автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Исследование и контроль механики разрушения частиц сыпучих материалов в механореакторе ударного действия

На правах рукописи

ПРИЧИНИН АЛЕКСАНДР ЕВГЕНЬЕВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ И КОНТРОЛЬ МЕХАНИКИ РАЗРУШЕНИЯ ЧАСТИЦ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ В МЕХАНОРЕАКТОРЕ УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ

По специальности: 05.11.13 Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ижевск 2006

Работа выполнена в Институт« прикладной механики Уральского отделения РАН

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Денисов Валерий Алексеевич

Защита диссертации состоится 27 декабря 2006 года в 16.00 часов

на заседании диссертационного совета ДМ 004.013.02 при Институте прикладной механики УрО РАН

по адресу; г, Ижевск, ул. Т. БарашиноЙ, 34. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИПМ УрО РАН Автореферат разослан «26» ноября 2006 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета ДМ 094.0] 3.02

Официальные оппоненш: доктор технических наук, профессор Сентяков Борис Анатольевич, кандидат технических наук. Лисица Василий Иванович

Ведущая организация Институт технической химии

Уральского отделения РАН, г, Пермь

доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Получение продуктов заданного гранулометрического состава является в настоящее время актуальной задачей для всех отраслей промышленности (горнодобывающей, химической, строительной, пищевой и др.)- Преследуя эту цель разрабатываются новые технологии и устройства для измельчения материалов.

Важными показателями при проектировании и изготовлении машин для измельчения сыпучих материалов являются: снижение энегроемкостн процесса измельчения, ункверсификация процесса для использования более широкого поля материалов, в том числе отходов производств (строительной, горной и металлургической промышленности), значительная износостойкость, простота в эксплуатации.

Однако, достижение этих показателей в комплексе, в настоящее время, далеко от оптимума. Общедоступной технологии по переработке и вторичному использованию негомогенных твердосыпучих материалов не существует.

Решение вопросов экологической безопасности индустриальных центров и получение экологически чистых высококачественных (заданного гранулометрического состава) материалов повышенной эксплуатационной надежности является актуальной проблемой современных производственных процессов, развития энерго- и ресурсосберегающих технологий, оптимизации землепользования, расширения сырьевой базы отдельных отраслей промышленности.

Цель работы: Исследовать механику разрушения частиц массопотока в механореакторе ударного действия, обосновать режимы его работы по показателям энергозатрат и гранулометрического состава продукта помола.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Проанализировать состояние вопроса в области разрушения частиц твердосыпучих материалов с позиции энергозатрат;

2. Проанализировать и обосновать модели механики ударного разрушения частиц твердосыпучих материалов;

3. Обосновать методику исследования воздушных потоков и процесса разрушения частиц массопотока, с целью определения сфер их дальнейшего применения;

4. Обосновать автоматизированную технологическую линию процесса измельчения твердосыпучих материалов с позиции контроля гранулометрического состава конечного продукта помола, определяющего его физико-механические свойства, энергосбережение и рациональное природопо льзо вание.

Объектом исследований является механореактор ударного действия в котором реализована технология многоразового дозированного нагружен ия частиц массопотока и их движения, определяющая селективность разрушения и гранулометрический состав конечного продукта, его физико-механические свойства, энергоресурсосбережение и рациональное природопользование.

Методика исследования. При решении поставленных задач использовались методы: математического моделирования, полного факторного эксперимента, лепестковых диаграмм, теории автоматического регулирования технологическими процессами, определения гранулометрического состава продукта помола.

Научная новизна. Проведены теоретические и экспериментальные исследования механики разрушения частиц массопотока в механореакторе ударного действия {техническое решение согласно патента №2116131).

Обоснована и усовершенствована методика многоступенчатого разрушения частиц сыпучих материалов с дальнейшим разделением и выводом готового продукта помола.

Исследовано влияние несущей среда! (воздушного потока) на процесс разрушения частиц массопотока. Оптимизирован процесс получения продукта помола заданного гранулометрического состава.

Проанализированы основные методы измельчения негомогенных твердосыпучих материалов и сделаны выводы о приоритетном направлении развития измельчающих машин для данных материалов.

Разработана принципиальная схема автоматизированной линии переработки комовой обожженной извести и других материалов для дальнейшего использования в производстве строительных и других материалов.

Практическая ценность работы состоит в том, что содержащиеся в ней теоретические и методические разработки, выводы и практические рекомендации обеспечивают решение вопросов по измельчению негомогенных твердосыпучих материалов с позиций энерго- и ресурсосбережения. Практически реализован главный принцип «Не измельчай ничего лишнего» в устройстве многоступенчатого измельчения сыпучих материалов.

Разработана модель процесса переработки комовой обожженной извести. На ее основе стало возможным рассчитывать выход отдельных узких фракций продукта помола.

Проведенный анализ показателей разработанной технологии показал эффективность применения автоматизированной технологической линии по измельчению сыпучих материалов в многоступенчатом механореакторе ударного действия.

Апробация н публикация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на:

1. Всероссийской научно-практической конференции, Ижевск, ИжГТУ, 1998 г.;

2. Научно-технической конференции, Ижевск, ИжГТУ, 2000 г.;

3. Международном конгрессе по управлению отходами «ВэйстТэк 2005», Москва, 2003; 4.

4. Седьмой Всероссийской научно-практической конференции «Экологические проблемы промышленных регионов», г. Екатеринбург, 2006г.

5. Третьей научно-практической конференции «Проблемы механики и материаловедения», Ижевск, 2006 г.;

Основные материалы диссертации отражены в 14 печатных работах.

Результаты работы:

1.Теоретически обоснована модель многоступенчатого разрушения частиц твердо сыпучих материалов ударного действия.

2.Экспериментально исследовано и получено поле скоростей несущей среды (воздушного потока) в многоступенчатом механореакторе.

3. Теоретически обоснована технологическая линия разгрузки с выводом готового продукта помола.

4.Разработана математическая модель процесса измельчения комовой обожженной извести в механореакторе ударного действия и доказана ее адекватность.

5. Разработанная в выполненной работе технология измельчения (переработки) сыпучих материалов, на примере комовой обожженной извести, позволяет решать вопросы производства строительных материалов с позиции энерго- и ресурсосбережения в индустриальных центрах.

6.Разработанная схема автоматизации линии измельчения твердо сыпучих материалов позволяет контролировать параметры работы системы в зависимости от технологических требований.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из списка принятых в работе сокращений, введения, четырех глав, заключения, списка литературы (132 наименования) и приложения на 18 страницах. Работа содержит 168 страниц машинописного текста, включая 49 иллюстраций и 12 таблиц.

В первой главе с целью постановки задач исследований проанализирован процесс разрушения частиц сыпучих материалов с позиций влияния следующих факторов:

1.Способы разрушения;

2.Свойства частиц измельчаемого материала;

3. Показатели нзмельчаемости;

4.Режимы работы измельчающих машин ударного действия.

Механическое разрушение сырья сыпучих материалов до частиц

заданных размеров реализуется в различным типах машин способами раздавливания, удара, раскалывания, разламывания, истирания, а также различными комбинациями этих способов. Эффективность выбранного

способа разрушения для конкретных материалов определяют по различным методикам. Анализ предложенных и применяемых на практике методик показывает, что большинство их основано на двух видах механического воздействия; статическое сжатие и динамическое нагружение (удар).

Наибольшее практическое значение имеют методики, основанные на определении механических свойств материалов в условиях динамического нагруження.

Анализ выполненных работ по динамическому нагружению материалов показывает, что способ свободного удара более эффективен, чем стесненный. При свободном ударе сводятся к минимуму все контактные «энергоемкие» явления (смятие, уплотнение) в материале. В згой связи разрушение свободным ударов характеризуется более низкой удельной энергоемкостью.

Наиболее рациональные способы механического воздействия на материалы в зависимости от их свойств приведены в табл. Xsl.

Таблица MI.

Свойства материала Способы воздействия

Сжатие Удар Истирая не Отраженный удар Срез Разаняе

Твердый, скалывающийся X X - X - -

Твердый, хрупкий X X - X - -

Твердый, рязкий X X - - - -

Средней твердости X X - X О -

Упругий, мягкий - - X - X X

Волокнистый о - X X X X

Чувствительный к теплоте - о - о X X

Примечание: X — пригодный; О — условно-пригодный; (•) — не пригодный.

Эффективное протекание процесса измельчения сыпучих материалов при преимущественном использовании ударного способа измельчения отмечают П.М.Сиденко, А.Р.Демидов, С.Е.Чирков, В.В.Товаров, Л.А.Глебов, В.Н.Блиннчев, П.П.Гуюмджян, В.А.Денисов, И.Р.Кленс, Х.Х.УуэмыЙс, К.Петерс, Р.Шрайдер, Г.Хейникс, В.И.Молчанов, Р.Гийо.

Полученные, в результате проведенных ими исследований, результаты достоверно показали, что использование ударного способа разрушения в устройствах для тонкого помола материалов приводит к их активированию. Активированные материалы имеют более высокий энергетический потенциал, который слагается из энергии вновь образованной поверхности и энергии искажения кристаллической решетки.

