автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.08, диссертация на тему:Исследование и расчет оптимальных условий тонкого измельчения в аппаратах ударно-истирающего типа

РГб од

о о : .; На правах рукописи

с. ¿1 : .; ; •" .'

Потемкина Светлана Павловна

УДК 622.333: 622.734

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАСЧЕТ ОПТИМАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ ТОНКОГО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ В АППАРАТАХ УДАРНО-ИСТИРАЮЩЕГО ТИПА

Специальность 05. 15. 08 - "Обогащение полезных ископаемых"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Иркутск 1997

Работа выполнена на кафедре "Обогащения полезных ископаемых' Иркутского государственного технического университета

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Дубенский А.М.

Официальные оппоненты:

академик, заслуженный деятель науки и техники России, доктор технических наук, профессор Байбородин Б. А.,

кандидат технических наук, доцент Ястребов К.Л.

Ведущее предприятие: институт химии твердого тела и переработки

минерального сырья СО РАН.

Защита диссертации состоится" <Ю " ЬЩ)(/А 1997г. в часов на заседании диссертационного совета Д 063. 71. 01 при Иркутском государственном техническом университете /664074, г. Иркутск, Лермонтова, 83/

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Иркутского государственного технического университета.

Автореферат разослан " ¿А&Л 1997

г.

Ученый секретарь диссертационного совета

В.М. Салов

ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы заключается в широком использовании тонкого измельчения в различных отраслях промышленности. Большое значение оно имеет в подготовительных процессах для обогащения полезных ископаемых. Снижение крупности перед обогатительными операциями вызывается необходимостью раскрытия сростков в труднообогатнмых рудах с тонковкрапленными ценными минералами, что во многом определяет полноту их извлечения из горных пород. Это важно тем более, что труднообогатнмых руд становится все больше.

Помимо переработки минерального сырья тонкое измельчение применяется в металлургической, химической, фармацевтической, пищевой промышленности, в производстве строительных материалов, минеральных удобрепий и других отраслях.

Тонкое измельчение способствует интенсификации физико-химических реакции и является определяющим процессом в механо активации веществ, так как при воздействии механических сил изменяются физические и химические свойства материалов, увеличивается их реакционная способность. Активация минеральных веществ посредством тонкого измельчения стала основой ряда новых экологически чистых производств и химических технологий.

Актуальность диссертации определяется необходимостью создания высокоэффективных аппаратов и разработки режимов их эксплуатации с целью максимальной интенсификации процесса измельчения при минимальной металлоемкости и энергетических затратах. Эта проблема может быть решена путем моделирования процессов и разработки на его основе оптимальных конструктивных, параметров и режимов эксплуатации измельчительных аппаратов.

В настоящей работе предлагается теоретическое решение проблемы путем разработки и расчета физической модели на примере двух типов планетарных мельниц.

Диссертационная работа выполнена по заказу и в соответствии с тематикой научно-исследовательского института нефте-и углехимического синтеза при Иркутском государственном университете для решения проблемы тонкого измельчения с целью превращения тонкодисперсного угля в жидкое топливо (НИР №396).

Аптоп защищает физическую модель технологического процесса измельчения в планетарных мельницах и основные положения, вытекающие из нее, а именно, механизм измельчения:

1 .Удар шара по цилиндрической поверхности мельницы.

2.Истирание материала за счет прижима его к цилиндрической поверхности*который обеспечивает кинетическая энергия.

3.Истирание материала вращением шаров вокруг его осей.

Цель работы заключается в разработке новой физической модели технологического процесса измельчения в планетарных мельницах для интенсификации измельчения за счет оптимизации конструкций и режимов работы.

Методы исследования. В работе использован комплексный метод исследований, включающий математическое моделирование измельчения в планетарных мельницах. Исследование на ЭВМ и установление оптимальных режимов работы расчетных мелышц на основе разработки физической модели. Статистическая обработка полученных результатов.

Научная нопизна работы

• Разработана физическая модель технологического процесса измельчения в планетарных мельницах, отражающая связь между конструкцией, размерами мелющих тел, характером их движения (поступательного и вращательного) и технологическими режимами работы аппаратов, позволяющая управлять процессом измельчения.

• Получены новые дифференциальные уравнения, наиболее полно характеризующие движение мелющих тел ■ планетарных мельниц двух типов с вертикальным и горизонтальным расположением барабанов цилиндрической формы.

