Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Состояние производства молотой слюды мусковит сухого помола Ю
1.1. Потребность народного хозяйства и технические требования к молотым слюдам. Сырьевая база 10
1.2. Технологические схемы действующих производств молотой слюды на слюдяных пред
приятиях Советского Союза IV
1.2.1. Петрозаводская слюдяная фабрика .... 19
1.2.2. Филинская слюдяная фабрика 20
1.2.3. Иркутская слюдяная фабрика 22
1.2.4. Балашовский слюдяной комбинат 22
1.3. Анализ технологических схем действующих
производств и выбор направлений исследований 23
1.4. Выводы 26
ГЛАВА 2. Исследование и разработка технологического процесса 27
2.1. Обоснование технологической схемы .... 27
2.2. Сравнительные испытания и выбор типа пневматического сепаратора для доводки слюдяного сырья 29
2.3. Выбор типа мельницы для тонкого измельчения слюды и ее технологические исследования 42
2.3.1. Выбор мельницы. Описание и принцип действия мельницы 42
2.3.2. Исследование влияния конструктивных и режимных параметров мельницы на технологические показатели 50
2.3.3. Экспериментальные исследования по увеличению срока службы рабочих органов мельницы . 62
2.4. Сравнительные испытания и выбор аппарата для классификации слюды 66
2.5. Выбор типа мельницы из сверхтонкого измельчения слюды и ее технологические испытания .... 80
2.6. Разработка технологических схем производства молотых слюд 91
2.6.1. Технология производства молотой слюды для электродов 94
2.6.2. Технология производства молотой слюды для
орган о силикатных материалов 101
2.6.3. Технология производства молотой слюды
специального назначения 106
2.7. Выводы 106
ГЛАВА 3. Расчет мощности роторно-быстроходной мельницы и условия подобия мельниц 107
3.1. Исследования движения материала в помольной камере мельницы 107
3.2. Расчет мощности, потребляемой мельницей . . . 127
3.3. Условия подобия мельниц 140
3.4. Выводы 152
ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ 153
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 154
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 158
ПРИЛОЖЕНИЯ
I. Схема цепи аппаратов Петрозаводской слюдфабрики 171
2. Схема цепи аппаратов цеха дробленой и молотой слюды Филинекой слюдяной фабрики 172
3. Схема цепи аппаратов цеха помола слюды Балашовского слюдяного комбината 173
4. Схема производства молотой слюды на Белгородской
слюдяной фабрике 174
5. Акт приемки в промышленную эксплуатацию установки с мельницей РБМ-430 для производства молотой слюды по ГОСТ 14327-69 на Белгородской слюдяной фабрике 175
6. Справка о внедрении технологии производства молотой слюды сухим способом в рабочий проект: "Реконструкция цеха помола слюды Балашовского слюдяного комбината" . . . 178
7. Расчет экономического эффекта по заданию 02 пробле мы 2.14.04 "Завершить разработку и внедрить новую технологию и оборудование производства высококаче
ственной молотой слюды с расширением объема производства на Балашовском слюдяном комбинате до 7,0 тыс.т/год" 179
8. Справка о внедрении технологии производства молотой слюды сухим способом в рабочий проект: "Опытно--промышленный цех по производству тонкомолотого вермикулита и керамзита на семенном заводе им.С.М.Кирова" 184
9. Уточненный расчет ожидаемого эффекта на семенном заводе им. С.М.Кирова ВПНО "Россахсвеклы" МСХІСФСР от внедрения работы: "Разработать и внедрить технологию производства тонкомолотых вспученного вермикулита и керамзита для дражирования семян сахарной свеклы" 185
10. Справка о внедрении технологии производства молотой слюды сухим способом в проектные работы: "Расчетные материалы по расширению производства вермикулитового концентрата, организации производства слюдопласта и флогопита на комбинате "Ковдор-
слюда" и "Расчетные материалы по техперевооружению ПО "Иркутскслюда" на 1982-1985 гг" 188
- Потребность народного хозяйства и технические требования к молотым слюдам. Сырьевая база
- Сравнительные испытания и выбор типа пневматического сепаратора для доводки слюдяного сырья
- Исследования движения материала в помольной камере мельницы
Потребность народного хозяйства и технические требования к молотым слюдам. Сырьевая база
Ведущее место в мире по производству молотой слюды мусковит занимают Соединенные Штаты Америки. В США в 1982 г было произведено 100000 тонн молотой слюды [23] . Основная масса всех молотых слюд, выпускаемых в США, составляет слюда сухого помола [24J .
