автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Совершенствование процесса гранулирования тонкодисперсных керамических порошков

На правах рукописи

/2'

¿¿¿.сгкл-е^-

•У-

Ветюгов Александр Викторович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА ГРАНУЛИРОВАНИЯ ТОНКОДИСПЕРСНЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ

05.17.08 — Процессы и аппараты химических технологий

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

? 1 № 7П12

Иваново 2013

005049917

005049917

Работа выполнена в филиале ФГБОУ ВПО «Московский государственный индустриальный университет» в г. Кинешме, Ивановской области и в ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный химико-технологический университет».

Научный - кандидат технических наук, доцент

руководитель: Богородский Анатолий Васильевич

Официальные оппоненты:

■ Мизонов Вадим Евгеньевич

доктор технических наук, профессор, Ивановский государственный химико-технологический университет, профессор кафедры экономики и финансов

■ Капранова Анна Борисовна

доктор физико-математических наук, доцент, Ярославский государственный технический университет, профессор кафедры теоретической механики

Ведущая организация:

- Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ивановский государственный архитектурно-строительный университет», г. Иваново

Защита состоится « 11 »1ЧС1р~['а 2013 г. в(0 «Гасов на заседании диссертационного совета Д 212.063.05 в Ивановском государственном химико-технологическом университете по адресу: 153000, г. Иваново, пр. Ф.Энгельса,7, ауд. Г-205.

Тел. (4932) 32-54-33. Факс: (4932) 32-54-33. E-mail: dissovet@isuct.ru.

С диссертацией можво ознакомиться в библиотеке Ивановского государственного химико-технологического университета по адресу: 153000, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 10.

Автореферат разослан « fi » ^¿jj)Ci'/7Л 2013г.

Ученый секретарь Ъ.* Зуева Галина Альбертовна

совета Д 212.063.05

hi-

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. При производстве изделий технической керамики, особенно используемых в качестве диэлектриков в радиотехнике и электронике, стремятся к достижению максимальной плотности, к получению целиком спекшихся вакуум-плотных материалов. Большая относительная плотность керамики достигается, в частности, применением тонкодисперсных порошков, обеспечивающих активное спекание.

Длительная практика показала, что изготовление изделий прессованием из тонкодисперсных порошков сопряжено с большими трудностями, так как в массе реального порошка между отдельными частицами всегда возникают силы сцепления, которые ухудшают его сыпучесть и заполняемость пресс-форм, поэтому возникает необходимость в их гранулировании. Гранулы представляют собой конгломераты отдельных мельчайших частиц, связанные в единые уплотненные агрегаты.

В настоящей работе в качестве гранулируемых материалов использовались высокоабразивные тонкодисперсные керамические порошки из корунда — оксида алюминия.

Получение качественного гранулированного корундового пресс-порошка, обладающего высокой сыпучестью и прочностью гранул, осуществляется различными способами, в различных по конструкции грануляторах, каждый из которых обладает значительными недостатками: плохая сыпучесть гранулята, неравномерный гранулометрический состав, малая производительность, значительный износ рабочих органов грануляторов и загрязнение продукта частицами износа. В связи с этим актуальной является задача по разработке и исследованию установки для гранулирования высокоабразивных, хрупких и тонкодисперсных материалов с минимальным износом рабочих органов гранулятора.

Решение этой задачи позволит получать высококачественные керамические изделия.

Цель работы. Разработка конструкции и методов расчета установки для получения гранул тонкодисперсных высокоабразивных керамических порошков с обеспечением требований по чистоте гранулируемого материала.

Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие

задачи:

- разработка новой конструкции установки для получения гранул округлой формы размером от 0,16 до 0,9 мм с хорошей сыпучестью и минимальным загрязнением гранулята частицами износа рабочих органов;

- разработка методики расчета процесса предуплотнения керамической шихты и ее экструзии через фильеры;

- проведение исследования процессов гранулирования тонкодисперсных керамических порошков и износа рабочих органов в установке для получения гранул;

- определение влияния угловой скорости вращения тарели, усилия прижима катков к тарели, влажности исходного материала и времени виброокаты-

вания на гранулометрический состав гранулята и его сыпучесть;

- проведение опытно-промышленной апробации выполненных научно-технических разработок и определение технико-экономической эффективности.

