автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Повышение эффективности процесса пневмоклассификации сыпучих материалов в каскадных аппаратах

На правах рукописи

00500527»

Пономарев Владимир Борисович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА ПНЕВМОКЛАССИФИКАЦИИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ В КАСКАДНЫХ АППАРАТАХ

Специальность: 05.02.13 - Машины, агрегаты и процессы (строительство)

АВТОРЕФЕРАТ

- 8 ДЕК 2011

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Белгород-2011

005005278

Работа выполнена в ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина» (УрФУ)

Научный руководитель:

доктор технических наук, доцент, Дзюзер Владимир Яковлевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, доцент Шарапов Рашид Ризаевич

доктор технических наук, профессор Ермаков Анатолий Александрович

Ведущая организация:

ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет» (г. Екатеринбург)

Защита состоится «27» декабря 2011 г. в 15— на заседании диссертационного совета Д 212.014.04 при ФГБОУ ВПО Белгородском государственном технологическом университете им. В.Г. Шухова.

С диссертационной работой можно ознакомиться в библиотеке Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова.

Автореферат разослан <.<У' »___2011 г.

Ученый секретарь совета

В.А.Уваров

Актуальность темы. При переработке сыпучих материалов в строительной индустрии и других отраслях промышленности важное место занимает процесс пневматической классификации. От качества разделения во многом зависят конечные свойства готовых продуктов. Прогрессивным решением задачи фракционирования дисперсных материалов является применение пневматических каскадных классификаторов. Повышение эффективности каскадных аппаратов осуществляется совершенствованием конструкций и оптимальной настройкой технологических режимов оборудования.

Разработка высокоэффективных конструкций каскадных пневмокласси-фикаторов и эффективная настройка технологических параметров процесса фракционирования является актуальной задачей научного исследования, имеющей важное прикладное значение.

Цель и задачи исследования. Цель работы - разработка методов расчета и конструкций эффективных каскадных пневмоклассификаторов.

Для достижения поставленной цели, решались следующие задачи:

• разработка математического описания процесса пневмоклассификации с учетом влияния расходной концентрации материала по отдельным элементам каскада;

• разработка алгоритма оптимизации границы разделения в условиях непостоянства гранулометрического состава исходного материала;

• экспериментальные исследования влияния расходной концентрации для различных элементов каскада на эффективность и границу разделения;

• разработка конструкций каскадных классификаторов и их промышленная апробация.

Научная новизна:

1. Получены математические выражения, описывающие процесс последовательной каскадной классификации с учетом влияния расходной концентрации дисперсного материала на эффективность и границу разделения;

2. Разработан алгоритм оптимизации границы разделения для получения максимального выхода готового продукта при непостоянстве гранулометриче-

ского состава исходного материала;

3. Экспериментально установлены математические зависимости эффективности и границы разделения от расходной концентрации материала.

Практическая значимость заключается в использовании полученных в работе экспериментальных и математических зависимостей при проектировании и наладке промышленных аппаратов. Разработаны новые конструкции каскадных классификаторов и осуществлено их внедрение в промышленности. В результате внедрения пневмоклассификатора производительностью 25 т/ч на ОАО «Вишневогорский ГОК» получен крупнодисперсный шпат для стекольной промышленности с содержанием пылевых классов размером менее 125 мкм не более 20 %. На ОАО «Русский магний» (г. Асбест) испытания промышленного классификатора производительностью 2,5 т/ч показали возможность получения из отходов асбестового производства фракции серпентинита 0,2-0,5 мм, пригодной для извлечения из нее металлического магния.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на VII научной технической конференции «Переработка промышленных отходов в стройматериалы» (Свердловск, 1984); Всероссийской конференции «Пути дальнейшей интенсификации и повышения эффективности производства калийных удобрений» (Пермь, 1985); Всесоюзной конференции «Технология сыпучих материалов» (Ярославль, 1989); научно-технической Всесоюзной конференции «Фундаментальные исследования и новые технологии в строительном материаловедении» (Белгород, 1989); на Всероссийской межвузовской научно-практической конференции «Конверсия вузов - защите окружающей среды» (Свердловск, 1994); XVI Уральской международной конференции молодых ученых по приоритетным направлениям науки и техники (Екатеринбург, 2009), Всероссийской научно-практической конференции «Энерго- и ресурсосбережение. Энергообеспечение Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» (Екатеринбург, 2010).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 24 работы, из них 12 работ в изданиях, рекомендованных ВАК РФ; получено 6 авторских

свидетельств СССР на изобретение и одна заявка на патент Великобритании.

Структура и объем. Работа диссертации изложена на 145 страницах, состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (125 наименований) и трех приложений, содержит 12 таблиц и 65 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Обзор литературы. Рассмотрено современное состояние вопросов в области пневмоклассификации, представленное трудами М.Д. Барского, С.Г. Ушакова, В.Е. Мизонова, B.C. Богданова, В.П. Жукова, В.А. Кирсанова и др. ученых. Показано, что если известна функция степени фракционного разделения, то можно полностью рассчитать результаты процесса сепарации: найти выход крупного и мелкого продуктов, определить их гранулометрический состав; объективно сравнить эффективность аппаратов по виду функции (мере ее приближения к единичной функции «идеального» классификатора).

Анализ литературных данных показывает, что имеются нерешенные задачи в теории каскадной пневмоклассификации:

1. Существующие методы расчета не учитывают распределение концентрации материала по отдельным каскадам классификатора. Так, например, для перечистки крупного продукта функция фракционного извлечения Фк(пкк)(х!) последовательного каскадного классификатора (ПКК) определяется через функцию Ф0к(х,) отдельных каскадов по формуле

В реальных аппаратах концентрация материала в отдельных каскадах может различаться в 10-20 раз. При этом известно, что концентрация влияет на границу и эффективность разделения.

2. На практике не бывает детерминированных гранулометрических составов. Содержание отдельных фракций в исходном материале изменяется в некоторых пределах. Однако при расчетах параметров разделения обычно задают конкретный детерминированный состав.

Глава 2. Расчетно-теоретические исследования процесса каскадной пневмоклассификации. Реальные последовательные каскадные классификаторы, как

показывает практика, имеют разные функции степени фракционного разделения для каждого элемента. Связано это с тем, что элементы каскада работают при различных концентрациях. Например, в ПКК, реал изующем пере чистку крупного продукта, при равных режимных параметрах концентрация материала убывает от первого элемента к последнему (рис. 1). Для конкретной конструкции аппарата эффективность и величина граничного зерна зависят от концентрации материала. Если иметь для элемента ПКК экспериментальные зависимости эффективности и границы разделения от концентрации, то можно оптимизировать работу всего аппарата.

г(х,) Г[„(*() ггАх,) г(„.])к(х1) ГяхС*/)

Ф„к(х,) *п(50)

Рис. 1. Последовательный каскадный классификатор из п элементов, реализующий перечистку крупного продукта

Гранулометрический состав материала часто определяется ситовым анализом, поэтому его удобно интерпретировать с помощью понятия арифметического вектора. В нашем случае компонента /; вектора г{гх,г2ь...гп...гт} представляет собой частный остаток на /-м сите. Поскольку содержание г'-го класса в у'-м элементе каскада должно быть равно входу со всех остальных элементов и внешнего входа (если в данный элемент осуществляется подача исходного материала), можно записать систему уравнений

ги = г, + а21г2< + «з/з, + - + ап/П1

Г2, = аПГИ + С132Г11 + —+ап2Гт

(2)

В этих уравнениях элемент а]Ъ матрицы представляет собой вход в к-й

(-1 0 0 м (-Г

к -1 0 0 г2 0

0 фгк -1 ... 0 Г» — 0 0

0 V 0 0 «V,), Ч \Гп)

элемент каскада из 7-го элемента каскада 1-го класса. Элемент а}к может принимать одно из трех значений:

1) д = 0, если в к-й элемент каскада изу-го ничего не приходит;

2) а 4 = если в элемент каскада из ;'-го приходит мелкий продукт разделения;

3) а]к = 1-фул((х;) = Ф7К(х,), если в к-й элемент каскада изу'-го приходит

крупный продукт разделения;

