым молоком при производстве целевого продукта. Ключом к этому процессу является поиск метода, который поддерживает качество раствора, обеспечивает жесткий контроль и легко реагирует на любые изменения в сырье или желаемой концентрации известкового раствора. В этом документе обсуждается текущее состояние производства известкового молока, различные доступные методы контроля, их преимущества и недостатки, а также описывается лучший подход к производственному процессу с учетом таких факторов, как концентрация, размер системы, чистота сырья и желаемый конечный продукт. , подчеркивая преимущества Rheonics SRD Измеритель плотности и вязкости.
Производство известкового молока включает смешивание оксида кальция CaO с водой в ходе реакции выделения тепла, называемой гашением извести. В результате этой реакции первоначально образуется мелкодисперсный порошкообразный раствор гидроксида кальция, известный как гашеная известь или гашеная известь. При дальнейшем добавлении воды образуется жидкий раствор, называемый известковым молоком. Пульпу обычно смешивают до такой концентрации, при которой она все еще легко течет, но содержит большое количество твердой фракции гидроксида кальция.
Для безопасного обращения с теплом, выделяющимся во время реакции гашения, требуется специальное оборудование, называемое гашильной машиной. Поддержание надлежащей температуры реакции поддерживает постоянное качество получаемого гидрата и обеспечивает хорошую реакционную способность, что помогает минимизировать воздействие на окружающую среду и, в конечном итоге, улучшить выход конечного продукта. Пользователи известкового молока имеют возможность гашить негашеную известь на месте или получать предварительно гашеный сухой гидроксид кальция. Последний легко смешивается с водой без необходимости использования гашиша. Альтернативно, готовое известковое молоко можно приобрести у поставщиков.
Полученные водные суспензии характеризуются массовой концентрацией твердого вещества (% сухих веществ), химической активностью суспензии к нейтрализации кислоты и распределением размеров частиц в суспензии (контролируя частично вязкость). Эти характеристики определяют свойства суспензии, главным образом ее вязкость и реакционную способность.
Правильное хранение известкового молока имеет решающее значение, поскольку его качество со временем ухудшается. Частицы гидроксида кальция реагируют с углекислым газом (CO2) в атмосфере, в результате чего образуется карбонатная известь (CaCO3). Это отрицательно влияет на эффективность суспензий в различных процессах и применениях.
Рисунок 2: Схема процесса получения известкового молока [2].
Основное сырье для производства известкового молока, негашеная известь, добывается из известняка, осадочной породы, состоящей в основном из карбоната кальция (CaCO₃). Известняк широко распространен во всем мире, и его коммерчески добывают в странах со значительными запасами известняка, включая США, Китай и Индию.
Существует несколько альтернатив известковому молоку, в первую очередь в тех случаях, когда его используют для контроля pH или очистки воды. Эти альтернативы включают кальцинированную соду (карбонат натрия), каустическую соду (гидроксид натрия) и гидроксид магния. Однако каждая из этих альтернатив имеет свой набор преимуществ и недостатков, и выбор часто зависит от конкретного применения и местных экономических соображений.
Как объяснялось ранее, с химической точки зрения известковая суспензия представляет собой суспензию оксида кальция CaO в воде, называемую негашеной известью. Гашеная известь Ca(OH)2 представляет собой суспензию твердых частиц гидроксида кальция Ca(OH)2 (порошок) – с концентрацией от 18% до 40% – в воде, известную как гидратная известь, полученная в результате гидратации негашеной извести.
Следующий график показывает, что плотность известкового молока увеличивается с концентрацией. Это происходит потому, что частицы кальция в суспензии вытесняют воду, которая менее плотна.
Рисунок 3: Таблица плотности известкового молока.
График также показывает, что плотность молока известкового раствора меняется в зависимости от температуры. Это связано с тем, что частицы гидроксида кальция лучше растворяются в горячей воде, что снижает плотность суспензии.
В следующей таблице показана плотность известкового молока при различном процентном содержании CaOH2 в воде. Плотность возрастает линейно с увеличением массовой доли извести в суспензии. Важно отметить, что это приблизительные значения, а фактическая плотность может варьироваться в зависимости от таких факторов, как температура и давление.
При содержании выше 30% некоторые известковые растворы становятся довольно жесткими. Присадки в количестве 35% используются для того, чтобы сделать суспензию перекачиваемой. Как правило, при 40% суспензии больше нельзя перекачивать.