Научная новизна:

1. На основе равновесия сил действующих в цилиндрическом отверстии фильеры получено уравнение, позволяющее определить параметры процесса прессования предуплотненного материала.

2. Разработана новая конструкция установки для гранулирования тонкодисперсных абразивных керамических порошков на основании равномерного перемешивания, предуплотнения, продавливания через фильеры с обкаткой и подсушкой гранул, защищенная патентом РФ №2449830.

3. Найдена зависимость величины сыпучести и гранулометрического состава получаемого гранулята в установке для получения гранул в зависимости от угловой скорости вращения тарели, усилия прижима катков к тарели, влажности исходного материала и времени виброокатывания.

Практическая ценность:

1. На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований разработана опытно-промышленная установка для получения гранул, предназначенная для гранулирования тонкодисперсных абразивных керамических порошков в производстве технической керамики.

2.Предложена методика расчета основных конструктивно-технологических и мощностных параметров установки для получения гранул. Разработана методика расчета процесса предуплотнения керамической шихты и ее экструзии через фильеры.

3. Определены технологические параметры, обеспечивающие получение гранул тонкодисперсных высокоабразивных керамических порошков с заданными физико-механическими свойствами и размерами гранул 0,16-И),9 мм.

4. Использование покрытия рабочих поверхностей разработанной установки износостойким керамическим порошком методом плазменного напыления и защитных покрытий из полиуретана позволило гранулировать высокоабразивные материалы с обеспечением высокой чистоты полученного гранулята.

5. Опытно-промышленные испытания разработанной установки для получения гранул (конструкция защищена патентом РФ) были проведены на предприятии ОАО «Поликор» г. Кинешмы Ивановской области. Внедрение установки позволило значительно сократить количество оборудования в технологической линии, уменьшить время и энергозатраты и получить гранулят с высокой сыпучестью и чистотой, тем самым повысить эффективность технологического процесса изготовления поликоровых подложек и мелющих тел (цильпебсов).

Автор защищает:

1.Результаты исследования процессов гранулирования тонкодисперсных абразивных керамических порошков методом предварительного уплотнения и продавливания через фильеры в опытно-промышленной установке.

2. Новую конструкцию установки для гранулирования тонко дисперсных абразивных керамических порошков.

3. Математическое описание процесса гранулообразования порошкового материала в разработанной установке (грануляторе).

4. Результаты экспериментальных исследований процесса износа рабочих органов в разработанной установке.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях: IV Международной заочной научно-практической конференции «Научная дискуссия: инновации в технических, естественных, математических и гуманитарных науках» (Москва, 2012г), Региональной научно-практической студенческой конференции филиала ФГБОУ ВПО «МГИУ» в г.Кинешме (2010, 2011, 2012г.).

Публикации. Материалы, изложенные в диссертации, нашли отражение в 9 опубликованных печатных работах, в том числе 4 статьи в ведущих рецензируемых научно-технических журналах, получен патент РФ на изобретение.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 141 страницах машинописного текста, содержит 42 рисунка и 12 таблиц. Список литературы включает 133 наименования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, сформулирована цель работы, научная новизна, практическая ценность, изложены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе приводится анализ современного состояния методов гранулирования порошкообразных материалов, позволяющий установить, что наиболее эффективным способом гранулирования для получения гранулята с хорошей сыпучестью и равномерным гранулометрическим составом является прессование через фильеру с последующим виброокатыванием.

Приведена характеристика оборудования для гранулирования материалов, выявлены их недостатки и обоснована необходимость разработки новых конструкций грануляторов.

В выводах по первой главе сформулированы основные задачи и направления исследований диссертационной работы.