Для ПКК из п элементов каскада с перечисткой крупного продукта (рис. 1)

уравнения баланса будут иметь вид

(3)

Решив матрицу, получим выражение для функции степени фракционного извлечения в крупный продукт для ПКК

м

Используя экспериментальные данные, функция фракционного разделения для отдельного каскада Ф;к(х1) может быть аппроксимирована двухпараметри-

ческой зависимостью фДх,,х50(ц),/;(^)]. При этом в качестве параметров вы-

ступшот граница разделения х50

(ц) и параметр эффективности /40, зависящие от концентрации ц. Таким образом, мы получаем функцию фракционного извлечения для последовательного каскада Фу\Пкк) Iх: > *5о

Ш^Е где

х50(ц) и экспериментальные функции для классификатора, выбранного в качестве элемента последовательного каскада. Концентрацию материала в п-ом элементе каскада можно определить как

П-1 л,

(5)

,, Уч У "(я-') = С«

Н^п —

д-1 у

1ЪУк

К„ 100100"' юо к„уюо;

Знание функции фракционного разделения ПКК позволяет не только рас-

считать продукты разделения, но и выбрать наилучшую структуру взаимосвязи отдельных элементов, а также оптимальные настройки границ разделения для отдельных элементов, обеспечивающие максимальную эффективность всего классификатора.

Задача расчета продуктов сепарации '"„(*,) и выбора оптимальной

границы разделения х50 в случае колебаний гранулометрического состава исходного материала решена на примере задачи получения формовочных кварцевых песков. Чтобы получить кварцевый песок, например, марки 06К0315 необходимо убрать до 0,5 % загрязняющие классы и обеспечить содержание трех целевых фракций не менее 80 %. Необходимо получить максимальное количество готового продукта, удовлетворяющего данным требованиям.

Если классификатор настроен на определенную фиксированную границу разделения, то содержание полезных и пылевых фракций в продукте разделения будет зависеть от гранулометрического состава исходного материала. В частности содержание произвольного ¡'-го класса в крупном (готовом) продукте разделения определяется формулой

Фд = • К*,) • (6)

Ук

Содержание основных (полезных) Я0 и пылевых Кр классов в готовом продукте можно рассчитать формулам:

т

к = 1>«(*,); О)

Ык

= (8)

н

Дисперсный состав исходного материала г(х:) является случайной величиной, и изменяется в некоторых пределах:

г-(х,)йг(х,)£г'(х,) (9)

В качестве целевой функции выбирается выход готового (в нашем случае крупного) продукта разделения

г, )=>«««. (10)

ши м

Необходимо получить максимальный выход ук, управляя границей разделения х50. При этом необходимо, чтобы вероятность отсутствия брака была

максимальной, т.е. чтобы содержание основных фракций составляло:

т 1ПП '

<=* у* (11)

е 1 Г>П е

ы Ук м

Поскольку целевая функция нелинейная, то задача представляет собой задачу нелинейного программирования. Кроме того, поскольку в систему ограничений неявно входит целевая функция, то задача относиться к классу вырожденных. Известно, что даже в случае детерминированного состава надежных алгоритмов решения данной задачи не существует. В случае недетерминированного состава решение носит вероятностный характер. Поскольку размерность задачи небольшая и из физического смысла известен диапазон границ разделения, то она решалась методом имитационного моделирования. Имитируются колебания гранулометрического состава исходного материала в заданных пределах. Генерируется, например, 100 случайных исходных составов в соответствие с неравенством (9) и затем, для конкретной границы разделения вычисляются составы продуктов разделения и выход готового материала. Определяется вероятность решения задачи по числу удачных генераций. Для каждой границы разделения вычисляется математическое ожидание и среднеквадратичное отклонение расчетных величин. Таким образом, получаем зависимость от границы разделения вероятности решения задачи Р{х50), выхода готового продукта ук(лг50), содержания полезных Яо{х50) и пылевых классов ЛД;с50). Из полученного массива данных выбирается граница разделения х50, которой соответствует максимальный выход готового продукта и необходимый уровень вероятности решения задачи.

На рис. 2 показана зависимость вероятности решения задачи, а на рис. 3 зависимости выхода и содержания целевых фракций в готовом продукте от

границы разделения при получении фракции 06К0315 формовочного песка (Л = 80 %,В- 0,5 %). Для данного примера была задана эффективность разделения к15/25 = 70 %.

Р(х ,„),% 100

100 200 300 400 х3о, мкм

400 *50, МКМ

Рис.2. Зависимость вероятности решения Рис. 3. Зависимость выхода готового продукта

задачи от границы разделения

и содержания основных фракций от границы разделения: 1 ,2-

Как следует из представленных графиков, при уровне вероятности решения задачи Р(х50)=98 % максимальный выход готового (крупного) продукта разделения составляет тЛ^о)^62'1 ПРИ этом граница разделения должна

быть х50 =190 мкм.

Глава 3. Экспериментальные исследования каскадных пневмоклассифи-каторов. Определение влияния эффективности и границы разделения от расходной концентрации проводилось на различных конструкциях каскадных классификаторов. Опыты проводились в широком диапазоне изменения скоростей воздушного потока через аппарат (от 0,1 до 4 м/с) и расходных концентраций (от 0,2 до 15 кг/м3).

Так как на границу разделения влияют, кроме конкретной конструкции аппарата, также скорость газового потока, плотность частиц и плотность газа,

то для расчетов использовался обобщенный параметр В = ——--—5-. на

рис. 4 в качестве примера показана зависимость В = /(ц) для классификатора с треугольными полками. Зависимости эффективности разделения от расходной концентрации описываются Б-образными кривыми. На рис. 5 приведен график ^75/25 = /(м-) Для многорядного классификатора. В общем виде зависимости эф-

фективности и границы разделения получены в виде уравнений

Ъ

^15/25 ~ а +

1 + 1*

Л '

ец'^р

(13)

50~Я(рч-Р)'

где коэффициенты а, Ь, с, й, е, /являются параметрами идентификации и зави сят только от конструкции аппарата.

¿75Л5, %

□ - серпентинит ♦ -кварцит

5 = 2,175 е"°,164ц

62,63

ю н, кг/м3

10 ц.кг/м3

Рис. 4. Зависимость обобщенного параметра Рис. 5. Зависимость эффективности разделе-от расходной концентрации на классифюса- ния от расходной концентрации на многорад-торе с треугольными полками ном классификаторе

С учетом формул (12), (13) аппроксимация функции степени фракционного извлечения в крупный продукт для отдельного аппарата по двухпара-

метрической формуле Плитта преобразуется к виду

(*<е(р«-р)

ец/и'2р

Н\!9) На+

Ф/.

1 +

1 +

ч eц/w2p

1п(1/9)/1п(а+

(14)

Оценка адекватности полученных математических выражений (4), (5), (14) для последовательного каскада и сравнение ее результатов с традиционной зависимостью (1), не учитывающей расходную концентрацию на промышленном многорядном классификаторе с треугольными полками по разделению серпентинита, показала удовлетворительные результаты (рис. 3, табл. 1). Ошибка вычисления гранулометрического состава по математическим зависи-

мостям для последовательного каскада не превышает 10 %, погрешность расчета гранулометрического состава без учета концентрации составляет более 45 %.

Рис. 6. Аппроксимация функции степени фракционного извлечения в мелкий продукт: 1 - расчет без учета концентрации; 2 - расчет с учетом концентрации; а промышленные испытания

Таблица 1

Сравнительные результаты расчета процесса сепарации серпентинита

Промышленный Расчет с учетом кон- Расчет без учета кон-

Размер сит, мкм эксперимент центрации центрации

гг(х,),% г„(х,),% Д,% г, (*,),% Д,%

1000 0,00 0 0,00 0,00 0,00

630 0,10 0,10 0,00 0,17 70,00

500 0,70 0,74 5,71 1,26 80,00

400 22,60 23,13 2,35 38,95 72,35

315 28,00 28,01 0,04 41,40 47,86

200 39,30 42,86 9,06 18,23 53,61

Средняя ошибка, % 3,43 64,76

Выход продукта У% У.,% Д,% У.,% Д,%

53,15 50,10 5,74 41,73 21,49

Глава 4. Разработка новых конструкций каскадных классификаторов и их промышленная апробация. В этой главе даны результаты исследований новых конструкций каскадных классификаторов, защищенных 6 свидетельствами на изобретения и заявкой на патент Великобритании.

