Содержание к диссертации
Введение
1. Технологические линии обогащения и переработки кварцевых песков. Используемое оборудование 11
1.1. Перспективы комплексной отработки месторождений полезных ископаемых. Состав твердости и абразивности перерабатываемой массы. Технологические линии обогащения и переработки кварцевых песков. Используемое оборудование 15
1.2. Межремонтный период оборудования технологической линии обогащения кварцевых песков 24
1.3. Использование гидроциклонов в технологических линиях обогащения кварцевых песков 26
1.4. Межремонтный период оборудования технологической линии получения кварца молотого 28
2. Исследование факторов, влияющих на долговечность гидроциклонов и размольной установки 34
2.1. Влияние гранулометрического состава и абразивности твердой фазы перерабатываемой пульпы на изменения конструктивных параметров гидроциклонов 35
2.2. Зависимость технологических показателей от изменения конструктивных параметров рабочих элементов гидроциклона 44
2.3. Принцип работы воздухоструйной мельницы и факторы, влияющие на ее долговечность 50
3. Исслсдопаїїпс изнашивании рабочих поверхностей лимитирующих звеньев в технологических ЛІПШИХ обогащении и дальнейшей переработки кварцевых песков 57
3.1. Энергия изнашивания и состав гидроабразивной пульпы 57
3.2. Исследование зависимости износа Песковых насадок гидроциклонов от энергетическихпараметров гидроабразивной пульпы и ее гранулометрического состава 61
3.3. Исследование зависимости износа Песковых насадок гидроциклонов от твердости материала, используемого для их изготовления 69
3.4. Вид изнашивания футеровок размольной чаши и мелющих роликов воздухоструйной мельницы 77
4. Разработка способов повышении долговечности технологических линий производства кварцевого песка 80
4.1. Требования к конструкционным материалам способным повысить долговечность оборудования в технологических линиях обогащения и дальнейшей переработки кварцевых песков 81
4.2. Карбид кремния, как наиболее перспективный материал для повышения долговечности в технологических линиях обогащения кварцевых песков 85
4.3. Методы получения изделий из композиционного материала на основе карбида кремния и способ упрочнения рабочих поверхностей 86
4.4. Карбид вольфрама, как наиболее перспективный материал для изготовления рабочих футеровок воздухоструйных мельниц при размоле кварцевых песков 96
4.5. Метод магнитно-импульсной обработки кварцевых песков, поступающих на размол 98
4.6. Расчет изменения энергоемкости измельчения кварцеїзого песка, предварительно обработанного магнитно импульсном полем 108
4.7. Расчет повышения долговечности воздухоструиной. мельницы, при применении предварительной магнитно-импульсной обработки размалываемого кварцевого песка 109
4.8. Ожидаемая технико-экономическая эффективность применения результатов диссертационной работы 112
Заключение 115
Литература 117
Приложение 124
- Межремонтный период оборудования технологической линии обогащения кварцевых песков
- Зависимость технологических показателей от изменения конструктивных параметров рабочих элементов гидроциклона
- Исследование зависимости износа Песковых насадок гидроциклонов от энергетическихпараметров гидроабразивной пульпы и ее гранулометрического состава
- Методы получения изделий из композиционного материала на основе карбида кремния и способ упрочнения рабочих поверхностей
Введение к работе
Актуальность работы. В промышленном, гражданском и дорожном строительстве, литейном производстве и производстве изделий из стекла и керамики широкое применение находят все виды кварцевых песков, добыча которых осуществляется из природных месторождений, основным минералом которых является кварц в виде зернистой массы.
Долгое время снабжение промышленности кварцевыми песками осуществлялось при разработке месторождений, не требующих обогащения. Производство кварцевых песков заключалось в их добыче с последующей отгрузкой потребителю авто- или железнодорожным транспортом.
Однако такие месторождения к настоящему времени практически истощены, началась разработка месторождений, значительно загрязненных вредными примесями, что требует обогащения добытых кварцевых песков с целью получения продукта надлежащего качества.
Общее мировое потребление качественного кварцевого песка оценивается в 100-120 млн. тонн в год. Основными потребителями являются машиностроительное и стекольное производства - 50 и 30% соответственно.