Во второй главе представлены результаты теоретического исследования процесса предуплотнения тонкодисперсного керамического порошка и дальнейшего его прессования через фильеры в установке для получения гранул.

Процесс гранулирования тонкодисперсного керамического порошка (размер частиц 0,001-5-0,005 мм) состоит в смешивании его с пластификатором (7% водный раствор поливинилового спирта) и одновременным уплотнением пластифицированного порошка давлением с целью придания ему

пластичности и удаления воздуха, дальнейшим прессованием предуплотненного материала через отверстия фильер и последующим виброокатыванием гранул, сглаживающим углы и ребра, придающим им округлую форму, что способствует их плотной укладке в пресс-формах.

Пластичность порошка определяется количеством введенной

технологической связки. При малом ее количестве (10-н12%) поры между зернами заполняются лишь частично и в порошке или гранулах остается воздух. Без хорошего смешения и уплотнения исходного порошка и связующей жидкости гранулы заданного размера не образуются.

Хорошее смешение и удаление воздуха достигается многократным прохождением

вращающихся катков по слою материала на сплошном секторе вращающейся тарели.

Получено выражение для расчета усилия предуплотнения материала, действующее со стороны уплотняющего катка (рис. 1), позволяющее связать между собой конструктивные, технологические параметры установки и физико-механические свойства уплотняемого материала:

■ sin3 п-вклт (1)

V у/VI. упп .сл.)

где сок - угловая скорость вращения катка, с"1; Рсдв - сопротивление сдвиговому деформированию слоя материала, H -с/м2\ Rk - радиус катка, м; купя сл - толщина слоя уплотненного материала, м; Купя - коэффициент уплотнения материала; а - расстояние от центра катка до крайней точки уплотняемого слоя, м; Д^- ширина катка, м\ (ра - угол захвата материала катком, рад\ Н0ут - исходная

толщина уплотняемого слоя материала, м.

После предуплотнения гранулируемый материал ножом подается на фильеры (рис. 2), где сначала происходит предварительное заполнение отверстий фильеры за несколько проходов катка по слою предуплотненного материала и затем продавливание его с последующей отрезкой ножом и формирования гранул цилиндрической формы.

Размер гранул зависит от высоты продавливаемого слоя (hvmcjl - /г,), м,

за один проход катка. Для получения гранул требуемого гранулометрического состава должно выполняться следующее условие

Рис. 1. Схема к расчету процесса предуплотнения материала: 1-каток; 2 уплотняемый материал

(Ьумс -^К (2)

где \\ - конечная высота прессуемого слоя, м\ /г, - высота цилиндрической части отверстия фильеры, м.

действующих при прессовании

Рис. 2. Схема продавливания материала через отверстия фильеры: I -каток; 2 - фильера; 3 — материал; 4 — гранулы; 5 — нож.

Для определения минимального усилия, необходимого для гарантированного продавливания предуплотненного материала через отверстия фильеры и начала процесса гранулирования, составлено уравнение равновесий сил, действующих по вертикальной оси отверстий фильер (рис. 2).

I] бш <р + Руш1 - РщЛ &т(р~ Гтр2 > 0, (3)

где Р, - окружная сила, Н,

Р^р-А-^-со2^, (4)

р- плотность керамического порошка после предуплотнения, кг/м1: А - пло-

2

щадь контакта прессуемого материала с поверхностью катка, м ;

Р = Ртт - нормальная сила (сила, действующая со стороны катка на слой материала)), Н; РщЛ - сила трения между частицами материала и катком, Н,

Ртр1=/гР-А-111со1 , (5)

/| - коэффициент трения между катком и материалом;

Ртрг ' сила трения между поверхностью отверстий фильеры и частицами материала, Н,

Ртр2 = ЛР■ ^^ К ■ Як ■ а,1 + (6)

4 п ■ а1птв

/2 - коэффициент трения между материалом и стенками отверстия фильеры;

с1тпв - диаметр отверстия фильеры, м; Е, - коэффициент бокового давления.