Промышленная апробация разработанных аппаратов проведена на двух предприятиях.

На ОАО «Вишневогорский горно-обогатительный комбинат» промышленные испытания комбинированного многоколонного классификатора (рис.7) показали возможность получить крупнодисперсный шпат для стекольного производства с содержанием фракции менее 125 мкм не более 20 % и выходом более 80 %. Мелкодисперсный шпат при этом направляется для производства ке-

рамической плитки. Производительность аппарата по исходному сырью -25 т/ч, исходное содержание пылевой фракции 40-50 %.

Выброс в

атмосферу ♦

12

''продукт

Рис. 7. Схема промышленной установки последовательного каскадного классификатора:

1 - питатель; 2 -классификатор; 3 - кожух; 4 - газораспределительная решетка;

5 - вентилятор; 6 - циклоны; 7 - рукавный фильтр; 8 - рукавные разгрузители;

9 - винтовые транспортеры; 10 - шибер; 11 - расходомер; 12 - труба выброса

Для ОАО «Русский магний» разработан и внедрен гравитационный каскадный классификатор производительностью по исходному сырью до 2,5 т/ч для переработки отходов асбестового производства. Технологической схемой предусматривается выделение фракции се рпентинита 0,2 - 0,5 мм с полным удалением свободных волокон асбеста. В дальнейшем из этого сырья выщелачиванием получают металлический магний и другие редкоземельные элементы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

). Анализ литературных данных показывает, что известные методы расчета каскадных классификаторов не учитывают изменение расходной концентрации материала по отдельным элементам каскада, а также при расчете параметров процесса разделения, как правило, не учитывается случайный характер гранулометрического состава исходного материала. Отмеченные недостатки ограничивают возможности повышения эффективности разделения в этих аппаратах.

2. Получены математические выражения для расчета параметров процесса разделения сыпучих материалов в последовательном каскадном классифика-

торе, их особенностью является учет влияния расходной концентрации в отдельных элементах каскада на эффективность и границу разделения.

3. Для адаптации полученных математических выражений использованы установленные экспериментальные зависимости эффективности и границы разделения от расходной концентрации для различных конструкций каскадных пневмоклассификаторов. Полученные уравнения удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными. Показано, что средняя погрешность расчета гранулометрического состава готового продукта, полученного на промышленной установке ОАО «Русский магний», не превышает 10 %.

4. Разработан алгоритм оптимизации границы разделения при изменениях гранулометрического состава исходного материала. Его применение позволяет рассчитать границу разделения, при которой в условиях недетерминированного исходного состава обеспечивается максимальный выход готового продукта с учетом ограничений на содержание в нем основных и загрязняющих фракций.

5. Созданы новые конструкции элементов каскадных классификаторов, применение которых обеспечивает повышение эффективности разделения за счет рационального использования сепарационного пространства каждой секции аппарата, возможность регулирования направления и скорости движения пылевоздушного потока в подполочных вихрях, выравнивания эпюры двухфазного потока в верхних секциях классификатора, а также закрутки потока за счет специальной конструкции конусообразных элементов.

6. Для разделения топкодисперсных порошков предложена конструкция пневматического многоколонного классификатора с диспергирующим и сепарирующим участками, а также каскадный аппарат с перфорированным желобом и отклоняющими пластинами и жалюзийный пневмоклассификатор с собирающей решеткой. Эффективность разделения сыпучих материалов на аппаратах составляет 78-82 % по критерию Эдера-Майера. На конструкции классификаторов получены 6 свидетельств на изобретения и одна заявка на патент Великобритании.

7. Результаты работы использованы при проектировании промышленных установок по пневмоклассификации сыпучих материалов на ОАО «Вишнево-горский горно-обогатительный комбинат» производительностью 25 т/ч и на магниевом заводе ОАО «Русский магний» (г. Асбест) 2,5 т/ч.

Внедрение каскадного пневмоклассификатора на ОАО «Вишневогорский ГОК» позволило получить крупнодисперсный шпат для стекольной промышленности с содержанием пылевых классов размером менее 125 мкм не более 20 %. На ОАО «Русский магний» (г. Асбест) получена фракция серпентинита 0,2-0,5мм, пригодная для извлечения из нее металлического магния. Ожидаемый экономический эффект за счет увеличения выхода готового продукта с 37,5 % до 53 % составляет 1740000 руб. в ценах 2011 г.

Основные результаты работы изложены в следующих публикациях:

а) в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Барский М.Д. Пневматическая классификация периклазовых порошков / М.Д. Барский, В.Б. Пономарев, А.И. Петров [и др.] И Огнеупоры. - 1990. -№9.-С. 17-18.

2. Зимин А.И. Расчет разделительных многорядных аппаратов с учетом распределения в потоке / А.И. Зимин, A.B. Говоров, Ю.П. Канусик, В.Б. Пономарев // Изв. Вузов: Горный журнал. -1996. -№ 2. - С. 122 - 124.

3. Зимин А.И. Расчет процесса пневмоклассификации в аппаратах различных конструкций / А.И. Зимин, A.B. Говоров, Ю.П. Канусик, В.Б. Пономарев // Изв. Вузов: Горный журнал. - 1995,- №9.-С. 118-121.

4. Зимин А.И. Оценка режимов и результатов пневмоклассификации /

A.И. Зимин, A.B. Говоров, Ю.П. Канусик, В.Б. Пономарев // Изв. Вузов: Горный журнал. -1996. - № 12. - С. 108 -111.

5. Пономарев В.Б. Предварительная пылегазоочистка в центробежно-гравитационном пневматическом классификаторе / В.Б. Пономарев, В.Л. Данилов, A.B. Катаев // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - Белгород, 2010, - № 2. -С. 172-174.

6. Пономарев В.Б. Аналитическое прогнозирование процесса воздушной классификации серпентинита для ОАО «Русский магний» / В.Б. Пономарев,

B.Я. Дзюзер, В.Л. Данилов, А.А Литвинов // Огнеупоры и техническая керамика.-2010,-№9.-С. 12-15.

7. Пономарев В.Б. Установка пневматической классификации шпата / В.Ь. Пономарев, С.Ф. Шишкин, В.Я. Дзюзер, A.B. Катаев // Огнеупоры и техническая керамика.-2010.-№ 10. - С. 28-31.

8. Пономарев В.Б. Влияние расходной концентрации на параметры функции фракционного разделения / В.Б. Пономарев, С.Ф. Шишкин, В.Я. Дзюзер // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - Белгород, 2010, - № 3. - С. 200-203.

9. Пономарев В.Б. Обогащение сыпучих материалов с применением процесса воздушной классификации / В.Б. Пономарев // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - Белгород, 2010, -№ 4. - С. 35-39.

10.Дзюзер В.Я. Выбор оптимальной границы разделения при колебаниях гранулометрического состава исходного материала / В.Я. Дзюзер, В.Б. Пономарев, С.Ф. Шишкин // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - Белгород, 2010, - № 4. -С. 12-15.

11. Пономарев В.Б. Влияние расходной концентрации на технологический процесс пневмоклассификации минерального сырья / В.Б. Пономарев, В.Я. Дзюзер, // Огнеупоры и техническая керамика. - 2010. - № 11-12. - С. 18-21

12. Пономарев В.Б. Выделение посторонних примесей из аморфного диоксида кремния / В.Б. Пономарев, В.Я. Дзюзер // Огнеупоры и техническая керамика.-2010.-№ 11-12.-С. 44-48.

б) в других изданиях

13. Пономарев В.Б. Переработка отсевов камнедробления методом пневматической классификации / В.Б. Пономарев, A.B. Катаев // Фундаментальные исследования и новые технологии в строительном материаловедении: материалы Всесоюзной науч. - техн. конф. - Белгород, 1989. - С. 18 - 19.

