Дезинтегратор с внутренним рециклом измельчаемых материалов Качаев, Александр Евгеньевич

Введение к работе

Актуальность работы. Порошкообразные материалы широко используются при производстве различных строительных материалов и имеют разнообразную область применения. Полидисперсные материалы используются при выпуске порошковых красок и лакокрасочных покрытий, применяющихся в производстве керамики, стекла, отделочных материалов; микронаполнителей различных полимерных материалов, а также в огнеупорной, электротехнической, металлургической и других отраслях промышленности.

Проведенный анализ современных технологий и технических средств для производства высокодисперсных материалов различного назначения и изделий на их основе показал, что для осуществления наукоемких технологических процессов с использованием высокодисперсных материалов необходимо применение эффективного помольного оборудования комбинированного воздействия. При этом большими потенциальными возможностями обладают измельчители дезинтеграторного типа с реализацией внутренней классификации измельчаемых материалов.

Проблемам совершенствования техники и технологии ударного измельчения, разработке методик расчета конструктивно-технологических и энергосиловых параметров конструкций дезинтеграторных мельниц посвящены работы известных ученых: И.Р. Клейса, И.А. Хинта, А.А. Богородского, В.Н. Блиничева, И.А. Массалимова, В.Б. Лапшина, И.А. Семикопенко и др.

В связи с этим одним из направлений повышения эффективности процесса измельчения является разработка дезинтегратора со спиралевидным расположением рабочих элементов и возможностью внутреннего рецикла измельчаемых материалов для получения высокодисперсных материалов.

Оборудование такого типа широко востребовано в различных наукоемких технологиях для производства высокодисперсных материалов и изделий на их основе. Поэтому решение вышеуказанной научно-технической задачи является весьма актуальным.

Работа выполнена при поддержке Фонда содействия развитию малых форм предпринимательства в научно-технической сфере в рамках программы «У.М.Н.И.К.» по теме «Разработка дезинтегратора с внутренним рециклом измельчаемых материалов и торообразной камерой гомогенизации» (2011-2013 г.г).

Рабочая гипотеза - повышение эффективности процесса измельчения в дезинтеграторе достигается за счёт циклического изменения характера ударно-истирающего воздействия на измельчаемый материал при варьирования рабочего объема, ограниченного спиралевидно расположенными рабочими элементами; при увеличении количества соударений частиц и организации их классификации с помощью внутреннего рецикла воздушно-материальных потоков.

Цель работы - разработка и создание опытно-промышленного образца дезинтегратора с внутренним рециклом измельчаемых материалов, методик расчета его конструктивно-технологических и энергосиловых параметров.

Задачи исследований:

1. Провести анализ современного уровня развития технологий и помольного оборудования при производстве строительных материалов и изделий различного назначения. Проанализировать проблемные задачи в технологических процессах получения высокодисперсных порошков, а также перспективы развития помольного оборудования дезинтеграторно- го типа, возможные пути его совершенствования и расширения функциональных возможностей.

2. Разработать математические модели, описывающие движение воздушно-материального потока в помольной камере со спиралевидным расположением рабочих элементов и классификаторе дезинтегратора.

3. Разработать методику расчета конструктивно-технологических и энергосиловых характеристик агрегата с учетом различных режимов его работы.

4. Разработать патентно-защищенную конструкцию дезинтегратора с внутренним рециклом воздушно-материальных потоков, обеспечивающую возможность внутренней классификации измельчаемых материалов, а также обладающую дополнительными технологическими возможностями.

5. Провести комплекс экспериментальных исследований по изучению условий измельчения материалов с различными физико-механическими характеристиками в дезинтеграторе разработанной конструкции при различных режимах его работы; выявить факторы, влияющие на эффективность процесса измельчения и установить рациональные режимы работы агрегата.

6. Разработать эффективные технические решения по повышению эксплуатационной надежности и долговечности дезинтегратора разработанной конструкции.

7. Провести опытно -промышленные испытания дезинтегратора в технологической линии по производству огнезащитных красок и покрытий, установить технико-экономическую эффективность агрегата.

Научная новизна - представлена разработанными математическими моделями, описывающими движение воздушно-материальных потоков в помольной камере и классификаторе; методиками расчета основных конструктивно-технологических и энергосиловых параметров дезинтегратора разработанной конструкции; полученными математическими моделями в виде уравнений регрессии, адекватно отражающих процесс измельчения материала, и позволяющих установить рациональные режимы работы агрегата.

Автор защищает:

7. 1. Аналитические выражения, описывающие движение воздушно- материального потока в помольной камере дезинтегратора разработанной конструкции.

   2. Уравнения, описывающие движение частиц измельчаемого материала воздушного потока в классификаторе дезинтегратора с внутренним рециклом измельчаемых материалов.

   3. Методику расчета конструктивно-технологических и энергосиловых параметров дезинтегратора разработанной конструкции, а также технические решения по повышению эксплуатационной надежности работы агрегата.

   4. Результаты теоретических и экспериментальных исследований процесса измельчения материалов при различных режимах работы агрегата.

   5. Патентно-защищенную конструкцию дезинтегратора с внутренним рециклом измельчаемых материалов, обеспечивающую снижение энергетических затрат на измельчение материалов с различными физико- механическими характеристиками и получение сепарированных высокодисперсных материалов.

   6. Результаты регрессионного анализа процесса измельчения в дезинтеграторе с внутренним рециклом измельчаемых материалов при различных режимах его работы.

   7. Результаты опытно-промышленных испытаний дезинтегратора с внутренним рециклом измельчаемых материалов в технологической линии по производству огнезащитных красок и покрытий.

   Практическая ценность работы заключается в разработке патентно - защищенной конструкции дезинтегратора с внутренним рециклом измельчаемых материалов (патент РФ на изобретение № 2377070); методики расчета конструктивно-технологических и энергосиловых параметров дезинтегратора, а также выработке рекомендаций по обеспечению рациональных технологических режимов его работы.

   Выполненные научно-технические разработки и их аппаратурное исполнение могут быть использованы в строительной, химической, металлургической и других отраслях промышленности.

   Внедрение результатов работы. С использованием результатов теоретических и экспериментальных исследований был изготовлен и испытан дезинтегратор с внутренним рециклом измельчаемых материалов, проведена его опытно-промышленная апробация в технологической линии по производству огнезащитных материалов. Экономический эффект от использования разработок составил 300,2 тыс. руб. (ООО «Партнер», г. Воскресенск, Московская область).

   Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы были доложены и обсуждены на 66-ой Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика», г. Самара, 2009 г.; III, IV Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные проблемы развития механики и совершенствования оборудования», г. Губкин, 2010, 2011 г.г.; Международной научно-практической конференции «ИНТЕРСГРОИМЕХ - 2010», г. Белгород, 2010 г.; VII Международной конференции «Сотрудничество для решения проблемы отходов», г. Харьков, 2010 г.; IX Международной научно-технической конференции «Материалы и технологии XXI века», г. Пенза, 2011 г.; Международной научно-практической конференции «Инновационные материалы и технологии», г. Белгород, 2011 г.

   Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 15 печатных работ, в том числе три статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, получен патент РФ на изобретение № 2377070.

   Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов по результатам работы, списка литературы и приложений. Общий объем работы 210 страниц, в том числе: 49 рисунков, 11 таблиц, список литературы из 179 наименований и 5 приложений на 36 страницах.

   Похожие диссертации на Дезинтегратор с внутренним рециклом измельчаемых материалов

   Дезинтеграторы с эксцентричным расположением рядов рабочих элементовСемикопенко, Игорь Александрович