Формирование дисперсных составов порошков при измельчении и агломерации тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.08, кандидат технических наук Краснов, Евгений Владимирович

• Краснов, Евгений Владимирович
• кандидат технических наук
• 2001

Оглавление диссертации кандидат технических наук Краснов, Евгений Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ.

1.1. Математические модели кинетики измельчения.

1.2. Математические модели кинетики агломерации.

1.3. Основные задачи исследования.

2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССОВ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ И АГЛОМЕРАЦИИ.

2.1. Модельное представление процессов.

2.2. Описание дисперсного состава системы.

2.3. Математическая модель измельчения и агломерации.

2.4. Выбор вида аппроксимационных зависимостей для функций измельчения и агломерации.

2.5. Выводы по главе 2.

3. РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ И АГЛОМЕРАЦИИ.

3.1. Характеристика размольного оборудования.

3.2. Методика исследования кинетики измельчения.

3.3. Определение параметров идентификации математической модели.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Формирование дисперсных составов порошков при измельчении и агломерации»

Актуальность темы. В настоящее время развитие порошковых технологий во многом связано с использованием микропорошков, т. е. порошков с преимущественным содержанием частиц менее 10 мкм. Получение таких продуктов требует интенсивного и продолжительного измельчения исходного сырья и последующей классификации мельничного продукта.

Для ряда материалов выбор технологии производства затрудняется протекающей параллельно с измельчением агломерацией, т.е. объединением мелких частиц в достаточно прочные и более крупные образования. При длительном измельчении материала наступает момент, когда интенсивность агломерации начинает превышать интенсивность измельчения и дальнейшее пребывание материала в мельнице приводит к увеличению среднего размера частиц.

Неидеальность разделения в классификаторе и достаточно жесткие требования к дисперсному составу готовых продуктов вынуждают переходить к каскадным схемам классификации.

Измельчение является энергоемким процессом, при этом стоимость мельниц достаточно высока. При организации производства микропорошков в каскадных схемах может оказаться более выгодным частичная переработка исходного сырья в микропорошок, если промежуточные продукты, требующие значительно меньших затрат на их получение, могут быть реализованы как товарная продукция. Организация многопродуктовых производств также увеличивает количество возможных вариантов схем переработки материала и делает более затруднительным нахождение оптимальной схемы.

Дополнительные проблемы возникают при организации нового производства на базе уже существующего. Структура возможных схем переработки и возможные режимы эксплуатации новой линии ограничиваются внутренними связями, характеристиками и условиями работы элементов работающей технологической линии, при этом появляются ограничения по возможности размещения дополнительного оборудования на существующих производственных площадях.

Отмеченные проблемы выбора оптимальной технологии получения 6 микропорошков определяют и способы решения этой проблемы. Попытки создания высокоэффективных технологических линий для получения микропорошков только на основе эмпирического опыта редко достигают поставленной цели. Наличие большого количества определяющих факторов и многовариантность задачи требуют проведения детального анализа ситуации. Поэтому поиск оптимальной структуры технологической линии был основан на расчетном анализе работы всех элементов с использованием математических моделей, описывающих процессы измельчения, агломерации и классификации.

Целью диссертационной работы является разработка технологии производства тонкодисперсных порошков на основе анализа процессов измельчения и агломерации в размольном пространстве мельницы.

Научная новизна результатов работы заключается в следующем:

- предложена математическая модель преобразования дисперсного состава порошков в мельнице, описывающая одновременно протекающие процессы измельчения и агломерации с учетом различия физико-механических свойств одиночных частиц и агломератов;

- исходя из принятой гипотезы о взаимодействии двух частиц при объединении их в агломерат и баланса масс фракций частиц, определен общий вид селективной функции агломерации;

- предложена методика расчета значений распределительной функции агломерации, учитывающая изменение кажущейся удельной плотности частиц при объединении их в агломераты.

Практическая ценность результатов работы состоит в следующем:

- проведено экспериментальное исследование кинетики измельчения талька, шунгита и нефелина в лабораторной и промышленных типа МШ-1 и СМ-6008А шаровых барабанных мельницах;

- разработана методика поиска параметров идентификации математической модели по результатам исследования кинетики измельчения путем последовательного решения оптимизационных задач с привлечением математических моделей более низкого уровня;

- определены параметры идентификации математической модели для использованных типов мельниц и материалов, позволяющие прогнозировать дисперсные составы материалов при их переработке; 7

- проведен расчетный анализ перспективных схем переработки талька и предложен оптимальный вариант технологической линии для ЗАО "Экохиммаш", включающей существующую установку с шаровой мельницей МШ-1 и классификатором и вновь создаваемый каскад из двух классификаторов;

- определены режимные параметры технологической линии, обеспечивающие одновременное производство двух товарных порошков талька.

Автор защищает:

- математическую модель измельчения и агломерации;

- результаты теоретического исследования общего вида селективной функции агломерации;

- методику расчета распределительной функции агломерации;

- результаты экспериментального исследования кинетики измельчения талька, шунгита и нефелина в шаровых барабанных мельницах;

- значения параметров идентификации математической модели для использованных типов мельниц и материалов;

- структуру технологической линии и значения режимных параметров для организации производства порошков талька на оборудовании ЗАО "Экохиммаш".

Апробация результатов работы. Отдельные части работы были доложены и получили одобрение на следующих научно-технических конференциях: Международная конференция и V международный симпозиум молодых ученых, аспирантов и студентов "Инженерная защита окружающей среды" (Москва 2001), Международные научно-технические конференции "Состояние и перспективы развития энерготехнологий" (IX и XI Бенардосовские чтения, Иваново, 1999 г. и 2001 г.), Вторая научно-техническая конференция "Повышение эффективности теплоэнергетического оборудования" (Иваново, 2000).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 5 печатных работах.

Автор выражает благодарность сотрудникам Ивановского государственного энергетического университета и ЗАО "Экохиммаш", оказавшим активное содействие в проведении данной работы. 8