14. Пономарева A.B. Математическая модель для анализа серпентинита после грохочения 0,55 мм на обогатимость при разделении в пневматических классификаторах / A.B. Пономарева, В.Л. Данилов, В.Б. Пономарев // науч. труды XVI Уральской Междун. конф. молодых ученых по приор, напр. науки и техники: сб. статей. В 4 ч. Ч. 4. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2009. - С. 64 - 69.

15. Болыиедворов В.А. Промышленные испытания пневмоклассификатора / В.А. Болыиедворов, В.Б. Пономарев, В.Л. Данилов // науч. труды XVI Уральской междун. конф. молодых ученых по приор, напр. науки и техники: сб. статей. В 4 ч. Ч. 4. - Екатеринбург : УГТУ-УПИ, 2009. - С. 31 - 33.

16. Пономарев В.Б. Влияние расходной концентрации на параметры процесса фракционирования порошков в каскадном аппарате с треугольными полками / В.Б. Пономарев, A.B. Пономарева // Энерго- и ресурсосбережение. Энергообеспечение. Нетрадиц. и возобн. источники энергии: сб. матер. Всеросс. на-уч.-практ. конф. студ., аспир. и молодых ученых 22-26 ноября 2010 г. - Екатеринбург: УрФУ, 2010. - С. 173 - 175.

17. Камусин A.A. Промышленные испытания классификатора для пневмоклассификации шпата /A.A. Камусин, В.Б. Пономарев // Энерго- и ресурсосбережение. Энергообеспечение. Нетрадиц. и возобн. источники энергии: сб. матер. Всеросс. науч.-практ. конф. студ., аспир. и молодых ученых 22-26 ноября 2010 г. - Екатеринбург: УрФУ, 2010 - С. 260 - 261.

18. A.c. 1743649 СССР, МКИ4 В 07В 4/08. Пневмоклассификатор / М.Д. Барский, В.Б. Пономарев. № 4844187/03; заявл. 29.05.1990; опубл. 30.06.1992. Бюл. № 24.

19. A.c. 1613127 СССР, МКИ4 В 03В 4/00. Каскадный пневматический классификатор / М.Д. Барский, A.B. Катаев, В.Б. Пономарев [и др.]. №4664358/29-03; заявл. 13.01.1989; опубл. 15.12.1990. Бюл. № 46.

20. A.c. 1731294 СССР, МКИ4 В 07В 4/02. Каскадный классификатор /

М.Д. Барский, В.Б. Пономарев, A.B. Катаев, Р.Г. Рева, Г.А. Калугару. № 4829951/03; заявл. 17.04.1990; опубл. 07.05.1992. Бюл. № 17.

21. A.c. 1722617 СССР, МКИ В 07В 4/04. Способ разделения / М.Д. Барский, A.B. Говоров, Ю.П. Канусик, В.Б. Пономарев. № 4820393/03; заявл. 21.03.1990; опубл. 30.03.1992. Бюл. № 12.

22. A.c. 1337151 СССР, МКИ4 В 07В 4/02. Гравитационный пневматический классификатор / М.Д. Барский, В.Л. Данилов, С.Ф. Шишкин, A.B. Катаев, A.B. Коновалов, А.И. Петров, В.Б. Пономарев. № 4019043/29 - 03; заявл. 28.01.1986; опубл. 15.09.1987. Бюл. № 34.

23. A.c. 1265002 СССР, МКИ4 В 07В 4/08. Пневматический многоколонный классификатор / М.Д. Барский, В.И. Малагамба, В.Б. Пономарев, А.П. Ремезов. № 3696781/29-03; заявл. 03.02.1984; опубл. 23.10.1986. Бюл. № 39.

24. UK Patent Application GB 2193449 A. INT CL В 07В 4/08 - 4/04. Air gravity classifier for loose materials / M.D. Barsky, A.I. Petrov, A.V. Kataev, V.B. Ponomarev. (USSR) // London, 10.02.1988.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ПКК - последовательный каскадный классификатор, Фм{*,), &K(xi) ~ степень фракционного извлечения в мелкий (крупный) продукт, %; Ф]к{х) ~ степень

фракционного извлечения в крупный продукт для единичного каскада классификатора, %; Фк{пкк)(*,) - степень фракционного извлечения в крупный продукт для ПКК, %; х,. - средний размер частиц ¿-го узкого класса крупности, м; г., г{х,) - частный остаток исходного материала на i-ом сите, %; гх1(х:),гм1(х,) - частные остатки крупного (мелкого) продукта, %; ук, ум - массовый выход крупного (мелкого) продукта, %; ц - средняя расходная концентрация дисперсной фазы, кг/м3; - концентрация в зоне автомодельности, кг/м ; R0, Rp - содержание основных (полезных) и пылевых классов, %; k т - номера основных классов; I, е- номера пылевых классов; х50 - граница разделения, м; р - параметр эффективности в формуле Плитта; к15/25 - эффективность разделения по показателю Эдера-Майера, %; Р(х50) - вероятность решения задачи от границы разделения, %; g - ускорение свободного падения, м/с2; w - средняя скорость движения воздуха в аппарате, м/с; рч, р - плотность твердых частиц и плотность среды, кг/м3; Сй - производительность по исходному питанию, кг/с; V - объемный расход воздуха, м3/с.

Подписано в печать 21.11.2011 Формат60х84 1/16

Усл.печ.л 1,0_Тираж 100 экз._Заказ 521

Ризография НИЧ УрФУ 620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1 Теоретические основы фракционирования сыпучих материалов.

1.2 Каскадный принцип организации процесса пневматической классификации.

1.3 Расчетные зависимости процесса каскадной пневмоклассификации

1.4 Оптимизация технологических параметров процесса фракционирования сыпучих материалов.

1.5 Цель и задачи работы.

1.6 Выводы.

ГЛАВА 2. РАСЧЕТНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ПРОЦЕССА КАСКАДНОЙ ПНЕВМОКЛАССИФИКАЦИИ.

2.1 Математическое описание процесса последовательной каскадной классификации с учетом влияния расходной концентрации материала.

2.2 Определение оптимальной границы разделения в условиях непостоянства гранулометрического состава исходного материала.

2.3 Выводы.

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КАСКАДНЫХ

ПНЕВМОКЛАССИФИКАТОРОВ.

3.1 Влияние расходной концентрации на границу разделения.

3.2 Влияния расходной концентрации на эффективность разделения.

3.3 Оценка адекватности математических зависимостей, полученных для описания процесса последовательной каскадной классификации.

3.4 Выводы.

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА НОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ КАСКАДНЫХ

КЛАССИФИКАТОРОВ И ИХ ПРОМЫШЛЕННАЯ АПРОБАЦИЯ.

4.1 Новые конструкции каскадных классификаторов.

4.2 Результаты промышленных испытаний последовательных каскадных 108 классификаторов.

4.2.1 Разделения шпата на ОАО «Вишневогорский ГОК».

4.2.2 Фракционирование серпентинита на ОАО «Русский магний».

4.3 Выводы.

Актуальность темы. При переработке сыпучих материалов в строительной индустрии и других отраслях промышленности важное место занимает процесс пневматической классификации [1, 2, 3, 4]. Основными преимуществами пневматической классификации являются высокая эффективность разделения (&75/25 от 55 до 85 %), широкий диапазон границ разделения от 50 до 5000 мкм, широкий диапазон производительности от нескольких кг/ч до сотен т/ч, низкие затраты энергии (в среднем 2 кВт-ч/т). Пневмоклассификаторы работают под разрежением, поэтому не пылят, могут работать в замкнутом по воздуху цикле и удовлетворяют требованиям экологии. В силу названных причин за рубежом пневмоклассификаторы широко применяются в самых различных областях промышленности. Список фирм выпускающих эти аппараты составляет не один десяток. По мнению японских исследователей [5] внедрение современных классификаторов позволило совершить технологическую революцию в керамике. В нашей стране дело обстоит иначе. Не смотря на то, что имеются конкурентно способные разработки и примеры эффективного промышленного внедрения [1, 2, 6, 7], парк классификаторов работающих в промышленности мал.

От качества сепарации во многом зависят конечные свойства готовых продуктов [1, 2, 9].