В США молотые слюды мусковит нашли широкое применение в различных отраслях промышленности, потребляющих слюду определенной крупности. Для производства битумных кровельных материалов используется слюда крупностью 840-177 мкм. При буровых работах применяется слюда крупностью 3,34 мм [25] . При производстве сварочных электродов в США используется слюда крупностью 44 мкм, а в Великобритании - 297 мкм [l2j . Для заделочного цемента и пластмасс используется слюда крупностью 149 мкм. Наряду с указанными слюдами выпускаются микронизированные слюды сухого помола крупностью 5-2,5 мкм, потребляемые лакокрасочной промышленностью, в производстве резин, пластмасс и смазок [І6, 20]
Согласно прогнозным данным (табл.1.I) Соединенные Штаты Америки к 2000 г увеличат производство молотой слюды по сравнению с 1982 г в 1,95 раза и основным потребителем слюды будет промышленность строительных материалов [25]
В Советском Союзе производится 18750 т/год молотой слюды мусковит сухого помола различного назначения [23-27] , которая используется в основном при производстве электродов и орга-носиликатных материалов, а также в небольших объемах в резиновой промышленности и для специальных назначений (электронная и авиационная промышленности, электроизоляционные компаунды и молотая слюда крупностью - 125 мкм).
Технические требования к качеству молотых слюд по действующим стандартам и предполагаемому техническому уровню в 1990 году приведены в табл. 1.2 [88, 9б]
Перспективные требования к качеству молотых слюд предусматривают (30-31]
- для молотой слюды электродного назначения снижение содержания примесей неслюдяных минералов с Ъ% до 4%;
- для молотой слюды органосиликатного назначения ограничение содержания класса - 50 мкм и введение новых требований (белизны продукта, содержания Fea 0$ и $ Оа ).
Прогнозом развития неметаллорудной промышленности 32] предусмотрено (табл.1.3), что производство молотой слюды мусковит сухого помола увеличится в 1995 г по сравнению с 1981 г в 1 51 ра_ за, в том числе слюда для электродов составит 80,2$ от производ-ства всех молотых слюд, а такжеУорганизация в 1985 г производства молотой слюды для лакокрасочной промышленности, общий выпуск которой в 1995 г составит 8,8%.
Сырьем для производства молотой слюды в СССР является слюда, попутно извлекаемая при переработке руд редких металлов (Белогор-ский и Орловский ГОКи), отходы переработки листовых слюд на слюдяных ГОКах (рудничный скрап) и слюдяных фабриках (фабричный скрап), а также слюда класса -20+10 мм, получаемая при обогащении мусковито-содержащих руд крупностью - 20 мм (забойный сырец - 4 см2).
В США для производства молотых слюд наряду со слюдами попутной добычи, извлекаемой при переработке руд редких металлов, используется мусковит, добываемый на специальных горнообогатительных предприятиях.
Сравнительные испытания и выбор типа пневматического сепаратора для доводки слюдяного сырья
Анализ состава дробленой слюды показал, что в ней наряду с мусковитом содержится кварц, микроклин, плагиоклаз, плотности которых практически равны 2,5-2,7 т/м3. Частицы этих минералов отличаются формой зерен. Мусковит представлен пластинами с соотношением толщины к максимальному линейному размеру не менее 50 -f 100, в то время как зерна остальных минералов имеют изометрическую форму.