Однако следует отметить, что с ростом дисперсности продукта помола, эффективность ударного разрушения снижается. В связи с этим, одним из эффективных путей интенсификации процесса измельчения при высокой дисперсности продукта, является разработка конструкций машин, предусматривающих своевременное удаление готового продукта с помощью воздушного потока или другими способами. Своевременное удаление готового продукта из зоны разрушения позволяет исключить явление

переизмельчения материала, снижать энергоемкость процесса и износ рабочих органов, получать продукт помола заданного гранулометрического состава.

С позиции разрушения к наиболее важным (основным) механическим свойствам материалов следует отнести прочность, твердость, упругость, вязкость н хрупкость.

Механические свойства материалов не отражают полностью их способность к измельчению. На свойство материала, определяющее его сопротивление разрушению под действием внешних сил, оказывает большое значение как способ измельчения, так и тип изме льчителък о го оборудования, условия ведения этого процесса. Все факторы, влияющие на разрушение материала учитывает обобщенный показатель — измельчаемость материала.

Для определения показателя измельчаемости материалов разработаны методики, основанные на различных способах разрушения (измельчения). Все методики можно разбить на две группы, которые предусматривают определение абсолютного или относительного показателя измельчаемости.

В первом случае методики не учитывают тип измельчительиого оборудования, условия ведения процесса разрушения, а значит полученные показатели измельчаемости носят отвлеченный характер и могут рассматриваться как сравнительные или ориентировочные значения.

Во втором случае показатель относительной измельчаемости любого материала определяется в общем виде, либо через соотношение расхода энергии на измельчение по стандартному контрольному образцу при одинаковой степени помола, либо через одинаковый расход энергии путем сравнения показателей степени помола продуктов измельчения.

Анализ машин для измельчения твердо-сыпучих негомогенных материалов показывает, что для измельчения негомогенных материалов наиболее эффективно могут быть использованы бильные и молотковые дробилки, барабанные мельницы, центробежные, стержневые, газоструйные измельчители. Все типы указанных измельчителей имеют большой диапазон типоразмеров, особенности конструктивного решения. За основу классификации машин принимались:

• конструктивные признаки машин;

• особенности технологии;

• эффективность и степень измельчения материала.

Различные классификации по данным признакам измельчающих машин предложены такими исследователями, как В .А.Денисов, Д.Берендс, Б.В.Клушанцев, А.И.Косарев, АЛ\Демидов, ВЛ.Барабашкин, С.В.Мельников, В.И.Акунов, Р.Гийо, Л.П.Бушуев, М.Л.Моргулис, Б.К.Трусов,

Проведенный в главе анализ процессов разрушения частиц сыпучих материалов позволил сформулировать задачу научного исследования, результатом которого должна являться модель механики движения н разрушения частиц массопотока в многоступенчатой мельнице ударного

действия, с реализацией на практике на примере опытно-промышленного образца.

Во второй главе рассмотрены основы физической теории разрушения частиц сыпучих материалов при ударе и проанализированы модели механики их ударного разрушения.

При рассмотрении механизма разрушения частиц использовался физический процесс образования, ассоциации и роста трещин, который начинается в момент потери стабильности одной из них.

Дефекты структуры частиц любых материалов природного или техногенного образования (дефекты структуры несовершенств) подразделяются на точечные, одномерные или многомерные дефекты поверхности, границ зерен компонентов, по наличию пор, размеров и соотношений первичных кристаллов.

Наличие дефектов структуры в частицах, имеющие стохастический характер образования и развития, определяет неоднородность и неоднозначность их «поведения» при разрушении. Процесс поглощения переданной энергии и её диссипация для каждой частицы определяется следующими особенностями:

• передача энергии частицам ударным или другим способом осуществляется неравномерно во времени и пространстве;

• механизм передачи энергии, ее величина и диссипация для каждой частицы индивидуальны;

• физико-химические взаимодействия в частицах, определяющие потери энергии и энергетическую эффективность неоднозначны.

Отмеченные особенности механического разрушения частиц определяют следующие выводы:

1. Определить оптимальную величину энергии необходимой для разрушения частиц в массопотоке возможно только по усредненным показателям, которые характеризуют измельчаемый материал показателем измельчаемости;

2. По причинам технического характера (конструктивные особенности устройств) определить величину потерь и их характер за счет физико-химических взаимодействий в частицах невозможно по причинам разнообразия возникающих вторичных явлений (неоднозначность температур, давления и т.д.);

3. Оптимизировать величину передаваемой частицам массопотока энергии при их разрушении по минимальному значению, возможно только при наличии селективности физико-химических показателей отдельных групп (отдельных составляющих потока);

4. Разделение частиц массопотока по селективности физико-химических показателей определяет многоступенчатость их разрушения по величине передаваемой энергии и минимальным затратам.

На первом этапе разрушения частиц рассмотрено явление появления точечных напряжений, возникающих в частицах при ударе, которые интерпретированы с использованием теории упругости Герца.

Рассмотренные в работе модели уравнений дают соотношения между материальными и энергетическими параметрами, характеризующими взаимодействие между телами в процессе удара, в зависимости от размера поверхности и временя контакта.

При рассмотрении энергетического баланса процесса соударения частицы с позиции возможной реакции преграды (молотка) на возникающую деформацию, определяется продолжительность ее возбуждения, создаваемого ударом. Схематически процесс соударения частицы с преградой (молотком) показан на рис.1

На втором этапе рассмотрен процесс появления пластических деформаций частиц вследствие развития и движения дислокаций. Схематически э+от процесс показан на рис.2.

т~0О ОО О О

оооооо

ОО ООЛ б О О6~£>о ; ОО ОООо

Цро0009

а | т ..... . ,,

оооооо оооооо А<эд>0ооол СЮ ООО О '

ОО ООО о о о ООО о

I О О ООО ОО ООО 0 0_0 00д <¡0 0 0 00 (ооооо ЮОООО

О ООООО О ООООО А О 00<ар0-4 'О О ОО Оо О О ОО ОО О О ОООО

Рис.2. Схема пластической деформации частицы, как модель движения

дислокаций.

где - а — поперечное сечение образца длиной Ь; б — сдвиг в плоскости АА на одну постоянную решетки а; в - образование краевой дислокации с вектором Бюргерса (Ь=а); г - движение дислокации в плоскости АА; - краевая дислокация.

Дислокации развивают внутренние растягивающие и сжимающие напряжения путем изменения ближнего порядка и являются элементарными источниками локальных (разрушающих) напряжений. Дислокации не относятся к дефектам кристаллов (частиц), находящимся в термодинамическом равновесии, но являются результатом предшествующего воздействия на материал, то есть ударного воздействия.

На заключительном, третьем, этапе рассмотрен сам процесс образования и развития трещин по двум критериям:

1. Силовой;

2. Энергетический.

Силовые условия разрушения определяют необходимость преодоления сил межмолекулярного сцепления по фронту трещины, т.е. силовые условия разрушения определяют критерий механической стабильности частицы.

Наибольший интерес представляет энергетический критерий, который определяет условия термической стабильности частицы. Согласно условиям, дифференциальное развитие трещины в частице должно быть энергетически выгодным, что выполняется при условии, если энергия развития трещины £/ превышает энергию, необходимую для образования поверхности трещины в процессе ее развития, так называемую эффективную поверхностную энергию трещины Математически, соотношение энергий выражается в виде соотношения:

~ г , где: <Я - дифференциальное развитие трещины.

Ш ш

Процесс трансформации энергии не остается в процессе развития трещины неизменным. Накопленная упругая энергия и поглощенная трещиной энергия, изменяются в зависимости от ее длины. Развитие трещины можно условно разделить на две фазы — статическую и динамическую.

В статической фазе запасенная в частице энергия расходуется только на развитие трещины. После достижения трещиной некоторой критической длины, начинается динамическая фаза ее развития. В этом случае энергии накапливается больше, чем необходимо для роста трещины и она превращается в основном в кинетическую энергию удаляющихся (разлетающихся) друг от друга осколков.

Передача частице энергии способом удара вызывает появление на первой стадии упругих точечных напряжений, которые в очень короткое время достигают больших величин и приводят к распространению интенсивного возмущения. Следствием возмущения является миграция дислокаций в теле частицы.

В момент удара частицы, двигающейся с определенной скоростью, о поверхность преграды, в зоне контакта происходит квази адиабатическое аккумулирование энергии н появляются «сгустки» энергии. В зове контакта, на время соударения, образуются возможно высокие возбужденные состояния, значительно ослабляется кристаллическая решетка, возникают разрушения структуры, связанные с выбросом из нее атомов и электронов.

Схематически модель «магма-плазмы», объясняющая процесс удара движущейся со скоростью V частицы о твердую поверхность приведена на рис.3.

Рис.3. Модель «магма-плазмы» удара частицы о твердую поверхность, I - этаоэ миссия; 2 - плазма; 3 - разупорядоченная структура.