• Численным интегрированием и исследованием на ЭВМ определены оптимальные технологические режимы работы, обеспечивающие высокую интенсивность измельчения применительно к рассчитанным конструкциям аппаратов.

Практическая ценность работы

1.На основе разработанной физической модели технологического процесса в зависимости от типа конструкций аппаратов, размеров мелющих тел и режимов работы возможно создание различных вариантов конструкций планетарных мельниц, обеспечивающих наибольшую эффективность измельчения при минимальных энергозатратах и металлоемкости.

2.Работа позволяет осуществить глубокий анализ эффективности процессов измельчения в различных типах существующих планетарных мельниц и снизить число испытаний при проведении научно-исследовательских работ.

3.Существенное снижение энергетических затрат, связанных с возможностью сокращения скоростных режимов работы мельниц при сохранении того же эффекта измельчения. Этому также способствует и уменьшение числа испытаний при выполнении исследовательских работ. Все это приводит к значительному экономическому эффекту.

Апробация работы. Результаты, полученные при выполнении диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-техническом семинаре стран СНГ "Механохимические реакции" на секции "Физико-химическая механика разрушения" (Одесса, 1993 г.); в научной

школе "Вибротехнология - 93" по механической обработке дисперсных (сыпучих) материалов и сред (Одесса, 1993 г.); на научно-технической конференции машиностроительного факультета Иркутского государственного технического университета "Разработка ресурсосберегающих технологических процессов" (Иркутск, 1994 г.); в научной школе стран СНГ "Вибротехнология-95" по измельчению и активации (Одесса ,1995г.); п институте прикладной физики HAH У краппы (Сумы, 1995г.); на ежегодной научно-техшиеской конференции машшгостроителыгого факультета Иркутского государственного технического университета (Иркутск, 1996г.); на Втором Сибирском конгрессе по Прикладной и индустриальной математике (ИНПРИМ-96) (Новосибирск, 1996 г.); в механохимической ассоциации РАН (Москва, 1996 г.); в АОЗТ "ХОЛДИНГ АЛЬЯНС" (Москва, 1996 г.); в шестой научной школе стран СНГ "Вибротехнология-96" по механической обработке дисперсных материалов и сред (Одесса, 1996 г.).

Публикации. По результатам диссертационной работа опубликовано 8 статей, 6 научных отчетов.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 3-х глав, основных выводов, списка литературных источников из 103 наименований и содержит 107 страниц машинописного текста, включая 20 рисунков, 10 таблиц.

АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ТЕОРИИ ТОНКОГО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ

Большое многообразие физико-механических свойств измельчаемых материалов и требований, предъявляемых к продуктам измельчения, приводит к необходимости использования различных типов измельчающих аппаратов. Применение того или иного типа мельницы зависит от цели измельчения. Основным отличительным признаком каждого измельчительного устройства является, прежде всего, вид механического воздействия на измельчаемый материал (удар, раздавливание, раскалывание, истирание, сжатие или их сочетание).

К настоящему времени разработано большое количество Мельниц для диспергирования материалов. Достаточно разнообразен класс устройств, применяемых для тонкого и сверхтонкого измельчения. Следует отметить, что измельчительная техника такого типа должна удовлетворять основным требованиям: это скоростная техника с высокой концентрацией энергии в единице рабочего объема и с большой частотой воздействия на измельчаемый материал.

Известно, что дробящие и измельчающие аппараты всех типов по металлоемкости занимают первое место в машиностроении. Между тем процессы измельчения, особенно топкого, очень энергоемки и малоэффективны.

Выбор гомельчителыюго аппарата для получения необходимой дисперсности, определенных физико-химических свойств материала и увеличение эффективности его работы - одни из важнейших проблем измельчения. Их решение должно основываться на определении оптимальной конструкции измельчающего оборудования и точного расчета технологических режимов их работы.

Современная наука ставит задачу единого подхода к созданию новых типов аппаратов избирательного измельчения, основанных на разработке математических моделей. Именно с их помощью возможна отработка оптимальной конструкции и, что самое главное, точного расчета технологических параметров работы измельчающих аппаратов.

В. И. Ревнивцев в книге "Селективное разрушение минералов" отмечал, что в измельчении "...селективность процесса сильно зависит от точного соотношения значительного числа факторов: скорости ударного взаимодействия, направления удара, жесткости соударяющихся тел и др.".