Обеспечение качественно-количественных параметров кварцевых песков достигается использованием различных технологических линий обогащения.
При обогащении рабочие поверхности оборудования подвергаются гидроабразивному и абразивному воздействию пульпы. Энергетические параметры воздействия изменяются в широких пределах. Все это оказывает влияние на интенсивность изнашивания рабочих элементов оборудования, что приводит к снижению его ресурса, а учитывая непрерывность и многотоняажность технологического процесса, можно утверждать, что даже кратковременные остановки на ремонт оборудования отрицательно сказываются на технико-экономических показателях.
Поэтому повышение ресурса быстроизнашивающегося оборудования в технологических линиях обогащения и дальнейшей переработки кварцевых песков является актуальной задачей.
Целью работы является повышение долговечности
быстроизнашивающегося оборудования технологических линий обогащения и дальнейшей переработки кварцевых песков за счет рационального выбора материалов для изготовления рабочих элементов. _и_ за _ счет снижения
| РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ I
1 і БИБЛИОТЕКА >
! СПетсрі
энергоемкости измельчения материала, что позволит уменьшить эксплуатационные расходы на содержание данного оборудования и обеспечение качества получаемого продукта.
Идея работы - повышение долговечности оборудования технологических линий производства кварцевых песков возможно не только за счет рационального выбора материала и технологии изготовления рабочих элементов лимитирующего звена, но и путем снижения энергоемкости дробления кварцевого песка при рациональной подготовке полезного ископаемого. Научные положения, выносимые на защиту:
-
Установлены зависимости содержания шламов в полезном компоненте и полезного компонента в шламах oi величины разгрузочного отношения, позволяющие выбрать оптимальный режим работы гидроциклона.
-
Установлены зависимости интенсивности изнашивания рабочих органов гидроциклона при гидроабразивном воздействии от гранулометрического состава и энергии воздействия твердой фазы пульпы.
-
Предложен способ и технология получения композитного материала, обеспечивающего повышение долговечности Песковых насадок гидроциклона при воздействии гидроабразивной пульпы.
-
Предложен способ повышения долговечности воздухоструйной мельницы путем снижения энергоемкости дробления кварцевого песка при предварительной обработке магнитным импульсным полем в оптимальных режимах.
Новизна исследования, состоит в следующем:
-
Определено оптимальное о [ношение вігутреннего рабочего диаметра пескового насадка к внутреннему рабочему диаметру сливного патрубка.
-
Предложена технология химического формования заготовок рабочих элементов гидроциклона, отличающаяся получением равномерной и однородной структуры готового материала, существенно снижающего интенсивность изнашивания.
-
Впервые предложен метод магнитно-импульсной обработки кварцевых песков для повышения эффективности работы воздухоструйных мельниц.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечиваются:
результатами теоретических и экспериментальных исследований изнашивания оборудования, проведенных в лабораторных условиях и удовлетворительной их сходимостью (Р=95%);
применением методов математической статистики к представленным объемам экспериментальных данных, использованием современного компьютерного оборудования и математического программного обеспечения;
необходимым объемом микроструктурных и рентгеновских исследований;
Научное значение исследований заключается в разработке зависимостей интенсивности изнашивания рабочих органов от энергии воздействия гидроабразивной пульпы и выборе способов повышения долговечности оборудования технологических линий производства кварцевого песка. Практическое значение работы состоит в разработке:
- метода химического формования для изготовления рабочих поверхностей
гидроциклонов из композиционного материала на основе карбида кремния;
- оптимальных режимов обработки кварцевых песков импульсным
магнитным полем, позволяющим снизить энергоемкость их измельчения.
Реализация выводов и рекомендаций работы. Метод химического формования для получения Песковых насадков гидроциклона из композиционного материала на основе карбида кремния и способ снижения энергоемкости дробления методом магнитно-импульсной обработки приняты к использованию в Государственном научно-исследовательском институте горнохимического сырья (ГИГХС) для разработки рекомендаций по повышению долговечности обогатительного оборудования на горнообогатительных предприятиях, а также в ЗАО «Горно-обогатительное производство» для повышения долговечности оборудования технологических линий производства кварцевого песка.