Очевидно, что необходимым условием продавливания материала через отверстия фильеры и начала процесса гранулирования является превышение вертикальных составляющих сил давления на предугоютненный материал над силами трения:

Н;со1 + /гР • а>\ + (7)

4 ж • аот1

где Ртт пресс - минимальное усилие, при котором начинается процесс прессования предуплотненного материала через отверстия фильеры, Н, ртт.»,,есс = Р ■ А ■ ■ ®1<Р + Рут. = Р ■А ■ ■ а>к<Р + тк8 + Гпр. '■> Щ - масса катка, кг\ g - ускорение свободного падения, м/с2, 9,81; - нагрузка, создаваемая пружиной, Н.

Для выполнения условия (2) высоту слоя продавливания за один проход катка над фильерой (Иу1шсл — /г,), м, получаем из уравнения изменения количества движения материала в клиновидном пространстве зоны прессования

Л ^

(V.- -Ю = [-7,-+ -о, -втр-/, ■ Я,-Щ -эт^-

" ' Р

,г р и '(8) -/, К-тк -4<Г--]■/

где <гг- нормальные напряжения в прессуемом слое, Па; I - время прохождения слоя прессуемого материала от начала точки контакта с катком до вертикальной оси катка, с.

Выражения (2), (7) и (8) позволяют определить параметры процесса прессования предуплотненного материала, гранулометрический состав получаемого гранулята, а в дальнейшем - производительность и мощность привода установки для получения гранул, сыпучесть получаемого гранулята.

В третьей главе описана конструкция и работа опытно-промышленной установки для получения гранул (рис. 3), представлены методики экспериментальных исследований и расчетные зависимости для определения производительности и мощности этой установки.

Установка позволяет производить последовательно процессы смешивания, уплотнения порошка, пресс-гранулирования, виброокатывания и рассева, используя при этом одни и те же рабочие органы.

Тонкодисперсный абразивный керамический порошок (средний размер частиц 0,005 мм) через загрузочную воронку 4 поступает на периферию вращающейся тарели 8, в рабочую зону I. Одновременно через капельницу 5 в зону I подается связующая жидкость, 7% водный раствор ПВС. В периферийной зоне вращающейся тарели I осуществляется первый процесс смешения в тече-

ние 30 с. Разница влажности материала в различных точках в зоны смешения составляла не более 2,5%.

Рис. 3. Схема опытно-промышленной установки комбинированного действия для получения гранул: 1 - рама; 2 - корпус; 3 - откидывающаяся крышка; 4 -воронка загрузочная; 5 - капельница; 6 - электродвигатель 2,2 кВт; 7 - ось Т -образная; 8 -вращающаяся тарель; 9 - борт; 10 - кольцо разделительное; 11 -катки прессующие; 12 - ось вращения катков; 13 - канавка; 14 - фильера; 15 -пружина; 16 - нож; 17 - элемент направляющий; 18 - нож для срезания брикетов; 19 - нож; 20 - гранулы; 21 - конус; 22 - демпфирующий элемент; 23 -вибробункер; 24 - патрубок разгрузочный; 25 - вибродвигатель ИВ-99Б; 26 -

сита разделительные.

При смешении также осуществляется уплотнение слоя материала, смешанного со связующей жидкостью.

Ввиду неравномерности распределения смешиваемого материала по поверхности тарели, уплотняющие катки оснащены амортизационным устройством - тарированной пружиной 15, размещенной на Т- образной оси 7.

После смешения и уплотнения ножом 18 уплотненный материал подается в зону II тарели 8 на фильеры 14. Начинается третий процесс -прессование через фильеры. Прессованные гранулы попадают на конус 21 и равномерно распределяются по периферии вибробункера 23, который имеет коническое днище.

В вибробункере 23 осуществляется четвертый процесс -виброокатывание. За счет этого гранулы приобретают форму, близкую к сферической.

Окатанные гранулы через разгрузочный патрубок 24 (рис. 3) попадают на разделительные сита 26, на которых происходит выделение нужной фракции размером от 0,16 до 0,90 мм и отсев мелких частиц (в количестве 15-20% от

общей массы), который направляется в качестве ретура с новой порцией тонкодисперсного порошка в загрузочный патрубок 4 установки (рис.3).

Определена максимальная производительность 77, кг/с, гранулятора:

П = РвПф, (9)

где рв- плотность продукта в зоне выдавливания в фильеры матрицы, кг/м3; Пф - расход материала через фильеры матрицы, м3/с.

„ _ ^ут.сл. с!;тй • г ■ пт ■ к

Пф- 4-60 ' (10)

где пт - частота вращения тарели, об/мин; г - число катков; к - число отверстий на тарели.

Определены основные энергосиловые параметры верхней вращающейся части установки для получения гранул.

N = N^+Np, (11)

где Nr¡y— мощность, затрачиваемая на равномерное распределение керамического порошка по ширине катков и его предварительное уплотнение, Вт,

Х„у=РкатЛЯксок, (12)

/К - коэффициент сопротивления качению; Nр— мощность, затрачиваемая на

прессование (продавливание через фильеру) материала, Вт,

^ = + (13)

Также определена мощность, затрачиваемая на виброокатывание, рассев и выгрузку готового гранулята, N^ , Вт,

^ = (тб+тм)ё-т-Ав, (14)

где тб - масса вибробункера 23 (рис. 4а), кг; тм - масса материала в вибробункере, кг; g - ускорение свободного падения, м/с2; г -частота вибродвигателя, с1; Ае - амплитуда колебания вибробункера, м.

Четвертая глава посвящена экспериментальным исследованиям процесса гранулирования тонкодисперсных абразивных керамических порошков и износа рабочих органов установки для получения гранул.

На первом этапе исследований с целью определения основных факторов, влияющих на процесс гранулирования в разработанной установке для получения гранул, были проведены поисковые эксперименты. В качестве гранулируемых материалов выбраны тонкодисперсные высокоабразивные керамические порошки: технический глинозем марок ГН и ГО, а также корундовый порошок ВК-100-1.

Установлены основные факторы, влияющие на процесс гранулирования в исследуемой установке.

Для обеспечения надежного процесса гранулирования испытаны фильеры с различной конфигурацией и диаметром отверстий от 1 до 8 мм (рис. 4.а,б,в).

Рис. 4. Типы фильер

б) в)

Отверстия, форма которых изображена на рис. 4а, забивались гранулируемым материалом при диаметре отверстий от 1 до 5 мм. При диаметре отверстий фильеры от 6 до 8 мм гранулят имел крупные гранулы размером до 5 мм, а выход гранул заданного размера от 0,16 до 0,9 мм составлял 25-ь30%.

Отверстия, форма которых изображена на рис. 46, забивались гранулированным материалом при любом их диаметре от 1 до 8 мм.

Для увеличения количества гранул размером 0,16+0,9 мм в установке применены фильеры с обратным конусом (рис. 4в), заходным отверстием диаметром 1 мм и высотой цилиндрической части к2 равной 1 мм (рис. 2), что позволило беспрепятственно продавливать материал через отверстия в фильерах и получать гранулят требуемого гранулометрического размера и хорошей сыпучести, обеспечивающей наиболее плотное заполнение пресс-формы при прессовании керамических изделий.

Под сыпучестью понималась способность к относительному перемещению одних слоев гранулята относительно других. Мерой сыпучести считалось время, необходимое для естественного истечения 50 грамм гранулята из конусообразной воронки, с углом конуса 60° и диаметром выходного отверстия равным 5 мм.

Установлено, что на процесс гранулирования и величину сыпучести гранул наибольшее влияние оказывают следующие факторы: угловая скорость вращения тарели, сошр, с', усилие прижима катка к тарели, Ртт,Н, время

виброокатывания, /, с', влажность шихты, %. Для установления совокупного влияния основных факторов на величину сыпучести гранулята использовалось многофакторное планирование эксперимента. Значения основных факторов и интервалы их варьирования приведены в таблице 1.