С учетом этих соотношений решена задача избирательного дробления в центробежной дробилке метательного типа в работе А.М.Дубенского, С.Б. Леонова "Обогащение слюд". Для дробилки этого типа разработана система точ1Юго регулирования и управления процессом на основе численного интегрирования дифференциальных уравнений движения материальной точки по внутренней поверхности вращающейся чаши и над ее фланцем вплоть до удара о дробящую поверхность.

Примером решения такой же задачи является внедрение газоструйного измельчения при обогащении асбестосодержащих руд (В.П. Яшин, A.B. Бортников. Теория и практика самоизмельчения. М.: Недра, 1978).

В практике тонкого измельчения наиболее широко применяются мельницы планетарного типа. Анализ работ, посвященных планетарным мельницам, показал, что общим для большинства работ, посвященных разработке теории расчета планетарных мельниц, является вывод траектории движения частиц и центра массы шара. Однако в большинстве расчетов не учитывается принцип измельчения - раздавливание, удар или истирание, соответствующие поступательному и вращательному движению мелющих тел, а также вращение мелющих тел вокруг собственных осей, в связи с чем возникает сомнете в адекватности предлагаемых моделей реальным процессам.

Особый интерес в области теоретических основ устройства планетарных мельниц представляют работы Е. Г. Аввакумова, В.В. Болдырева, Т.С. Юсупова, Г.С. Ходакова, С.И. Голосова, E.H. Жирнова, В.И. Молчанова, JI. П. Бушуева и других.

В этих работах не рассматриваются непосредственно мелющие тела. В расчетах учитываются только скорости вращения и геометрические соотношения устройств, но этих параметров недостаточно для создания

физической модели, точно определяющей элементы конструкции измельчительного аппарата и технологические режимы его работы.

Проблематичным остается вопрос эффективности измельчения в зависимости от конструктивных параметров аппаратов с учетом энергетических затрат и характера движения мелющих тел.

Эта проблема может быть решена только путем моделирования конструкции оптимального аппарата с учетом отмеченных выше параметров, а также технологических режимов его эксплуатации.

Настоящая работа посвящена решению поставленной проблемы для двух типов планетарных мелытц (вертикального и горизонтального исполнения).

РАЗРАБОТКА ФИЗИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ТОПКОГО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ В АППАРАТАХ ПЛАНЕТАРНОГО ТИПА

1. Расчет планетарных мельниц с вертикально установленными барабанами, вращающимися вокруг собственной оси и совершающими поступательное двюшше относительно центра платформы.

Анагап работ в области теорий и практики тонкого измельчепия показал, что наиболее высокоэнергонапряжешшми аппаратами являются планетарные мельницы. На рис. 1 представлена схема устройства расчетной планетарной мельницы АИ-2.

Установлено, что шестерни В и С относительно неподвижной оси AZ движутся поступательно. Движение шара с радиусом а начинается от центра цилиндра мелыпщы по ее горизонтальному дну с последующим переходом на вертикальную поверхность. Шар, двигаясь по плоскости дна мелыпщы, катится и вертится без скольжения. При . качении шара по плоскости без скольжения предполагается, что плоскость является идеально шероховатой, то есть существуют условия, при которых на координаты и скорости точек шара налагаются определенные ограничения - связи, препятствующие скольжению.

Из условия, определяющего качение шара без скольжения, получены уравнения неголономных связей (неинтегрируемых)

- Í2R sin(cc + р) + г + аф sin 0 cos(i{/ — р) — aé sin(v{/ — р) = О,

- Í1R cos(a + р) + rp + аф sin 0 sin(\j/ - р) + а0 cos(\j/ - р) = О,

где г - полярный радиус точки С (центра массы шара); Р - полярный угол; R = |АВ| (рис. 1); ср, 0, vj' - углы Эйлера; а = Í21.