Таблица 1. Эталонная плотность известкового раствора [3].

Существует три типа известковых суспензий:
После стабилизации известковый раствор представляет собой стабильную суспензию и не вызывает коррозии. Стабилизация происходит, когда вся вода полностью прореагировала с гидроксидом кальция.
- Очистка воды: Известь имеет различное применение в процессах очистки воды, включая смягчение, агломерацию, флокуляцию и регулирование pH. Его обычно добавляют в питьевую воду для контроля отложения карбонатов и продления срока службы распределительных систем.
При очистке сточных вод известь действует как коагулянт, нейтрализуя заряд коллоидных частиц, что позволяет легко их удалить. Он также способствует флокуляции взвешенных примесей, делая декантацию более эффективной. Известь можно использовать в сочетании с солями металлов или полимерами в качестве флокулянта.
Кроме того, известь может повысить уровень pH воды, вызывая осаждение тяжелых металлов в виде гидроксидов. Это облегчает их сбор и удаление. Известь также способствует осаждению фосфатов и сульфатов, а также тяжелых металлов в виде нерастворимых солей, повышая эффективность их удаления.
Рисунок 4. Процесс очистки воды и измеритель плотности и вязкости SRD.
– Переработка сахара: Процесс очистки сока сахарной свеклы или тростника включает добавление известкового молока и углекислого газа. Контроль качества известкового молока на нескольких этапах имеет решающее значение для достижения наилучших результатов очистки и оптимизации процесса.
Рисунок 5: Процесс рафинирования сахара и измеритель плотности и вязкости SRD
– Десульфурация дымовых газов: Известковое молоко, широко используемое на электростанциях и в промышленности с большими котлами, способствует снижению выбросов диоксида серы за счет реакции и нейтрализации этих вредных газов.
– Производство бумаги: В бумажной промышленности известковое молоко используется для варки древесины в сульфатном или крафт-процессе. Он расщепляет лигнин, присутствующий в древесине, делая производство бумаги более эффективным.
Рисунок 6: Процесс производства бумаги и измеритель плотности и вязкости SRD
– Производство стали: Сталелитейная промышленность использует известковое молоко для флюсования, десульфурации и в кислородно-конвертерном процессе производства стали. Это помогает удалить примеси, улучшить качество производимой стали.
— Добыча цветных металлов: Удаление цветных металлов из руды в процессах флотации, где известковое молоко используется в качестве модификатора pH для повышения эффективности пенообразователей и собирателей, или в реакциях метатезиса, где оно используется для осаждения соли цветного металла. Известковая суспензия используется для контроля значения pH в процессах нейтрализации кислот и цианидного выщелачивания при аффинаже золота.
– Химическое производство: ЛВременная суспензия используется в качестве регулятора pH, осушителя или для реакции метатезиса.
- Строительство: Известковое молоко используется для стабилизации грунтов в строительстве и в качестве компонента строительных материалов.
– Отбеливание: Известковая суспензия используется для отбеливания таких материалов, как лен, стекло и бумажная масса.
Этот метод включает в себя периодические измерения плотности известкового молока с использованием автономного плотномера. Этот плотномер отделен от технологического потока и требует ручного вмешательства. Этот метод может быть экономически эффективным и относительно простым в реализации; однако он может быть довольно медленным и ненадежным в ответ на изменения концентрации.
Здесь линейный плотномер, такой как Rheonics Измеритель потока SRD используется для непрерывного измерения плотности известкового молока. Этот измеритель обеспечивает мониторинг технологического потока в режиме реального времени, что делает его более быстрым и точным, чем автономные измерения. Однако регулировка скорости подачи по-прежнему выполняется вручную, что может привести к замедлению реакции и потенциальным ошибкам, связанным с человеческим фактором, например, к чрезмерному или недостаточному разбавлению раствора.
В этом методе используется поточный измеритель плотности процесса, такой как Rheonics расходомер SRD для контроля плотности известкового молока в режиме реального времени в сочетании с простым контроллером для автоматической регулировки скорости подачи. Эта установка обеспечивает точные измерения плотности и позволяет контроллеру быстро корректировать ситуацию в ответ на изменения концентрации, поддерживая качество навозной жижи и обеспечивая жесткий контроль. Хотя этот метод требует более высоких первоначальных затрат на установку, преимущества стабильного качества, производительности и снижения затрат на рабочую силу делают его рекомендуемым выбором.
