油品與添加劑石油煉制與化工再生鋁材乳制潤滑油的性能研究周亞軍,蔣艷紅(中南大學機電工程學院,長沙410083)進行分析,并比較再生軋制油與正在使用的軋制油和新軋制油的差距。結果表明:再生軋制油的理化性能和摩擦學性能都可達到鋁軋制的要求,而且再生軋制油中的大分子組分比軋制油中的大分子組分少,但再生軋制油的氧化安定性較差,添加抗氧劑后再生軋制油的氧化安定性可以滿足鋁軋制油的要求,使再生軋制油可在保證鋁產品質量的情況下循環使用。
在鋁材軋制加工過程中,需消耗大量的工藝潤滑油(軋制油),初步估計全國鋁加工行業每年消耗軋制油100200kt.造成軋制油報廢的主要原因是液壓油或軸承油的泄漏,污染的軋制油導致退火處理時鋁板帶箔表面出現深褐色油斑,影響產品的外觀質量,因此必須定期全部更換。如1臺鋁箔軋機每36個月換油一次,次換下的廢油為1040t.近年來,我國鋁材軋制加工業快速發展,鋁板帶箔的產量多年穩居世界首位,廢軋制油的數量也顯著增加。多數企業對廢軋制油沒有加以循環利用,而是當廢油出售,并測試樣品與基準之間溫度差隨溫度的變化。測試條件:溫度區域20500 C,升溫速率10C/min,在動態空氣氣氛下進行,空氣流速123摩擦學性能在MRS~10A四球摩擦試驗機上用上海鋼球廠生產的符合GB308n級軸承鋼球的一級GC15標準鋼球,直徑為12.7mm,按照GB/T 12583標準方法測定最大無卡負荷Pb潤滑研究工作,發表論文20余篇。
值,參照SH/T0189標準測定軋制油的抗磨性能,測試條件為:轉速1200r/min,載荷196N,運行時間30mm.實驗完畢,測試3個下球的磨痕直徑,測量精度為0.01mm,每個鋼球測2次,將6次測量的平均值作為實驗結果。
1.Z4氧化安定性參照SH/TT02061992變壓器油氧化安定性測定法,在銅催化劑存在的條件下,將25g試樣置于100 C的油浴中,通入氧氣,連續氧化48h后測定酸值和黏度,并以酸值和黏度的變化量來表示油品的氧化安定性。
2結果與分析1理化性能軋制油基礎油、軋制油潤滑添加劑、現用軋制油、廢軋制油、再生軋制油、新軋制油的主要理化性能見表1.從表1可以看出,廢軋制油的酸值、羥值、皂化值、色度都為再生軋制油的2倍以上,再生軋制油的酸值、皂化值、黏度、色度都較現用軋制油有所降低,說明廢軋制油經過減壓蒸餾后,軋制過程中泄漏的液壓油或軸承油以及氧化產生的表1油品的主要理化性能項目色度/號軋制基礎油軋制油潤滑添加劑廢軋制油現用軋制油再生軋制油新軋制油注:廢棄的軋制油中含有鋁粉而呈現黑色,但再生軋制油和現用軋制油都呈現透明的淡黃色酯、酸等高碳有機物大部分已被除掉。但再生軋制油的酸值仍大于新軋制油,即再生軋制油中還存在部分有機酸,且再生軋制油的羥值比現用軋制油高,說明再生軋制油中有一些含有羥基的有機物(比如醇),羥基比較容易氧化,如果羥值較大,則油品的氧化安定性較差。
2.2化學組成再生軋制油和現用軋制油的總離子圖譜見。從可以看出,現用軋制油比再生軋制油的分離時間要晚幾分鐘(現用軋制油的升溫速率稍慢),除了時間的差異,再生軋制油和現用軋制油的總離子譜圖很相似,主要成分都比較集中而且分離出的時間都較早,說明兩者的碳原子分布比較集中,碳原子數比較低。從還可以看出,現用軋制油總離子譜圖比再生軋制油多兩個小峰(22min以后的兩個小峰),其原因是現用軋制油中存在些高碳有機物,而再生軋制油卻在減壓蒸餾過程中將其除去。為了進一步驗證所作出的判斷,對油品進行了質譜分析,得到油品的化學組成(見表2)。從表2可以看出,再生軋制油和現用軋制油的碳原子數集中在1315之間,較高的低碳烴含量和集中的分布使軋制油的黏度處在個平衡狀態,既保證了油膜的強度又保證了油膜的減再生軋制油;現用軋制油表2油品的主要化學組成項目再生軋制油現用軋制油正十二烷正十三烷異十三烷正十四烷異十四烷正十五烷異十五烷正十六烷正十七烷正十二醇磨降壓效果。再生軋制油的低碳烴稍多,高碳烴(碳原子數大于15)幾乎沒有,正十二醇質量分數為7. 91%;現用軋制油中的高碳烴(正十六烷,正十七烷)質量分數為5. 21%,正十二醇質量分數為6.06%,這與由和表1所作出的判斷相符。