Отсюда, как основополагающий вывод, определяется необходимость организации процесса сокращения крупности частиц массопотока по многоступенчатой схеме передачи энергии, исходя из условия ее минимизации.

При рассмотрении моделей вязкоупругих сред, в работе учтены основные характеристики сплошных сред. Так при стереомеханическом представлении явления удара, соударяющиеся тела могут рассматриваться как отдельные точки обладающие массой. При этом предполагается, что все составляющие компоненты каждого тела жестко соединены между собой и будут мгновенно испытывать равнозначные (одинаковые) изменения движения, являющиеся результатом удара.

В действительности ударное возмущение, возникающее в точке соударения, распространяется в телах с конечной скоростью и его отражение от траничных поверхностей вызывает колебания или вибрацию в телах. При этом каждое из соударяющихся теп по сечениям одновременно не подвергается равномерному действию сил. Местные, быстроменяющиеся деформации и напряжения, вызванные ударным возмущением, не могут быть

1

определены методами стереомеханики, но могут быть исследованы при помощи рассмотрения волнового явления. Зависимости между напряжением и деформацией используют преимущественно для определения трех классов сред, а именно:

• упругие среды;

• упруго-вязкие среды;

• пластичные.

Автором рассмотрены наиболее известные схемы моделей вязко-упругих сред, включающие два параметра: среды Кельвина-Фохта и Максвелла, а также их обобщенное линейное твердое тело с тремя параметрами, схемы которых приведены на рис. 4.

Рис, 4. Модели линейных вязко-упругих сред: а - среда Кельника-Фохта, б - среда Максвелла, в - обобщенная линейная среда. I? — внешняя сила.

В предложенных моделях упругое твердое тело рассматривается как линейная пружина с напряжением пропорциональным деформации. Для вязко-упругих тел (полимеры, материалы с высоким коэффициентом восстановления формы К), модели построены с помощью соответствующих комбинаций пружин и демпферов.

Основным критерием при моделировании механико-технологической схемы переработки сырья путем разрушения является эффективность ее работы, под которой понимается выход фракции заданных размеров по времени, то есть производительность по конечному продукту, затраты энергии на получение единицы продукции, количество обслуживающего персонала, трудоемкость обслуживания и ремонта выбранного оборудования или отдельного механореактора, надежность работы и занимаемая производственная площадь.

Большинство технологических схем работают по принципу многоступенчатого разрушения частиц массопотока, что позволяет решать

главный вопрос - получить конечный продукт заданного гранулометрического состава, избежать переизмельчения и снизить за счет этого неизбежные потери энергии.

В работе представлена модель процесса многоразового разрушения с элементами поэтапной классификации, состоящего из отдельных ступеней, в которых переработка сырья идет за один прием в одном измельчителе. Число ступеней разрушения и классификации частиц массопотока определяется физико-химическими показателями исходного сырья и требованиями к конечному продукту.

С позиции количественного определения процесса разрушения в устройстве, рассмотрена матричная модель процесса многоступенчатого разрушения частиц сыпучих материалов. Обоснована ее форма и допущения.

В прикладном порядке, с целью определения характера движения-разрушения частиц, рассмотрены кинематические модели происходящих в механореакторе процессов, а именно проанализирована:

]. механика движения-разрушения частиц при упругом ударе. 2. механика движения-разрушения частиц при дробящем ударе.

В первом случае V, < V,, т.е. У„ - критическая скорость, при которой происходит разрушение частиц меньше V, — скорости движения частиц.

Во втором случае У, >У,, частицы материала разрушаются.

Частицы материала, подвергаемые разрушению в механореакторе, при подаче в рабочую камеру неоднократно подвергаются ударным нагружениям в пространстве между вращающимся ротором и рабочими поверхностями. В этой связи оба случая механики движения-разрушения рассмотрены при ударе частицы молотком и при ударе частицы о неподвижную поверхность (деку).

В третьей главе приведены расчетно-экспериментальные исследования механики разрушения частиц сыпучих материалов в механореакторе. Схема опытно-промышленного образца механореактора модели ММС 1500-900-10 показана на рис.5.

Механореактор модели ММС 1500-900-10 состоит из мельницы 1, промежуточной секции 2, сепаратора 3, эстакады 4 и электродвигателя с клиноременной передачей 5.

Исследования проведены в два этапа:

1. Исследование воздушных потоков (несущей среды) в механореакторе (аэродинамические испытания);

2. Исследование процесса разрушения частиц массопотока.

На первом этапе проанализированы процессы поведения воздушных потоков (несущей среды) в теле камеры дробления (мельнице) и на выходе (сепараторе) из механореактора. Для этого рассмотрена и обоснована методика исследования н выполнены приборы для проведения эксперимента.

Анализ результатов аэродинамических испытаний в мельнице позволил показать картину распределения разности давлений (градиент разряжения) в теле мельницы от ротора до отбойной деки при варьировании степени открывания заслонки вентилятора турбонаддува а с шагом 25%.

Для получения максимально полной картины поведения воздушных потоков в камере измельчения мельницы, замеры давлений в каждой точке измерения произведены по всему полю значений от 0 до 1% с шагом л/4 (рис. б).

я/2

Рнс.б. Поле замеров воздушных потоков в каждой точке измерений.

Данный метод позволил наиболее четко отразить вектора скоростей движения воздушных потоков в мельнице и показать в виде лепестковых диаграмм динамику разряжения, создаваемого вентилятором турбонаддува от ротора до отбойной деки и поля скоростей воздушного потока. Поля скоростей воздушного потока, в зависимости от степени открывания заслонки вентилятора турбонаддува а, показаны на рис.7.

Поле скоростей при а=0.

Поле скоростей при а=*25%.

Поле скоростей при а=50%. Поле скоростей при а=75%.

Рис.7. Поля скоростей воздушного потока в зависимости от степени открывания заслонки вентилятора турбонаддува.

Анализ поля скоростей воздушного потока в теле мельницы позволяет сделать вывод о вихревом характере несущей среды.

Замеры давлений воздушных потоков в сепараторе механореакгора были произведены с целью определения скоростей на выходах из него. Определение данных скоростных параметров несущей среды необходимо, прежде всего, чтобы выяснить разгрузочную способность сепаратора.

В ходе исследований работы сепаратора на установившихся режимах, было установлено, что основная нагрузка по выводу продуктов измельчения ложится на внешнюю полость сепаратора, т.е. на выход готового продукта, в то время как через внутреннюю полость выходит недоизмельченный материал. В этой связи наибольший интерес представляет исследование воздушного потока (определение скорости) на выходе готового продукта измельчения. Данный параметр является определяющим параметром для дальнейшего проектирования пылегазопровода от сепаратора к циклону.

Автором теоретически обоснована и спроектирована технологическая линия разгрузки с выводом готового продукта помола.

На втором этапе экспериментальных исследований рассмотрен сам процесс разрушения частиц массопотока. Проведен полный факторный эксперимент с целью определения оптимальных условий процесса, оптимального (заданного) состава получаемого продукта помола.

Планирование эксперимента позволяет варьировать одновременно все факторы и получать количественные оценки основных эффектов и эффектов взаимодействия что, в конечном счете, повышает эффективность самого эксперимента.

Целью эксперимента определено исследование гранулометрического состава продукта помола в зависимости от расположения рабочих органов в теле мельницы.

Принимая во внимание конструктивные особенности выполнения ротора, схему расположения рабочих органов на каждой ступени, было принято решение провести полный факторный эксперимент для изучения влияния наконечный продукт помола^/трех факторов:

1. Расположение рабочих органов на нижних двух дисках —

2. Расположение рабочих органов на средних двух дисках - Ъг.

3. Расположение рабочих органов на верхних двух дисках — 2.^, на двух уровнях:

1. минимальное количество рабочих органов = 6 штук.

2. максимальное количество рабочих органов ¿У*** = 12 штук.

Число возможных комбинаций N из трех факторов на двух уровнях, равно:

= 8.

План проведения экспериментов (матрица планирования') представлен в табл.2.

Факторы в натуральном масштаб« Фиггоры беграимерной <1 КООРДИН11 в к (теме г Схема расположен я« рабочих органов

Номер эксперимента 2, г* X, X, Хэ

1 6 б 6 -1 -1 -1 6x3

2 12 б 6 +1 -1 -1 2x6,4x3

3 б 12 6 -1 +1 -1 2x3,2x6,2x3

4 12 12 6 +1 +1 -1 4x6,2x3

5 б б 12 -1 -1 +1 4x3,2x6

6 12 б 12 +1 -1 +1 2x6,2x3,2x6

7 б 12 12 -I +1 +1 2x3,4x6

8 12 12 12 +1 +1 +1 6x6

В ходе математического анализа результатов эксперимента определены линейные коэффициенты регрессии, эффекты двойного и тройного взаимодействия для каждой функции отклика. Функциями отклика в модели являются весовые остатки каждой из фракций продукта помола.

Для определения значимости коэффициентов уравнений регрессии и его адекватности, в одной из точек плана проведено три параллельных эксперимента.