Рисунок 7: Линейный технологический плотномер SRD для контроля концентрации молока и известкового раствора.
Rheonics Поточный плотномер SRD — это поточный плотномер, идеально подходящий для контроля плотности известкового молока в известковогасителе. SRD точен и надежен и может работать в широком диапазоне температур и давлений.
Рисунок 8: Rheonics Линейный измеритель плотности и вязкости SRD
Rheonics Поточный измеритель плотности процесса SRD хорошо подходит для контроля гашения извести по следующим причинам:
Таблица 2: Сравнение различных известковых растворов в резервуарах и их свойств при старении. [1]

Встроенный измеритель плотности процесса, Rheonics SRD — универсальный прибор, который можно использовать для мониторинга не только известкового молока, но и его заменителей, таких как кальцинированная сода, каустическая сода и гидроксид магния. Учитывая различную плотность и текучесть этих веществ, Rheonics Точность и регулируемость SRD делают его отличным выбором для мониторинга концентраций в режиме реального времени. Это гарантирует использование правильных доз, поддержание оптимального уровня pH и эффективности обработки. Кроме того, интеграция Rheonics SRD с системами управления обеспечивает автоматическую регулировку, обеспечивая бесперебойную работу независимо от используемого материала.
Рис. 9. Установка плотномера SRD в резервуаре и линии рециркуляции.
Таблица 3: Сравнение различных плотномеров, основанных на разных технологиях.
| Характеристики: | Измерительные технологии | |||||
| Сбалансированный торсионный резонатор | Поворотная вилка | Вибрационные трубы | Ультразвуковой | микроволновая печь | Радиация | |
| Диапазон плотности | 0-4 г/куб.см | 0-3 г/куб.см | 0-3 г/куб.см | Измеряет скорость звука в жидкости 0-4 г/куб.см | Измеряет общее содержание твердых веществ 1–50% TS 0-2 г/куб.см | 0-1 г/куб.см |
| Точность плотности | 0.001 g / cc | 0.001 г/смXNUMX или лучше при определенных условиях | 0.001 г/смXNUMX или лучше в лучших условиях | 0.005 g / cc | 0.005 g / cc | 0.01 g / cc |
| Рейтинг вязкости и влияние | До 10,000 XNUMX сП Одновременное измерение динамической вязкости жидкости | До 50 сП Ошибка увеличивается (0.004 г/см200) при использовании жидкостей с высокой вязкостью (XNUMX сП). | Требуется калибровка для жидкости каждой вязкости. | Не измеряется | Не измеряется | Не измеряется |
| Номинальное давление и влияние | От 0 до 15,000 фунтов на кв. Дюйм (1000 бар) Полная компенсация Нет необходимости в калибровке | От 0 до 3000 фунтов на кв. Дюйм (200 бар) Значительный эффект, не компенсируемый | От 0 до 750 фунтов на кв. Дюйм (50 бар) | От 0 до 1500 фунтов на кв. Дюйм (100 бар) | От 0 до 1500 фунтов на кв. Дюйм (100 бар) | От 0 до 3000 фунтов на кв. Дюйм (200 бар) |
| Температурный рейтинг и влияние | От -40 до 300 ° C Стабильность 0.1°C Небольшая масса датчика Изотермические условия обеспечивают превосходную точность измерения плотности. Никакой разницы в заводских и полевых условиях. | От -50 до 200 ° C Нет встроенного датчика температуры. Стабильность менее 1°C Огромная масса датчика Требуется внешнее измерение температуры | Максимум. 150 ° С Стабильность 0.1°C Сенсорные трубки, обернутые изоляцией, с контролируемыми нагревателями Быстрое изменение температуры приводит к высоким ошибкам измерения. | 0 до 150 ° C | 0 до 150 ° C | 0 до 400 ° C |
| Условия потока | Статический или текучий. Никакого влияния скорости потока на работу датчика. | Требует четко определенного режима потока. Требуется большой адаптер для каждого диаметра трубы. | Статический или текучий. Требуется компенсация расхода. | Однофазные жидкости. На это влияет наличие пузырьков, твердых частиц или других примесей. | Статический или плавный. Нет влияния скорости потока. Устойчив к примесям в жидкости | Одно- или многофазные потоки. Не подвержен влиянию примесей. |
| Установка: | Самый маленький линейный датчик плотности процесса на рынке (1 x 2.5 дюйма) Предлагается несколько технологических присоединений | Требуется большой переходник для каждого диаметра трубы. Большой датчик (2 x 10 дюймов) | Не подходит для труб большого диаметра. Большая сенсорная система (10 x 20 дюймов) | Внешний и интрузивный варианты Большой и тяжелый сенсор. Требуется уникальный корпус для небольших линий. | Внешний Большой, тяжелый датчик и корпус Для труб диаметром 2 дюйма и выше | Внешний Для небольших труб излучатель и передатчик необходимо размещать дальше. Требуется калибровка |
| Установка бака | совместимый | совместимый | Не совместимо | Совместимые стили, но страдают от проблем с депозитами | Не совместимо | Не совместимо |