При движении частицы материала в воздушном потоке на нее действуют две силы, под действием которых происходит разделение материала: массовая сила частицы и сила аэродинамического сопротивления потока. Последняя зависит от скорости потока, его вязкости и плотности, а также от коэффициента формы движущейся частицы.
Исследованиями, проведенными И.Г.Зеликманом [39] , доказано, что в воздушном потоке разделение плоских частиц происходит главным образом по толщине пластин, а не по их площади. Это явление объясняется тем, что при движении в воздушном потоке частицы слюды занимают в пространстве разнообразные положения и среднестатистическое сопротивление воздушному потоку плоских частиц с достаточной степенью точности определяется их толщиной.
Анализ экспериментальных замеров скоростей витания различных классов крупности слюды и пегматита (основной вмещающей породы), полученных Д.А.Плиссом [40J , показывает (табл.3.2), что во всех классах крупности скорости витания слюды меньше,чем пегматита. Различие в скоростях витания пегматита сглаживается по мере уменьшения линейных размеров частиц и приближении их формы к кубообраз-ной.
Поэтому учитывая различие в форме частиц слюды и других неслюдяных минералов, засоряющих исходное сырье, представляется целесообразным использовать выявленный эффект. Эффект разделения по толщине может быть реализован методом воздушной сепарации.
В качестве объектов исследования были использованы три конструкции пневмосепараторов, разработанные в институте"Гипронинеме-таллоруд": пневмовинтовой и два типа зигзагообразных классификаторов : СПЗ-750 и Зиг/Заг (в плоском исполнении).
Принципиальная схема пневмовинтового сепаратора [4lJ представлена на рис. 2.1. Классификатор состоит из корпуса I трубчатой формы, коаксиальной вставки 2, наклонной направляющей винтовой спирали 3, коротколопастной отражающей спирали 4, питающей трубки 5, улитки б с патрубком вывода аэросмеси и сборной течки 7. Наклонная направляющая винтовая спираль установлена с зазорами. Коротколопа-стная отражающая спираль наклонена в сторону, противоположную направляющей спирали.
Между корпусом и течкой предусмотрены окна В для поступления воздуха. Воздух, засасываемый в аппарат через окна В, движется по восходящей спирали, образуемой поверхностями спиралей 3 и 4, а также корпусом I и вставкой 2.
Исследования движения материала в помольной камере мельницы
Процесс измельчения материала в роторно-быстроходной мельнице, используемой для тонкого измельчения слюды, происходит следующим образом [99] Измельчаемый материал вместе с воздушным потоком вводится в помольную камеру мельницы и равномерно распределяется по ее поперечному сечению. При этом частицы измельчаемого материала соударяются с поверхностью била и под действием центростремительной силы и силы Кориолиса скользят по поверхности била, срываются с него и,преодолевая сопротивление воздуха, ударяются о статор Часть материала более крупная (обладающая достаточной кинетической энергией), разрушается при соударении о статор, после чего вовлекается в вихревое движение. Другая часть материала, более мелкая (с незначительной кинетической энергией) либо не достигает поверхности статора, либо соударяется с ним с незначительной скоростью, недостаточной для разрушения. Вторая фаза измельчения происходит в вихревых нитях. Вихревые нити существуют до тех пор, согласно теореме Гельмгольца [lOO] , пока передние плоскости следующих бил (по направлению движения) не разрушат их. Вихревое движение воздушнопылевой смеси в помольной камере мельницы также способствует перемещению материала в пространство между билами ротора. Вследствие этого при движении материала в осевом направлении мельницы происходит его многократное соударение как с поверхностью статора, так и с поверхностью быстровращающихся бил.
Схематическое изображение мелющих органов рассматриваемой мельницы и сил, действующих на измельчаемую частицу материала при соударении ее с поверхностью бил, приведено на рис. 3.1. Движение измельчаемой частицы по поверхности била происходит вследствие действия двух сил:
