авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Совершенствование процесса гранулирования тонкодисперсных керамических порошков

На правах рукописи

Ветюгов Александр Викторович СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА ГРАНУЛИРОВАНИЯ ТОНКОДИСПЕРСНЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ 05.17.08 – Процессы и аппараты химических технологий

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Иваново 2013

Работа выполнена в филиале ФГБОУ ВПО «Московский государственный индустриальный университет» в г. Кинешме, Ивановской области и в ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный химико технологический университет».

- кандидат технических наук, доцент

Научный консультант: Богородский Анатолий Васильевич - Мизонов Вадим Евгеньевич Официальные доктор технических наук, профессор, оппоненты:

Ивановский государственный химико технологический университет, профессор кафедры экономики и финансов - Капранова Анна Борисовна доктор физико-математических наук, доцент, Ярославский государственный технический университет, профессор кафедры теоретической механики - Федеральное государственное бюджетное Ведущая образовательное учреждение высшего организация:

профессионального образования «Ивановский государственный архитектурно строительный университет», г. Иваново

Защита состоится «18» марта 2013 г. в 1000 часов на заседании диссертационного совета Д 212.063.05 в Ивановском государственном химико технологическом университете по адресу: 153000, г. Иваново, пр. Ф.Энгельса,7, ауд. Г-205.

Тел. (4932) 32-54-33. Факс: (4932) 32-54-33. E-mail: dissovet@isuct.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ивановского государственного химико-технологического университета по адресу: 153000, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 10.

Автореферат разослан «12» февраля 2013г.

Ученый секретарь Зуева Галина Альбертовна совета Д 212.063.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. При производстве изделий технической керамики, особенно используемых в качестве диэлектриков в радиотехнике и электрони ке, стремятся к достижению максимальной плотности, к получению целиком спекшихся вакуум-плотных материалов. Большая относительная плотность керамики достигается, в частности, применением тонкодисперсных порошков, обеспечивающих активное спекание.

Длительная практика показала, что изготовление изделий прессованием из тонкодисперсных порошков сопряжено с большими трудностями, так как в массе реального порошка между отдельными частицами всегда возникают силы сцепления, которые ухудшают его сыпучесть и заполняемость пресс-форм, поэтому возникает необходимость в их гранулировании. Гранулы представля ют собой конгломераты отдельных мельчайших частиц, связанные в единые уплотненные агрегаты.

В настоящей работе в качестве гранулируемых материалов использова лись высокоабразивные тонкодисперсные керамические порошки из корунда – оксида алюминия.

Получение качественного гранулированного корундового пресс порошка, обладающего высокой сыпучестью и прочностью гранул, осуществ ляется различными способами, в различных по конструкции грануляторах, каждый из которых обладает значительными недостатками: плохая сыпучесть гранулята, неравномерный гранулометрический состав, малая производитель ность, значительный износ рабочих органов грануляторов и загрязнение про дукта частицами износа. В связи с этим актуальной является задача по разра ботке и исследованию установки для гранулирования высокоабразивных, хруп ких и тонкодисперсных материалов с минимальным износом рабочих органов гранулятора.

Решение этой задачи позволит получать высококачественные керамиче ские изделия.

Цель работы. Разработка конструкции и методов расчета установки для получения гранул тонкодисперсных высокоабразивных керамических по рошков с обеспечением требований по чистоте гранулируемого материала.

Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие задачи:

- разработка новой конструкции установки для получения гранул ок руглой формы размером от 0,16 до 0,9 мм с хорошей сыпучестью и минималь ным загрязнением гранулята частицами износа рабочих органов;

- разработка методики расчета процесса предуплотнения керамической шихты и ее экструзии через фильеры;

- проведение исследования процессов гранулирования тонкодисперсных керамических порошков и износа рабочих органов в установке для получения гранул;

- определение влияния угловой скорости вращения тарели, усилия при жима катков к тарели, влажности исходного материала и времени виброокаты вания на гранулометрический состав гранулята и его сыпучесть;

- проведение опытно-промышленной апробации выполненных научно технических разработок и определение технико-экономической эффективности.

Научная новизна:

1. На основе равновесия сил действующих в цилиндрическом отвер стии фильеры получено уравнение, позволяющее определить параметры про цесса прессования предуплотненного материала.