| Варианты | Настраиваемая длина (заподлицо, короткий и длинный) и дизайн (стандартный корпус ∅30 мм и вариант ∅19 мм) | Настраивается по длине | Ничто | Ничто | Ничто | Адаптируется к прямым трубам и изгибам. |
| Удельные затраты | $ | $$ Требуется частая очистка из-за засорения и повторной калибровки. | $ $ $ | $$ Калибровка с помощью жидкостей для определения базовой линии | $$ Требуется базовая калибровка | $ $ $ Базовая калибровка Правила контроля источников радиации |
| Усилия по установке | от 0 до низкого Нулевая обслуживание Нет полевой калибровки Самоочищающийся дизайн | Высокий Часто подключается к сети, требует чистки Требуется повторная калибровка через определенные промежутки времени | Средний Требуется калибровка при вводе в эксплуатацию | Средний Требуется калибровка при вводе в эксплуатацию | Средний Требуется калибровка при вводе в эксплуатацию | Высокий |
| Обслуживание | Нет, если нет отложений на чувствительном элементе | Разрушение покрытия и отложения на датчике | Частая калибровка | Частая калибровка | Частая калибровка | Частая калибровка |
| Пожизненная стоимость для клиента | $ | $ $ $ | $ $ $ $ $ | $$ | $ | $$ |
| Слабое место | Ничто | Эффект огромной стены, для каждого условия потока требуются специальные адаптеры | Громоздкая установка Требуется повторная калибровка | Слишком чувствителен к условиям потока | Низкая точность | Последний по точности |
Внедрение системы автоматического встроенного мониторинга и управления можно разбить на следующие этапы:
Выбор подходящего встроенного плотномера, такого как Rheonics СРД – это первый шаг. Обязательно выберите модель, которая соответствует конкретным требованиям вашего процесса, таким как характеристики суспензии и желаемый уровень точности управления. Узнайте все варианты SRD здесь.
Линейный плотномер может быть установлен непосредственно в технологический трубопровод или в резервуар, в зависимости от конкретных требований применения. Обзор Rheonics Требования к установке SRD.
Для установки технологической линии:
Rheonics Плотномер SRD можно легко интегрировать в существующий трубопровод благодаря настраиваемым технологическим соединениям и вариантам сенсорных датчиков.
Основные типы установки – перпендикулярно и горизонтально трубе. Решение принимается с учетом ограничений места установки, функциональности, типа жидкости и других. См. следующую таблицу со сравнением этих двух продуктов для известкового молока.
Таблица 4. Монтаж на трубопроводе. Сравнение параллельного и перпендикулярного монтажа
| Перпендикулярный | Параллельные | |
|---|---|---|
| Описание | Датчик-зонд устанавливается под углом 90° к трубе. Наконечник зонда SRD рекомендуется совместить с потоком, подробнее см. здесь. | Датчик-зонд устанавливается вдоль или по оси трубы. Обычно требуется изгиб трубы. Жидкость рекомендуется направлять против оси датчика SRD. Чувствительный элемент расположен концентрично и находится посередине линии. |
| Преимущества | Более простая установка. Обычно для этого требуется только приварная деталь. | Расположение жидкости вдоль оси зонда датчика является идеальной установкой для SRD. Меньше вероятность наличия отложений, влияющих на чувствительный элемент. Rheonics предложения аксессуары для проточной кюветы для параллельной установки |
| Недостатки | При работе с жидкостями высокой вязкости существует риск образования осадка и отложений вокруг основания и наконечника чувствительного элемента. Чаще всего требуется минимальный размер трубы 2.5 дюйма (2 дюйма для ANSI — наружный диаметр 60.3 мм). Трубы меньшего размера могут привести к образованию отложений и недостаточному зазору для чувствительного элемента. | При использовании коротких сенсорных датчиков для установки требуется укороченный или индивидуальный изгиб. Rheonics предлагает FET-15T и поворотное колено для соединения с резьбой NPT 1.25 дюйма и Tri-Clamp. Для параллельной установки в некоторых приложениях требуется длинный вставной зонд. Возможно уменьшение сечения. В большинстве случаев требуется изгиб трубопровода или угол 90°. |
| При установке в трубу, где существует вероятность образования отложений (часто из-за неправильного смешивания CacO3), датчик следует устанавливать во избежание образования отложений вокруг чувствительного элемента. | ||
Для установки бака:
При установке в резервуарах, резервуарах или реакторах не только чувствительный элемент SRD должен быть свободен от препятствий, но и зонд датчика должен находиться вдали от движущихся объектов, которые могут задеть устройство во время работы.
