РАСЧЕТ МОЩНОСТИ, РАСХОДУЕМОЙ НА ДЕЗОГЛАМЕРАЦИЮ СПРЕССОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ В ПРЕСС-ВАЛКОВОМ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЕ
Аннотация и ключевые слова
Аннотация (русский):
В статье представлены аналитические исследования по расчету мощности потребляемой на дезагломерацию материалов, предварительно измельченных и спрессованных в пресс-валковом измельчителе.

Ключевые слова:
пресс-валковый измельчитель, мощность, дезагломерация спрессованных материалов
Текст
Текст произведения (PDF): Читать Скачать

Введение. Известно, что использование прессвалковых измельчителей (ПВИ) в технологической линии помола цемента позволяет повысить производительность помольной линии на 25–35 % [1, 2]. Однако выходящий из ПВИ материал имеет структуру в виде прессованной ленты, что требует особых условий его дезагломерации и окончательного помола. За рубежом широкое распространение получили технологические помольные схемы, включающие в себя ПВИ, молотковую дробилку, используемую для дезагломерации спрессованных пластин и традиционную шаровую мельницу для окончательного помола шихт, работающую в открытом или замкнутом цикле измельчения [3, 4, 6]. Реализация такой схемы позволяет повысить производительность шаровой мельницы на 30 % и на 15–18 % снизить удельный расход электроэнергии. Известны также способы помола материалов, при которых материал сначала измельчается между  валками ПВИ под высоким давлением, а затем разрушается образованный агломерат во вращающемся дисковом питателе или в элеваторе с центробежной разгрузкой [3, 4], а окончательный помол также осуществляется в шаровой мельнице. Приведенные способы помола материалов позволяют повысить производительность конечного агрегата на 20–35 % и снизить энергозатраты на 10–20 %.

Однако применение дополнительного агрегата для дезагломерации спрессованного материала влечет за собой повышение затрат на содержание и эксплуатацию помольного оборудования.

Фирмой «Humboldt Wedag» разработан способ измельчения материалов, в котором дезагломерация и окончательный помол шихты осуществляется в одном агрегате – ШМ. Мельница в этом случае имеет две камеры, первая из которых служит для разрыхления агломерата без мелющих тел или с небольшим их количеством, а во второй осуществляется окончательный помол. Однако при реализации этого способа не эффективно используется объем и возможности помольного агрегата. Поэтому целесообразно проводить исследования, связанные с созданием оборудования и способа помола, который позволяет производить предварительное измельчение и дезагломерацию шихты в одном агрегате [5, 7].

Методология: Рациональное решение данной проблемы заключается в разработке и созданию агрегата совмещающего в себя процессы измельчения материалов давлением и разрушения спрессованных пластин. Проведенные экспериментальные исследования по изучению влияния  давления измельчения материалов на величину усилия разрушения  спрессованных в ПВИ пластин [8] позволили установить, что с увеличением давления прессования увеличивается не только степень измельченности материала, но и прочность спрессованных пластин. Причем для их дезагломерации  необходимо в зависимости от направления прилагать  различные по величине усилия, также установлено, что целесообразно прилагать усилия их разрушения  в направлении перпендикулярном прессованию или сочетание раздавливающих и сдвиговых деформаций.

Основная часть. С учетом полученных результатов исследования нами разработана опытная конструкция ПВИ с устройством для дезагломерации спрессованной ленты, которая позволяет совместить в себе процессы измельчения и дезагрегации спрессованного материала, тем самым снизить эксплуатационные затраты и повысить эффективность использования помольного агрегата  (рис. 1).

Пресс-валковый измельчитель с устройством для дезагломерации включает в себя загрузочный бункер 2, установленные на раме конические валки 1 и дезогламерирующее устройство, которое состоит из дополнительных валков 3, имеющих конусность  обратную основным валкам.

 

Описание: C:\Users\romanovich_aa\Desktop\Для статьи\1.jpg Описание: G:\фотографии ПВИ-300\2013-04-09 15.03.51.jpg

Рис. 1. Пресс-валковый измельчитель с устройством для дезагломерации материалов:

а) схема, б) опытная установка

 

 

Агрегат для измельчения материалов работает следующим образом. В загрузочный бункер 2 подается исходный материал, например, клинкер который захватывается  коническими валками, между которыми осуществляется его разрушение и прессование.

Выходя из межвалкового пространства  в виде спрессованных пластин материал, разрушается между двух дополнительных валков конических валков.

Дополнительные валки имеют обратный конус с основными коническими валками и тем самым осуществляют противоположно  направленное силовое воздействие на измельченный и  спрессованный в основных валках материал, что  позволяет произвести не только его дезагломерацию, но и  раскрыть микротрещины частиц. 

