Введение
На машиностроительных предприятиях, осуществляющих обработку металлов, ежемесячно образуются тысячи тонн металлосодержащих отходов, представляющих собой технико-экономическую и экологическую проблему. Переработка металлоотходов позволяет поднять коэффициент использования металла до 90 – 95%, сократить потери легирующих элементов, получить значительный экономический эффект. Существующий дефицит стальных порошков, необходимость экономии материальных ресурсов приводят к пересмотру проблемы использования отходов механообработки, особенно стружковых и шламовых отходов. Чтобы получить из шлама вторсырьё требуемого качества требуется, как показано на рис.1 реализовать целый комплекс технологических операций.
Предметом настоящих исследований являлся этап переработки образованных за счет больших сил межчастичного взаимодействия, конгломератов шламовых отходов. Именно этот этап переработки позволяет обеспечить высококачественные гранулометрические характеристики ферромагнитной компоненты конгломератов, востребованной при изготовлении изделий в порошковой металлургии. Из известных на сегодняшний день устройств для измельчения металлоотходов наибольшее применение получили различного рода дробилки, и бильные мельницы. Однако сложность конструкции их и высокая степень износа бил обуславливает поиск более эффективных безконтактных способов измельчения. В этом плане научный и практический интерес представляют устройства с вращающимся электромагнитным полем (рис. 2), в условиях которого, осциллирующая под действием сил электромагнитного поля совокупность частиц, образуют магнитовибрирующий слой (МВС), обеспечивающий решение большого комплекса различных технологических задач.
Рис. 1. Схема переработки шлама
Fig. 1. Sludge processing scheme
Рис. 2. Устройство с вращающимся электромагнитным полем
(1 – корпус, 2 – индуктор, 3 – труба, 4 – шлам, 5 – сменная вставка)
Fig. 2. A device with a rotating electromagnetic field
(1 – case, 2 – inductor, 3– pipe, 4 – sludge, 5 – replaceable insert)
В отличие от однородного поля магнитовибрирование во вращающемся поле, как показано в работах [3, 7] обладает большей интенсивностью поступательного движения и как следствие большими энергетическими возможностями для реализации процессов разрушения конгломератов шламовых отходов и измельчения их металлических частиц. Эти частицы можно охарактеризовать как твердое тел, обладающее ферромагнитными свойствами, основными характеристиками которых являются магнитная проницаемость и магнитный момент.
Определение энергии, сообщаемой вращающимся электромагнитным полем частицам произведём, сделав ряд следующих допущений:
– в условиях установившегося магнитовибрирующего слоя энергия, сообщаемая частицам от внешнего поля, компенсируется диссипацией энергии, затрачиваемой на их разрушение в процессе контактного взаимодействия [1];
– изменения ориентация магнитных моментов частиц за время между последовательными столкновениями относительно мало, что дает возможность линеаризовать уравнение движения ферромагнитных частиц во внешнем поле;
– энергия от поля сообщается частицам как через поступательную, так и через вращательную степени свободы;
– взаимодействия между частицами приводят к установлению эффективного равновесия между поступательными и вращательными степенями свободы частиц;
– частицы обладают вмороженными магнитными моментами
В работах [2, 3, 17], посвященных исследованию движения ферромагнитных частиц в магнитном поле установлено , что среднее количество энергии, передаваемое внешним полем вращательным степеням свободы одному частице за время равно при 
по начальным значениям 
и 
, где 
- время между столкновения частиц, кторое реализуются в крайних точках траектории возвратно-поступательного движения. Запишем выражение для определения энергии 
, передаваемой внешним полем частицам в единицу времени при вращательно-колебательном движении в виде