Rheonics Наиболее распространенными решениями для установки в резервуарах являются использование адаптера для крепления на резервуаре – TMA-34N и использование длинных вставных зондов, таких как SRD-X5. Оба обеспечивают безопасную и надежную установку без необходимости опорожнения резервуара. В следующей таблице сравниваются оба варианта.
Таблица 5. Линейная установка резервуара – сравнение адаптера для крепления резервуара и длинного погружного зонда
| Аксессуар ТМА-34Н | Длинный вставной зонд | |
|---|---|---|
| Описание | Он использует короткий СРД-Х1-34Н, продетый в защитную клетку. Сборка удлиняется трубой индивидуальной длины. Зонд датчика погружен в жидкость, а другой конец зафиксирован для надежной установки. | Цельный сенсорный зонд, длина которого и технологическое присоединение могут быть настроены по индивидуальному заказу. Относится к СРД-Х5 (стандартный длинный), -Х6 (тонкий) и -Х7 (зонд реактора). |
| Преимущества | Легко изменить длину вставки пользователем. Клетка защищает зонд от ударов. | Может использоваться для открытых и закрытых резервуаров. Гибкость конструкции (диаметр корпуса). Имеются защитные клетки |
| Недостатки | Чаще всего встречается для открытых резервуаров. | Более дорогое решение по сравнению с ТМА. |
Для дальнейшего ознакомления посетите статью на Сравнение встроенной установки в резервуаре и трубе.
После установки плотномер необходимо протестировать, чтобы обеспечить точность измерений. Этот этап включает в себя проверку соответствия показаний счетчика известной плотности навозной жижи и при необходимости настройку счетчика.
Плотномер должен быть интегрирован с системами управления. Это позволяет автоматически регулировать скорость подачи в зависимости от изменения плотности раствора.
Следуя данной стратегии внедрения, вы сможете обеспечить успешную установку и эксплуатацию автоматической системы мониторинга и контроля процесса производства известкового молока. Это позволит улучшить управление процессом, обеспечить стабильное качество пульпы и повысить производительность конечного продукта.
Используя метод автоматического встроенного мониторинга и управления, операторы могут уверенно поддерживать и контролировать качество известкового молока для достижения желаемых эксплуатационных характеристик и безопасности конечного продукта.
Мониторинг и контроль известкового молока — критически важный аспект многих промышленных процессов. При выборе метода следует учитывать такие факторы, как точность, размер системы и частота изменения концентрации. Однако для достижения оптимальной производительности и стабильного качества мы рекомендуем использовать автоматический метод мониторинга и контроля. Правильное обслуживание и соблюдение стандартных операционных процедур (СОП) обеспечат надежные результаты и одновременно обеспечат… Rheonics линейный технологический плотномер с выходом вязкости, SRD является отличным дополнением к набору инструментов оператора для мониторинга, контроля и оптимизации консистенции известкового раствора, обеспечивая высокую рентабельность инвестиций.
[1]: Кутлубай, Г. (2016) Способ производства гашено-известкового молока высокой крупности и полученного таким образом известкового молока высокой крупности.. WO 2016/037972 А9
[2]: Кемппайнен, Дж. (2016) Моделирование и проверка процесса производства известкового молока.
[3]: Национальная ассоциация извести. Свойства типичных продуктов из коммерческой извести
[4]: Обзор мирового рынка известкового раствора на 2019-2025 гг., отчет об исследовании рынка
[5]: S&D Sucden. Схемы технологических процессов производства сахара
[6]: Википедия. Известковое молоко
[7]: Сахарная Ассоциация
[8]: Бумажная Ассоциация