Введение к работе
Актуальность темы. Одной из важнейших проблем, стоящих сегодня перед сельскохозяйственным производителем, является поиск эффективных путей повышения плодородия почв за счет рационального использования удобрений.
При расчетах норм внесения минеральных удобрений уже заранее предусматриваются значительные потери, связанные с вымыванием легкорастворимых фракций дождевыми и грунтовыми водами, а также иммобилизацией в малоусвояемые соединения. С целью снижения этих потерь создаются различные виды медленнодействующих удобрений, среди которых практический интерес представляют органоминеральные гранулированные удобрения, где связующее органическое вещество обеспечивает замедленную растворимость минеральных компонентов.
Многими исследователями отмечается перспективность использования озерных сапропелей, обладающих высокой подвижностью гуминового комплекса, прекрасной связующей и ионообменной способностями, в качестве основы для производства медленнодействующих комплексных удобрений. Однако, создание сапропелеминеральных удобрений в гранулированном виде связано с задачей превращения высококонцентрированных сыпучих смесей в гранулы с заданными механическими свойствами и структурой.
К настоящему времени в области гранулирования дисперсных материалов достаточно подробно исследовано влияние режимно-технологических параметров процесса на работу прессующего устройства и качество гранул. Однако, из-за специфичности свойств сапропелеминеральных систем и эмпирического характера имеющихся данных, последние не могут быть использованы, что свидетельствует о необходимости глубокого изучения объекта исследования и определения рациональных режимов процесса гранулирования.
Целью работы является обоснование типа рабочего органа для гранулирования сапропелеминеральных смесей (CMC) и рациональных параметров технологического процесса прессования, а также изыскание путей и методов их интенсификации при одновременном повышении качества удобрений.
Задачи исследований. Исходя из намеченной цели, необходимо решить следующие задачи:
-
Выполнить расчетно-теоретический анализ работы прессующего устройства и обосновать конструкцию матрицы для получения гранул с высокими механическими свойствами.
-
Исследовать структурно-механические характеристики сапропеле-минеральных смесей и построить реологическую модель процесса их деформирования.
-
Обосновать расчет производительности прессующего устройства и энергозатрат на гранулирование CMC.
-
Изучить влияние технологических факторов на основные физико-механические и деформационные характеристики CMC.
-
Определить рациональные параметры процесса гранулирования и провести проверку агрохимической активности сапропелеминераль-ных гранулированных удобрений (СМГУ).
-
Рассчитать технико-экономическую эффективность совершенствования технологического процесса приготовления СМГУ.
Методика исследований. В соответствии с поставленными задачами предусматривалось проведение теоретических и экспериментальных исследований на основе системного подхода.
В основу теоретических исследований положены методики расчета подачи нагнетающего шнека и энергозатрат на процесс гранулирования, общие теории последействия и структурообразования в дисперсных системах, положения физики, теоретической механики и высшей математики.
Экспериментальные исследования реологических, физико-механических и деформационных свойств CMC, а также оценку агрохимической активности удобрений проводили с применением соответствующих стандартных методик и методик планирования многофактсрных экспериментов. Обработка экспериментальных данных осуществлялась методами математической статистики.
Научная новизна. В результате исследования структурно-механических характеристик сапропелеминеральных смесей влажностью 30,7...39% определены закономерность кинетики деформации CMC и соответствующая ей реологическая модель.
Получены математические модели и зависимости физико-механических и деформационных свойств CMC от технологических факторов.
На основе современных требований к комплексным удобрениям и результатов экспериментальных исследований обоснован способ гранулирования CMC, установлены режимно-технологические параметры процесса,
предложена конструкция матрицы, позволяющая повысить механические свойства гранул.
На защиту выносятся следующие научные положения:
-
Теоретическое обоснование формы фильерных отверстий матрицы прессующего устройства.
-
Реологическая модель, описывающая кинетику деформации сапро-пелеминеральных смесей.
-
Теоретическое обоснование и расчет производительности прессующего устройства и энергозатрат на гранулирование CMC.
-
Совокупность математических моделей и зависимостей физико-механических и деформационных свойств CMC от технологических факторов, послуживших основой для оптимизации процесса гранулирования.
Практическая ценность и реализация результатов исследований. В
результате проведенных исследований получены рекомендации по выбору типа прессующего устройства, которое следует использовать в технологии производства сапропелеминеральных гранулированных удобрений для получения гранул с требуемыми механическими, агрохимическими и биоэнергетическими показателями.
Разработанные методы расчета конструктивных и технологических параметров прессующего устройства, а также полученные математические модели и зависимости физико-механических и деформационных характеристик CMC могут использоваться в конструкторских организациях и научных учреждениях при создании и совершенствовании технических средств для гранулирования, а также любого рода деформирования и прессования сапропелеминеральных смесей.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава в Великолукской ГСХА в 1999 и 2000 г.г. и на международной научно-практической конференции в Брянской ГСХА в 2000 г. Материалы диссертации апробированы на расширенных заседаниях кафедры "Автомобили и тракторы" и совета инженерного факультета ВГСХА.
Публикации. Основные положения и результаты исследований опубликованы в четырех печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и рекомендаций, списка литературы, включающего 200 наименований, и приложения. Работа изложена на 186 страницах машинописного текста, содержит 29 таблиц и 37 рисунков.