2. Разработана новая конструкция установки для гранулирования тон кодисперсных абразивных керамических порошков на основании равномер ного перемешивания, предуплотнения, продавливания через фильеры с обкат кой и подсушкой гранул, защищенная патентом РФ №2449830..

3. Найдена зависимость величины сыпучести и гранулометрического состава получаемого гранулята в установке для получения гранул в зависимо сти от угловой скорости вращения тарели, усилия прижима катков к тарели, влажности исходного материала и времени виброокатывания.



Практическая ценность:

1. На основе результатов теоретических и экспериментальных иссле дований разработана опытно-промышленная установка для получения гранул, предназначенная для гранулирования тонкодисперсных абразивных керами ческих порошков в производстве технической керамики.

2.Предложена методика расчета основных конструктивно технологических и мощностных параметров установки для получения гранул.

Разработана методика расчета процесса предуплотнения керамической шихты и ее экструзии через фильеры.

3. Определены технологические параметры, обеспечивающие получе ние гранул тонкодисперсных высокоабразивных керамических порошков с заданными физико-механическими свойствами и размерами гранул 0,160, мм.

4. Использование покрытия рабочих поверхностей разработанной ус тановки износостойким керамическим порошком методом плазменного напы ления и защитных покрытий из полиуретана позволило гранулировать высо коабразивные материалы с обеспечением высокой чистоты полученного гра нулята.

5. Опытно-промышленные испытания разработанной установки для получения гранул (конструкция защищена патентом РФ) были проведены на предприятии ОАО «Поликор» г. Кинешмы Ивановской области. Внедрение установки позволило значительно сократить количество оборудования в тех нологической линии, уменьшить время и энергозатраты и получить гранулят с высокой сыпучестью и чистотой, тем самым повысить эффективность техно логического процесса изготовления поликоровых подложек и мелющих тел (цильпебсов).

Автор защищает:

1.Результаты исследования процессов гранулирования тонкодисперсных абразивных керамических порошков методом предварительного уплотнения и продавливания через фильеры в опытно-промышленной установке.

2. Новую конструкцию установки для гранулирования тонкодисперсных абразивных керамических порошков.

3. Математическое описание процесса гранулообразования порошкового материала в разработанной установке (грануляторе).

4. Результаты экспериментальных исследований процесса износа рабочих органов в разработанной установке.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертаци онной работы докладывались и обсуждались на следующих научных конфе ренциях: V Международной заочной научно-практической конференции «Научная дискуссия: инновации в технических, естественных, математиче ских и гуманитарных науках» (Москва, 2012г), Региональной научно практической студенческой конференции филиала ФГБОУ ВПО «МГИУ» в г.Кинешме (2010, 2011, 2012г.).





Публикации. Материалы, изложенные в диссертации, нашли отраже ние в 9 опубликованных печатных работах, в том числе 4 статьи в ведущих рецензируемых научно-технических журналах, получен патент РФ на изобре тение.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на страницах машинописного текста, содержит 42 рисунка и 12 таблиц. Список литературы включает 133 наименования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, сформулирована цель работы, научная новизна, практическая ценность, изложены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе приводится анализ современного состояния методов гранулирования порошкообразных материалов, позволяющий установить, что наиболее эффективным способом гранулирования для получения гранулята с хорошей сыпучестью и равномерным гранулометрическим составом является прессование через фильеру с последующим виброокатыванием.

Приведена характеристика оборудования для гранулирования материалов, выявлены их недостатки и обоснована необходимость разработки новых конструкций грануляторов.

В выводах по первой главе сформулированы основные задачи и направления исследований диссертационной работы.

Во второй главе представлены результаты теоретического исследования процесса предуплотнения тонкодисперсного керамического порошка и дальнейшего его прессования через фильеры в установке для получения гранул.

Процесс гранулирования тонкодисперсного керамического порошка (размер частиц 0,0010,005 мм) состоит в смешивании его с пластификатором (7% водный раствор поливинилового спирта) и одновременным уплотнением пластифицированного порошка давлением с целью придания ему пластичности и удаления воздуха, дальнейшим прессованием предуплотненного материала через отверстия фильер и последующим виброокатыванием гранул, сглаживающим углы и ребра, придающим им округлую форму, что способствует их плотной укладке в пресс-формах.

