Белгородская область, Россия
с 01.01.2018 по настоящее время
Россия
ВАК 05.17.00 Химическая технология
ВАК 05.23.00 Строительство и архитектура
УДК 62 Инженерное дело. Техника в целом. Транспорт
ГРНТИ 52.01 Общие вопросы горного дела
ГРНТИ 55.01 Общие вопросы машиностроения
ГРНТИ 55.09 Машиностроительные материалы
ОКСО 08.06.01 Техника и технологии строительства
ББК 30 Техника и технические науки в целом
ТБК 50 Технические науки в целом
BISAC SCI000000 General
BISAC SCI041000 Mechanics / General
В работе рассмотрен процесс производства портландцемента по мокрому способу производства. Портландцемент — это вяжущее гидравлическое вещество, которое получают помолом цементного клинкера, гипса и добавок. В составе добавок обычно силикаты кальция. Производство портландцемента состоит из множества процессов, таких как: дробление клинкера, гипсового камня, подготовку минеральных добавок (дробление, сушку), помол клинкера с активными минеральными добавками и гипсом, складирование, упаковку и отправку цемента потребителю. Так как помол осуществляется в замкнутом цикле, необходимо выбрать классифицирующее оборудование. Для этого был проведен анализ, в ходе которого выявлено, что гидроциклон является наиболее универсальным и менее затратным в эксплуатации классифицирующим оборудованием. После изучения конструкции гидроциклона обнаружен существенный недостаток, который оказывает влияние на долговечность и эффективность работы, это повышенный износ рабочих поверхностей гидроциклона. Степень изнашивания поверхностей гидроциклона зависит как от характера воздействия пульпы, так и от механических характеристик материала, из которого изготовлены рабочие поверхности гидроциклона. Данная статья посвящена изучению особенностей наиболее популярных и часто используемых износостойких материалов для защиты рабочих поверхностей от износа
портландцемент, гидроциклон, износ, эффективность работы, долговечность, износостойкие материалы, классификация, каменное литье, эластомеры, высокомарганцовистые стали, износостойкие наплавки и покрытия
Введение. Важнейшим направлением в развитии ресурсосберегающих технологий является повышение технико-экономических показателей комплексной переработки минерального сырья. Совершенствование существующих производств экономически более целесообразным чем расширение их [1].
Постановка проблемы. Процесс измельчения это один из самых затратных в производстве портландцемента по мокрому способу [2-5]. Правильный и эффективный процесс классификации в значительной степени определяет работу контура измельчения в связке мельница-классификатор. Среди многообразия различных типов классифицирующего оборудования гидроциклоны наиболее универсальное, простое, компактное и менее затратное в эксплуатации оборудование, конструкция которого представлена на рисунке 1 [6-7].
Долговечность и эффективность работы гидроциклонов в значительной мере определяется износостойкостью его прочностных частей. Износ данных частей возникает в следствии воздействия гидроабразивной пульпы на рабочие поверхности патрубков, пеcковых насадок и сливных патрубков.
Рисунок 1. Гидроциклон: 1-насадка;2-нижний конус; 3-верхний конус; 4- раскручиватель; 5-крышка; 6-отвод.
Степень изнашивание рабочих поверхностей, которое приводит к изменению параметров гидроциклона, зависит как от характера воздействия пульпы, так и от механических характеристик материала, из которого изготовлены рабочие поверхности гидроциклона [8].
Для защиты быстроизнашивающихся деталей выбор материала зависит от конструкции, ее назначения, условий эксплуатации, технологии изготовления детали, срока службы.
Результаты исследования. Сейчас для повышения износостойкости рабочих поверхностей и отдельных деталей гидроциклона применяют следующие материалы:
1. Каменное литье. Это материал, который имеет кристаллическое строение и искусственно получаемый из диабазов, базальтов, доменных шлаков или шлаков производства ферромарганца, пример изображения представлен на рисунке 2. Основные достоинства каменного литья – это высокая твердость и значительная сопротивляемость к истиранию механической прочностью (разрушающее напряжение на сжатие достигает 500 МПа. Но данный материал обладает рядом существенных недостатков таких как низкая термостойкость, которая не позволяет эксплуатировать изделия из плавленого базальта при температурах выше 150 0С; сложность отливки изделий больших габаритов ограничивает их размеры, а также высокая хрупкость. Основными производителями данного материала в России являются: "Первоуральский завод горного оборудования" которые производят из каменного литья плитки и желоба камнелитые, изделия и трубы, футерованные каменным литьем; "МетЛесПром" – изготавливают вкладыши для футеровки труб большого диаметра, желоба, течки, плиты; "Альтернатива" – изготавливают трубы, отводы, гидроциклоны, футерованные каменным литьем.
Рисунок 2.Плитка из каменного литья.
2.Эластомеры. Для борьбы с абразивным износом используют гуммирование деталей специальными сортами резины. Основными показателями характеризующие резину являются эластичность по отскоку, модуль упругости и относительное удлинение.