Как показали исследования, в  зависимости  от исходного материала и режима его измельчения в ПВИ  в нем содержится от 30 %  до 40 % готового продукта с размерами зерен менее 80 х 10-3 мм.  Удаление, которого перед агрегатом окончательного помола позволяет  значительно снизить  энергозатраты. Однако на процесс дезагломерации материалов дополнительно затрачивается мощность, расходуемая на перемещение и разрушение спрессованных пластин, а отсутствие методики расчета её величины тормозит внедрение данной конструкции ПВИ в производство.

Для нахождения мощности, затрачиваемой на разрушение спрессованных пластин материала между пресс-валками, обратимся к расчетной схеме, представленной на рисунке 2.

Согласно, расчетной схемы (рис. 2) площадь силового воздействия от момента захвата материала до выхода его из валков (заштрихованной фигуры), и объем соответственно  равны:

S0α0=h0Rsinα0-R2α0+R22sin2 α0 .   (1)

Описание: C:\Users\romanovich_aa\Desktop\Для статьи\Чертеж.jpg  

 

Рис. 2. Расчетная схема для определения площади

разрушаемой пластины материала

V=S0(α0)∙b .                      (2) 

В результате захвата вращающимися валками пластины материала под действием силы упругости в нем  возникает энергия равная:

Qb=k dh0y dy=k2(h02-d2) ,          (3)

где к – коэффициент жесткости блока пружин; – исходная толщина пластины материала; d – линейный размер частиц измельченного материала. 

В результате введения энергии (3) в объеме (2) совершается работа по разрушению пластины материала, величина которой равна:

   A=σP2V2E=σP2S0(α0)∙b2E .                   (4)

где σP  – предел прочности пластины материала при одноосном сжатии; Е – модуль Юнга разрушаемого материала; b – ширина валков.

На основании (3) и (4) получаем следующее соотношение:

k2h02-d2=σP2S0(α0)∙b2E .               (5)

Исходя из (5) величина линейного размера  измельченного материал, равна:

d=h01-σP2S0(α0)∙bkE  .             (6)

В силу положительности подкоренного выражения в (6) можно получить следующее неравенство:

kk0                              (7)

где введено следующее обозначение:     

 k0= σP2S0(α0)∙bE  .                      (8)

Полученное соотношение (8) определяет минимально допустимое значение величины жесткости блока пружин, при которой происходит дезагломерация  (разрушение) спрессованного материала.

Величина мощности, затрачиваемая на разрушение пластины материала  при повороте волков пресс-валкового измельчителя на угол :

        NP=At ,                            (9)

где время можно определить как:

   t=α0ω,                               (10)

 w – частота вращения валков.

С учетом выражений (10),  (9) , (4) получим уравнение для определения мощности, затрачиваемой на разрушение измельченного и спрессованного в  пластины материала между основными валками ПВИ:

NP= σP2S0(α0)∙bα02∙Eω  .                (11)

Таким образом, полученное аналитическое выражение (11) позволяет определить мощность, затрачиваемую на дезагломерацию измельченного и спрессованного между основными валками материала с учетом геометрических размеров валков и физико-механической характеристики материала.

Выводы. Проведенные экспериментальные исследования на опытной установке  ПВИ подтвердили эффективность от использования и высокую сходимость результатов, полученных расчетным и экспериментальным путем. Расхождения составили не более 10–15 %

В настоящее время проводятся работы по внедрению опытно-промышленной установки в технологическую линию для производства строительных смесей, расположенной на производственной площадке  ООО «СпецСтрой-5».

Список литературы

1. Романович А.А., Алехин П.В., Мещеряков С.А Определение усилия измельчения анизатропных материалов в пресс-валковом измельчителе // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2010. №3. С. 79-82.

2. Romanovich A.A. The technology of nano-materials obtaining with using of traditional milling equipment // International Conference on European Science and Technology. 2012. S. 233-236.

3. Романович М.А., Рудычев А.А., Романович Л.Г. Венчурное инвестирование в инновационные предприятия за рубежом и в России // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2011. №4. С. 124-127.

4. Богданов В.С., Семикопенко И.А., Масловская А.Н., Пензев П.П. Дезинтегратор с узлом высокоскоростной подачи измельчаемого материала // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2009. №1. С. 101-103.

5. Романович А.А. Энергосберегающий помольный комплекс для переработки природных и техногенных материалов: монография, Белгород: Изд-во БГТУ, 2006. 187с.

6. Шонерт К. Энергетические аспекты хрупких материалов // Zement-kalk gips. 1979. Т.32. №11. р. 1-9.

7. Шонерт К., Кноблох О. Измельчение цемента на валковом измельчителе в постели материала // Zement-kalk gips 1986.Т.37. №11. р. 1-9.

8. Романович А.А., Орехова Т.Н., Мещеряков С.А, Прокопенко В.С. Технология получения минеральных добавок // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2015. №5. С. 188-192.


Войти или Создать
* Забыли пароль?