Теоретические исследования сверхтонкого измельчения в каскадных центробежных машинах и определение их параметров при получении энергонасыщенных дисперсных систем

• Автор: Усов, Гаврил Анатольевич
• Шифр специальности: 05.05.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 191 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ В ОБЛАСТИ ПОЛУЧЕНИЯ ЭНЕРГОНАСЫЩЕННЫХ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ
1.1. Характеристика и особенности получения энергонасыщенных дисперсных систем
1.2. Анализ теории кинетики и энергоемкости измельчения твердых материалов
1.3. Современное состояние разработок измельчительных машин для сухого тонкого и сверхтонкого измельчения твердых материалов
1.4. Постановка задачи исследований и разработок
1.5. Выводы
2. АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПОЛУЧЕНИЯ ЭНЕРГОНАСЫЩЕННЫХ ДИСПЕРСНЫХ СИС1ЙДЗМЕЛЪЧИТЕЛЪ11Ь1Х МАШИНАХ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ТИПА СО СЛОЖНЫМ ДВИЖЕНИЕМ МЕЛЮЩИХ ТЕЛ
2.1. Аналитическое обоснование процессов формирования энергонасыщенных дисперсных систем методом механоактивации..'
2.2 Теоретические исследования интенсификации процесса
энер го насыщения дисперсных систем при механоактивации
2.3. Исследование кинетики измельчения и динамики движения рабочих органов в каскадных измельчительных машинах центробежного типа
2.4. Выводы
3. РАЗРАБОТКА КАСКАДНЫХ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬНЫХ МАШИН ЦЕНТРОБЕЖНОГО ТИПА ДЛЯ СУХОГО ТОНКОГО И СВЕРХТОНКОГО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
3.1. Мельница для тонкого и сверхтонкого измельчения твердых материалов с предварительным разделением продукта
помола по фракционному составу конструкции МКЦ
3.2. Мельница чистого помола для получения специальных материалов конструкции МКЦ
3.3. Мельница для получения энергонасыщенных порошкообразных материалов в защитной среде при переработке минерального и других видов сырья конструкции МКЦ

3.4. Методика определения технических и конструктивных
параметров центробежных измельчительных машин для получения энергонасыщенных дисперсных систем
3.5. Обоснование условий эксплуатации разработанных
измельчительных машин
3.6. Выводы
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА
СУХОГО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ В КАСКАДНЫХ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬНЫХ МАШИНАХ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ТИПА
4.1. Контрольно-измерительные приборы и оборудование для
оценки и обработки результатов экспериментальных исследований
4.2. Характеристика лабораторного стенда и этапы проведения исследований по измельчению эталонных материалов
4.3. Методика проведения планированного эксперимента и обработка результатов экспериментальных исследований
4.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Формирование энергонасыщенных дисперсных систем является сложным физико-химическим процессом наполнения потенциальной энергией вещества и повышения его химической активности за счет увеличения поверхностной энергией и энергии внутреннего строения при механическом измельчении дисперсной фазы. Термин «энергонасыщенные дисперсные системы» предложен рядом исследователей, занимающихся вопросами, связанными с механоактивацией цементов, как наиболее полно раскрывающий их уникальные во многих отношениях свойства. Использование повышения энергетического состояния дисперсных систем методом механоактивации позволяет успешно решать многие важные технологические задачи в различных отраслях горной промышленности (разведочное бурение, бурение на нефть и газ, обогащение полезных ископаемых, проходка подземных выработок), в химическом, строительном, огнеупорном, керамическом и других производствах [1-4].
Наиболее широкое применение энергонасыщенные дисперсные системы в разведочном и нефтяном бурении находят при приготовлении промывочных жидкостей и тампонажных растворов. При этом повышенная дисперсность и физико-химическая активность их компонентов позволяют существенно улучшить их структурно-механические, реологические и технологические свойства.
При обогащении полезных ископаемых наиболее перспективно использование повышения физико-химической активности минеральных веществ тонким и сверхтонким измельчением, например, в процессах выщелачивания, экстракции, селективного и валового растворения веществ, при совмещении операции измельчения многокомпонентной руды с
восстановлением оксидов металла водородом и его выщелачиванием в состоянии низшей валентности и пр. Энергетические затраты на механоактцвацию окупаются экономией времени и более полным
извлечением растворяемых компонентов [2,4, 5, 6].
Одно из перспективных направлений использования энергонасыщенных дисперсных систем, полученных путем сверхтонкого механического измельчения твердых материалов, - подготовка композиционных смесей. Композиционные смеси широко используются в самых различных отраслях промышленности. Их готовят в виде шихты перед пиропроцессами;
применяют при подготовке пресс-порошков; используют при подготовке твердых растворов для катализаторов или других целей. На их основе работают керамическая и огнеупорная промышленности, данные смеси также применяют при подготовке формовочных земель, флюсов для покрытия электродов, для штамповки металлокерамических деталей, клеевых
композиций и т.п. [1, 2, 7, 8].

до 3 т/ч. В данной конструкции измельчительной машины ограниченное количество мелющих тел и регулирование тонины помола скоростью подачи воздуха в рабочую камеру не позволяет получать сверхтонкий помол при повышенной производительности, что является ее основным недостатком.
Многоярусные шаро-кольцевые мельницы (см. рис. 1.6, 3, и), помимо конструктивной громоздкости, имеют ряд серьезных технологических недостатков. Чтобы попасть во второй ярус шаров, материал должен двигаться от периферии к центру, т. е. в направлении, противоположном действию центробежных сил. При слабом давлении на материал сверху он не попадает во второй ярус и ярус шаров вращается вхолостую. Пространство перед вторым ярусом может забиваться, и измельчитель останавливается. Из-за серьезных технологических недостатков многоярусные шаро-кольцевые измельчители пока не нашли широкого применения, однако работы по их совершенствованию продолжаются и сейчас [25, 27, 28].
Одной из тенденций развития тонкого и сверхтонкого измельчения является диверсификация различных истирателей. В последнее время привлекает внимание, в частности, так называемая мельница «Сего» (рис. 1.9), включающая 3-4 ролика с вертикальными осями, контактирующих со стенкой вертикального цилиндрического корпуса. Измельчаемый материал защемляется между внутренней стенкой корпуса и роликами, на которые действуют центробежные силы, и разрушается при совместном действии сжатия, среза и истирания. Мельница была разработана в Канаде для измельчения каменного угля, а в дальнейшем нашла более широкое применение; в частности, для получения плоских частиц за счет использования срезающих усилий.
Еще одной оригинальной конструкцией является мельница «Ангмил» сверхтонкого измельчения (рис. 1.10). Она состоит из вращающегося внутреннего цилиндрического корпуса, отбрасывающего измельчаемый материал на наружный корпус, и рабочих истирающих органов, вращающихся с более низкой скоростью. Срезающие силы, возникающие в слое материала из-за различия в скорости вращения корпуса 2 и ротора 3, приводят к его измельчению. В этой конструкции привлекает внимание использование центробежных сил для формирования измельчаемого слоя, а также использование для измельчения одновременно сил среза, сжатия и истирания.
В мельнице «Ангмил» при измельчении талька можно получить не более 70-80% субмикронных частиц, что далеко от 100%, так что такая мельница должна быть объединена с классификатором, то есть должна работать в закрытом цикле. Таким образом, сверхтонкое измельчение требует сложных технологических схем. В связи с этим должно уделяться повышенное внимание классификации с выделением сверхтонких фракций [11,28].