Пластичность порошка определяется количеством введенной технологической связки. При малом ее количестве (1012%) поры между зернами заполняются лишь частично и в порошке или гранулах остается воздух. Без хорошего смешения и уплотнения исходного порошка и связующей жидкости гранулы заданного размера не образуются.

Хорошее смешение и удаление воздуха достигается многократным прохождением вращающихся катков по слою материала на сплошном секторе вращающейся тарели.

Рис. 1. Схема к расчету процесса Получено выражение для предуплотнения материала: 1-каток;

2 – расчета усилия предуплотнения уплотняемый материал материала, действующее со стороны уплотняющего катка (рис. 1), позволяющее связать между собой конструктивные, технологические параметры установки и физико механические свойства уплотняемого материала:

4 Pсдв. k Rk sin 3 0 Bk, (Н) Pупл. (1) ( K упл. h упл.сл. ) где k – угловая скорость вращения катка, с-1;

Pсдв. - сопротивление сдвиговому деформированию слоя материала, H с/м 2 ;

Rk - радиус катка, м;

h упл.сл - тол щина слоя уплотненного материала, м;

K упл. - коэффициент уплотнения мате риала;

a - расстояние от центра катка до крайней точки уплотняемого слоя, м;

Bk – ширина катка, м;

0 - угол захвата материала катком, рад;

H 0 упл - исходная толщина уплотняемого слоя материала, м.

После предуплотнения гранулируемый материал ножом подается на фильеры (рис. 2), где сначала происходит предварительное заполнение отвер стий фильеры за несколько проходов катка по слою предуплотненного мате риала и затем продавливание его с последующей отрезкой ножом и формирова ния гранул цилиндрической формы.

Размер гранул зависит от высоты продавливаемого слоя (h упл.сл. h1 ), м, за один проход катка. Для получения гранул требуемого гранулометрического состава должно выполняться следующее условие (h упл.сл. h1 ) h2, (2) где h1 - конечная высота прессуемого слоя, м;

h2 - высота цилиндрической части отверстия фильеры, м.

Рис. 2. Схема продавливания материала через отверстия фильеры: 1 каток;

2 - фильера;

3 – материал;

4 – гранулы;

5 – нож.

Для определения минимального усилия, необходимого для гарантиро ванного продавливания предуплотненного материала через отверстия фильеры и начала процесса гранулирования, составлено уравнение равновесий сил, дей ствующих по вертикальной оси отверстий фильер Y1 (рис. 2).

Pt sin Pупл. Fтр1 sin Fтр 2 0, (3) где Pt - окружная сила, Н, Pt A Rk k, 2 (4) - плотность керамического порошка после предуплотнения, кг/м ;

A - пло щадь контакта прессуемого материала с поверхностью катка, м2;

Pупл. Ркат - нормальная сила (сила, действующая со стороны катка на слой материала)), Н;

Fтр1 - сила трения между частицами материала и катком, Н, Fтр1 f1 A Rk2 k2, (5) f1 - коэффициент трения между катком и материалом;

Fтр 2 - сила трения между поверхностью отверстий фильеры и частицами мате риала, Н, Pупл. h d отв.

Fтр 2 f 2 h2 Rk k 4 f, (6) d отв.

f 2 - коэффициент трения между материалом и стенками отверстия фильеры;

d отв. - диаметр отверстия фильеры, м;

- коэффициент бокового давления.

Очевидно, что необходимым условием продавливания материала через отверстия фильеры и начала процесса гранулирования является превышение вертикальных составляющих сил давления на предуплотненный материал над силами трения:

P h d отв.

Pmin.пресс. f1 A sin Rk k f 2 h2 Rk k2 4 f 2 упл. 2, (7) 2 d отв.

где Pmin.пресс. - минимальное усилие, при котором начинается процесс прессова ния предуплотненного материала через отверстия фильеры, Н, Pmin.пресс. A Rk k Pупл. A Rk k mk g Fпр. ;

mk - масса катка, 2 2 2 кг;

g - ускорение свободного падения, м/c2, 9,81;

Fпр - нагрузка, создаваемая пружиной, Н.