Также для гуммирования используют полиуретаны, рисунок 3. Они обладают отличной стойкостью к абразивному износу, низким коэффициентом сцепления и гладкой, непористой поверхностью, а также хорошей эластичностью и стойкостью к ударным нагрузкам. Основные производители: «ВИТУР»; «Производство «Эластопласт»»; «Полиуретан».
Рисунок 3.Футеровка металла полиуретаном.
3. Износостойкие высокомарганцовистые стали. Марганца в таких сталях содержиться в пределах от 11 до 14%. Основной феномен, определяющий износостойкость данных сталей, является механическое упрочнение, которое определяет наклепываемостью стали, чем больше, тем выше удельная нагрузка. Пластическая деформация повышает число твердости по Роквеллу до 50-55 единиц. После закалки данные стали приобретают высокую прочность при значительной вязкости, а детали из нее - высокую износостойкость при больших удельных давлениях и нагрузках.
Взамен высокомарганцевых сталей. за рубежом часто используют, для зашиты от износа и налипания, стали типа Hardox с содержанием марганца 1.6%, при этом сталь является высоколегированной [9]. Основным поставщиком листов Hardox является компания "Hardox Wearparts".
4. Износостойкие наплавки и покрытия. Наплавка позволяет возможность создать биметаллические изделия с такими показателями защитного слоя, как высокая твердость и абразивная стойкость, рисунок 4.
Обычно износостойкую наплавку выполняют на материалы из углеродистых и низколегированных, а также сталей аустенитных и марганцовистых.
Износостойкую наплавку можно на нести на рабочую поверхность различными способами: ручная (электродами); полуавтоматическая и автоматическая (порошковая проволока); газопламення; напыление порошковыми сплавами; плазменная; наплавка с применением присадочный шнуровых материалов.
Для износостойкой наплавки применяют: сплавы на основе железа (мартенситные, аустенитные и карбидосодержащие); сплавы на основе никеля и кобальта.
Стабильные технологические показателей работы оборудования возможно обеспечить установкой износостойких футеровок, которые позволяют в течение длительного времени поддерживать неизменными геометрические параметры изделия и обеспечивать [10]. Основные компания которые занимаются защитой оборудования используя износостойкие наплавки являются компании «ТЕХНОИНКОМ»; «Винк»; «АЙРИХ».
Рисунок 4. Биметаллический лист
Вывод. Важным значением для промышленности является разработка методики оценки и выбора абразивостойкого материала, установление рациональных областей. Поэтому для использования конкретного материала в качестве износостойкого слоя необходим научно обоснованный подход учетом конкретных условий эксплуатации оборудования и отдельных его узлов.
1. Торопов О.А. Совершенствование технологии обогащения магнетитовых кварцитов путем повышения эффективности гидроциклонирования: дис.... канд. тех. наук. М., 2009. 120 с.
2. Сапожников М.Я. Механическое оборудование для производства строительных материалов и изделий. Учебник для втузов. М.: Машгиз, 1962. 522 с.
3. Богданов В.С. Механическое оборудование предприятий промышленности стройматериалов. учеб. пособие. Белгород: БелГТАСМ, 1996. 102 с.
4. Bogdanov V.S., Eltsov M.Yu, Khakhalev P.A., Shirokova L.Yu.. Engineering design of mechanical equipment for the production of cement on basis of configurators // ZKG. 2017. №05. Pp. 64-66.
5. Богданов В.С., Фадин Ю.М., Латышев С.С. Энергосберегающие технологические комплексы и оборудование для производства строительных материалов: межвуз. сб. ст. / Под ред. В.С. Богданова. Белгород.2011. Вып. X. С. 10-12.
6. Шестов Р.Н. Гидроциклоны. Л: Машиностроение, 1967. 80 с.
7. Терновский, И.Г. Гидроциклонирование М.: Наука, 1994. 350 с.
8. Шагарова О.Н. Гидроабразивное изнашивание рабочих поверхностей гидроциклона в зависимости от гранулометрического состава и содержания твердой фазы в перерабатываемой пульпе. [Электронный ресурс] Систем. требования: Web-browser (Internet Explorer). URL: https://cyberleninka.ru/article/v/gidroabrazivnoe-iznashivanie-rabochih-poverhnostey-gidrotsiklona-v-zavisimosti-ot-granulometricheskogo-sostava-i-soderzhaniya (дата обращения 03.02.2019)
9. Сидоров К.С. Обзор материалов для защиты рабочих поверхностей горных машин от износа. [Электронный ресурс]. Систем. требования: Web-browser (Internet Explorer). URL: https://cyberleninka.ru/article/v/obzor-materialov-ispolzuemyh-dlya-zaschity-rabochih-poverhnostey-gornyh-mashin-ot-iznosa (дата обращения 03.02.2019)
10. Энциклопедия по машиностроению/Материалы высокой твердости. [Электронный ресурс]. Систем. требования: Web-browser (Internet Explorer). URL: http://mash-xxl.info/info/115537/ (дата обращения 03.02.2019)
