Исследование стойкости резин на основе бутадиен-нитрильных каучуков и политетрафторэтилена в среде шахтных рассолов подземных кимберлитовых рудников

Приведены результаты исследований, посвященных решению проблемы повышения эффективности эксплуатации высоконапорных секционных насосов, которые в настоящее время являются быстро развивающимся видом технологического оборудования на рудниках Российской Федерации. Одной из основных причин выхода из строя центробежных насосов является малая эффективность заводских уплотнительных резинотехнических изделий при работе на шахтной воде вследствие низких эксплуатационных свойств эластомерных материалов. Авторами данной статьи предложено создать резины уплотнительного назначения для экстремальных условий эксплуатации на основе бутадиен-нитрильных каучуков марок БНКС-18 и БНКС-26, содержащих от 0,5 до 50 мас. ч. ультрадисперсного политетрафторэтилена; изучить стойкость композитов к высоко агрессивным шахтным рассолам, отобранным с отм. –300, –400 и –480 м подземного кимберлитового рудника «Удачный», а также исследовать физико-механические свойства и износостойкость данных материалов. Показано, что наполнение резин фторполимером положительно влияет на эксплуатационные свойства материалов в дозировках 0,5 и 50 мас. ч. фторполимера. Резины на основе БНКС-26 по сравнению с композициями на основе БНКС-18 имеют на 30% более высокие значения условной прочности при растяжении, а БНКС-18 имеют на 14% более высокие показатели износостойкости резин.

Портнягина В. В., Петрова Н. Н., Данилов А. А. Исследование стойкости резин на основе бутадиен-нитрильных каучуков и политетрафторэтилена в среде шахтных рассолов подземных кимберлитовых рудников // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2024. – № 2. – С. 63–75. DOI: 10.25018/0236_1493_2024_2_0_63.

Портнягина Виктория Витальевна¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: vick_i@mail.ru, ORCID ID: 0000-0001-9562-7663,
Петрова Наталия Николаевна¹ — д-р хим. наук, профессор, e-mail: pnn2002@mail.ru, ORCID ID: 0000-0001-7699-7511,
Данилов Александр Александрович¹ — аспирант, инженер-исследователь, e-mail: alex.danilov.1993@mail.ru, ORCID ID: 0009-0004-2378-962Х,
¹ Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова.

Данилов А.А., e-mail: alex.danilov.1993@mail.ru.

1. Овчинников Н. П., Зырянов И. В. Комплексная оценка последствий влияния загрязненных шахтных вод на эффективность системы водоотведения из рудника «Удачный» // Горный журнал. — 2022. — № 7. — С. 95—99. DOI: 10.17580/gzh.2022.07.16.

2. Овчинников Н. П., Зырянов И. В. Оценка долговечности секционных насосов подземных рудников АК «АЛРОСА» // Горный журнал. — 2017. — № 10. — C. 44—48. DOI: 10.17580/ gzh.2017.10.08.

3. Vikulov M. A., Ovchinnikov N. P., Makhno D. E. Measurements of section pump rotor axial position at Udachny mine // Advances in Engineering Research. 2017, vol. 133, pp. 884—891. DOI: 10.2991/aime-17.2017.143.

4. Kesler R. Considerations is selecting a positive displacement slurry pump // Mining World. 2016, vol. 13, no. 4, pp. 34—37.

5. Овчинников Н. П. Один из путей повышения долговечности гидравлической пяты секционного насоса // Записки Горного института. — 2021. — Т. 248. — С. 312—318. DOI: 10.31897/ PMI.2021.2.15.

6. Овчинников Н. П. Обоснование величины подачи секционного насоса на момент вывода в капитальный ремонт // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 7. — С. 79—90. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_7_0_79.

7. Stan M. On the durability of centrifugal pumps // Fiability and Durability. 2018, vol. 1, pp. 193—198.

8. Долганов А. В. Влияние гидроабразивного износа элементов проточной части на эксплуатационные качества центробежных насосов медно-колчеданных рудников // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2015. — № 8. — С. 181—186.

9. Меньшиков С. С., Васильева М. А. Коэффициент технического состояния грунтового насоса в системах гидротранспорта хвостовых пульп // Записки Горного института. — 2014. — Т. 209. — С. 193—196.

10. Долганов А. В., Еслентьев А. О., Чераков Е. О., Торопов Э. Ю. Анализ эффективности разгрузочных устройств шахтных центробежных секционных насосов // Известия Уральского государственного горного университета. — 2014. — № 2(34). — С. 31—35.

11. Косьмин В. Г., Пацера С. Т., Процив В. В. Анализ причин недостаточной износостойкости деталей насосов для гидроабразивных смесей // Современные инновационные технологии подготовки инженерных кадров для горной промышленности и транспорта. — 2015. — № 1(2). — С. 83—89.

