Введение к работе
Аістуальность проблемы заключается в широком использовании тонкого измельчения в различных отраслях промышлешюсти. Большое значение оно имеет в подготовительных процессах для обогащения полезных ископаемых. Снижение крупности перед обогатительными операциями вызывается необходимостью раскрытия сростков в труднообогатимых рудах с тонковкрапленными ценными минералами, что во многом определяет полноту их извлечения из горных пород. Это важно тем более, что труднообогатимых руд становится все больше.
Помимо переработки минерального сырья тонкое измельчение применяется в металлургической, химической, фармацевтической, пищевой промышленности, в производстве строительных материалов, мгаїеральньїх удобрепий и других отраслях.
Тонкое измельчение способствует интенсификации физико-химических реакций и является определяющим процессом в механоактивации веществ, так как при воздействии механических сил изменяются физические и химические свойства материалов, увеличивается их реакционная способность. Активация минеральных веществ посредством тонкого измельчения стала основой ряда новых экологически чистых производств и химігческігх технологий.
Актуальность диссертации определяется необходимостью создания высокоэффективных аппаратов и разработки режимов их эксплуатации с целью максимальной интенсификации процесса измельчения при минимальной металлоемкости и энергетических затратах. Эта проблема может быть решена путем моделирования процессов и разработки на его основе оптимальных конструктивных, параметров и режимов эксплуатации измелъчительных аппаратов.
В настоящей работе предлагается теоретическое решение проблемы путем разработки и расчета физической модели на примере двух типов планетарных мельниц.
Диссертационная работа выполнена по заказу и в соответствии с тематикой научно-исследовательского института нефте-и углехимического синтеза при Иркутском государственном университете для решения проблемы тонкого измельчения с целью превращения тонкодисперсного угля в жидкое топливо (НИР №396).
Аптоп защищает физическую модель технологического процесса измельчения в планетарных мельницах и основные положения, вытекающие из нее, а именно, механизм измельчения:
1 .Удар шара по цилиндрической поверхности мельницы.
2.Истирание материала за счет прижима его к цилиндрической поверхности'который обеспечивает кинетическая энергия.
3.Истирание материала вращением шаров вокруг его осей.
Цель работы заключается в разработке новой физической модели технологического процесса измельчения в планетарных мельницах для интенсификации измельчения за счет оптимизации конструкций и режимов работы.
Методы исследования. В работе использован комплексный метод исследований, включающий математическое моделирование измельчения в планетарных мельницах. Исследование на ЭВМ и установление оптимальных режимов работы расчетных мельниц на основе разработки физической модели. Статистическая обработка полученных результатов.
Научная нопизна работы
Разработана физическая модель технологического процесса измельчения в планетарных мельницах, отражающая связь между конструкцией, размерами мелющих тел, характером их движешш (поступательного и вращательного) и технологическими режимами работы аппаратов, позволяющая управлять процессом измельчения.
Получены новые дифференциальные уравнения, наиболее полно характеризующие движение мелющих тел планетарных мельниц двух типов с вертикальным и горизонтальным расположением барабанов цилиндрической формы.
Численным интегрированием и исследованием на ЭВМ определены оптимальные технологические режимы работы, обеспечивающие высокую интенсивность измельчения применительно к рассчитанным конструкциям аппаратов.
Практическая ценность работы
l.Ha основе разработанной физической модели технологического процесса в зависимости от типа конструкций аппаратов, размеров мелющих тел и режимов работы возможно создание различных вариантов конструкций планетарных мельниц, обеспечивающих наибольшую эффективность измельчения при минимальных энергозатратах и металлоемкости.
2.Работа позволяет осуществить глубокий анализ эффективности процессов измельчения в различных типах существующих планетарных мельниц и снизить число испытаний при проведении научно-исследовательских работ.
3.Существенное снижение энергетических затрат, связанных с возможностью сокращения скоростных режимов работы мельниц при сохранении того же эффекта измельчения. Этому также способствует и уменьшение числа испытаний при выполнешш исследовательских работ. Все это приводит к значительному экономическому эффекту.
Апробация работы. Результаты, полученные при выполнении диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-техническом семинаре стран СНГ "Механохимические реакции" на секции "Физико-химическая механика разрушения" (Одесса, 1993 г.); в научной
школе "Вибротехнология - 93" по механической обработке дисперсных
(сыпучих) материалов и сред (Одесса, 1993 г.); на научно-технической
конференции машиностроительного факультета Иркутского
государственного технического университета "Разработка
ресурсосберегающих технологических процессов" (Иркутск, 1994 г.); в научной школе стран СНГ "Вибротехнология-95" по измельчению и активации (Одесса ,1995г.); п институте прикладной физики НАН Украины (Сумы, 1995г.); на ежегодной научно-техішческой конференции маштгостроителыюго факультета Иркутского государственного технического университета (Иркутск, 1996г.); на Втором Сибирском конгрессе по Прикладной и индустриальной математике (ИНПРИМ-96) (Новосибирск, 1996 г.); в механохимической ассоциации РАН (Москва, 1996 г.); в АОЗТ ''ХОЛДИНГ АЛЬЯНС" (Москва, 1996 г.); в шестой научной школе стран СНГ "Вибротехнология-96" по мехашпіеской обработке дисперсных материалов и сред (Одесса, 1996 г.).
Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 8 статей, 6 научных отчетов.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 3-х глав, основных выводов, списка литературных источников из 103 наименований и содержит 107 страниц машинописного текста, включая 20 рисунков, 10 таблиц.