По результатам обработки экспериментальных данных получено следующее уравнение регрессии в кодированной форме: Для сыпучести гранул:

у = 22,1 + 68,67*, + 20,84х2 + 40,59х3 -32Дх4 + 7хЛ -37,25х,х4 -

64,25х3л-4 +130,3(х,' )2 + 80,2(4 У + Ш,23(х'ъ )2 + 220,3(х'4 )2 Анализ уравнения регрессии показывает, что на величину сыпучести гранулята из материала ВК-100-1 варьируемые параметры оказывают различ-

11

ное влияние. Так, например, сыпучесть гранулята в наибольшей степени зависит от угловой скорости вращения тарели и влажности гранулята. Это подтвердило сделанное ранее предположение о важности этих режимных параметров на процесс гранулирования в исследуемой установке.

Таблица 1.

№ п/п Факторы Кодир. Обознач. Шаг варьи ров. Уровни варьирования

-1,41 -1 0 1 1,41

1 Угловая скорость вращения тарели, с"1 XI 0,57 0,73 0,96 1,53 2,1 2,33

2 Усилие прижима катков к тарели, Я х2 200 318 400 600 800 882

3 Время виброокатывания, с Х-3 30 48 ГбО 90 120 132

4 Влажность шихты, % Х4 2 5 б 8 10 11

\

ч

■ч^ъ-

Рис. 5. Гранулометрический состав гранулята при различной влажности исходного материала: Угловая скорость вращения тарели 2,1 с"1. Усилие прижима катка к тарели 400 Н. Влажность материала: 1 - 8%; 2 - 10%; 3 -12%: 4 - 14%.

Рис. 6. Гранулометрический состав гранулята при различной угловой скорости вращения тарели: Влажность исходного материала 10%. Усилие прижима катка к тарели 400Н. Угловая скорость вращения тарели: 1 - 1,05 с"1; 2 — 2,1 с_1;3 - 4,2 с1.

Рис. 7. Гранулометрический состав гранулята при различной величине усилия прижима катков: Влажность исходного материала 10%. Угловая скорость вращения тарели 2,1 с" . Усилие прижатия катка к тарели: 1 - 400 Н; 2- 600 Н; 3 -750 Н.

а,? 3.4 0.6 5,8 5.8 резне? ф>щи. ян

Влияние изменения влажности гранулированного материала, угловой скорости вращения тарели и усилия прижатия катка к тарели на гранулометрический состав гранулята показаны на рис.5-7. Из построенных графиков видно, что основная масса гранул находится в интервале от 0,9 до 0,16 мм при следующих режимах работы исследуемой установки: сотар = 2,1 с'; /\ат=400 Я;

¿виброокатывания ~ 1 20 с\ влажность получаемого гранулята Л =6 %. Количество гранул заданной фракции от 0,16 до 0,9 мм (рис. 1 Об) достигает 80^-85% от общей массы получаемого гранулята.

С целью выявления возможности промышленного применения опытно-промышленной установки для получения гранул из тонкодисперсных абразивных керамических порошков были проведены исследования процесса износа ее рабочих элементов (катков и тарели).

Угловая скорость вращения тарели,

—♦—каток из керамики В К-100-1 каток из чугуна отбеленного —А— каток из стали 12X21Н5Т

Угловая скорость вращения тарели, с-1

• тарел ь из керамики ВК-100-1 та рель из чугуна отбеленного

-А-тарель из стали 12Х21Н5Т

• тарель из полиуретана

а)

б)

Даши

материал, МПа

-каток из керамики ВК-100-1 "■каток из чугуна отбеленного -каток из стали 12X21Н5Т

в) г)

Рис.8. Зависимость удельного износа: а - катка от угловой скорости вращения тарели; б - тарели от угловой скорости ее вращения; в - катка от давления на прессуемый материал; г - тарели от давления на прессуемый материал

Необходимость исследования данного процесса обусловлена тем, что в качестве гранулируемых материалов использовался корундовый порошок ВК-100-1 с твердостью по шкале Мооса 9. При этом требования по количеству инородных материалов при обработке данного материала составляют не более 0,045 массовых %. Поэтому были проведены исследования процесса износа катков и тарели, целью которых явилось определение количества частиц изно-

0 2 4 6 8 10 12

Давление на материал, МПа

—♦— тарель из керамики ВК-10О-1 таре л ь из чугуна отбеленного тарель из стали 12Х21Н5Г

-•-тарель из полиуретана

са рабочих органов установки в готовом грануляте, в зависимости от их покрытия, в диапазоне изменения угловых скоростей тарели и усилий прижатия катков к тарели.

Как видно из графиков (рис. 8), благодаря применению керамического покрытия на катках (рис.9а) и полиуретанового диска и фильер на тарели (рис. 96) удается выполнить требование по намолу инородных частиц. Это делает возможным промышленное использование разработанной и исследованной установки. _____ ______

а) б)

Рис.9 Покрытия катков и тарели: а- покрытие катков и тарели материалом ВК-100-1; б- покрытие катков материалом ВК-100-1 и тарели полиуретаном

Пятая глава включает в себя описание результатов экспериментальных исследований в производственных условиях предприятия ОАО «Поликор».

Для проведения анализа полученного гранулята использовался метод фотографирования, который осуществлялся с помощью микроскопа ММУ со встроенной цифровой камерой Digital Camera for Microscope DCM 130 (USB 2.0) Resolution 1,3M Pixels. На рис. 10a показана форма гранул, получаемая по технологии ОАО «Поликор», на рис. 1 Об получаемая в разработанной автором установке для получения гранул после виброокатывания. Размер частиц гранулята находится в диапазоне 0,16-0,9 мм.

а) б)

Рис. 10. Форма гранул. Размер фракции 0,16-0,9 мм: а - получаемые по технологии ОАО «Поликор»; б - получаемые в разработанной установке для

получения гранул 14

Установка обеспечивает производительность до 25 кг/ч гранулята требуемого гранулометрического состава. Это является достаточным для выполнения цехового плана по производству керамических подложек и мелющих тел (цильпебсов).

Плотность готовых изделий из полученного на установке гранулята составила 3900 кг/м3, что является близкой к теоретической, равной 4000 кг/м3.

На базе установки (рис. 3) для получения гранул на заводе ОАО «Поли-кор» модернизирована технология изготовления керамических подложек и мелющих тел (цильпебсов) методом полусухого прессования.

Суть модернизации заключается в замене смесителя, вальцов и протирочного сита одной высокоэффективной установкой для гранулирования, что обеспечило заметное улучшение качества гранулята и готовых керамических изделий.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработана методика расчета напряженно-деформированного состояния гранулируемого материала в зонах предуплотнения и гранулирования.

2. Предложена методика расчета основных конструктивно-технологических и мощностных параметров разработанной установки для получения гранул.

3. Разработана конструкция установки для получения гранул, обеспечивающая гранулирование тонкодисперсных абразивных керамических порошков. Установка обладает малой металлоемкостью и энергоемкостью.

4. Экспериментально подтверждена высокая эффективность установки для получения гранул при гранулировании различных сырьевых материалов в производстве технической керамики. Определены параметры работы установки при гранулировании материала ВК-100-1: угловая скорость вращения тарели, ЫтаР=2,1 с ; усилие прижатия катка к тарели, Ркат=400 Я; время виброокатывания, /виброокатывания = 120 С\ ВЛаЖНОСТЬ ШИХТЫ, 10%.

5. На основе методов математической статистики получена зависимость величины сыпучести получаемого гранулята от угловой скорости вращения тарели, усилия прижима катков к тарели, влажности шихты, времени виброокатывания.