Значимость коэффициентов уравнения регрессии проверены для каждого коэффициента в отдельности по критерию Стъюдента при уровне

значимости р=0,05. Незначимые коэффициенты исключены из уравнений. Адекватность полученных уравнений регрессии проверена по критерию Фишера при уровне значимости р=0,05. Полученная модель процесса разрушения комовой обожженной извести в механореакторе модели ММС 1500-900-10 после математической обработки имеет вид:

У м* - 0,36 (1 - X, - X,- Х»+ Х|Х,+ Х|Хэ +■ Х1Х, - X1X1X3)

УМ" - 0,49-0,49X1 - 0,46X1-0,49X1 + 0,45Х|Х, + 0,49Х,Х3 + 0,45X1X3 - М5Х(Х1Х1

УМ = Ш ~ 0.57Х, -0Д5Х1-0,6Хз + 0^1Х|Х1

УМП - 37,75 - 2,22Х,Хг - 1,93Х,Х, - 2,7Х,Х., + 2,06Х|Х1Х,

Умт » 10,26 + 1,08Х| + 1,63Х|Хг + 0,94Х]Х, + 2,02Х2Х, - М4Х|Х]Хз

Эволюцию кривой распределения готового продукта помола (кумулятивную кривую), при изменении регулируемых параметров, иллюстрирует рис. 8.

1,15

Размер частиц, мм

Рис.8. Распределение готового продукта помола по фракциям (в зависимости от схемы измельчения).

Из анализа данных кривых следует, что все регулируемые переменные оказывают влияние на процесс измельчения материала.

Результаты оценки адекватности модели продемонстрированы на рис.9.

Рис.9. Смоделированные и экспериментальные данные для функции уо.г,

У0,0ТЬ У0,07 *

Регрессионная модель позволяет не только рассчитывать выход отдельных узких фракций готового продукта, но также получать кривые распределения готового продукта по размерам частиц (кумулятивные кривые). Однако из полученных результатов, очевидно, что наблюдаемая зависимость выхода узких фракций от регулируемых переменных является достаточно сложной, что не исключает влияния на процесс измельчения экспериментальных шумов, а также говорит о приближенном характере модели.

В четвертой главе рассмотрены вопросы автоматизации и контроля техпроцесса переработки сырья в механореакторе. С позиции выполненных исследований теоретического и экспериментального характера, изложенных в предыдущих главах, рассмотрены различные варианты функциональных и структурных систем автоматизированного регулирования (САР), элементы работы которых основаны на различных физических принципах.

Выполненный анализ обоснован сложностью техпроцесса переработки частиц массопотока в механореакторе, наличием случайных факторов (погрешностей) в сумме определяющих качество конечного продукта по его основным показателям — размерным классам и однородности частиц.

Общая функциональная схема САР техпроцесса переработки сырья в механореакторе приведена на рис.) 0.

Рис.10. Функциональная схема САР переработки сырья в механореакторе.

Элементы обоснованной функциональной схемы САР по их динамическим характеристикам, определяющим устойчивость работы механореактора по конечным показателям работы теоретически обоснованы анализом одноконтурных, многоконтурных и комбинированных структурных схем. Структурные схемы многоконтурной САР с вводом производной от промежуточной регулируемой величины приведена на рис. 11а., каскадная САР, полученная преобразованием исходной - на рис.116.

1

ХА с — - - -)».

У,

У,

г к

Г'" *,(р>

€

Рис. 11. Структурные схемы многоконтурной САР с вводом производной от промежуточной регулируемой величины.

В приведенных схемах дополнительное (случайное) воздействие компенсируется с помощью дефиринциатора №д(р).

Показатели работы механореактора по энергосбережению и качеству конечного продукта определяются параметрами сырья поступающего на измельчение. Колебания параметров сырья по объему подачи в единицу времени, изменения его физико-механических свойств, определяющих упруго-вязко-пластические характеристики частиц, должны учитывать элементы контроля и автоматики в едином режиме по выбранному критерию оптимизации.

Обоснованный способ контроля параметров сырья по объему его поступления на разрушение в единицу времени для загрузки механореактора, в функции параметров загрузочных устройств позволяет стабилизировать режимы работы линии как на мономатериалах, так и смесей с различным гранулометрическим составом.

На рис.12 приведена общая принципиальная схема автоматизации процесса переработки сырья в механореакторе ударного действия.

Рис.12. Принципиальная схема автоматизации процесса переработки сырья в механореакторе ударного действия.

В качестве критерия оптимизации применяется комплексная величина удельных энергозатрат, отнесенная к величине средневзвешенного размера частиц продукта помола.

Регулирование переработки сырья в мельницах или механореакторах с помощью САР сводится к стабилизации ряда параметров технологического процесса. В настоящее время известны и апробированы САР процесса разрушения и транспортирования частиц массопотока по постоянству загрузки, по постоянству циркуляционной нагрузки, по поддержанию постоянной плотности и другие. Наибольшее распространение получили САР поддержания оптимальной загрузки сырьем.

Реализованная система автоматизированного регулирования в линии по переработке алюминиевого шлака, контролирует работу механореактора как по величине оптимальной загрузки, так и по качеству получаемых продуктов помола. Качество получаемых продуктов помола регулируется дискретно частотой вращения ротора. Изменение частоты вращения ротора перераспределяет дискретно энергию разрушения по ступеням измельчения и, как следствие, изменяет качественный состав продукта помола.

Проведенный комплексный анализ систем автоматизированного регулирования процесса переработки сырья в механореакторе ударного действия позволил определить следующие выводы:

1. Сложный процесс переработки негомогенных материалов в механореакторах ударного принципа действия возможно стабилизировать по выбранному критерию многоконтурных САР.

2. Многоконтурная САР наиболее полно будет стабилизировать процесс переработки сырья в механореакторе при наличии в системе промежуточной регулируемой величины.

3. С учетом нерудных сыпучих материалов, которые различаются в широком диапазоне химическим составом, твердостью, прочностью, вязкостью и другими показателями, оптимизация процесса переработки по энергозатратам и качеству получаемых конечных продуктов определяет контроль параметров сырья всей технологической линии от загрузки до конечного продукта.

4. Наиболее достоверные результаты исходных параметров сырья, промежуточных и конечных продуктов переработки возможно получать через воспринимающие элементы САР (датчики) радиационного, рентгеновского, лазерного и других измерений.

5. Обоснованная в работе технологическая схема переработки минерального сырья природного и техногенного образования наиболее полно отвечает требованиям комплексного критерия оптимизации по энергосбережению и качеству конечного продукта переработки.

Общие выводы:

Выполненные теоретические и экспериментальные исследования механики разрушения частиц сыпучих материалов в механореакторе ударного действия позволяет сделать следующие выводы:

1. Проведенный анализ механики разрушения частиц сыпучих материалов в устройствах, реализующих различные способы механического воздействия на перерабатываемое сырья, определяет высокие энергозатраты по причине несоответствия режимов их работы технологическим требованиям по конечным продуктам переработки.

2. Реализуемые в различных отраслях промышленности устройства многоступенчатого типа, позволяют получить снижение энергоемкости на единицу готовой продукции для различных материалов в пределах от 200 до 400%, повышать степень однородности продукта помола по гранулометрическому составу в пределах от 30% до 70%, снижать перензмельчение материалов до уровня 1-5%.

3. Снижение затрат энергии при переработке минерального сырья природного или техногенного образования возможно только в устройствах обеспечивающих своими конструктивными решениями многоразовую дискретную передачу энергии частицам, величина которой по отдельным этапам и целом соответствует оптимальным критериям разрушения, определенных технологическими требованиями к показателям конечного продукта.

4. Организация движения несущей среды частиц массопотока (воздушного потока) в механореакторах различных конструктивных решений позволяет наиболее полно нормализовать механику движения перерабатываемого путем разрушения сырья, наиболее полно реализовать принцип селективности в функции отбора частиц с общими показателями их измельч аемости.

5. Выполненные методом лепестковых диаграмм исследования по механике движения воздушного потока в мельнице и полученные результаты позволили оптимизировать методом многофакторного эксперимента процесс переработки комовой обожженной нзвести. Полученные уравнения регрессии позволяют оптимизировать процесс переработки сырья по минимуму энергозатрат и заданных технологических требованиях к конечному продукту.

6. Выполненный анализ САР процесса переработки сырья в механореакторе по различным функциональным и структурным схемам, позволил обосновать наиболее оптимальный вариант автоматизированного управления работы технологической линии переработки алюминиевых шлаков — техногенного сырья негомогенной структуры.

7. Анализ методов и способов контроля параметров технологического процесса переработки сырья в механореакторе, позволил определить и реализовать в производстве комплексный показатель, включающий контроль величины загрузки и энергии разрушения частиц массопотока по конечным показателям продукта переработки.

Обоснованные в выполненной работе теоретические положения, апробированные экспериментально, позволяют решать вопросы создания устройств для переработки различных по своим физико-механическим свойствам материалов, на основе оптимизации энергозатрат и качества

получаемых конечных продуктов, отвечающих требованиям экологии и рационального природопользования, т.е. создавать безотходные производства.