Прогрессивным решением задачи фракционирования дисперсных материалов является применение пневматических каскадных классификаторов. Повышение эффективности каскадных аппаратов осуществляется совершенствованием конструкций и оптимальной настройкой технологических режимов оборудования.

Разработка высокоэффективных конструкций каскадных пневмокласси-фикаторов и эффективная настройка технологических параметров процесса фракционирования является актуальной задачей научного исследования, имеющей важное прикладное значение.

Цель работы - разработка методов расчета и конструкций эффективных каскадных пневмоклассификаторов. Для достижения поставленной цели, решались следующие задачи:

- разработка математического описания процесса пневмоклассификации с учетом влияния расходной концентрации материала по отдельным элементам каскада;

- разработка алгоритма оптимизации границы разделения в условиях непостоянства гранулометрического состава исходного материала;

- экспериментальные исследования влияния расходной концентрации для различных элементов каскада на эффективность и границу разделения;

- разработка конструкций каскадных классификаторов и их промышленная апробация.

Методы исследования. Математическое моделирование, экспериментальные исследования процесса каскадной пневмоклассификации в лабораторных и промышленных условиях.

Достоверность и обоснованность результатов обусловлена применением современных методов математического и физического моделирования. Соответствием полученных результатов теоретическим положениям о каскадной пневмоклассификации. Удовлетворительной сходимостью расчетных данных результатам промышленной апробации. Для анализа результатов исследований использованы пакеты прикладных программ MathCAD, Matlab и Excel.

На защиту выносятся:

- аналитические зависимости, описывающие процесс последовательной каскадной классификации с учетом влияния расходной концентрации сыпучего материала;

- алгоритм выбора оптимальной границы разделения в условиях непостоянства гранулометрического состава исходного материала;

- экспериментальные зависимости влиянии расходной концентрации на эффективность и границу разделения;

- новые конструкции каскадных пневматических классификаторов и их промышленная апробация.

Научная новизна:

1. Получены математические выражения, описывающие процесс последовательной каскадной классификации с учетом влияния расходной концентрации дисперсного материала на эффективность и границу разделения;

2. Разработан алгоритм оптимизации границы разделения для получения максимального выхода готового продукта при непостоянстве гранулометрического состава исходного материала;

3. Экспериментально установлены математические зависимости эффективности и границы разделения от расходной концентрации материала.

Практическая значимость заключается в использовании полученных в работе экспериментальных и математических зависимостей при проектировании и наладке промышленных аппаратов. Разработаны новые конструкции каскадных классификаторов и осуществлено их внедрение в промышленности.

В результате внедрения пневмоклассификатора производительностью 25 т/ч на ОАО «Вишневогорский ГОК» получен крупнодисперсный шпат для стекольной промышленности с содержанием пылевых классов размером менее 125 мкм не более 20 %. На ОАО «Русский магний» (г. Асбест) испытания промышленного классификатора производительностью 2,5 т/ч показали возможность получения из отходов асбестового производства фракции серпентинита 0,2 - 0,5 мм, пригодной для извлечения из нее металлического магния.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на VII научной технической конференции «Переработка промышленных отходов в стройматериалы» (Свердловск, 1984); Всероссийской конференции «Пути дальнейшей интенсификации и повышения эффективности производства калийных удобрений» (Пермь, 1985); Всесоюзной конференции «Технология сыпучих материалов» (Ярославль, 1989); научно-технической Всесоюзной конференции «Фундаментальные исследования и новые технологии в строительном материаловедении» (Белгород, 1989); на Всероссийской межвузовской научно-практической конференции «Конверсия вузов - защите окружающей среды»

Свердловск, 1994); XVI Уральской международной конференции молодых ученых по приоритетным направлениям науки и техники (Екатеринбург, 2009), Всероссийской научно-практической конференции «Энерго- и ресурсосбережение. Энергообеспечение Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» (Екатеринбург, 2010).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 24 работы, из них 12 работ в изданиях, рекомендованных ВАК РФ для опубликования материалов, отражающих основные результаты диссертационных работ на соискание кандидатских и докторских степеней; получено 6 авторских свидетельств СССР на изобретение и одна заявка на патент Великобритании.

Структура и объем диссертации. Работа изложена на 145 страницах, иллюстрирована 65 рисунками и 12 таблицами. Диссертация состоит из введения, четырех глав, включая литературный обзор, заключения и трех приложений. Список литературы содержит 125 наименований.

7. Результаты работы использованы при проектировании промышленных установок по пневмоклассификации сыпучих материалов на ОАО «Вишнево-горский горно-обогатительный комбинат» производительностью 25 т/ч и на магниевом заводе ОАО «Русский магний» (г. Асбест) 2,5 т/ч.

Внедрение каскадного пневмоклассификатора на ОАО «Вишневогорский ГОК» позволило получить крупнодисперсный шпат для стекольной промышленности с содержанием пылевых классов размером менее 125 мкм не более 20 %. На ОАО «Русский магний» (г. Асбест) получена фракция серпентинита 0,2 - 0,5 мм, пригодная для извлечения из нее металлического магния. Ожидаемый экономический эффект за счет увеличения выхода готового продукта с 37,5 % до 53 % составляет 1740000 руб. в ценах 2011 г.

1. Барский М.Д. Фракционирование порошков / М.Д. Барский. М.: Недра, 1980.-327 с.

2. Мизонов В.Е. Аэродинамическая классификация порошков / В.Е. Ми-зонов, С.Г. Ушаков. М.: Химия, 1989. 160 с.

3. Barsky Е. Cascade separation of powders электронный ресурс. / Е. Bar-sky, М. Barsky. Cambridge International Science Publisching Ltd, 2006. 466 s. -Режим доступа: http://www.cips-publishing.com. Дата обращения: 30.11.2010.

4. Nied R. Modern Air Classifiers / R. Nied, H. Sickel // the International Journal of Storing, Handling & Processing Powder. Volume 4, june 1992, Number 2, -S. 202 - 205.

5. Ямада Ю. Технологическая революция в области машин для классификации порошков для производства керамики / Ю. Ямада, М. Ясугути. // Катаку гидзицу си. 1986, - № 2, - с 21 - 28.

6. Гальперин В.И. Воздушная классификация сыпучих материалов // В.И. Гальперин. Москва. - 2006. - 88 с.

7. Богданов B.C. Процессы помола и классификации в производстве цемента: Учеб. пособие / B.C. Богданов, Н.П. Несмеянов, А.С. Ильин, Ю. М. Фа-дин. М.: Изд-во АСВ; Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова, 2004. 199 с.

8. Колодаев Е.Н. Двухприводные циркуляционные центробежные сепараторы // Труды ВНИИЦеммаш. Вып. 11: Тольятти, 1970. С. 7 - 11.

9. Kis Р.В. Optimising design of continuous grinding mill-classifier systems / P.B. Kis, Cs. Mihalyko, B.G. Lakatos // Chem. Eng. and Process. 2005. - 44, № 2. - C. 273 - 277.

10. Ушаков С.Г. Инерционная сепарация пыли / С.Г. Ушаков, Н.И. Зверев. М.: Энергия, 1974. 168 с.

11. Барский М.Д. Гравитационная классификация зернистых материалов / М.Д. Барский, В.И. Ревнивцев, Ю.В. Соколкин. М.: Недра, 1974. 232 с.

12. Барский М.Д. Перечисление структурных комбинированных схем / М.Д. Барский, A.B. Говоров // Теоретические основы фракционирования порошков: сборник Свердловск, 1980. - С. 163-171. - Деп. в ОНИИТЭхим 19.11.1980. № 1001хп - Д80.

13. Барский М.Д. Комбинированные каскадные схемы процесса классификации / М.Д. Барский, A.B. Говоров // Теоретические основы фракционирования порошков: сборник Свердловск, 1980. - С. 155 - 162. - Деп. в ОНИИТЭхим 19.11.1980. № 1001хп - Д80.

14. Барский М.Д. Некоторые виды комбинированных схем порядка zx« / М.Д. Барский, A.B. Говоров // Теоретические основы фракционирования порошков: сборник Свердловск, 1980. - С. 172 - 189. - Деп. в ОНИИТЭхим 19.11.1980. № 1001хп - Д80.

