Совершенствование процесса гранулирования тонкодисперсных керамических порошков Ветюгов, Александр Викторович

Введение к работе

Актуальность темы. При производстве изделий технической керамики, особенно используемых в качестве диэлектриков в радиотехнике и электронике, стремятся к достижению максимальной плотности, к получению целиком спекшихся вакуум-плотных материалов. Большая относительная плотность керамики достигается, в частности, применением тонкодисперсных порошков, обеспечивающих активное спекание.

Длительная практика показала, что изготовление изделий прессованием из тонкодисперсных порошков сопряжено с большими трудностями, так как в массе реального порошка между отдельными частицами всегда возникают силы сцепления, которые ухудшают его сыпучесть и заполняемость пресс-форм, поэтому возникает необходимость в их гранулировании. Гранулы представляют собой конгломераты отдельных мельчайших частиц, связанные в единые уплотненные агрегаты.

В настоящей работе в качестве гранулируемых материалов использовались высокоабразивные тонкодисперсные керамические порошки из корунда - оксида алюминия.

Получение качественного гранулированного корундового пресс- порошка, обладающего высокой сыпучестью и прочностью гранул, осуществляется различными способами, в различных по конструкции грануляторах, каждый из которых обладает значительными недостатками: плохая сыпучесть гранулята, неравномерный гранулометрический состав, малая производительность, значительный износ рабочих органов грануляторов и загрязнение продукта частицами износа. В связи с этим актуальной является задача по разработке и исследованию установки для гранулирования высокоабразивных, хрупких и тонкодисперсных материалов с минимальным износом рабочих органов гранулятора.

Решение этой задачи позволит получать высококачественные керамические изделия.

Цель работы. Разработка конструкции и методов расчета установки для получения гранул тонкодисперсных высокоабразивных керамических порошков с обеспечением требований по чистоте гранулируемого материала.

Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие

задачи:

разработка новой конструкции установки для получения гранул округлой формы размером от 0,16 до 0,9 мм с хорошей сыпучестью и минимальным загрязнением гранулята частицами износа рабочих органов;

разработка методики расчета процесса предуплотнения керамической шихты и ее экструзии через фильеры;

проведение исследования процессов гранулирования тонкодисперсных керамических порошков и износа рабочих органов в установке для получения гранул;

определение влияния угловой скорости вращения тарели, усилия прижима катков к тарели, влажности исходного материала и времени виброокатывания на гранулометрический состав гранулята и его сыпучесть;

- проведение опытно-промышленной апробации выполненных научно- технических разработок и определение технико-экономической эффективности.

Научная новизна:

1. 1. На основе равновесия сил действующих в цилиндрическом отверстии фильеры получено уравнение, позволяющее определить параметры процесса прессования предуплотненного материала.

   2. Разработана новая конструкция установки для гранулирования тонкодисперсных абразивных керамических порошков на основании равномерного перемешивания, предуплотнения, продавливания через фильеры с обкаткой и подсушкой гранул, защищенная патентом РФ №2449830. .

   3. Найдена зависимость величины сыпучести и гранулометрического состава получаемого гранулята в установке для получения гранул в зависимости от угловой скорости вращения тарели, усилия прижима катков к тарели, влажности исходного материала и времени виброокатывания.

   Практическая ценность:

   1. 3. 1. На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований разработана опытно-промышленная установка для получения гранул, предназначенная для гранулирования тонкодисперсных абразивных керамических порошков в производстве технической керамики.

         2. Предложена методика расчета основных конструктивно- технологических и мощностных параметров установки для получения гранул. Разработана методика расчета процесса предуплотнения керамической шихты и ее экструзии через фильеры.

         3. Определены технологические параметры, обеспечивающие получение гранул тонкодисперсных высокоабразивных керамических порошков с заданными физико-механическими свойствами и размерами гранул 0,16^0,9 мм.

         4. Использование покрытия рабочих поверхностей разработанной установки износостойким керамическим порошком методом плазменного напыления и защитных покрытий из полиуретана позволило гранулировать высокоабразивные материалы с обеспечением высокой чистоты полученного гра- нулята.

         5. Опытно-промышленные испытания разработанной установки для получения гранул (конструкция защищена патентом РФ) были проведены на предприятии ОАО «Поликор» г. Кинешмы Ивановской области. Внедрение установки позволило значительно сократить количество оборудования в технологической линии, уменьшить время и энергозатраты и получить гранулят с высокой сыпучестью и чистотой, тем самым повысить эффективность технологического процесса изготовления поликоровых подложек и мелющих тел (цильпебсов).

         Автор защищает:

         1.Результаты исследования процессов гранулирования тонкодисперсных абразивных керамических порошков методом предварительного уплотнения и продавливания через фильеры в опытно-промышленной установке.

         1. 3. 5. 1. Новую конструкцию установки для гранулирования тонкодисперсных абразивных керамических порошков.

                  2. Математическое описание процесса гранулообразования порошкового материала в разработанной установке (грануляторе).

                  3. Результаты экспериментальных исследований процесса износа рабочих органов в разработанной установке.

                  Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях: IV Международной заочной научно-практической конференции «Научная дискуссия: инновации в технических, естественных, математических и гуманитарных науках» (Москва, 2012г), Региональной научно- практической студенческой конференции филиала ФГБОУ ВПО «МГИУ» в г.Кинешме (2010, 2011, 2012г.).

                  Публикации. Материалы, изложенные в диссертации, нашли отражение в 9 опубликованных печатных работах, в том числе 4 статьи в ведущих рецензируемых научно-технических журналах, получен патент РФ на изобретение.

                  Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 141 страницах машинописного текста, содержит 42 рисунка и 12 таблиц. Список литературы включает 133 наименования.

                  Похожие диссертации на Совершенствование процесса гранулирования тонкодисперсных керамических порошков

                  Разработка процесса прессового гранулирования мелкодисперсных сред на примере минеральных порошков и древесных отходовБулатов, Илья Анатольевич

                  

                  Совершенствование прибора и метода анализа гранулометрического состава порошков на основе слоевой седиментации частицАлексеев Евгений Валерьевич

                  Совершенствование процесса производства фрикционных накладок применением СВЧ диэлектрического нагрева непосредственно в пресс-формеТильзо, Вадим Викторович

                  

                  Разработка и совершенствование процессов и аппаратов технологии производства теплоизоляционных базальтоволокнистых материалов на основе создания и исследования автоматизированной опытно-промышленной установки Литвинов Андрей Владимирович

                  

                  Создание новых пиротехнических источников холодного газа, совершенствование процессов, аппаратов и технологии их производства Осипков Валерий Николаевич

                  

                  Совершенствование процесса формирования качества серной кислоты контактным методом на базе компьютерного моделирования стадии каталитического окисления Антохов Сергей Владимирович

                  

                  Совершенствование процесса формирования качества серной кислоты контактным методом на базе компьютерного моделирования стадии абсорбции серного ангидрида Антохов Матвей Владимирович

                  

                  Совершенствование процессов и аппаратов сухого пылеулавливания аэродинамическими способами (В производствах огнеупоров) Асмолова Екатерина Витальевна

                  

                  Совершенствование процесса производства сухого водорастворимого полиакриламида Кириллов Денис Владимирович

                  

                  Совершенствование процессов получения гранулированного материала с использованием распылов битума в новом способе производства асфальтобетонных смесейДубровин, Андрей Валерьевич