В пр^ложенце вынесены таблицы вспомогательного характера, результаты расчетов, акты о внедрении.

Основное содержание диссертационной работы изложено в следующих работах:

1. Денисов Б.А., Попов И.М., Причини» А.Е Моделирование процесса сепарации массопотока в центробежно-ударной мельнице многоступенчатого типа II Научный и информационный бюллетень, - Ижевск: - УдО МАИ, №2, -1997.-С. 128-135.

2. Денисов В.А„ Попов И.М., Причинин А.Е Расчёт производительности центробежно-ударных мельниц многоступенчатого типа с учетом работы сепараторов И Сб. трудов Всероссийской науч.-практ. хонф. - Ижевск: -ИжГТУ, 1998.

3. Денисов В.А., Причиним А.Е. Моделирование процесса разрушения измельчаемого сырья в универсальной мельнице ударного действия // Сб. трудов Всероссийской науч.-практ. конф., Ижевск: - ИжГТУ, 1998.

4. Денисов В.А., Причини» А.Е, Методика выполнения и результаты экспериментального исследования работы универсальной мельницы ударного действия. Сб. трудов Всероссийской науч.-практ. конф. Ижевск: -ИжГТУ, 1998.

5. Денисов В~А., Причиним А.Е. Методика определения и результаты анализа гранулометрического состава продукта помола увиверсальной мельницы ударного действия // Сб. трудов Всероссийской науч.-практ. конф., Ижевск: - ИжГТУ, 1998.

6. Денисов В.А., Попов И.М., Причинш А.Е, Методика выполнения и результаты экспериментального исследования процесса классификации массопотока в многоступенчатых мельницах // Сб. трудов Всероссийской науч.-практ. конф» Ижевск: - ИжГТУ, 1998.

7. Денисов Причиним А.К Модель разрушения сырья в универсальной мельнице ударного действия и её экспериментальная проверка // Сб. трудов науч.-технич. конф., Ижевск: ИжГТУ, 2000.

8. Денисов В.А., Причинин А.Е. Исследование поля скоростей воздушного потока в универсальной мельнице ударного действия методом лепестковых диаграмм // Сб. трудов науч.-технич. конф., Ижевск: - ИжГТУ, 2000.

9. Липанов А.Ы., Денисов В.А., Причинин А.Е. Модель процесса измельчения в ударно-центробежной мельнице ММС 1500-900-10 // Материалы 4-го Междунар. конгресса по управлению отходами «Вейстэк 2005». - М:, 2005, С.203-204. (рус7анг.).

Ю.Денисов В.А., Причиним А.Е. Модель многокомпонентных вязко-упругих сред. Тез. Докл. Третьей науч.-практ. конф. «Проблемы механики и материаловедения», Ижевск; ИжГТУ, 2006, С. 126-127.

11. Денисов B.A., Причинин А.Е., Степанов С.М Моделирование процесса утилизации металлургических шлаков на основе принципа многоступенчатого измельчения Л Материалы 7-Й науч.-практ. конф. «Экологические проблемы промышленных регионов». - Екатеринбург, 2006. СЛЗЫЗЗ.

12.Денисов В.А., Дружакина О.П., Причинин A.R Ресурсосберегающая технология утилизации строительных отходов Н Материалы 7-й науч.-практ. конф. «Экологические проблемы промышленных регионов». • Екатеринбург, 2006. С. 186-188.

13 .Липанов А.М., Денисов В.А., Причинин А.Е. Автоматическое регулирование линии утилизации строительных отходов // Материалы 7-й науч.-практ. конф. «Экологические проблемы промышленных регионов». -Екатеринбург, 2006. С.188-189.

14. Причинин А.К Денисов В.А. Принцип многоступенчатости измельчения и его реализация в устройстве для переработки отходов строительных материалов // Материалы 7-й науч.-практ. конф. «Экологические проблемы промышленных регионов». - Екатеринбург, 2006. C.184-1S6.

Издательство Института прикладной механики УрО РАН 426067, г.Ижевск, уя.Т.Барамзнной, 34 лицензия на издательскую деятельность ИД №04847 от 24.05.2001.

Подписано в печать 20.11.2006. Формат 60x84 1/16

Бумага «Хегох». Гарнитура «Times»

Печать офсетная. Усл.печл. 1,44. Тираж 100 экз.

Список принятых в работе сокращений.

Введение.

Глава 1. Анализ процесса разрушения частиц сыпучих материалов

1.1. Способы разрушения и их энергетическая оценка.

1.2. Физико-химические и механические свойства частиц, определяющие показатель их измельчаемости.

1.3. Анализ методик определения показателя измельчаемости частиц сыпучих материалов.

1.3.1. Определение абсолютного показателя измельчаемости.

1.3.2. Определение относительного показателя измельчаемости.

1.4. Измельчители ударного принципа действия и анализ режимов их работы.

1.5. Выводы к 1-ой главе.

Глава 2. Основы физической теории разрушения твердых частиц при ударе.

2.1. Точечные напряжения в частицах при ударе.

2.2. Пластические деформации частиц при ударе.

2.3. Образование и развитие трещин.

2.4. Характеристики сплошной среды.

2.5. Модели линейных вязко-упругих сред.

2.6. Модели механико-технологических схем разрушения частиц сыпучих материалов.

2.6.1. Матричные модели многоступенчатого разрушения частиц сыпучих материалов.

2.6.2. Кинетические модели многоступенчатого разрушения частиц.

2.7. Выводы ко 2-ой главе.

Глава 3. Экспериментальные исследования механики ударного разрушения частиц минерального сырья в механореакторе.

3.1. Техническая характеристика и конструктивное выполнение механореактора.

3.2. Исследование аэродинамических характеристик механореактора.

3.2.1. Методика исследования аэродинамических характеристик механореактора.

3.2.2. Результаты аэродинамический исследований и их анализ.

3.3. Методика исследования процесса сокращения крупности частиц массопотока.

3.4. Измерительные приборы и устройства для проведения аэродинамических исследований в механореакторе.

3.5. Выводы к 3-ей главе.

Глава 4. Автоматизация и контроль техпроцесса переработки сырья в механореакторе.

4.1. Функциональные системы САР.

4.2. Структурные схемы САР.

4.3. Анализ многоконтурных САР.

4.3.1. Комбинированные САР.

4.3.2. Каскадные САР.

4.3.3. САР с вводом производной от промежуточной регулируемой величины.

4.4. Контроль параметров сырья и автоматизация техпроцесса его переработки в мельнице.

4.4.1. Свойства нерудных сыпучих материалов.

4.4.2. Контроль параметров сырья на ленте транспортера.

4.5. Автоматизация процесса переработки сырья в мельнице ударного принципа действия.

4.5.1. Контроль и автоматизация загрузки мельницы.

4.6. Выводы к 4-ой главе.

Механореакторы для переработки минерального, синтетического или техногенного сырья в своих конструктивных решениях реализуют известные способы механического разрушения частиц массопотока, к которым относятся резание, истирание, раздавливание, свободный или стесненный удар и др. Как правило, реальный процесс переработки частиц в устройствах определяется комбинацией различных способов, например, раздавливание и истирание, удар и раздавливание. С учетом многообразия физико-механических и физико-химических свойств перерабатываемого сырья, имеет место большое разнообразие конструктивных решений устройств, выполняющих операцию их переработки путем измельчения. Затраты, связанные с операцией измельчения природного и техногенного сырья, во всех индустриально развитых странах составляют одну из основных расходных статей бюджета. Высокие затраты определяются огромными объемами перерабатываемых материалов, низкой эффективностью работы устройств, КПД которых составляет от 0,1 до 0,01 % (1).

Конструктивное разнообразие устройств для измельчения сырья, в настоящее время, не решает проблемы энергоресурсосбережения и не дает основания для создания безотходных производств по следующим причинам:

1. Процесс разрушения частиц массопотока во всех типах апробированных и эксплуатируемых устройств выполняется в одной рабочей камере. Наличие в устройстве одной рабочей камеры разрушения частиц определяет одномерно фиксированную величину передаваемой рабочими элементами энергии;

2. Процесс разрушения, активируемый способами передачи фиксированной энергии в одной рабочей камере, не учитывает индивидуальных физических свойств разрушаемых частиц, которые определяются структурой решеток компонентов, их деформационными свойствами;

3. Процесс разрушения частиц любой природы образования, содержащий стадии упругой и пластической деформации, образования зародышевых трещин и их развитие в микротрещины разрушения является индивидуальным;

4. Индивидуальность разрушения частиц определяет рациональную организацию процесса в устройствах по количеству передаваемой им энергии, последовательности и интенсивности протекания каждой из фаз;

5. Повышение селективности разрушения частиц различной природы образования с различными показателями измельчаемости возможно в устройствах, отвечающих требованиям негомогенности их структур по количеству передаваемой энергии, что определяет организацию переработки массопотока по принципу «не измельчай (не разрушай) ничего лишнего».