Апробация работы. Основные положения и содержание работы доложены на научно-техническом семинаре в ГИГХС (2005 г.), Международных семинарах «Неделя горняка» (2003-2005гг.), семинарах кафедры «Технология машиностроения и ремонт горных машин» (МГГУ 2004-2005 гг.) Публикации. По теме диссертации опубликованы 4 научные работы.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения и приложения, содержит 31 рисунок, 41 таблицу и список использованной литературы из 93 наименований.
Межремонтный период оборудования технологической линии обогащения кварцевых песков
Технологический процесс обогащения кварцевых песков характеризуется непрерывностью и многотонажностыо, поэтому остановки хотя бы одной единицы оборудования для ремонта вызывает остановка всей технологической линии. Это приводит к снижению производительности, а также качества выпускаемой продукции и увеличению эксплуатационных расходов.
Вопросам эксплуатации оборудования в непрерывных технологических процессах обогащения полезных ископаемых посвящен ряд работ [28,29,30]. Однако все они направлены на решение организационных вопросов проведения различных видов ремонта и оснащенности ремонтных служб. Проблемы повышения долговечности различных видов технологического оборудования в линиях обогащения полезных ископаемых, в том числе кварцевых песков, изучены недостаточно.
Это связано прежде всего с тем, что до недавнего времени технологические линии обогащения кварцевых песков практически не применялись; т.к. использовались природные месторождения с довольно высоким качеством добываемой продукции.
Анализ работы оборудования технологических линий обогащения кварцевых песков на базе вскрышных пород при комплексной отработке Егорьевского месторождения показал, что межремонтные периоды, представленные в табл. 1.9., для различных видов оборудования колеблются от 1 до 14 месяцев.
Основной причиной выхода оборудования в ремонт являетсягидроабразивный износ его рабочих поверхностей в результате воздействияпульпы, состоящей из воды и кварцесодержащих компонентов. Пульпахарактеризуется различным содержанием минералов, ихгранулометрическим составом и твердостью, скоростью движения относительно рабочих поверхностей оборудования па каждой технологической операции.
Указанные факторы влияют на интенсивность изнашивания рабочих поверхностей оборудования. Различная интенсивность изнашивания приводит к различным значениям межремонтного периода оборудования, применяемого в технологических линиях обогащения кварцевых песков. Этим объясняются значительные колебания межремонтного периода от 1 до 14 месяцев у различных видов данного оборудования.
Учитывая, что режим работы технологической линии обогащения прежде всего определяется режимом работы горного оборудования и является сезонным. При этом расчетным межремонтным периодом схемы обогащения кварцевых песков должен стать период не менее 7 месяцев.Гидроциклоны, имея наименьший межремонтный период, становятся лимитирующим звеном по этому параметру среди других видов оборудования в технологической линии обогащения кварцевых песков.
Гидроциклоны в технологических линиях обогащения кварцевых песков находят самое широкое применение, даже при разработке гидромониторным методом некоторых месторождений их применяют для обесшламливапия продукта.
В основном они выполняют операции обесшламливания, но могут применяться в операциях сгущения. При переработке пульпы в технологической линии обогащения кварцевых песков из вскрышных пород Егорьевского месторождения гидроциклоны выполняют функции обесшламливания. Гидроциклон показан на рнс. 1.5. Технологические параметры работы гидроциклонов в данной схеме указанны в табл. 1.10.
Из таблицы видно, что на обеих технологических операциях перерабатывается пульпа с содержанием твердого вещества от 12,5% до 30,7% при давлении от 1 104 Па до 1,5 104 Па.Кроме применения для осуществления указанных операций, гидроциклоны как аппараты используются в технологических линиях обогащения полезных ископаемых, позволяют решать на высоком уровне различные задачи в технологическом процессе при значительном сокращении площадей обогатительных фабрик.
Исходя из этого, гидроциклоны являются необходимым и широко распространенным видом технологического оборудования в технологических линиях обогащения полезных ископаемых, несмотря на их сравнительно малую долговечность [3 1,32].1.4. Межремонтный период оборудования технологической линии получения кварца молотого.