15. Барский М.Д. Комбинированный разделительный каскад типа zx«, реализующий чередующийся байпас обоих продуктов / М.Д. Барский, A.B. Говоров. Свердловск, 1983. - 12 с. - Деп. в ОНИИТЭхим 01.11.1983. № Ю80хп -Д83.

16. Klumpar I.V. Air Classifiers / I.V. Klumpar, F.N. Currier, Т.A. Ring // Chemikal Engineering. V. 23, 1986. - № 5. - P. 77 - 92.

17. Берт P.O. Технология гравитационного обогащения: пер. с англ. / P.O. Берт при участии К. Миллза. М.: Недра, 1990. - 574 с.

18. Бусройд Р. Течение газа со взвешенными частицами: пер. с англ. / Р.Бусройд. М.: Мир, 1975. - 378 с.

19. Семенов Е.В. К вопросу о разделении взвеси в вертикальном воздушном потоке / Е.В. Семенов // Теоретические основы химической технологии. Том 43. № 2, Март-Апрель - 2009, - С. 208 - 217.

20. Eder Т. Probleme der Trennscharte / Т. Eder //Aufbereitungs Technik. Bd 2. - 1961. - № 3. - S. 121 - 133.

21. Mayer F. Allgemeine Grundlagen der T Kurven / F. Mayer // Aufbereitungs-Technik. Teil 1, - 1967. - № 8. - S. 429 - 440.

22. Barsky E. Master curve of separation processes / E. Barsky, M. Barsky //

23. Phys. Sep. Sei. Engin, 2004. - S. 1 - 13.

24. Tromp K. Neue Wege für die Beurteilung der Aufbereitung Von Steinkohlen / K. Tromp // Gleickauf. 1937. - № 73. - S. 125 - 131.

25. Барский М.Д. Характер влияния состава исходной смеси на результаты гравитационной классификации / М.Д. Барский // Изв. ВУЗов: Горн, журн., 1970.-№3.-С. 439-441.

26. Барский М.Д. Процессы гравитационной классификации сыпучих материалов в восходящих потоках: дис. на соиск. уч. ст. д-ра техн. наук / М.Д. Барский. Свердловск, 1971. - 242 с.

27. Барский М.Д. Влияние концентрации материалов в потоке на эффективность гравитационной классификации / М.Д. Барский, А.М. Штейнберг, Е.А. Долганов // Изв. ВУЗов: Химия и химич. технол., 1968. № 5. - С. 721-724.

28. Зверев H.H. Методика оценки эффективности сепарации пыли / Н.И. Зверев, С.Г. Ушаков // Электрические станции, 1968. № 11. - С. 6 - 9.

29. Rumpf Н. Prinzipen und neure Verfahren der Windsichtung / H. Rumpf, K. Zeschonscki // Chem.-Ing.-Techn. Bd 39, 1967. -№ 21. S. 1231 - 1241.

30. Trawinski H. Die mathematische Formulierung der Tromp Kurve / H. Trawinski // Aufbereitungs-Technik. Teil 2. - 1976. - № 6.

31. Говоров A.B. Аффинные свойства кривых разделения, аппроксимации и комбинированные разделительные каскады / A.B. Говоров, М.Д. Барский -Свердловск, 1983. 55 с. - Деп. в ОНИИТЭхим 01.11.1983. № 1082хп -Д83.

32. Eder Т. Die Trennscharfen verschiedener Schfammethoden / Т. Eder // Metall und Erz, Had (Saale). 1951. - S. 137 - 142.

33. Mayer F. Probleme der Erforlgsermittung bei Trennung-svorgangen an Kornisen Massengut / F. Mayer // Chem.-Ing.-Techn. Bd. 32. 1960. - № 3. -S. 155-163.

34. Mayer F. Die Trennscharte von Sichter / F. Mayer // Zement-Kalk-Gips. Bd. 16, 1966. -№ 6. S. 259 - 268.

35. Barsky E. Similarity Criteria for Processes of Gravitational Classification / E. Barsky, M. Barsky. Physical Separation in Science and Engineering. Volume 13.1971,-№2.-С. 172- 176.

36. Барский JI.A. Критерии оптимизации разделительных процессов / JI.A. Барский, И.Н. Плаксин. М.: Наука, 1967. - 118 с.

37. Барский М.Д. Оценка качества фракционирования порошков / М.Д. Барский, С.Ф. Шишкин // ТОХТ, 1982. - T.XVI. - № 1. - С. 143 - 145.

38. Ларьков Н.С. Исследование процесса эффективной классификации мелкозернистых материалов: дис. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук / Н.С. Ларьков. Свердловск, 1979. - 215 с.

39. Шишкин С.Ф. Интенсификация процесса гравитационной пневматической классификации: дис. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук / С.Ф. Шишкин. -Свердловск, 1983. 234 с.

40. Осокин В.П. Молотковые мельницы / В.П. Осокин. М.: Энергия, 1980.-176 с.

41. Барочкин Е.В. Математическое моделирование многоступенчатых теплообменников сложной конфигурации / Е.В. Барочкин, В.П. Жуков, Г.В. Ле-духовский // Изв. ВУЗов: Химия и химич. технол. 2004. - Т. 47, - Вып. 2, -С. 45-47.

42. Барочкин Е.В. Метод расчета многоступенчатых теплообменных аппаратов с учетом фазового перехода / Е.В. Барочкин, В.П. Жуков, Г.В. Леду-ховский, X. Отвиновски // Изв. ВУЗов: Химия и химич. технол. 2004. - Т. 47, -Вып. 2,-С. 170- 173.

43. Жуков В.П. Обобщенная модель каскадных теплообменных аппаратов с учетом фазовых переходов / В.П. Жуков, Е.В. Барочкин, Г.В. Ледуховский // Изв. ВУЗов: Химия и химич. технол. 2004. - Т. 47, - Вып. 3, - С. 67 - 69.

44. Коровкин A.C. Исследование устойчивости массопотоков в технологических системах переработки сыпучих материалов с рециклами: автореф. дис. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. Иваново: ГОУ ВПО «Ивановский гос. энергетический университет», 2004, - 16 с.

45. Смирнов С.Ф. Ячеистая модель измельчения материала в трубной мельнице замкнутого цикла / С.Ф. Смирнов, В.Е. Мизонов, А.Г. Красильников,

46. B.П. Жуков // Изв. ВУЗов: Химия и химич. технол. 2007. - Т. 50, - Вып. 3,1. C. 98- 103.

47. Розен A.M. Теория разделения изотопов в колоннах / A.M. Розен. М.: Атомиздат, 1960. - 538 с.

48. Кайзер Ф. Зигзаг-классификатор классификатор нового принципа / Ф. Кайзер // М.: Тр. Европ. совещ. по измельчению. - 1966. - С. 552 - 567.

49. Плановский А.Н. Расчет эффективности многоступенчатых систем для классификации порошков / А.Н. Плановский, В.Г. Никитин, А.Б. Бакаль // ТОХТ. 1977. - T.XI, - № 1, - С. 113 - 114.

50. Борщев В.Я. Технология поточной многокаскадной гравитационной сепарации зернистых материалов / В.Я. Борщев, В.Н. Долгунин, М.Ю. Дронова // XXIV Российская школа по проблемам науки и технологий: тезисы доклада -Миасс, 2004.-С. 117.

51. Борщев В.Я. Каскадная гравитационная сепарация зернистых материалов: особенности технологии и моделирование / В.Я. Борщев, В.Н. Долгунин, М.Ю. Дронова // Вестник ТГТУ. 2005. - 11, № 4. - С. 903 - 909.

52. Филлипов В.А. Технология сушки и термоаэроклассификации углей / В.А. Филлипов. М.: Недра, 1987. - 287 с.

53. Барский М.Д. К вопросу о многоступенчатой классификации / М.Д. Барский, A.B. Говоров, Ю.П. Канусик // Изв. ВУЗов: Горн. журн. 1976. -№ 8.-С. 157- 160.

54. Барский М.Д. Оптимизация процессов разделения зернистых материалов / М.Д. Барский. М.: Недра, 1978. - 168 с.