Используя метод Payca, являющийся комбинацией Лагранжевых методов обобщмшых координат (г, р, <р, 0, и неопределегашх множителей, определены дифференциальные уравнения движения центра массы шара по дну цилиндра (2)

к 2 (ё + ф\)/ sin о) = -a sin( V - p)[r - rp2 - n2R cos(a + p)] +

+ acos(vj/-p)[2rP + rp + íi2Rsm(a+p)],

k2 -^(q> + \¡/cos6) = asinGcos(vi/-p)[r-rp2-Q2Rcos(a + p)]+ (2) +a sin O sin(v)/ - p)^2rp + rp + Í22R sin(a + p)j,

i¡> + ф eos 0 = С j,

где к-радиус инерции шара относительно любой его оси, проходящей через

Для расчета траектории движения центра массы шара по поступательно движущейся горизонтальной плоскости (дну барабана) систему дифференциальных уравнений (2) следует дополнить уравнениями связей (1).

В некоторый момент времени ^ шар совершает удар о цилиндрическую поверхность мельницы. К моменту удара шар имеет две неподвижные точки: точку соприкосновения с дном цилиндра и вновь приобретенную при ударе о цилиндрическую поверхность.

У

После удара шар переходит на вертикальную поверхность, терял точку соприкосновения с дном. Происходит подскок, в результате чего теряется часть энергии и скорости, шар освобождается от связи (1), что отражено в полученных уравнениях (3).

Gi[k2 + а2 sin2(y -р)]-а2ф, sinGsin(\[/-р) cos(у -р) = (я2 + k2]ó0,

-а20! sinQsin(v-p)cos(i|/-p) +aójeos2 Q + s¡n2 0cos2(v)/-p)J +

+ (k2 +a2jij/1-cos0 + k2<¡>1 = (a2 sin2 0+к2}ф0 + к2ф0 cosG+ (3)

+ ÍIRa eos e(l - cos(a + p)),

(к2 +а2]ф1 соэО+^ + а2)^ =к2(ф0 cos8 + 4/0)-bQRa(l-cos(a+p)),

где ф, 0, *;/ - утлы Эйлера; фо,0о,фо- скорости шара в момент столкновения шара со стенкой цилиндра;.^,О^ф, -скорости, которые получает шар после удара.

Скорости Фi,Q 1,ч/,, определенные из уравнений (3), являются начальными для движения шара по вертикальной поверхности цилиндра мельницы. В момент t0, когда шар ударяется о вертикальную стенку цилиндра, скорость точки соприкосновения шара с ней равна нулю. Из этого условия определены уравнения неголономных связей, наложенных на координаты и скорости центра массы шара при его движении по цилиндрической поверхности мельницы (4) - Í2R + гр + аф cos9 + аф = О,

(4)

z + avs¡nGcos(iy -р) -aÓsin(y -р) = 0.

На основе функции Лагранжа для тяжелого шара, катящегося по внутренней поверхности цилиндра, получены дифференциальные уравнения движения шара по цилиндрической поверхности (5)

Влияние вращения платформы на движение шара по внутренней поверхности цилиндра учтено при использовании функции Лагранжа для составления уравнений движения центра массы шара (2) и (5) и уравнений связи (1) и (4), передающих динамическое воздействие на шар. ai-p + £22Ra sin (fit + P) = к2(ф + ф cos 0 - фЁЬш о),.

к^Э + ффв'шО) = -a(z + g)sin(\j/ -p),

к2(ф + ф cosÓ - фё sin О) = a cos e(rfi + fi2R sin(Qt + p)) +

+ a(z + g)sin0cos(\)/ -p), 2. Расчет горизонтально установленной мельницы с вращением вокруг собственной оси и вращением относительно центра установки.

Кинематическая схема планетарной центробежной мельницы (ПЦМ) представлена на рис.2. Установлено, что цилиндры совершают сложное

движение: они движутся поступательно относительно точки А (рис. 3) и одновременно вращаются вокруг собственной оси с угловой скоростью О.1. Эти движения являются переносными и известными, поскольку угловые скорости Г21 и С12 заданы.

Так как цилиндры расположены горизонтально, шар, находящийся на его внутренней поверхности, имеет с цилиндром одну общую точку. Поскольку по поверхности цилиндра шар катится без скольжезшя, представляется возможным определить неголономные связи шара с поверхностью (6).

- sin(oc + Р + у) + Cl2 Р + РУ + ау + аф cosG = О, z-a0sin(4/-p-y)+a<psin0cos(vy ~р-у) = О, где R=|AB|; р=|ВС|; а - радиус шара; ф, 0, ц/ - углы Эйлера у - полярный угол, образованный плоскостью Oxz и плоскостью проходящей через ось Oz и центр тяжести шара С; a =£2it; р= fht (рис.3).