Для выполнения условия (2) высоту слоя продавливания за один проход катка над фильерой (h упл.сл. h1 ), м, получаем из уравнения изменения количе ства движения материала в клиновидном пространстве зоны прессования dQ e Fk dt r Rk k sin f1 Rk k sin (hупл.сл. h1 ) [ k Rk, (8) Pупл. h d отв.

h2 k f2 ]t d отв. k A Rk 4 A где r - нормальные напряжения в прессуемом слое, Па;

t – время прохождения слоя прессуемого материала от начала точки контакта с катком до вертикаль ной оси катка, с.

Выражения (2), (7) и (8) позволяют определить параметры процесса прессования предуплотненного материала, гранулометрический состав полу чаемого гранулята, а в дальнейшем - производительность и мощность привода установки для получения гранул, сыпучесть получаемого гранулята.

В третьей главе описана конструкция и работа опытно-промышленной установки для получения гранул (рис. 3), представлены методики экспериментальных исследований и расчетные зависимости для определения производительности и мощности этой установки.

Установка позволяет производить последовательно процессы смеши вания, уплотнения порошка, пресс-гранулирования, виброокатывания и рассе ва, используя при этом одни и те же рабочие органы.

Тонкодисперсный абразивный керамический порошок (средний размер частиц 0,005 мм) через загрузочную воронку 4 поступает на периферию вра щающейся тарели 8, в рабочую зону I. Одновременно через капельницу 5 в зону I подается связующая жидкость, 7% водный раствор ПВС. В периферийной зоне вращающейся тарели I осуществляется первый процесс смешения в тече ние 30 с. Разница влажности материала в различных точках в зоны смешения составляла не более 2,5%.

Рис. 3. Схема опытно-промышленной установки комбинированного действия для получения гранул:1 – рама;

2 – корпус;

3 – откидывающаяся крышка;

4 – воронка загрузочная;

5 – капельница;

6 – электродвигатель 2,2 кВт;

7 – ось Т – образная;

8 –вращающаяся тарель;

9 – борт;

10 – кольцо разделительное;

11 – катки прессующие;

12 – ось вращения катков;

13 – канавка;

14 – фильера;

15 – пружина;

16 – нож;

17 – элемент направляющий;

18 – нож для срезания брике тов;

19 – нож;

20 – гранулы;

21 – конус;

22 – демпфирующий элемент;

23 – вибробункер;

24 – патрубок разгрузочный;

25 – вибродвигатель ИВ-99Б;

26 – сита разделительные.

При смешении также осуществляется уплотнение слоя материала, смешанного со связующей жидкостью.

Ввиду неравномерности распределения смешиваемого материала по поверхности тарели, уплотняющие катки оснащены амортизационным устройством - тарированной пружиной 15, размещенной на Т – образной оси 7.

После смешения и уплотнения ножом 18 уплотненный материал подается в зону II тарели 8 на фильеры 14. Начинается третий процесс – прессование через фильеры. Прессованные гранулы попадают на конус 21 и равномерно распределяются по периферии вибробункера 23, который имеет коническое днище.

В вибробункере 23 осуществляется четвертый процесс – виброокатывание. За счет этого гранулы приобретают форму, близкую к сферической.

Окатанные гранулы через разгрузочный патрубок 24 (рис. 3) попадают на разделительные сита 26, на которых происходит выделение нужной фракции размером от 0,16 до 0,90 мм и отсев мелких частиц (в количестве 15-20% от общей массы), который направляется в качестве ретура с новой порцией тонкодисперсного порошка в загрузочный патрубок 4 установки (рис.3).

Определена максимальная производительность П, кг/с, гранулятора:

П B ПФ, (9) где B - плотность продукта в зоне выдавливания в фильеры матрицы, кг/м 3 ;

ПФ - расход материала через фильеры матрицы, м3/с.

(h упл.сл. h1 ) d отв z nт k ПФ, (10) 4 где nт - частота вращения тарели, об/мин;

z - число катков;

k - число отверстий на тарели.

Определены основные энергосиловые параметры верхней вращающейся части установки для получения гранул.