При производстве кварца молотого пылевидного обогащенный кварцевый песок соответствующего состава измельчается до 80 — 92 % содержания класса 0,05 мм [33].Такое измельчение песков в нашей стране, да и за рубежом, производится исключительно сухим методом во избежание проблем, связанных с обезвоживанием и сушкой тонко измельченных продуктов.
Измельчение является основным источником аппаратного железа в готовОхМ продукте [7, 34, 35,90].В качестве основного измельчителыюго оборудования применяются барабанные мельницы, а измельчающей средой являются металлические шары и речная галька.
Использование воздухоструиных мельниц позволяет получить более качественный продукт, с точки зрения содержания железа [33, 34, 36].Проведен анализ работы оборудования технологической линии получения кварца молотого пылевидного на объединении «Фосфаты». Данная технологическая линия, показанная на рис.1.6., включает в себя: ленточный конвейер для доставки обогащенных кварцевых песков с промежуточного склада в сушильный барабан; сушильный барабан диаметром 2,2 метра и длиной 10 метров, в котором при температуре 450С происходит сушка поступающего песка; размольная установка в виде воздухоструйной мельницы «Леше», с производительностью по готовому продукту 4,5 тонн/час, указанный на рис. 1.7.
Зависимость технологических показателей от изменения конструктивных параметров рабочих элементов гидроциклона
Долговечность оборудования — это тот временной параметр, при котором аппарат стабильно и наиболее качественно осуществляет свое функциональное назначение, при исчерпании которого заданные количественно-качественные характеристики перерабатываемой продукции перестают отвечать предъявляемым требованиям.Основным показателем, определяющим стабильность работы гидроциклона, является длительность межремонтного периода его рабочих элементов, т.е, сохранение им оптимальных рабочих параметров гарантирующих высокие технологические показатели.
На технологические показатели работы гидроциклонов влияет следующий комплекс факторов:
Если в рассматриваемой нами схеме обогащения кварцевых песков из вскрышных пород Егорьевского месторождения первые шесть факторов является достаточно стабильными и полностью удовлетворяют в течении длительного периода требованиям технологии обогащения, то последние три фактора, в особенности внутренние диаметры пескового насадка и сливного патрубка, в результате гидроабразивного изнашивания рабочих поверхностей быстро меняются, в результате этого песковый насадок и сливной патрубок имеют наименьший межремонтный период от 1,3 до 8,9 месяцев среди других рабочих элементов гидроциклона.
В то же время, наиболее важным фактором, влияющим на все технологические показатели работы гидроциклонов является: стабильностьразгрузочного отношения - отношение внутреннего рабочего диаметрапескового насадка к внутреннему рабочему диаметру сливного патрубка. Все другие факторы имеют второстепенное значение [31,38].Оптимальное разгрузочное отношения подбирается для гидроциклонов в каждой технологической линии обогащения полезных ископаемых.