к2~(н/ +9COS0) = ару - aRiîJ cos(a + р +у) -gasin(p + y), к2(9 +mu/sinG) = —azsinivu — В-у),

\ ' . (7)

к2—(ф + vj/cosG) = ару cosG + azsinGcos(v|/ — Р - у) — -aRÎ22 cosGcos(a + р + у) -ga cos0sln(p + у).

Для вывода уравнений движения центра массы шара (7) используется метод Рауса, учитывающий его потенциальную и кинетическую энергию, приобретенную под действием динамических сил.

Совместное решение систем (6) и (7) дает возможность определить параметры, характеризующие движение шара по внутренней поверхности цилиндра, в зависимости от конструктивных параметров мелышцы и. технологических режимов ее работы.

Таким образом, совокупность систем дифференциальных уравнений (1), (2), (4) и (5), отражающих движение шара по внутренней поверхности барабана вертикальной мельницы (с учетом корректив скорости при ударе (3)) и (6) и (7) - горизонтальной, представляют физические модели расчетных мельниц. Полученные модели позволяют установить направление, траектории и характер движения мелющих тел, параметры конструкции мелышц и оптимальные технологические режимы их работы.

В данном разделе выполнен расчет и исследование на ЭВМ параметров устройств и режимов работы двух типов планетарных мельниц (с горизонтальным и вертикальным расположением барабанов).

Параметры устройств и режимы их работы рассчитываются для установления энергии мелющих тел, обеспечивающих эффективное измельчение материалов.

Х4 т8

Рис.3. Расчетная схема ПДМ.

У

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ МЕЛЬНИЦ ПЛАНЕТАРНОГО ТИПА

Анализ специализированной литературы в области планетарных мельниц показал, что в ней не содержится расчетов, аналогичных выполненным в настоящей работе.

Голосовым С.И. и Молчановым В.И. в статье "Центробежная планетарная мельница, ее технические возможности и применение в практике геологических исследований"(В кн. Физико-химические изменения минералов в процессе сверхтонкого измельчения. -Новосибирск.: Наука, 1966) рассчитывается критическое число оборотов планетарной мельницы. В работах Жирнова E.H. (Графоаналитическое построение относительной траектории движения частицы в барабане планетарной мельницы) и Бушуева Л.П. рассматривается движение частицы и загрузки в барабане планетарной мельницы. В работе Ким Бен Ги (Изв. вузов. Горный журнал, 1975,№9) объясняется только характер движения мелющих тел в планетарной мельнице с горизонтальным расположением осей вращения. Но это далеко от построения физической модели процесса измельчения в планетарных мельницах.

Во всех рассмотренных работах в области планетарных мельниц шар представляется как точка, в связи с чем : невозможен учет вращения его вокруг собственных осей.

В настоящей работе эффективность планетарных мельниц определяется вычислением энергии шара.

Кинетическая энергия мелющих тел (шаров) рассчитывается по формуле (8) для определения параметров устройств и технологических режимов работы планетарных мельниц, обеспечивающих эффективное измельчение материалов.

»£(«,? + «, 1 + с4 W

mv

где _£__ кинетическая энергия поступательного движения шара,

2

-^-^соI +(й\ +■ oojj-кинетическая энергия вращения шара вокруг центра

масс. Скорость движения центра масс шара vc, а, следовательно, его кинетическая энергия зависят от следующих технологических и конструкционных параметров планетарной мельницы: частоты вращения платформы, расстояния между центрами вращения платформы и цилиндров -|АВ| =R (рис.1. 3), диаметра и высоты внутренних поверхностей цилиндров, установленных на платформах, геометрических размеров мелющих тел, в данном случае радиуса шара.

Кинетическая энергия шара может варьировать в широком диапазоне путем изменения перечисленных параметров конструкции планетарной мельницы и режимов ее работы. В планетарной мельнице с вертикально

установленными барабанами цилиндрической формы кинетическая энергия вычисляется на ЭВМ в три этапа:

1.Кинетическая энергия шара, движущегося по горизонтальной плоскости до удара о вертикальную поверхность цилиндра.

2.Кинетическая энергия шара после удара о вертикальную поверхность цилиндра.

3. Кинетическая энергия шара, движущегося по вертикальной поверхности цилиндра.