N N п. у. N p, (11) где N п. у. – мощность, затрачиваемая на равномерное распределение керамиче ского порошка по ширине катков и его предварительное уплотнение, Вт, N п. у. Pкат f k Rk k, (12) f к - коэффициент сопротивления качению;

N p – мощность, затрачиваемая на прессование (продавливание через фильеру) материала, Вт, N p Pt Rk k z Pкат f 2 Rk k. (13) Также определена мощность, затрачиваемая на виброокатывание, рассев и выгрузку готового гранулята, N ok, Вт, N ok (mб m м ) g Aв, (14) где mб - масса вибробункера 23 (рис. 4а), кг;

m м - масса материала в вибробун кере, кг;

g - ускорение свободного падения, м/с2;

-частота вибродвигателя, с-1;

Aв - амплитуда колебания вибробункера, м.

Четвертая глава посвящена экспериментальным исследованиям про цесса гранулирования тонкодисперсных абразивных керамических порошков и износа рабочих органов установки для получения гранул.

На первом этапе исследований с целью определения основных факторов, влияющих на процесс гранулирования в разработанной установке для получе ния гранул, были проведены поисковые эксперименты. В качестве гранули руемых материалов выбраны тонкодисперсные высокоабразивные керамиче ские порошки: технический глинозем марок ГН и Г0, а также корундовый порошок ВК-100-1.

Установлены основные факторы, влияющие на процесс гранулирования в исследуемой установке.

Для обеспечения надежного процесса гранулирования испытаны филье ры с различной конфигурацией и диаметром отверстий от 1 до 8 мм (рис.

4.а,б,в).

Рис. 4. Типы фильер а) б) в) Отверстия, форма которых изображена на рис. 4а, забивались гранули руемым материалом при диаметре отверстий от 1 до 5 мм. При диаметре отвер стий фильеры от 6 до 8 мм гранулят имел крупные гранулы размером до 5 мм, а выход гранул заданного размера от 0,16 до 0,9 мм составлял 2530%.

Отверстия, форма которых изображена на рис. 4б, забивались гранули рованным материалом при любом их диаметре от 1 до 8 мм.

Для увеличения количества гранул размером 0,160,9 мм в установке применены фильеры с обратным конусом (рис. 4в), заходным отверстием диа метром 1 мм и высотой цилиндрической части h2 равной 1 мм (рис. 2), что по зволило беспрепятственно продавливать материал через отверстия в фильерах и получать гранулят требуемого гранулометрического размера и хорошей сыпу чести, обеспечивающей наиболее плотное заполнение пресс-формы при прес совании керамических изделий.

Под сыпучестью понималась способность к относительному перемеще нию одних слоев гранулята относительно других. Мерой сыпучести считалось время, необходимое для естественного истечения 50 грамм гранулята из кону сообразной воронки, с углом конуса 600 и диаметром выходного отверстия равным 5 мм.

Установлено, что на процесс гранулирования и величину сыпучести гранул наибольшее влияние оказывают следующие факторы: угловая скорость вращения тарели, тар, с-1, усилие прижима катка к тарели, Pкат, Н, время виброокатывания, t, с-1, влажность шихты, %. Для установления совокупного влияния основных факторов на величину сыпучести гранулята использовалось многофакторное планирование эксперимента. Значения основных факторов и интервалы их варьирования приведены в таблице 1.

По результатам обработки экспериментальных данных получено сле дующее уравнение регрессии в кодированной форме:

Для сыпучести гранул:

y 22,1 68,67 x1 20,84 x2 40,59 x3 32,1x4 7 x1 x3 37,25 x1x (17) 64,25 x3 x4 130,3 x1 80,2 x2 128,23 x3 220,3 x 2 2 2 Анализ уравнения регрессии показывает, что на величину сыпучести гранулята из материала ВК-100-1 варьируемые параметры оказывают различ ное влияние. Так, например, сыпучесть гранулята в наибольшей степени зави сит от угловой скорости вращения тарели и влажности гранулята. Это подтвер дило сделанное ранее предположение о важности этих режимных параметров на процесс гранулирования в исследуемой установке.

Таблица 1.

Значения основных факторов и интервалы их варьирования № Факторы Кодир. Шаг Уровни варьирования п/п Обознач. варьи -1,41 -1 0 1 1, ров.

