Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Процессы измельчения играют ключевую роль в получении тонкодисперсных материалов и полуфабрикатов для химической и смежных отраслей промышленности. В мало - и среднетоннажных производствах, наряду с другими типами измельчающих устройств, все более важное место отводится вибрационным мельницам. За счет более равномерного распределения кинетического потенциала по объему размольной камеры, развитой удельной поверхности энергообмена и больших ускорений мелющих тел они позволяют достичь высокой тонкости измельчения и осуществлять механоактивацию, материала при высокой удельной (на единицу объема мельницы) производительности.
Сложившаяся традиция эксплуатации вибромельниц в большей степени ориентирована на периодическое измельчение с механической или пневмовыгрузкой материала. Требуемая тонкость измельчения достигается прямым управлением временем пребывания материала в мельнице. Однако при этом процесс сопровождается всеми недостатками, присущими любому периодическому процессу: низкая производительность, большое число загрузочно-разгрузочных операций и т.п.
Переход к более прогрессивному непрерывному измельчению (в большей степени реализуемому в зарубежном, в основном германском, вибропомольном оборудовании) сопряжен о целым рядом технических и технологических трудностей. Во-первых, связь между производительностью и временем измельчения в вибромельницах достаточно сложна и в настоящее время может быть получена только путем трудоемких экспериментов. Во-вторых, достаточно частое изменение требуемой производительности в малотоннажных производствах в сочетании с относительно большой инерционностью этих мельниц приводит к наработке большого количества некондиционного материала за время переходных процессов. В сочетании с высокой стоимостью измельчаемых материалов и жесткими требованиями к тонкости измельчения это приводит к большим потерям с некондиционным продуктом. Наконец, в-третьих, для достижения высокой тонкости измельчения требуется большое время пребывания материала, что приводит к необходимости иметь относительно длинную (трубную) размольную камеру, где условия измельчения могут существенно меняться по ее длине. Неучет последнего в математических моделях и методах расчета снижает их прогностическую ценность и дает существенно завышенные оценки предельной производительности.
Диссертация направлена на решение перечисленных выше задач, что определяет, на наш взгляд ее актуальность. Работа выполнялась в рамках программы "ТОХТ и новые принципы управления технологическими процессами" РАН, а также планами госбюджетных НИР ИГЭУ и ИГА-СА.
Цель работы - исследование характеристик элементов рабочего процесса в вибромельнице и их влияния на тонкость измельчения, а также целенаправленное создание таких характеристик, которые обеспечивают стабильность тонкости измельчения с изменением производительности.
Научная навизна результатов работы-заключается в следующем.
-
Определена связь производительности и заполнения вибромельницы материалом, обеспечивающая постоянство или заданное изменение тонкости помола с изменением производительности. Показано, что решающую роль в формировании этой связи играет разгрузочная характеристика мельницы.
-
Поставлена и решена задача профилирования проточных частей разгрузочных устройств, обеспечивающих' заданные разгрузочные характеристики мельниц.
-
Разработана математическая модель изменения уровня материала по длине мельницы и получено решение уравнения кинетики измельчения с учетом этого изменения.
Практическая ценность работы может быть определена следующими результатами.
-
Разработан инженерный метод расчета изменения тонкости измельчения в трубных вибрационных мельницах при изменении производительности, а также замене разгрузочных устройств.
-
Разработаны методы расчета разгрузочных устройств, обеспечивающих стабильную тонкость измельчения при изменении производительности.
-
Предложены варианты аппаратурного оформления разгрузочных устройств, обеспечивающих заданные (рациональные) разгрузочные характеристики.
-
Выданы практические рекомендации по модернизации вибропомольного оборудования, разрабатываемой АООТ "Уральский электродный институт" для электродных заводов.
Автор защищает
-
Результаты расчетно - экспериментального исследования влияния характеристик разгрузочных устройств вибромельниц на связь производительности и тонкости измельчения, а также способы управления этой связью путем рационального проектирования разгрузочных устройств.
-
Математическую модель измельчения материала в длинных мельницах с учетом изменения уровня материала по длине барабана и ее экспериментальную проверку.
-
Экспериментальную апробацию разгрузочных устройств, обеспечивающих повышение стабильности тонкости измельчения при изменении производительности в стендовой вибромельнице.
Апробация результатов работы
Отдельные части диссертации докладывались и получили одобрение на Международной научно-технической конференции, "VI Бенардо-совские чтения", Иваново, 1997; итоговой научно-технической Межвузовской конференции ИГАСА "Создание и развитие информационной среды вуза: состояние и перспективы", Иваново, 1997; на научном семинаре кафедры механических процессов технического университета г.Брауншвейг, Германия, 1996; на научных семинарах кафедр "Механика" ИГАСА и "Прикладная математика" ИГЭУ, 1994-1997 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ.
Объем работы: Диссертация представлена на 110 стр., содержит 34 рис., 7 табл., состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованных источников ( 52 наименования) и приложения.