В планетарной мельнице с горизонтально установленными барабанами кинетическая энергия вычисляется при движении шара по внутренней поверхности цилиндра.

Данные этих расчетов (табл.1) отражают влияние параметров устройства и технологических режимов работы планетарной мельницы па кинетическую энергию и характер движения шара.

При расчете энергии по получешюй физической модели удалось определить соотношение энергии поступательного и вращательного вокруг центра масс движения шара. Впервые рассчитано, что энергия вращательного движения шара от нуля (в начале движения) возрастает, достигая 48% от максимальной величины кинетической энергии для мелыпщы с горизонтальным расположением барабанов и 14% - с вертикальным. Это существенным образом может изменить представление о характере измельчения в планетарной мельнице. В частности, приходим к выводу о значительной роли вращательного движения шара, что нельзя не учитывать при проектировании новых аппаратов и в расчетах, связанных с эффективностью измельчения.

По расчетным мелышцам оптимальными являются следующие технологические параметры работы: АИ-2 - 400-600 об/мин, АГО-5 - 600-700 об/мин, ПЦМ - 350-400 об/мин. Полученные расчетным путем оптимальные параметры данных мелышц совпадают с практическими результатами, опубликовашгыми в литературе.

Установлено, что работа в оптимальных режимах приводит к существенному сокращению расхода энергии при сохранении той же эффективности измельчения. Эффект будет получен также и за счет значительного сокращения числа испытаний прн исследовательских работах.

Полученные модели предопределяют универсальность разработанного метода расчета применительно к планетарным мельницам различных конструкций. Позволяют избежать эмпирических поисков оптимальной конструкции и наиболее эффективных технологических режимов работы. Кроме этого, благодаря учету вращения шара объясняется вид воздействия на измельчаемый материал в различных конструкциях й при различных режимах работы.

Таблица 1.

Энергетические характеристики движения шара по внутренней поверхности барабана планетарной мельницы

Тип п*, Радиус Интервалы изменения кинетической Доля поступательной и вращательной

мельницы об/мин шара, энергии, Дж от общей максимальной

м кинетической энергии шара, %

поступательная вращательная поступательная вращательная

АИ-2 400 0.004 0.00007*0.01472 0.00006+0.00254 85.28 14.72

500 0.004 0.00011+0.02297 0.00010+0.00355 86.61 13.39

600 0.004 0.00014+0.03291 0.00012+0.00525 86.24 13.76

600 0.008 0.002064-0.26976 0.00092+0.03531 88.43 11.57

АГО-5 630 0.002 0.00000+0.00300 0.00000+0.00030 90.91 9.09

630 0.003 0.00002+0.01025 0.00002+0.00100 91.11 8.89

630 0.005 0.00006+0.04865 0.00008+0.00397 92.46 7.54

700 0.003 0.00002+0.01266 0.00002+0.00118 91.47 8.53

пцм 300 0.007 0.34567+0.52810 0.00003+0.48458 52.15 47.85

400 0.007 0.61448+0.93421 0.00003+0.85763 52.14 47.86

450 0.007 0.77771+1.18094 0.00007+1.08412 52.14 47.86

500 0.007 0.96026+1.45672 0.00008+1.33725 52.14 47.86

500 0.009 2.04080+3.03878 0.00009+2.76840 52.33 47.67

373 0.006 0.33785+0.51879 0.00003+0.47798 52.05 47.95

373 0.007 0.53636+0.81605 0.00003+0.74916 52.14 47.86

373 0.009 1.14057+1.70190 0.00004+1.55026 52.33 47.67

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ РАБОТЫ

1 Анализ применяемых для топкого измельчения аппаратов и их математического описания показал, что в промышленности не существует однозначно признанных мельниц в тон или другой области применения, а также нет однозначно принятых математических моделей для их расчета. Признанные модели лишь частично отражают процесс измельчения в планетарных мельницах.

Проблематичным является определение эффективности измельчения в зависимости от конструктивных параметров аппарата с учетом энергетических затрат и характера движения мелющих тел, необходимо также решение этой проблемы путем моделирования конструкции оптимального аппарата с учетом отмеченных выше параметров.