再生軋制油的黏度為2.74mm2/s,現用軋制油的黏度為2.98mm2/s(表1),主要是由于隨著烴分子中碳原子數的增加,分子鏈間的側向相互作用增加,增大了油品的內摩擦力,從而使黏度增大。
2.3熱重差熱分析新軋制油和再生軋制油的熱重差熱分析(TTG-DSC)曲線見和。TG-DSC的曲線解析見表3.由和可以看出:再生軋制油和新軋制油的TG曲線斜率都很大,且新軋制油的斜率更大,表明新軋制油的退火清潔性能比再生軋制油好;再生軋制油的DSC曲線大部分在0以上,通過計算,放熱面積達92.63%,說明再生軋制油在實驗過程中直處于氧化放熱狀態,而新軋制油的DSC曲線在0以上部分只有14 1%,大部分是揮發吸熱狀態,說明再生軋制油的氧化安定性較差。從表3可以看出,再生軋制油的揮發結束溫新軋制油的TG-DSC曲線再生軋制油的TG-DSC曲線度為200.70C,失重率達99. 1%;新軋制油的揮發結束溫度為165.27C,失重率達98.88%,說明新軋制油的退火性能優于再生軋制油。一般鋁箔的退火溫度為280C,鋁板的退火溫度為400C,再生軋制油的退火性能已達到鋁軋制的要求。
表3TG-DSC曲線解析項目溫度/C失重率,再生軋制油初始揮發結束揮發熱解第一放熱峰DSC峰值新軋制油初始揮發結束揮發熱解第一放熱峰DSC峰值599.匚第一吸熱峰位DSC第二放熱峰位24摩擦學性能摩擦學性能是軋制油的重要性能之一,對于提高鋁箔的軋制質量至關重要,再生軋制油、現用軋制油和新軋制油的摩擦學性能實驗數據見表4.由表4可以看出,再生軋制油、現用軋制油、新軋制油的值和磨斑直徑十分接近,其差值都在試驗方法規定的誤差范圍以內,說明再生軋制油的極壓抗磨性能已達到新軋制油的水平,可以在鋁軋制過程中使用。
表4油品的摩擦學性能項目磨斑直徑/mm再生軋制油現用軋制油新軋制油25氧化安定性再生軋制油和新軋制油氧化安定性實驗前后的酸值和黏度的測試結果見表5.從表5可以看出,再生軋制油的酸值比新軋制油的酸值高,但黏度差別很小,說明再生軋制油中的酯和酸等大分子有機物在減壓蒸餾過程中被除去了一部分,但仍有少量的殘余。
在沒有沉淀物的情況下,氧化前后油品酸值和黏度的變化在很大程度上反映其抗氧化性能的強弱。表5中再生軋制油的酸值和黏度在氧化前后變化較大,新軋制油的酸值和黏度在氧化前后變化很小,說明再生軋制油的氧化安定性較差。
從表5還可以看出,添加抗氧劑后再生軋制油的氧化前后酸值和黏度的變化量都有明顯的減小,說明添加抗氧劑后再生軋制油的氧化安定性提高,可以滿足鋁軋制油的要求。
表5氧化安定性測試結果項目-氧化前氧化后增加量氧化前氧化后增加量再生軋制油再生軋制油+抗氧劑新軋制油3結論通過對廢軋制油減壓蒸餾去掉其中大部分的高碳物質后得到的再生軋制油,其摩擦學性能、退火清潔性均達到鋁軋制油的要求,理化性能也較廢軋制油有了較大改善,除羥值外其它性能都接近新軋制油的水平。
再生軋制油的羥值較大,且大部分處于氧化放熱狀態,氧化安定性實驗前后再生軋制油的酸值和黏度變化比新軋制油大,說明再生軋制油的氧化安定性較差。
在再生軋制油中添加抗氧劑后,其抗氧性能得到明顯的改善,能達到鋁軋制油的要求,可循環使用。