12. Овчинников Н. П. Влияние состояния проточных каналов рабочего колеса на работоспособность электронасосного агрегата // Вестник Кузбасского государственного технического университета. — 2017. — № 3. — С. 162—169.

13. Островский В. Г., Пещеренко С. Н. Расчет скорости гидроабразивного износа межступенчатых уплотнений нефтяного насоса // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. — 2012. — № 5. — С. 70—75.

14. Овчинников Н. П. Анализ уровня надежности секционных насосов главной водоотливной установки подземного рудника «Удачный» // Горное оборудование и электромеханика. — 2022. — № 5 (163). — С. 23—28. DOI: 10.26730/1816-4528-2022-5-23-28.

15. Adam A., Adam H., Mariusz L. Resonance of torsional vibrations of centrifugal pump shafts due cavitation erosion of pump impellers // Engineering Failure Analysis. 2016, vol. 70. pp. 56—72. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2016.07.011.

16. Patsera S., Protsiv V., Kosmin V. Feasible ways to improve the durability of the pumps’ parts operating with hydroabrasive mixtures // Mechanics, Materials Science and Engineering. 2015, vol. 1, pp. 133—137.

17. Dauletbikuly O., Bayjumanov K. D. Methods of increase of wear resistance and resource of operation of soil pumps // International Journal of Mathematics and Physics. 2015, vol. 1. pp. 4—7.

18. Брусова О. М. К вопросу повышения срока службы грунтовых насосов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. — 2014. — № 10. — С. 98—106. DOI: 10.15593/2224-9923/2014.10.10.

19. Mamazhonov M., Shakirov B., Matyakubov B., Makhmudov A. Polymer materials used to reduce waterjet wear of pump parts // Journal of Physics: Conference Series. 2022, vol. 2176, no. 1, article 012048. DOI: 10.1088/1742-6596/2176/1/012048.

20. Резниченко С. В., Морозова Ю. Л. Большой справочник резинщика. Ч. 1. Каучуки и ингредиенты. — М.: ООО «Издательский центр «Теинформ» МАИ», 2012. — 744 с.

21. Корнев А. Е., Буканов А. М., Шевердяев О. Н. Технология эластомерных материалов. — М.: НППА «Истек», 2009. — 504 с.

22. Jie Liu, Xiangbo Li, Likun Xu, Zhang Peiqing Investigation of aging behavior and mechanism of butadiene-nitrile rubber (NBR) in the accelerated thermal aging environment // Polymer Testing. 2016, vol. 54, pp. 59—66. DOI: 10.1016/j.polymertesting.2016.06.010.

23. Лжова Г. А., Овьянникова М. А., Морозов Ю. Л. Новые бутадиен-нитрильные каучуки Нитриласт. Свойства и перспективы их освоения в производстве РТИ // Каучук и резина. — 2000. — № 4. — С. 35.

24. Полоник В. Д., Прокопчук Н. Р., Шашок Ж. С. Технические свойства эластомерных композиций на основе бутадиен-нитрильного каучука, модифицированных политетрафторэтиленом // Труды БГТУ. — 2012. — № 4. — С. 102—105.

25. Володарский А. Л., Бакеев Н. Ф. Структурная самоорганизация аморфных полимеров. — М.: Физматлит, 2005. — 232 с.

26. Бузник В. М., Фомин В. М., Алхимов А. П. Металлополимерные нанокомпозиты. — Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2005. — 260 с.

27. Petrova N. N., Mukhin V. V., Portnyagina V. V., Shim E. L., Cho J. H. Preparation and improved physical characteristics of propylene oxide rubber composites // Molecules. 2018, vol. 23, no. 9, pp. 2150—2159. DOI: 10.3390/molecules23092150.

28. Ягнышев Б. С., Ягнышева Т. А., Зинчук М. Н., Легостаева Я. Б. Экология Западной Якутии (геохимии геоэкосистем: состояние и проблемы). — Якутск: Изд-во ЯНЦ СО РАН. 2005. — 432 с.

29. Легостаева Я. Б., Попов В. Ф., Ксенофонтова М. И. Гидрогеологические условия и геоэкологическая ситуация на территории подземных техногенных хранилищ при утилизации дренажных рассолов Удачнинского горно-обогатительного комбината // Отечественная геология. — 2018. — № 5. — С. 93—102. DOI: 10.24411/0869-7175-2018-10021.

30. Портнягина В. В. Разработка уплотнительных резин на основе морозостойких каучуков и ультрадисперсных наполнителей для техники Севера: Автореф. дис. канд. техн. наук. — М.: МИТХТ им. М.В. Ломоносова. 2015. — 24 с.