Реализация указанного принципа возможна в устройствах, технология переработки сырья в которых отвечает требованиям последовательного, многоразового разрушения как с классификацией частиц массопотока, так и без нее. Для обоснования конструктивной схемы и параметров механореактора, в котором реализован принцип «не измельчай (не разрушай) ничего лишнего», отвечающего требованиям энергоресурсосбережения, экологии и рационального природопользования, необходимы всесторонние теоретические и экспериментальные исследования механики структурных преобразований частиц сыпучих материалов при последовательном движении и ударном разрушении. В выполненной работе «Исследование и контроль механики разрушения частиц сыпучих материалов в механореакторе ударного действия» решаются задачи энергоресурсосбережения, экологии и рационального природопользования как за счет конструктивного решения исследованного механореактора, так и за счет обоснованного анализа систем автоматического регулирования процесса переработки сырья, содержащего случайные погрешности отрицательно влияющие на качество конечного продукта. . - Выполненное научное исследование, определяющее новый уровень развития устройств для переработки различных видов сырья по энергоресурсосбережению, экологии и рациональному природопользованию позволяет считать работу по данному направлению актуальной.

4.6. Выводы к 4-ой главе

Проведенный комплексный анализ систем автоматического регулирования процесса переработки сырья в механореакторе ударного действия позволил определить следующие выводы:

1. Сложный процесс переработки негомогенных материалов в механореакторах ударного принципа действия возможно стабилизировать по выбранному критерию многоконтурных САР.

2. Многоконтурная САР наиболее полно будет стабилизировать процесс переработки сырья в механореакторе при наличии в системе промежуточной регулируемой величины.

3. С учетом нерудных сыпучих материалов, которые различаются в широком диапазоне химическим составом, твердостью, прочностью, вязкостью и другими показателями, оптимизация процесса переработки по энергозатратам и качеству получаемых конечных продуктов определяет контроль параметров сырья всей технологической линии от загрузки до конечного продукта.

4. Наиболее достоверные результаты исходных параметров сырья, промежуточных и конечных продуктов переработки возможно получать через воспринимающие элементы САР (датчики) радиационного, рентгеновского, лазерного и других измерений.

5. Обоснованная в работе технологическая схема переработки минерального сырья природного и техногенного образования наиболее полно отвечает требованиям комплексного критерия оптимизации по энергосбережению и качеству конечного продукта переработки.

Заключение:

Выполненные теоретические и экспериментальные исследования механики движения-разрушения частиц сыпучих материалов в механореакторе ударного действия позволяет сделать следующие выводы:

1. Проведенный анализ механики разрушения частиц сыпучих материалов в устройствах, реализующих различные способы механического воздействия на перерабатываемое сырья, определяет высокие энергозатраты по причине несоответствия режимов их работы технологическим требованиям по конечным продуктам переработки.

2. Реализуемые в различных отраслях промышленности устройства многоступенчатого типа, позволяют получить снижение энергоемкости на единицу готовой продукции для различных материалов в пределах от 200 до 400%, повышать степень однородности продукта помола по гранулометрическому составу в пределах от 30% до 70%, снижать переизмельчение материалов до уровня 1-5%.

3. Снижение затрат энергии при переработке минерального сырья природного или техногенного образования возможно только в устройствах обеспечивающих своими конструктивными решениями многоразовую дискретную передачу энергии частицам, величина которой по отдельным этапам и целом соответствует оптимальным критериям разрушения, определенных технологическими требованиями к показателям конечного продукта.

4. Организация движения несущей среды частиц массопотока (воздушного потока) в механореакторах различных конструктивных решений позволяет наиболее полно нормализовать механику движения перерабатываемого путем разрушения сырья, наиболее полно реализовать принцип селективности в функции отбора частиц с общими показателями их измельчаемости.

5. Выполненные методом лепестковых диаграмм исследования по механике движения воздушного потока в мельнице и полученные результаты позволили оптимизировать методом многофакторного эксперимента процесс переработки комовой обожженной извести. Полученные уравнения регрессии позволяют оптимизировать процесс переработки сырья по минимуму энергозатрат и заданных технологических требованиях к конечному продукту.

6. Выполненный анализ САР процесса переработки сырья в механореакторе по различным функциональным и структурным схемам, позволил обосновать наиболее оптимальный вариант автоматизированного управления работы технологической линии переработки алюминиевых шлаков - техногенного сырья негомогенной структуры.

7. Анализ методов и способов контроля параметров технологического процесса переработки сырья в механореакторе, позволил определить и реализовать в производстве комплексный показатель, включающий контроль величины загрузки и энергии разрушения частиц массопотока по конечным показателям продукта переработки.

8. Обоснованные в выполненной работе теоретические положения, апробированные экспериментально, позволяют решать вопросы создания устройств для переработки различных по своим физико-механическим свойствам материалов, на основе оптимизации энергозатрат и качества получаемых конечных продуктов, отвечающих требованиям экологии и рационального природопользования, т.е. создавать безотходные производства.

1. Роже Гийо. Проблема измельчения материалов и ее развитие. Перевод с французского Г.Г. Мунц. М.: Изд. л-ры по строительству, 1964, 112с.

2. Перенос энергии ударом / Cherles R.V., Bruyn R. V.; ВНИИМШС. №2179. 29с. // Mining Engineering, 1956. v.8. №1. P. 47-53.

3. Берон Л.И., Хмельковский И.Е. Разрушаемость горных пород свободным ударом. М.: Наука, 1971. 203 с.

4. Высокоскоростной удар в дроблении / Charles R. V.; ВНИИНеруд. №561/69. Юс. //Mining Engineering. 1956. v.8. №10. P. 1028-1032.

5. К вопросу об ударном дроблении / Maeder Y.; ВУП. №71/39356. 13с. //Aufbereitungstechnik. 1970. №2. Р. 83-86.

6. Измельчение в горнорудной, строительной и пищевой промышленности / Hofmann F.; ВУП. № Б 24223. 25 с. // Fortschritte der Verfahrenstechnik. 1976. v. 14. P. 135-138.

7. Определение оптимального размера частиц, ударяемых при свободном дроблении / Kaben С., ВНИТИ. № 48363/5. 25 с. // Канадзави дайиаку кочакубу кие. 1960. Т.2. № 4. с. 246-255.

8. Гольдсмит В. Удар, теория и физические свойства соударяющихся тел. М.: Стройиздат, 1965,448 с.

9. Способы и возможности ударного измельчения / Andreas Е. ЦНИИТЭстроймаш. № 4996-6. 40 с. // Eguipment mecanigue, Corries et materioux. 1976. № 152. P. 39-47.

10. Ударное дробление / Ehrhard Н.; ЦНИИТЭстроймаш. № БП 76 -9377. 17с. // Eguipement mecanigue des chantiers. 1971. № 106. p. 5153,55-56.

11. Ударное дробление и его практические аспекты / Harvey А. ЦНИИТЭстроймаш. № БП 76 - 10232. 25с. // Quarry Menagers Journee. 1972. V. 56. № 2. p. 57-64.

12. Батуев Г.С., Голубков Ю.В., Ефремов А.К., Федосов А.А., Инженерные методы исследования ударных процессов. М.: машиностроение, 1977, 239 с.

13. Батуев Л.И., Вобликов B.C. Конящин Ю.Г. Исследование влияния скорости приложения ударной нагрузки на эффект дробления горных пород. Сб. трудов ВНИИНеруд, вып. 19. Тольятти, 1965. с. 67-74.

14. Ушаков С.Г. Муромкин Ю.Н., Мизонов В.Е. Об ударе частиц зернистого материала о твердую поверхность. ИЖФ, 1978, т. 34. № 5. с. 839-842.

15. Сыроватка В.И. Исследование процесса измельчения зерна ударом. Тракторы и сельскохозяйственные машины, № 11, 1962. с. 4-11.

16. Барон Л.И. Веселов Г.М., Коняшин Ю.Г. Экспериментальные исследования процессов разрушения горных пород ударом. М.: АН СССР, 1962.219 с.

17. Павлова Н.Н., Шрейнер JI.A. Разрушение горных пород при динамическом нагружении. М.: Недра. 1964. 160 с.

18. Гофман М.С. Шабалин К.Н. О дроблении тел свободным ударом. Горный журнал. № 3. 1964. с. 64-67.

19. Гофман М.С. Дробление тел свободным ударом. Дисс. канд. техн. наук. Свердловск, 1964. 187 с.

20. Никифоровский B.C., Шемякин Е.И. Динамическое разрушение твердых тел. Сиб. отд. АН. СССР. Институт горного дела. Новосибирск, 1973. 271 с.

21. Вахляев А.А. Коменский Н.Ф. Федулов А.И. Ударное дробление крепких материалов. Сиб. отд. АН СССР. Институт горного дела. Новосибирск, 1969, 159 с.

22. Падуков В.А., Аигоненко В.А., Подозерский Д.С. Разрушение горных пород при ударе и взрыве. АН СССР. Кольский филиал им. С.М. Кирова. Д.: 1971.160 с.

23. Научные методы расчета устройств для дробления и грохочения / Flavel М. D.; ВУП. № А 42409. 25 с. // Mining Engineering. 1977. v. 29. № 7. P. 65-70.

