Введение к работе
Актуальность темы. Наличие железистых примесей в сырьевых материалах, используемых в технологии производства керамики и стекла, вызывают такие дефекты готовых изделий как «мушки», вспучивания глазури на керамических плитках, снижают светопрозрачность оконного стекла. Наличие такого рода дефектов нормируется соответствующими ГОСТами, определяя сортность изделий или брак.
Решением проблемы снижения брака керамических и стеклянных изделий является повышение эффективности магнитного удаления ферропримесей из сырьевых материалов.
Существующие методы контроля не позволяют получить достаточно объективный результат по содержанию такого рода примесей, что приводит к неверному выбору режимов и характеристик магнитных сепараторов, ошибочному определению сорта или марки соответствующего материала, неизбежным дефектам изделий. Кроме того, открытым остается вопрос получения необходимых характеристик магнитного поля в рабочих модулях магнитных сепараторов, что позволяло бы осуществлять эффективное обезжелезивание материалов.
Работа выполнена в соответствии с НИР МГСУ, Федеральной целевой программой «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009–2013 годы», Федеральной целевой программой «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007–2013 годы».
Целью диссертации является снижение брака керамических и стеклянных изделий за счет повышения эффективности магнитного контроля и удаления ферропримесей, вызывающих дефекты изделий.
Задачи исследования:
-
Обосновать возможность повышения качества керамики и стекла за счет удаления ферропримесей из сырьевых материалов.
-
Выполнить анализ нормативно-метрологической базы, касающейся ферропримесей различных сырьевых материалов (кварцевый песок, полевой шпат и пр.) для производства керамики и стекла, а также опытно-промышленных данных магнитной сепарации железистых примесей.
-
Выполнить статистическую обработку размеров выделяемых при магнитоконтроле феррочастиц и вовлекаемых частиц анализируемой среды, оценить их долевое присутствие.
-
Разработать и реализовать метод определения потенциальной массы ферропримесей в анализируемой среде, в том числе с учетом погрешности, обусловленной присутствием вовлекаемых частиц этой среды.
-
Оценить погрешность определения содержания ферропримесей при использовании стандартных методов магнитоконтроля.
-
Получить необходимые для развития систем магнитного удаления ферропримесей базовые характеристики индукции поля в модулях магнитных сепараторов.
-
Дать рекомендации по снижению брака керамической плитки, стекла при их производстве, включая разработанные методы и средства магнитного выделения ферропримесей. Определить экономический эффект от снижения выхода бракованной продукции.
Научная новизна работы:
Обоснована возможность снижения брака керамической плитки и стекла за счет применения достоверного контроля ферропримесей в сырьевых компонентах и их эффективного удаления с помощью магнитных сепараторов с расчетными характеристиками магнитного поля в рабочих модулях.
Установлены зависимости массы выделенных ферропримесей из кварцевого песка и полевого шпата от количества операций магнитного выделения.
Разработана модель, позволяющая на основе экстраполяции данных, получаемых при магнитоконтроле, определять суммарную массу всех присутствующих в пробе ферропримесей.
Установлен критерий оценки массы вовлекаемых частиц анализируемой среды для корректировки получаемых зависимостей при магнитоконтроле.
Получены зависимости магнитной индукции (а также ее относительных значений) от расстояния до магнитного элемента в различных модулях магнитных сепараторов (в том числе применен принцип суперпозиции полей, создаваемых магнитными элементами модуля).
Для магнитных сепараторов с фильтрующей матрицей установлен коэффициент извилистости цепочек шаров матрицы для уточненного расчета характеристик магнитного поля.
Практическая ценность работы:
Предложен и реализован расчетно-экспериментальный метод определения общей массы ферропримесей и их массовой доли. Количественно оценена погрешность содержания ферропримесей при проведении магнитоконтроля существующими стандартными методами.
Разработаны и внедрены рекомендации по снижению дефектов изделий из керамики и стекла, вызываемых ферропримесями на заводах по производству керамической плитки и стекла.
Практическая значимость полученных результатов подтверждена патентом на изобретение, а также патентом на полезную модель.
Внедрение результатов работы. Результаты внедрены на предприятиях ЧАО «Интеркерама», ОАО «Лыткаринский завод оптического стекла». В течение одного года выпуска керамической плитки зафиксировано снижение выхода брака на 2,3% (от общего объема выпуска), что в денежном эквиваленте составляет 145 тыс.евро в год (подтверждено актом внедрения). Общий экономический эффект от внедрения составил 7,8 млн. рублей.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на международной конференции «Российские дни Сухих Строительных Смесей» (Москва, МГСУ, 2011), международной научно-практической конференции «Общество, современная наука и образование: проблемы и перспективы» (Тамбов, 2012), международных выставках Mosbuild, секция Технокерамика (Москва, 2007, 2008).
Публикации. Результаты работы опубликованы в 13 научных статьях и докладах (из них 9 работ – в изданиях перечня ВАК), 1 патенте РФ на изобретение и 1 патенте на полезную модель.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из 119 источников, приложений. Общий объем работы составляет 133 страницы, включая 54 рисунков и 12 таблиц.