В рассматриваемой схеме разгрузочное отношение было рассчитано по методике описанной в работе [41] и составляло 0,45 (диаметр пескового насадка 90мм, диаметр сливного патрубка 200мм) и в связи с большими потерями (до 17%) полезного ископаемого вынуждены были заворачивать сливы в голову технологического процесса обогащения,
В связи с этим, были проведены исследования на определение величины разгрузочного отношения для гидроциклонов на обеих стадиях обесшла.чливания в технологических линиях обогащения кварцевых песков из вскрышных пород Егорьевского месторождения. Исследования проводились в ТЄЧЄЕШЄ 5 лет, чтобы исключить возможные технологические и механические несовместимости в технологических операциях. Разгрузочное отношение изменялось за счет изменения внутреннего диаметра пескового насадка, как наиболее слабого звена среди конструктивных элементов гидроциклона, имеющего почти в 7 раз наименьший межремонтный период в сравнении со сливным патрубком. Для каждого значения разгрузочного отношения производилось 10 анализов на содержание полезного компонента в сливе гидроциклонов. Максимальное отклонение содержания полезного компонента составило 2,6%. Для построения точки на графике брали среднее значение потерь полезного ископаемого из 10 анализов. Данные исследования приведены в табл. 2.5. Увеличение разгрузочного отношения, как видно из графика, хотя и уменьшает потери полезного ископаемого до 2%, но резко увеличивает содержание шламов в продукте с 3% до 7,8%. Уменьшение же разгрузочного отношения практически дает обратный эффект, т.е. увеличиваются потери полезного ископаемого с 3% до 7% и уменьшается с 3% до 2% шламовая составляющая в готовом продукте [93]. Наличие твердой фазы в сливах и шламов в песках говорит о недостаточной эффективности работы гидроциклона как классифицирующего аппарата. Суммарно же количество шламов в песках и песков в сливах, указанных в табл. 2.6., можно представить как часть общего потока пульпы, поступающей в гидроциклон, и иеподвсргающепся классификации (рпс.2.7.). Из этого следует, что чем меньше величина потока, не подвергшегося классификации, тем эффективнее работа гидроциклона, а разгрузочное отношение, при котором достигается минимум этого потока является оптимальным для этого вида гидроциклонов при переработке конкретной пульпы. Обработка результатов наблюдений (рис. 2.8.) позволила получить уравнение: Вохдухоструйная мельница «Леше» (рис.2.10) состоит из герметически закрытого корпуса и привода, передающего вращение мельнице через коническую зубчатую передачу. Внутри корпуса мельницы размещены размольная чаша (рис. 2.11) с футеровочными плитами и два мелющих ролика, прижатых к чаше пружинами. Корпус мельницы и размольная чаша отлиты из серого чугуна. Мелющие ролики из втулки с подшипниками, расположенными в качающемся рычаге быстроизнашивающегося бандажа (футеровки) ролика. Оси ролика наклонены к горизонтали. Каждая из двух осей роликов установлена в середине двухплечевого рычага, один конец которого прижимается пружиной, а другой укреплен в качающемся цапфе. Цапфы расположены в нижней части корпуса. Оба ролика связаны пружинной системой, что обеспечивает выравнивание сил между роликами, высвобождает привод от всех боковых давлений и придает мельнице неуязвимость по отношению к твердым, не поддающимся размолу инородным телам. Размалываемый материал поступает в мельницу из бункера через регулируемый питатель. Материал ссыпается по желобу в загрузочный люк на распределительный конус, а затем выбрасывается центробежной силой, развивающейся при вращении размольной чаши, на футеровку плиты и размалывается роликами. Мельница работает по принципу раздавливания и истирания. Давление, необходимое для раздавливания, создается весом самого ролика (до 550 кг) и усилием прижатия пружин. Величина прижатия пружины на каждый ролик достигает до 50 т.
Исследование зависимости износа Песковых насадок гидроциклонов от энергетическихпараметров гидроабразивной пульпы и ее гранулометрического состава
Для исследования влияния выше указанных факторов на интенсивность изнашивания была создана опытная установка (рис. 3.3.) на которой проводились опыты. Установка включает в себя: 1. Гидроциклон диаметром 100 мм Диаметр пескового насадка Dn= 15мм Диаметр сливного патрубка Dc = 25мм Разгрузочное отношение Dn/Dc= 0,6 2. Насосную установку НПГ-1 Производительность - 4 10"3 м3/с Мощность двигателя - 1 квт Число оборотов двигателя -1420 об/мин 3. Зумпф емкостью - 0,25 м3 4. Манометр со шкалой давления до 4 104Па Испытанию подвергалась песковый насадок из стали 3, т.к. сталь 3 служит эталоном при оценке износостойкости различных материалов. Для испытаний использовалась пульпа, минералогический и гранулометрический состав которой соответствовал пульпе, перерабатываемой в технологических линиях обогащения кварцевых песков из вскрышных пород Егорьевского месторождения. Целью исследования являлось определение зависимости изнашивания от: 1. Содержания твердой среды в гидроабразивной пульпе. 