24. Измельчительное оборудование / Екояма Г. ВУП. № Ц- 66847. 29 с. // Катаник Караку соти. 1975. № 3. т. 17. с. 44-52.

25. Некоторые теоретические соображения об ударных дробилках и мельницах / Brans Е. С.; Механобр. № 2245. 14 с. // Revue de mettallurgie. 1973. V. 70. № 3. p. 165-170.

26. Измельчение в горнорудной, строительной и пищевой промышленности / Hofmann F.; ВУП. № Б 24223. 25 с.// Forlschritte der Verfahrenstechnik. 1976. V. 14. p. 135-148.

27. Основы измельчения, оценка и обзор теории и практики измельчения / Ironmer R.; Механобрчермет. № 80/36379. 16 с. // Rock Preducts. 1978. V. 81 № 6. p. 72-76.

28. Основы измельчения твердых веществ / Kraft W. НИПРоИНС. № 85. 13 с.// Silikat Journal. 1977. V. 16. №7/8. p. 180-185.

29. Принципы дробления и измельчения / Partridge А. С. Механобрчермет. № 81/4917. 11с.// Mine and Querry. 1980. v.7. № 78. p. 70-73.

30. Расчеты в дроблении и измельчении. Ч. I/II / Bond F.; Механобр. № 2250. 64 с. //Материал фирмы Allies Chalmers. США.

31. Современное состояние техники измельчения / Судзики Д. ВУП. № Ц-99744. 17 с. //Тайкабуцу. 1976. Т. 28. №233. с. 344-350.

32. Физические аспекты измельчения и новая формула закона измельчения / Rums Н. ВНИПИСТРОМСЫРЬЕ. № 4. 42 с. // Powder Technology. 1972. V. 7. № 3. p. 145-159.

33. Моргулис M.JI. Современная техника тонкого измельчения и четкой классификации // Журнал Всесоюзного химического общества им. Д.И. Менделеева. 1965. Т. 10. № 1. с. 67-72.

34. Reis/ Verfahrenstechnische und technologische probleme bei der Zerkleinerung weicher bis mittelharter Stoffe // Aufbereitungstechnik. 1964. V. 5. №4. p. 166-178.

35. Демидов A.P., Чирков C.E. Способы измельчения и методы оценки их эффективности. М.: УИНИТИ Госкомзага СССР, 1969, с. 5, 44.

36. Товаров В.В. Исследование процесса измельчения в центробежной роторной мельнице дробилке. Труды института Гипроцемент, вып. 22,1960. с. 3-42.

37. Глебов Л.А. Исследование рабочего процесса вертикального пальцевого измельчителя. Дис. канд. техн. наук. М.: 1976.218 с.

38. Блиничев В.Н. Разработка образования и методов его расчета для интенсификации процессов тонкого измельчения и химической реакции в твердых телах. Дис. д-ра техн. наук. Иваново, 1975. 317 с.

39. Гуюмджян П.П. Разработка и исследование высокоскоростных измельчителей ударного действия. Дис. канд.техн наук. Иваново, 1974,184 с.

40. Клейс И.Р., Ууэмыйс Х.Х. Износостойкость элементов измельчителей ударного действия. М.: Машиностроение, 1986. 157 с.

41. Исследование процесса измельчения сталеплавильных шлаков и < создание многоступенчатой дробилки центробежно-ударного действия. Отчет № 3-82 (п/о «Ижсталь»). Руководитель темы В.А. Денисов. № Г.Р. У 24524 Инв. № Г84531. Ижевск, 1987. 134 с.

42. Барон Л.И. Конящин Ю.Г., Курбатов В.М. Дробимость горных пород. М.: Изд. Ан СССР, 1963. 166 с.

43. Ходанов Г.С. Физика измельчения. М.: Наука, 1972. 308 с.

44. Criffith A.A. Phil. Trans. Roy. Soc. London, 1920. Set. A., 221. p. 163198.

45. Хеман К. Введение в механику разрушения. М.: Мир, 1988. 364 с.

46. Шполянская А.Л. Исследование механических свойств зерна при статическом и ударном сжатии. Дис. канд.техн.наук. М., 1947. 167 с.

47. Шрейнер Л.А. Твердость хрупких тел. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1949. 144 с.

48. Paradakis M. Recherches sur la broyabillte la matiere // Revue des Materienre de Construction et de Travaux Publies. 1957. № 500. p. 131139.

49. Колмогоров A.H. О логарифмическом нормальном законе распределения размеров частиц при дроблении // Док. АН СССР. Новая серия. 1941. Т. XXXI. № 2. с. 99-101.

50. Fay, Су, es Zseles В.: A. Kolmogorov fete aptitaselmelet kiterjesztese kiilonhozo fajsulyuanyegok orlesere Exteneion of Kolmogorov theory of communition to the grinding of materials of different specific gravity // Energia es Atomtechnika. 1960. 8.

51. Климович В.У. К проблемам теории измельчения. Научные труды омского института инженеров транспорта. 1964. Т. 48. С. 5-15.

52. Барон Л.И., Логунов Б.М., Позин Е.З. Определение свойств горных пород. М.: ИНТИ, 1962. 333 с.

53. Белянкин Ф.М. Испытания камня для дорожного покрытия. Изд-во АН. УССР, 1934. 36 с.

54. Двужильная Н.М. Механическая прочность углей и антрацитов и методы ее определения // Работы Доп. УГИ. Углетехиздат, 1950. № 8, с. 83-93.

55. Ромадин В.П. Пылеприготовление. М., Л.: Госэнергоиздат, 1953, 519 с.

56. Талабр Ж. Механика горных пород. М.: Госгортехиздат, 1960. 430 с.

57. Сыеков К.И. Методика определения прочности кусковых материалов//Заводская лаборатория. 1947. № 10. с. 1202-1205.

58. Протодьяконов М.М. Определение крепости угля на шахтах // Уголь, 1950, №9, с. 20-24.67.0левский В.А. Конструкции, расчеты и эксплуатация дробилок. М.: Металлургиздат, 1958.

59. Теория измельчаемости и измельчение бинарных смесей / Remenyi К; ВУГТ. №2565. 221 с // The Theory of Crindobility and the Comminution of Binery Mixtures.

60. Gotte A. Fragen der Hartserkleinerung Zeetschrift Zement Kaek - Cipa // bau Verleg Cmbn Niesbaden - Deutschland, 1952. № 12. p. 383-394.

61. Беренде Д. Классификация мельниц ударного действия. Труды Европейского совещания по измельчению. Франкфурт-на-Майне 1962. М.: Стройиздат, 1966. с. 445-451.

62. Клуманцев Б.В., Косарев А.И. Роторные дробилки. Обзор М.: ЦИНТИ по автоматизации и машиностроению, 1963. 55 с.

63. Барабашкин В.П. Молотковые и роторные дробилки. Конструкции, расчет. Монтаж и эксплуатация. М.: Госгортехиздат, 1963, 132 с.

64. Мельников С.В. Механизация и автоматизация животноводческих ферм. JL: колос, 1978. 559 с.

65. Акулов В.И. Современные вибрационные измельчители без мелющих тел. М.: Промстройиздат, 1957. 75 с.

66. Бушуев Л.П. Моргулис Н.Л., Трусов Б.К. О перспективности применения некоторых классов дробилок ударного действия // Строительные и дорожные машины, 1965, № 12, с. 28-29.

67. Дубровский И.Е. Влияние конструктивных и режимных параметров на работу молотковых мельниц // Энергомашиностроение. 1968, №1, с. 4-10.

68. Riley R.V. Theory and practice of crushing and grinding // Chemical and process engineering, 1965, ч 6, № 4, p. 189.

69. Соколов H.B. Анализ работы шахтных мельниц и обобщение опытных данных // Энергомашиностроение, 1957, № 3, с. 7-12.

70. Бауман В.А. Роторные дробилки. М.: Машиностроение, 1979. 271 с.

71. Конструкция, рабочие параметры и область применения машин для дробления твердого материала / Batory В.; ВНИИТ № 1358, ч. 2., 13 с. // Schweiser Baustoff Industrie, 1975, № 2, p. 19-24.

72. Дробилки, мельницы, молотковые дробилки, молотковые мельницы, мельницы сушилки ударного действия фирмы Бюттер / Материал фирмы Butter-Werke A. G. // ВУП. №51271, 17 с.

73. Никитин В.М., Брусин М.А. Исследование влияния продувки молотковых мельниц на процесс размола // Изд. вузов. Машиностроение, 1965, №15, с. 112-116.

74. Головков Ю.Н., Дегтев О.Н. Об эффективной работе молотковых дробилок // Теплоэнергетика, 1978, №2, с. 80-82.

75. Hall Y.R. Material discharge structure for hemmer mills: патент США, №2500031,1950.

76. Головков Ю.П., Быстров A.B. Повышение надежности работы молотковых дробилок // Энергетик, 1981, № 6, с. 19.

77. Центробежные дробилки и вакуум / Planiov Rene: ВНИИТИ № 36079/3, 30 с. // Revue des materiause de construction, 1962, № 557, p. 42-49.