55. Данилов В.Я. Оптимизация процесса сухого разделения песков: дис. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук / B.JI. Данилов. Свердловск: УПИ, 1991. -201 с.

56. Канусик Ю.П. Исследование определяющих параметров процесса каскадной гравитационной классификации: дис. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук / Ю.П. Канусик. Свердловск: УПИ, 1976. - 132 с.

57. Лазовский И.М. Подготовка угольных шихт воздушной сепарацией с дроблением крупных тяжелых частиц / И.М. Лазовский // Кокс и химия. 1959. - № 6, - С. 5 - 8.

58. Kayser F. Der Zickzag-Sichter ein Windsichter nach neuer Prinzip / F. Kayser // Chem.-Ing.-Techn. - 1965, - №4. - S. 273 - 282.

59. A.c. 580016 СССР, МКИ4 В 07В 4/00. Пневматический классификатор для разделения сыпучих материалов / М.Д. Барский, A.B. Говоров, Ю.П. Канусик, Н.С. Ларьков. Открытия, изобретения, 1977. - № 42.

60. A.c. 688248 СССР, МКИ4 В 07В 4/08. Гравитационный пневматический классификатор / М.Д. Барский, С.Ф. Шишкин, A.B. Говоров. Открытия, изобретения, 1979. - № 36.

61. A.c. 912302 СССР, МКИ4 В 07В 4/08. Гравитационный пневматический классификатор / М.Д. Барский, С.Ф. Шишкин, A.B. Говоров, Ю.И. Максимов. Открытия, изобретения, 1982. - № 10.

62. A.c. 1053364 СССР, МКИ4 В 07В 4/08. Пневматический классификатор / М.Д. Барский, В.Л. Данилов, A.B. Говоров, С.Ф. Шишкин. Открытия, изобретения, 1984. - № 9.

63. Мшалъченко М.Г. Фракционирование и обогащение строительных песков / М.Г. Михальченко. М.: Госстройиздат, 1963. - 197с.

64. Обогащение угля под общ. ред. Ф. Р. Митчелла М.: Углетехиздат, 1956. - 124 с.

65. Шрайбер A.A. Гидромеханика двухкомпонентных потоков с твердым полидисперсным веществом / A.A. Шрайбер, В.Н. Милютин, В.П. Яценко. -Киев: Наук. Думка, 1980. 252 с.

66. Барский М.Д. К вопросу о многоступенчатом фракционировании полидисперсных порошков / М.Д. Барский, A.B. Говоров, Ю.П. Канусик // ТОХТ. -1978.-Т. XII.-№6.-С. 931 -934.

67. Смышляев Г.К. Воздушная классификация в технологии переработки полезных ископаемых / Г.К. Смышляев. М.: Недра, 1969. - 102 с.

68. Симонов В.И. О повышении качества сепарации твердых пылевидных частиц в потоке газов / В.И. Симанов, В.Е. Рукавцова // Труды Алтайского политехи. ин-та. Барнаул. Вып. 36. 1974. - С. 28 - 30.

69. Жуков В.П. Математическая модель и метод расчета динамического классификатора / В.П. Жуков, A.A. Андреев, Н. Otwinovski, D. Urbaniak // Изв. ВУЗов: Химия и химич. технол. 2006. - Т. 49, - Вып. 5, - С. 99 - 102.

70. Жуков В.П. Влияние концентрации на граничный размер гравитационного классификатора / В.П. Жуков, X. Отвиновски, С.И. Шувалов, А.Р. Гор-нушкин /У Межвузовский сборник научных трудов. М.: МИХМ, 1990. - 140 с.

71. Бастан /7.77. Теория и практика усреднения руд / П.П. Бастан, Е.И. Азбель, Е.И. Ключкин. М.: Недра, 1976. - 255 с.

72. Андреев С.К. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых / С.К. Андреев, В.В. Зверичев, В.А. Петров. М.: Недра, 1966. - 395 с.

73. Морозов B.B. Моделирование и оптимизация процесса пневматической сепарации в нелинейном потоке / В.В. Морозов, И.В. Пестряк, В.А. Адов // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). Т. 14-2009.-№ 12.-С. 531 -543.

74. Нурминский Е.А. Численные методы выпуклой оптимизации / Е.А. Нурминский. М.: Наука, 1991. - 167 с.

75. Фиакко А. Нелинейное программирование: методы последовательной безусловной минимизации: пер. с англ. / А. Фиакко, Г. Мак-Кормик; Под ред. Е.Г. Голынтейн М.: Мир, 1972. - 240 с.

76. Schicht Eckhard. Optimierung einer Siebanlage in Abhängigkeit vom Korngrossenaufbau des Aufgabegules / E. Schicht // Neue Berghautechn. 1973. -№ 5. - S. 369 - 372.

77. Bar sky E. Mathematical model for gravitational cascade separation of pourable materials at identical stages of the classifier / E. Barsky, M. Buikis // Progress in Industrial Mathematics Springer, 2004. - pp. 229 - 233.

78. Зимин А.И. Расчет разделительных многорядных аппаратов с учетом распределения в потоке / А.И. Зимин, A.B. Говоров, Ю.П. Канусик, В.Б. Пономарев // Изв. ВУЗов: Горный журнал. 1996. - № 2. - С. 122 - 124.

79. Зимин А.И. Расчет процесса пневмоклассификации в аппаратах различных конструкций / А.И. Зимин, A.B. Говоров, Ю.П. Канусик, В.Б. Пономарев // Изв. ВУЗов: Горный журнал. 1995. - № 9. - С. 118 - 121.

80. Пономарев В.Б. Влияние расходной концентрации на параметры функции фракционного разделения / В.Б. Пономарев, С.Ф. Шишкин, В .Я. Дзю-зер // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова: научно теоретический журнал. - Белгород, 2010, - № 3. - С. 200-203.

81. Пономарев В.Б. Влияние расходной концентрации на технологический процесс пневмоклассификации минерального сырья / В.Б. Пономарев, В.Я. Дзюзер, // Огнеупоры и техническая керамика. 2010. - № 11-12.-С. 18-21

82. Пономарев В.Б. Аналитическое прогнозирование процесса воздушной классификации серпентинита для ОАО «Русский магний» /В.Б. Пономарев, В.Я. Дзюзер, B.JI. Данилов, А.А Литвинов // Огнеупоры и техническая керамика. 2010. -№ 9. - С. 12-15.

83. Швыдский В. С. Методы численного решения инженерных задач: уч. пособие / В. С. Швыдский, В. Я. Дзюзер; под ред. В.Я. Дзюзера. Екатеринбург: из-во АБМ, 2010 - 400 с.

84. Зимин А.И. Оценка режимов и результатов пневмоклассификации / А.И. Зимин, A.B. Говоров, Ю.П. Канусик, В.Б. Пономарев // Изв. ВУЗов: Горный журнал. 1996. - № 12. - С. 108 - 111.

85. Пономарев В.Б. Оценка использования закона Стокса при осаждении одиночных частиц в горизонтальном потоке воздуха / В.Б. Пономарев, Ю.П. Канусик Екатеринбург, 1995. - 4 с. - Деп. в ОНИИТЭхим. № 422 - В95.

86. A.c. 1613127 СССР, МКИ4 В 03В 4/00. Каскадный пневматический классификатор / М.Д. Барский, A.B. Катаев, В.Б. Пономарев и др.. № 4664358/29 03; заявл. 13.01.1989; опубл. 15.12.1990. Бюл. № 46.

87. A.c. 1731294 СССР, МКИ4 В 07В 4/02. Каскадный классификатор / М.Д. Барский, В.Б. Пономарев, A.B. Катаев, Р.Г. Рева, Г.А. Калугару. № 4829951/03; заявл. 17.04.1990; опубл. 07.05.1992. Бюл. № 17.

88. Пономарев В.Б. Исследование пневматического каскадного классификатора с отклоняющими пластинами / В.Б. Пономарев, Ю.П. Канусик Екатеринбург, 1994. - 4 с. - Деп. в ОНИИТЭхим. № 421 - В94.

