Материал: 1082

ных законов измельчения (Риттингера, Бонда, Кирпичева-Кика и др.), каждый из которых справедлив только в области достаточно грубой дисперсности.

Во всех работах по теории измельчения не принималось во внимание, что разрушение твердых тел сопровождается пластической деформацией и т.д., на которую затрачивается некоторая доля подводимой к ним энергии.

Вся полезная работа измельчения складывается из работы диспергации (увеличение поверхности) и работы, необходимой для структурных изменений. Если известно поверхностное натяжение (удельная поверхностная энергия), то можно рассчитать работу диспергации по формуле

где А0 – работа диспергации, Дж/г; s– изменение поверхности, м2; М

– масса измельченного материала, кг; f – переводной коэффициент. Эксперименты при измельчении кальцита вибрацией показали, что

всего 0,006 % затрачиваемой на измельчение энергии расходуется на увеличение прочности порошка, при этом КПД измельчения составляет 0,19 %.

В зависимости от условий нагружения до 30 % подводимой механической энергии аккумулируется в измельчаемом материале. Однако существуют представления, что при увеличении скорости механического воздействия величина накопленной энергии увеличивается и может достигать 60 % и более от подводимой к измельчителю энергии. Такой большой разброс численных значений объясняется в первую очередь трудностью измерений и неточностью расчета энергии, а также существенным влиянием условий проведения экспериментов.

Одной из самых первых теоретических зависимостей, устанавливающей математическую взаимосвязь работы дробления с природой разрушения и технологическими условиями производства, является функция, определенная проф. Ю.А. Веригиным /14/:

Физический смысл коэффициентов можно охарактеризовать следующим образом: коэффициент К1 определяет условия упругого и пластического деформирования, создающие запас потенциальной энергии, необходимой для обеспечения неблагоприятных условий разрушения объема dV до заданной степени измельчения i; К2 – величину дополнительного напряженного состояния в объеме среды за счет температурных градиентов; К3 учитывает дополнительный расход тепловой энергии, диссипирующейся в единице объема; К4 – молекулярно-кинетический оператор; К5 – коэффициент, определяющий условия экстремального хода процесса разруше-

ния межчастичных связей в веществе для достижения заданной тонины помола и степени измельчения материала.

Данная зависимость включает в себя сложно определяемые параметры, что, в свою очередь, приводит к невозможности ее применения на практике либо к искажению подлинного результата.

На основании научно-технического анализа измельчителей /15,16/, можно построить иерархическую зависимость значимости основных видов мельниц от показателей для их выбора при помоле золоцементных материалов (рис. 4.1).

По совокупности значимости характеристик наиболее эффективной мельницей для измельчения золоцементных материалов является дезинтегратор. По своей конструкции его можно разделить согласно рис.4.2 на однороторные и двухроторные. При этом с точки зрения эффективности передачи механической энергии к измельчаемому материалу преимущество имеют двухроторные дезинтеграторные установки с двухсторонним вращением роторов.

ФАКТОРЫ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА МЕХАНОАКТИВАЦИИ ЗОЛОЦЕМЕНТНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ДЕЗИНТЕГРАТОРЕ

Для выбора факторов эффективности механоактивации золоцементных материалов в дезинтеграторе рассмотрим динамику совершенствования дезинтеграторов на основе патентной информации за последние 25 лет с помощью программы расчета на ЭВМ, алгоритм которой приведен на рис.5.1.

Описание типа переменных и массивов

Ввод исходной информации: к, массивы ti, Ni

Блок формирования массивов

Печать и массивов ti, Ni

Вычисление коэффициентов b, y0, yi, D

Печать b, y0, yi, D

D 95 %

Вычисление массивовWi, zi,, коэффициентов r, p, g

Печать массивов Wi, zi,, коэффициентов r,p,g

Рис. 5.1. Блок-схема алгоритма для определения динамики патентования

Отбор патентов осуществляется по смысловому содержанию и годам подачи патентов.

Коэффициент перспективности определяется следующим образом:

Далее проводится анализ полученных экспонент с помощью критерия Стьюдента, который определяется по зависимости

где Sb – среднеквадратичное отклонение для коэффициента перспективности,

здесь S – среднеквадратичное отклонение для линий регрессий,

Отбирались экспоненты, отвечающие на 95 % и более критерию Стьюдента. Если этот критерий менее 95 %, то строится логистическая кривая (нарастающим итогом) с аппроксимацией зависимости вида

где Wi – число патентоспособных заявок, поданных за год; p, g – искомые

Так, снижение веса дезинтеграторов можно достичь путем: 1) использования при их производстве легких материалов, но это приведет к повышению удельного износа; 2) компактности конструкции: а) преобразования привода (например, установка роторов непосредственно на валах электродвигателей); б) уменьшения габаритов мелющих органов, что повлечет за собой уменьшение производительности. Учитывая также, что габариты и масса дезинтеграторов удовлетворяют технологической линии производства большинства дорожно-строительных материалов, можно сделать вывод об отсутствии необходимости вести дальнейшую работу по совершенствованию этого направления.

Повышение производительности также не является главным техникоэкономическим показателем, поскольку производительность дезинтеграторов зависит от критической скорости соударения, выраженной через число оборотов рабочего колеса с внутренними пальцами, а также от основных размеров мелющего оборудования. При этом с увеличением скорости вращения будет увеличиваться сопротивление воздуха, что потребует установки более мощных двигателей, а также будут меняться и другие конструктивные параметры установки. Увеличение основных размеров мелющего оборудования приведет к повышению металлоемкости и износа. Поэтому разрешить проблему данного направления можно лишь путем поиска оптимальной скорости вращения роторов /17/.

Перспективным технико-экономическим показателем является уменьшение удельных энергозатрат. Достаточно указать, что на измельчение (дробление) ежегодно тратится не менее 25 % всей производимой в мире энергии, включая энергию двигателей внутреннего сгорания. К сожалению, необходимо отметить, что весьма значительная часть энергии затрачивается непроизводительно вследствие несовершенства самого помольного оборудования и несовершенства приводных систем. Также необходимо отметить, что наметившиеся тенденции все более широкого применения тонкоизмельченного сырья тоже влекут за собой рост потребления энергии. Таким образом, значение энергозатрат на измельчение в дорожном строительстве, ориентированное на самоокупаемость, очевидно. Поэтому в дезинтеграторах наряду с другими видами помольного оборудования наблюдается тенденция поиска новых технических решений, направленных на уменьшение удельных энергозатрат, что приведет к понижению себестоимости выпускаемой продукции.

Практика показывает, что технико-экономические показатели неразрывно связаны с конструктивными. К важнейшим конструктивным показателям эффективности относится надежность. Надежность помольных установок обуславливается их безотказностью, долговечностью (понижение удельного износа мелющих органов), ремонтопригодностью во времени установленных эксплуатационных показателей. Недостаточная надежность