2. Разработаны физические модели двух типов планетарных мельниц с вертикальным и горизонтальным расположением корпуса. Полученные модели позволяют рассчитывать скорости, ускорения, энергии, траектории и характер движения мелющих тел. Определены энергии поступательного и вращательного движения шаров по внутренней поверхности барабана, их ударного взаимодействия с вертикальной поверхностью в зависимости от различных конструктивных параметров и технологических режимов их работы,При этом установлено, что в вертикальной мелышце оптимальное измельчение должно осуществляться в определенном интервале относительно средней высоты цилиндра.

Установлено, что при достижении шаром максимальной энергии, энергия вращательного движения в мельнице горизонтального типа приближается к энергии поступательного движения, и истирание достигает максимального значения. В вертикальной мельнице энергия вращательного движения шара достигает 14% от поступательного движения.

3. Анализ и исследование на ЭВМ энергетических характеристик, полученных по разработанной модели, показал возможность управления процессом измельчения за счет расчетного установления оптимальных геометрических параметров устройства, размеров мелющих тел и режимов эксплуатации, что позволяет разрабатывать оптимальные конструкции аппаратов с максимальной интенсификацией процессов тонкого измельчения.

4. Практическая значимость работы определяется рядом факторов: работа выполнена по заказу и в соответствии с тематикой научно-исследовательского института нефте-и углехнмического синтеза, при Иркутском государственном университете для тонкого измельчения угля с целью превращения его в жидкое топливо (НИР №396); расчет мельницы АГО-5 выполнен по просьбе ИХТТ СО РАН для использования в научно-исследовательских работах; полученные в работе расчеты используются в исследованиях, проводимых на мельнице "Гефест" типа АГО-2У

институтом прикладной физики HAH Украины (г. Сумы). Сокращение энергетических затрат, полученное за счет снижения скоростей вращения мельницы, составит до 20-25%. Эффект будет также от уменьшения числа испытаний при выполнении исследовательских работ. Практическая значимость работы - в возможности широкого ее использования при проектировании новых мельниц и определении оптимальных режимов эксплуатащш как новых, так и действующих аппаратов.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Дубенский А.М., Потемкина С.П. Исследования условий тонкого измельчения в планетарных мельгощах//В кн. Материалы комплекс научных и научно-технических мероприятий стран СНГ. - Одесса, 1993,- С. 187.

2. Дубепский A.M., Потемкина С.П. Разработка математической модели для расчета оптимальной конструкции мелышц планетарного типа// Обогащение руд. Сб. научных трудов. Ч. 1. - Иркутск, 1994,- С. 50-53.

3. Дубенский А.М., Потемкина С.П. Проблемы и решения в области теории интенсивного разрушения и активации в аппаратах различных конструкций // Исследование и разработка ресурсосберегающих технологических процессов. -Иркутск, 1994,- С. 26-27.

4. Дубенский A.M., Потемкина С.П. Математическое моделирование процессов измельчения в планетарных мельницах с вертикальным расположением корпуса // Повышение эффективности производства изделий машиностроения.- Иркутск, 1995,-С. 47-49.

5. Дубенский А.М., Потемкина С.П. Физическая модель тонкого измельчения в аппаратах планетарного типа //В кн. Материалы научной школы стран СНГ "Вибротехнология-95" по измельчению и активации.- Одесса, 1995.- С. 3-7.

6. Дубенский A.M., Потемкина С.П. Теоретические основы конструкции и работы планетарных мелышц с горизонтальным расположением цилиндров //Обогащение руд. Сб. научных трудов. -Иркутск, 1995,- С.25-28.

7. Дубенский А.М., Потемкина С.П. Расчет энергии измельчения в планетарной мельнице с вертикальным расположением барабанов // В кн. Материалы шестой научной школы стран СНГ "Вибротехнология-96" по механической обработке дисперсных материалов и сред. -Одесса, 1996,- С. 36.

8. Дубенский A.M., Потемкина С.П. Уравнения движения шара в барабане планетарной мельницы с вертикальными осями вращения//Второй Сибирский Конгресс по Приклад, и Индустр. Математике (ИНПРИМ-96). Тез. докл. -Новосибирск, 1996,- С.218.

9. Расчет энергии при различных видах механического воздействия на частицу измельчаемого материала: Отчет о НИР (закшочит.)/Ирк. политехнич. ин-т; Руководитель A.M. Дубенский. -№ ГР 0190. 0 025857,-Иркутск, 1991.-33 е.: ил.