2. Гранулометрического состава твердой среды перерабатываемой пульпы. Для исследований использовалась пульпа с содержанием в ней твердого вещества, указанного в табл. 3.1. Воздействию гидроабразивной пульпы подверглись песковые насадки, изготовленные из стали 3. Продолжительность каждого опыта составляла 24 часа. Так как исходный продукт возвращался обратно в зумпф, т.е. циркулировал по замкнутой схеме, то происходило частичное ошламование исходной пульпы, поэтому чтобы обеспечить точность эксперимента не ниже 95%, каждые шесть часов исходной навески пульпы менялись. В процессе эксперимента, чтобы обеспечить соответствующее содержание твердой фазы пульпы, проходящей через исследуемое сечение, каждые четыре часа проводились анализы на содержание твердого вещества в пульпе. В результате испытаний определялся весовой износ пескового насадка, который затем пересчитывался в удельный весовой износ. Каждый опыт проводился 10 раз, для получения наиболее устойчивые показатели. Отклонение результатов в каждом опыте составлял не более 4,5% [53,54]. Взвешивания проводились на лабораторных весах. Перед взвешиванием насадки тщательно просушивались. Энергия воздействия определялась с учетом массы твердой и жидкой фазы пульпы и скорости движения пульпы: где Е - энергия воздействия пульпы; Дж/с; mt- масса твердой фазы в пульпе; mg — масса жидкой фазы в пульпе; и - скорость потока пульпы, м/с; где pt - плотность твердой фазы в пульпе; pg - плотность жидкой фазы в пульпе; Qt -объем твердой фазы в пульпе; Qg —объем с жидкой фазы в пульпе; где Т- содержание твердой фазы в пульпе, %; Q- объемный расход пульпы, проходящей через поперечное сечение рабочего элемента, м /с; Кроме того, учитывался гранулометрический состав пульпы, т.к. интенсивность изнашивания при различном гранулометрическом составе различена. Как, например, следует из этих данных, величина износа при гран, составе от +2,5 до +1 в 2,5 раза больше, чем при воздействии пульпы гран, составом +1 до -0,05 мм.
В табл. 3.2. представлены результаты исследования интенсивности изнашивания рабочих поверхности пескового насадка, изготовленного из стали 3, в зависимости от энергетических параметров перерабатываемой пульпы.
Для исследования зависимости изнашивания рабочих поверхностей пескового насадка гидроциклонов от гранулометрического состава было проведено разделения состава твердой фазы пульпы Егорьевского месторождения по крупности на два класса:1. Класс от+2,5 до+1;2. Класс от -1 до -0,05.Из этих классов, различных по гранулометрическому составу, составляли твердую фазу пульпы, и далее, эксперимент проводился по той же методике, что и для исследования зависимости изнашивания от содержания твердой фазы в гидроабразивной пульпе.
Результаты исследования представлены в табл. 3.3. Обработка полученных результатов позволила установить закономерности изменения удельного весового износа от содержания твердой фазы пульпы,На рис.3.4 приведены зависимости износа пескового насадка от содержания твердой фазы пульпы и ее гранулометрического состава.Данные хорошо описываются логарифмической зависимостью, например, для крупной фракции, вариация содержания твердой фазы в пульпе почти на 99% определяет вариацию удельного весового износа, а для мелкой фракции — 98%.
Методы получения изделий из композиционного материала на основе карбида кремния и способ упрочнения рабочих поверхностей
Наиболее перспективным материалом для изготовления конструктивных элементов оборудования или футеровок для рабочих поверхностей аппаратов в технологических линиях обогащения кварцевых песков являются материалы на основе карбида кремния. Они наиболее полно отвечают требованиям, предъявляемым к материалам, подверженным гидроабразивному изнашиванию, а именно:1, Обладают твердостью кристаллов карбида кремния свыше 9 единиц по Моосу, что в полной мере удовлетворяет одному из требований, предъявляемых к материалу, способному обеспечить необходимый межремонтный период при гидроабразивном воздействии пульпы, имеющей в своем составе кварцевые пески с твердостью до 7 единиц по Моосу. 2. Продукты изнашивания карбида кремния не являются загрязняющим фактором для конечной продукции обогащения кварцевых песков. Карбид кремния SiC существует в двух основных модификациях: кубической р - SiC, стабильной приблизительно до 2000С, и гексональной а - SiC, стабильной при более высоких температурах [65]. Причем, а -модификаций SiC имеется более сорока полнтипов. Кубическая (3 -модификация имеет кристал и чес кую форму, обладающую алмазо-подобной элементарной кристаллической ячейкой. Различным свойствам кристал ов карбида кремния посвящены многочисленные исследования [66,67], но исследования карбида кремния на абразивный износ практически отсутствуют, кроме краткого упоминания об этом свойстве в исследованиях ПовароваА.И. [31].
Существующие способы получения кристалов карбида кремния и изделий из него можно разделить на три основных вида:1. Получение монокристалов карбида кремния из расплава или их выращиванием [68].2. Получение поликристалического карбида кремния методом высокотемпературного синтеза из газовой фазы [69,70,71,72].4.3. Методы получении изделии из композиционного материала на основе карбида кремния и способ упрочнении рабочих поверхностей.
Из анализа способов получения изделий из карбида кремния, следует, что изделия можно получать тремя путями:I. Из монолитного самосвязанного поликристалического карбидакремния.Сущность этого метода заключается в том, что исходная заготовка,спресованная из смеси порошков кристалов готового карбида кремния иуглеродистого материала, силицируется в рассплавленном кремнии притемпературе 1900-1950 С. Исходные материалы, кристалы карбида кремния и углеродистое вещество, пластифицируются раствором бакелита или крахмала и пресуются в стальной пресформе.
После пресования заготовка подвергается сушке при температуре 100С в течении 16-18 часов и полимеризации при температуре 190С в течении 11 часов. Реакция силицирования - образование карбида кремния проводится в индукционной печи, в которую помещают заготовку, засыпают металлический кремний и подается инертный газ. Далее проводится нагрев до температуры 1700С и выдержка при этой температуре 45 минут. Затем повышают температуру до 1950С и выдерживают в течении 2,5 часов.
Данный способ получения изделий характеризуется большой длительностью технологического процесса - 35 часов. Это связано с тем, что заготовка состоит из трех компонентов: готового карбида кремния, углеродистого и пластифицирующего веществ, имеющих различные коэффициенты линейного расширения, и увеличение скорости нагрева приводит к образованию трещин в спресованной заготовке. Следствием этого является получение бракованных изделий. Важно также правильно выбрать соотношение компонентов в заготовке. При увеличнии количества углерода изделия растрескиваются в результате объемных изменений при образовании вторичного карбида кремния. Этот способ не позволяет получить изделия сложной формы в следствии наличия операции прессования, кроме того, в существующих экономических условиях длительность процесса, связаная с большим энергопотреблением, является экономически необоснованной. Главным технологическим недостатком, с точки зрения гидроабразивного изнашивания, является то, что операция смешения веществ влияет на однородность конечной структуры изделия, так как одним из смешиваемых компонентов являются кристалы готового карбида кремния, распределение которого в объеме материала изделия зависит от факторов, действующих при смешении разнородных веществ, не позволяющих, как сказано в работах [73,74,75], с достаточной степенью точности получить необходимое расстояние между кристалами карбида кремния. 2. Известен способ получения технически прочных изделий изсилицированных графитов. Он основан на непосредственном высокотемпературном взаимодействии графитовых заготовок с кремнием [76,77], Эти изделия характеризуются низким содержанием карбида кремния, до 45%, неравномерным его распределением в объеме заготовки, т.е. низкой однородностью структуры [68].
Проведенный анализ показывает, что оба способа получения изделий на основе карбида кремния не удовлетворяют требованиям, предъявляемым к материалу для заготовки или футеровки рабочих элементов оборудования, подвергаемого гидроабразивному воздействию пульпы в технологических линиях обогащения кварцевых песков.
Первый способ длителен по времени, требует больших энергетических затрат и, в то же время, не дает возможности получить требуемую однородность структуры материала изделия. Кроме того, применение оперции прессования изделия не позволяет получить заготовки сложной формы.Второй способ не обеспечивает достаточного количества кристалов карбида кремния в объеме изделия, т.е. количество износостойких компонентов в структуре материала недостаточно. Связи между ним слабы и при гидроабразивном воздействии они просто могут вымываться из объема материала пульпой.