78. Новые конструкции отражательных дробилок для мелкого дробления / Behren D.; ВНИИТИ, № 601, 43 с. // Arbeitungetechnik, 1964, №5, р. 259-270.

79. Новый тип центробежно-ударной дробилки / Zbraniborski О.; ВТП (Свердловское отделение). № 621, 5с. // Koks. Smola. Cas. 1966, № 1, p. 6-7.

80. Денисов B.A., Сыроватка В.И., Карташов С.Г., Фокин В.В. Устройство для дробления твердо-сыпучих материалов: Патент ФРГ №ДЕ 3342765-С-2. 1983.

81. Денисов В.А., Сыроватка В.И., Карташов С.Г., Фокин В.В. Устройство для дробления твердо-сыпучих материалов: Патент Великобритания №2150043, 1983.

82. Волочек В.И., Косарев А.И., Стрельцов В.А. Центробежные дробилки ударного действия и их сравнение с роторными // Строительные и дорожные машины. 1964. № 9. с. 30-33.

83. Пастухов Н.В. Теория шаровых и стержневых мельниц // Горный журнал. 1933. № 10-11. с. 66-70.

84. Глебов JI.A. Исследование рабочего процесса вертикального пальцевого измельчителя. Дис. канд.техн.наук. М.: 1976, 918 с.

85. Revnivtsev V.I. Selective Liberation of Minerals, XII Int. Mineral Proc. Congress (Preprint), San Paulo, 1977.

86. Hertz H., Ges Werke. Bd. 1 Leipzig 1985, p. 155.

87. Боуден Ф.П., Тейбор Д. Трение и смазка твердых тел. Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1968.

88. Хейнике Г. Трибохимия. Пер с англ. / М.: Мир, 1987, 584 с.

89. Владимиров В.И. Физическая теория пластичности и прочности / Под ред. B.C. Смирнова. Ч. 1. Дефекты кристаллической решетки, 1973. Ч. 2. Точечные дефекты, 1976. Изд. Ленинградского политехнического института.

90. Griffith А/А/ proceedings of the 1st. International Congress of Appliod Mechenies, Delft. The Nothorlends. p. 55-63.

91. Rumpf H., I. Europ. Symp. Zerkleinern, Neinheim, 1962. p. 1.

92. Гольдсмит В. Удар. Теория и физические свойства соударяемых тел. М: Изд-во литературы по строительству, 1965.

93. Кафаров В.В., Дорохов И.Н., Арутюнов С.Ю. Системный анализ процессов химической технологии. М.: «Наука», 1985.

94. Ахназарова C.JL, Кафаров В.В. Оптимизация эксперимента в химии и химической технологии. М.: В.Ш., 1978.

95. Денисов В.А. Механико-технологические основы создания центробежных измельчителей для зерна и других материалов. Дис. доктора техн. наук. М.: 1992, 420 с.

96. Breistein В. Logaritimico normal distributions on breakage of solids //Ind. Eng. Chem, 1940, p. 2285-2291.

97. Фельдбаум A.A. Электрические системы и основы автоматизации. М.: В.Ш., 1995.

98. Доценко А.И. Строительные машины и основы автоматизации. М.: В.Ш., 1995.

99. Добронравов С.С. Строительные машины и основы . автоматизации. М.: В.Ш., 2001.

100. ИЗ. Бородин И.Ф. Автоматизация технологических процессов. М.: Колос, 2005.

101. Горнштейн JI.JI. Основы автоматики и автоматизации производственных процессов. М.: В.Ш., 1968.

102. Депнев в.И. Комплексная механизация и автоматизация строительства. Л.: ЛДНГП, 1987.

103. Кудрявцев Е.М. Комплексная механизация и автоматизация производственных процессов. М.: Стройиздат. 1983.

104. Евдокимов В.А. Механизация и автоматизация строительного производства. Л.: Лен. отд., 1985.

105. Бутуев С.Д. Автоматика и автоматизация производственных процессов. М.: В.Ш., 1990.

106. Пугачев А.В. Контроль и автоматизация переработки сыпучих материалов. М.: Энергоатомиздат, 1983.

107. Ганиев Г.А. Вопросы динамики сыпучей среды. М.: Госстрой издат, 1958.

108. Лебединский В.Г., Плягонов П.Н. Характер движения зернового потока при обтекании тел различной геометрической формы // Труды Одесского технологического института. Г. IX, 1985.

109. Пинчук С.И. Применение радиоизотопной техники в коксохимическом производстве. Киев: Техника, 1976.

110. Тиль Р. Электрические измерения неэлектрических величин. М.: Энергоатомиздат. 1987.

111. Гольдин М.Л. теоретические основы измерительной техники фотонного излучения. М.: Энергоатомиздат, 1985.

112. Гельфанд М.Е. Выбор геометрии измерения при контроле плотности сыпучих материалов // Изотопы в СССР, 1976, № 45.

113. Автоматизированная система контроля профиля шихтовых материалов в доменной печи / В.А. Гудовский, Н.Т. Данильченко, В.Д. Косерев // Приборы и системы управления, 1986, № 9, с. 14-17.

114. Осмачкин Б.П. Радиоизотопные методы контроля в строительстве. М.: Атомиздат, 1977.

115. Смоляк В.А., Васильченко В.И. Радиоизотопный контроль и автоматика в черной металлургии. М.: Атомиздат, 1972.

116. Гольдин М.Л. Контроль и автоматизация процессов дробления и измельчения руд. М.: Атомиздат. 1971.

117. Лобанов Е.М. Радиоизотопные приборы в промышленности строительных материалов. М.: Атомиздат, 1973.

118. Прикладная аэродинамика / Под ред. проф. Краснова Н.Ф. М.: В.Ш., 1974.

119. А.М.Липанов, В.А.Денисов. Универсальная мельница. Патент №2116131.

120. Завод ячеистого бетона BE РОК ДАЮ"женер завода го бетона1. З^Ё.Гальченко1998 г.

121. Техническое задание на проектирование пылегазопровода от сепаратора мельницы модели ММС 1500-900-10 к циклону производительностью 20 000 м3/час

122. Разработал: аспирант Института прикладной механики УрО РАН Причинин А.Е.1. S » t+w* 1998 г.1. Согласовано"1. Главный технолог ЗЯБ

123. Г.А.Вятчанина " i " к^ау? 1998 Г. Главный механик ЗЯБ1. В.Н. Буторинт1998 г.

124. Главный конструктор ЗЯБ О.Б.Некрасов "Я " 1998 г.1. Главный энергетик ЗЯБ1. А.В.Азимов% » 1998 г

125. Зав. лабораторией ЭИЦ ИПМ УрО РАН1. Г'Яд.т.н. В.А.Денисов1998 г.1. Введение

126. Настоящее техническое задание разработано на проектирование пылепровода для транспортирования извести от мельницы модели ММС 1500-900-10 к циклону, производительностью 20 000 м 3/ч.

127. В ТЗ, на основании выполненного решения, определена оптимальная схема линии пылепровода с учетом всех технологических параметров определяемых как работой мельницы, так и планировкой оборудования в цехе.2. Основание для разработки

128. Данные лабораторных и производственных испытаний опытно-промышленного образца мельницы универсальной модель ММС 1500-900-10, отраженные в журнале учета испытаний, проведенных Институтом прикладной механики УрО РАН.

129. Сведения, доступные из научно-технической информации и литературных источников (см. приложение 1).

130. Цель и назначение разработки

131. Пылегазопровод от сепаратора к циклону предназначен для транспортирования продукта помола, соответствующего ГОСТ 9179-77 "Известь строительная".4. Технические требования

132. Пылепровод монтируется в помольном отделении цеха № 2 ЗЯБ, между мельницей марки ММС 1500-900-10 и циклоном.

133. Режим работы пылепровода непрерывный.

134. Микроклимат внутри помещения:- температура окружающей среды, °С 18° . 40°;- относительная влажность воздуха, % 60 . 90.6. Специальные требования

135. Пылепровод должен отвечать требованиям эксплуатации в закрытых помещениях по II категории пожароопасности.

136. Требования к безопасности конструкции по ГОСТ 12.2.042-79.

137. Общие требования к продуктам помола по ГОСТ 9179-77.

138. Уровень вибрации по ГОСТ 12.1.012-78 не выше 92 Дб при частоте 63 Гц.

139. Внешний вид должен удовлетворять требования промышленной эстетики.

140. Перечень документов, подлежащих согласованию

141. Исходные требования. Примечания: 1. По согласованию с заказчиком требования данного ТЗ могут уточняться в процессе разработки конструкторской документации пылепровода.

142. Конструктивные схемы, приведенные на прилагаемых рисунках, являются рекомендательными.1. Литературные источники

143. Мартынов В.Д. и др. Строительные машины и монтажное оборудование. М., Машиностроение, 1990.

144. Ромадин В.П. Пылеприготовление. М., Госэнергоиздат,1953.ось гор/овикы Приложение 2продолжение)

145. Рис.2. Нижнее поворотное колено