89. A.c. 1722617 СССР, МКИ4 В 07В 4/04. Способ разделения / М.Д. Барский, A.B. Говоров, Ю.П. Канусик, В.Б. Пономарев. № 4820393/03; заявл. 21.03.1990; опубл. 30.03.1992. Бюл. № 12.

90. A.c. 1328999 СССР, МКИ4 В 07В 4/08. Пневматический гравитационный классификатор сыпучих материалов / М.Д. Барский, B.JI. Данилов, A.B. Говоров, A.B. Катаев, С.Ф. Шишкин. Открытия, изобретения, 1984. -№ 13.

91. Пономарев В.Б. Обогащение сыпучих материалов с применениемпроцесса воздушной классификации / В.Б. Пономарев // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова: научно-теоретический журнал Белгород, 2010, - № 4. - С. 3539.

92. Пономарев В.Б. Предварительная пылегазоочистка в центробежно-гравитационном пневматическом классификаторе / В.Б. Пономарев, B.JI. Данилов, A.B. Катаев // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова: научно-теоретический журнал Белгород, 2010, - № 2. - С. 172 - 174

93. Пономарев В.Б. Выделение посторонних примесей из аморфного диоксида кремния / В.Б. Пономарев, В.Я. Дзюзер, // Огнеупоры и техническая керамика. 2010. - № 11-12. - С. 44 - 48.

94. Пономарев В.Б. Исследование процесса классификации с подвижной насадкой /В.Б. Пономарев, A.B. Катаев // Переработка промышленных отходов в стройматериалы: материалы VII научной технической конференции Свердловск: УПИ, 1984.- С. 22-23.

95. A.c. 1337151 СССР, МКИ4 В 07В 4/02. Гравитационный пневматический классификатор / М.Д. Барский, B.JI. Данилов, С.Ф. Шишкин, A.B. Катаев, A.B. Коновалов, А.И. Петров, В.Б. Пономарев. № 4019043/29 03; заявл. 28.01.1986; опубл. 15.09.1987. Бюл. № 34.

96. A.c. 1265002 СССР, МКИ4 В 07В 4/08. Пневматический многоколонный классификатор / М.Д. Барский, В.И. Малагамба, В.Б. Пономарев, А.П. Ремезов. № 3696781/29 03; заявл. 03.02.1984; опубл. 23.10.1986. Бюл. № 39.

97. Барский М.Д. Пневматическая классификация периклазовых порошков / М.Д. Барский, В.Б. Пономарев, А.И. Петров и др. // Огнеупоры. 1990. -№9.-С. 17-18.

98. Пономарев В.Б. Пневматическая классификация периклазовых порошков / В.Б. Пономарев, A.B. Катаев, А.И. Петров // Технология сыпучих материалов. Т.1: материалы Всесоюзной конференции 18-21 сентября. Ярославль: Химтехника, 1989. - С. 74 - 75.

99. Пономарев В.Б. Установка пневматической классификации шпата / В.Б. Пономарев, С.Ф. Шишкин, В.Я. Дзюзер, A.B. Катаев // Огнеупоры и техническая керамика. 2010. - № 10. - С. 28 - 31.

100. UK Patent Application GB 2193449 A. INT CL В 07В 4/08 4/04. Air gravity classifier for loose materials / M.D. Barsky, A.I. Petrov, A.V. Kataev, V.B. Ponoarev. (USSR)//London, 10.02.1988.

101. Пономарев В.Б. Исследование конструктивных особенностей поперечно-поточного классификатора для разделения шамота / В.Б. Пономарев, Ю.П. Канусик Екатеринбург, 1995. - 4 с. - Деп. в ОНИИТЭхим. № 421 - В95.

102. A.c. 1743649 СССР, МКИ4 В 07В 4/08. Пневмоклассификатор / М.Д. Барский, В.Б. Пономарев. № 4844187/03; заявл. 29.05.1990; опубл. 30.06.1992. Бюл. № 24.

103. Листинг программы расчета оптимальной границы разделения в условиях непостоянства гранулометрического состава исходного материала

104. Option Explicit Sub PrognozQ

105. Dim i, j, kn, kv, Ch, k, zl, z2, pi, p2, n As Integer

106. DimX(lO), Xs(10), rn(10), rv(10), Rp(10), r(10) As Single

107. Dim Rps(lO), rm(10), rk(10), Rpm(lO), Rpk(lO), Fm(10), Fk(10) As Single

108. Dim Rpp(50), Rzz(50), Gkk(50) As Single

109. Dim rs(10), X50(50), Gm(100), Gk(100), Rpol(lOO), Rz(100), Nad(lOO) As Single Dim rss(100, 10) As Single

110. Dim X501, Сарра, P, A, B, S, SI, S2, S3, S4, S5 As Single n = 10 'Число классов

111. This Workbook.Sheets("Исходные данные ").Activate 'Чтение исходных данных For i = 1 To n

112. For i = 1 Ton -1 Xs(i) = (X(i) + X(i + 1))/ 2

113. Next i Xs(n) =X(n) * 1.2 Rps(l) = 100 kn = 0 kv = 0 S=0

114. Генерация 100 случайных векторов грансостава For i = 1 Ton If(rv(i) rn(i)) > S Then S = rv(i) - rn(i) kn = i End If Next ij = 0

115. Worksheets("Исходные данные").Cells(10, 10).Value = kn Metl:51 =052 = 0

116. For i = 1 To kn -1 Randomizers(i) = rn(i) + (rv(i) rn(i)) * Rnd SI = SI + rs(i) Next i

117. For i = kn + 1 Ton Randomizers(i) = rn(i) + (rv(i) rn(i')) * Rnd S2=S2 + rs(i)

118. Next i rs(kn) = 100 -S1-S2 Ifrs(kn) < rv(kn) Then If rs(kn) > rn(kn) Then

119. This Workbook. Sheets ("Случ. состав "). A ctivate Worksheets ("Случ. состав "). Cells (5 + j, 1).Value = j j =j + l

120. Генерация 100 случайных векторов грансостава For i = 1 Ton

121. Worksheets ("Случ. состав "). Cells (5 + j, i + 1).Value = rs(i) rss(j, i) = rs(i) Next i1. Else: GoTo Metl End If1. Else: GoTo Metl End If1.j <100 Then GoTo Metl 'For i = 1 Ton

122. Worksheets("Случ.состав").Cells(7, i + l).Value = rss(100, i) 'Next i Nad(O) = 0

123. For k = 1 To 50 X50(k) = 10 *k

124. For i = 1 Ton Fk(i) = 1-1/(1 + (Xs(i) /X50(k)) лP) Next i53 = 054 = 055 = 0 Ch = 01. For j = 1 To 100s = o

125. For i — 1 To n rs(i) = rss(j, i) S = S + Fk(i) * rs(i)

126. Next i Gk(j) = S S5=S5 + Gk(j)

127. For i = 1 To n rk(i) = 100 * Fk(i) * rs(i) / Gk(j)1. Next i SI =01. For i = pi To p251 = SI + rk(i) Next i

128. Rpol(j) = SI S3 = S3 + RpolO)52 = 0

129. For i = zl To z2 S2=S2 + rk(i)

130. Next i Rz(j) = S2 S4=S4 + Rz(j)

131. Rpol(j) > A Then IfRzQ) < В Then Ch = Ch + 1 Next j Gkk(k) =S5/100 Rpp(k) = S3 /100 Rzz(k) =S4/100 Nad(k) = Ch

132. Утверждаю: лавный инженер jO «Вишн§йогорский ГОК» оротников A.M.16 февраля 2007г.1. АКТпромышленных испытанийг. Вишневогорск

133. В июле 2006 года совместно со специалистами ОАО «Вишневогорский ГОК» были произведены промышленные испытания установки.

134. В процессе испытаний измерялись материальные потоки твердого материала, расход воздуха через классификатор. Отбирались пробы материалов и производился анализ их гранулометрического состава.

135. Данные испытаний приведены в таблицах 1, 2 и на графике на рис. 1-4. Таблица 1. Гранулометрические составы продуктов разделения Выход мелкого продукта разделения 15,66%,

136. Сита, Хс, мкм Хер, мкм Полный остатки Фм, %