6. Разработана, изготовлена и внедрена установка для получения гранул из тонкодисперсных абразивных керамических порошков в производстве технической керамики. На базе установки для получения гранул, размером от 0,16 до 0,9 мм, модернизирована технология изготовления керамических изделий методом полусухого прессования на предприятии ОАО «Поликор», г. Кинеш-мы Ивановской области.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах: Статьи в ведущих рецензируемых научно-технических журналах:

1. Романов В .П., Гуюмджян П. П., Богородский A.B., Ветюгов A.B. Повышение эффективности процесса тонкого измельчения корундовых материалов. Строительство и реконструкция - 2011,- №4(36) - С. 54-55.

2. Ветюгов A.B., Романов В.П., Богородский A.B., Безлепкин В.А., Блини-чев В.Н. Интенсификация процесса приготовления пресс-порошков из тонкодисперсных корундовых керамических масс // Изв. Вузов. Химия и хим. технология. -2011. - том 54, № 8. - С. 105-108 .

3. Блиничев В.Н., Богородский A.B., Ветюгов A.B., Гуюмджян П.П., Романов В.П. Расчет напряжений в слое измельчаемого материала в катково-тарельчатой мельнице с неравномерным движением катков // Изв. Вузов. Химия и хим. технология. - 2011. - том 54, № 9. - С. 104 -106 .

4. Богородский A.B., Безлепкин В.А., Ветюгов A.B., Романов В.П., Белова AJI. Расчет основных параметров процесса гранулирования в новой установке для получения гранул // Огнеупоры и техническая керамика. - 2012. - №10. - С. 32-37. Другие публикации:

5. Пат. №2449830 Российская Федерация, МПК B01J2/20 . Установка для получения гранул / A.B. Богородский, A.B. Ветюгов, В.А. Безлепкин, В.П. Романов; Заявитель и патентообладатель ОАО "Поликор" - 2010142578/05; заявл. 18Л0.2010; опубл. 10.05.2012, Бюл. №14.

6. Богородский A.B., Белова А.Л., Ветюгов A.B., Романов В.П. Математическая модель процесса гранулирования методом прессования // Материалы 4-й международной заочной научно-технической конференции «Научная дискуссия: инновации в технических, естественных, математических и гуманитарных науках» Часть 1. М: Изд. «Международный центр науки и образования» - 2012. - С. 75 - 83.

7. Романов В.П., Богородский A.B., Ветюгов A.B. Экспериментальное исследование процесса приготовления пресс-порошков в полупромышленной установке комбинированного действия // Тезисы докладов V Региональной научно-практической студенческой конференции КФ МГИУ. - 2010. - С. 33 - 34.

8. Балдин B.C., Ветюгов A.B., Богородский A.B. Пути снижения засоряемо-сти керамических пресс-порошков металлическими частицами // Тезисы докладов VI Региональной научно-практической студенческой конференции филиала ФГБОУ ВПО «МГИУ» в г. Кинешме. - 2011. - С. 24 - 25.

9. Богородский A.B., Ветюгов A.B., Фролов B.C. Анализ механизма процесса гранулирования тонкодисперсных корундовых масс в установке для получения гранул// Тезисы докладов VII Региональной научно-практической студенческой конференции филиала ФГБОУ ВПО «МГИУ» в г. Кинешме. - 2012. - С. 35 -38.

Автор выражает благодарность заслуженному деятелю науки РФ, доктору технических наук, профессору Блиничеву Валерьяну Николаевичу за ценные консультации и помощь в проведении научно-исследовательских работ.

Подписано в печать 01.02.2013. Формат 60x84 1/16. Бумага писчая. Усл.печл. 0,93. Уч.-изд.л. 1,03. Тираж 100 экз. Заказ 3115 ФГБОУ ВПО Ивановский государственный химико-технологический университет

Отпечатано на полиграфическом оборудовании кафедры экономики и финансов ФГБОУ ВПО «ИГХТУ» 153000, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 7