1 Угловая скорость вращения x1 0,57 0,73 0,96 1,53 2,1 2, тарели, с- 2 Усилие прижима катков к тарели, x2 200 318 400 600 800 Н 3 Время виброокатывания, с x3 30 48 60 90 120 4 Влажность шихты, % x4 2 5 6 8 10 Рис. 5. Гранулометрический состав гранулята при различной влажности исходного материала:

Угловая скорость вращения тарели 2,1 с-1. Усилие прижима катка к тарели 400 Н. Влажность материала: 1 - 8%;

2 - 10%;

3 12%;

4 - 14%.

Рис. 6. Гранулометрический состав гранулята при различной угловой скорости вращения тарели:

Влажность исходного материала 10%. Усилие прижима катка к тарели 400Н. Угловая скорость вращения тарели: 1 – 1,05 с-1;

2 – 2,1 с-1;

3 - 4,2 с-1.

Рис. 7. Гранулометрический состав гранулята при различной величине усилия прижима катков: Влажность исходного материала 10%. Угловая скорость вращения тарели 2,1 с-1.

Усилие прижатия катка к тарели: – 400 Н;

2- 600 Н;

3 – 750 Н.

Влияние изменения влажности гранулированного материала, угловой скорости вращения тарели и усилия прижатия катка к тарели на гранулометри ческий состав гранулята показаны на рис.5-7. Из построенных графиков видно, что основная масса гранул находится в интервале от 0,9 до 0,16 мм при сле дующих режимах работы исследуемой установки: тар 2,1 с-1;

Pкат=400 Н;

tвиброокатывания =120 с;

влажность получаемого гранулята 6 %. Количество гранул заданной фракции от 0,16 до 0,9 мм (рис. 10б) достигает 8085% от общей массы получаемого гранулята.

С целью выявления возможности промышленного применения опытно промышленной установки для получения гранул из тонкодисперсных абразив ных керамических порошков были проведены исследования процесса износа ее рабочих элементов (катков и тарели).

Удельный износ тарели, г/т Удельный износ катка, 250 100 250 210 200 г/т 185 60 42 150 160 100 50 52 56 15 20 50 0 2 4 6 8 0 2 4 6 8 10 Угловая скорость вращения тарели, с- тарель из керамики ВК-100- - Угловая скорость вращения тарели, с тарель из чугуна отбеленного каток из керамики ВК-100-1 тарель из стали 12Х21Н5Т каток из чугуна отбеленного тарель из полиуретана каток из стали 12Х21Н5Т а) б) Удельный износ катка, г/т 350 Удельный износ тарели, г/т 120 250 248 92 200 162 150 138 66, 100 63,5 51 40 25 21, 18, 20 0 17, 12 19, 0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10 Давление на материал, МПа Давление на материал, МПа каток из керамики ВК-100-1 тарель из керамики ВК-100- каток из чугуна отбеленного тарель из чугуна отбеленного тарель из стали 12Х21Н5Т каток из стали 12Х21Н5Т тарель из полиуретана в) г) Рис.8. Зависимость удельного износа: а - катка от угловой скорости вра щения тарели;

б - тарели от угловой скорости ее вращения;

в - катка от давле ния на прессуемый материал;

г - тарели от давления на прессуемый материал Необходимость исследования данного процесса обусловлена тем, что в качестве гранулируемых материалов использовался корундовый порошок ВК 100-1 с твердостью по шкале Мооса 9. При этом требования по количеству инородных материалов при обработке данного материала составляют не более 0,045 массовых %. Поэтому были проведены исследования процесса износа катков и тарели, целью которых явилось определение количества частиц изно са рабочих органов установки в готовом грануляте, в зависимости от их покры тия, в диапазоне изменения угловых скоростей тарели и усилий прижатия катков к тарели.

Как видно из графиков (рис. 8), благодаря применению керамического покрытия на катках (рис. 9а) и полиуретанового диска и фильер на тарели (рис. 9б) удается выполнить требование по намолу инородных частиц. Это делает возможным промышленное использование разработанной и исследо ванной установки.

а) б) Рис.9 Покрытия катков и тарели: а- покрытие катков и тарели материалом ВК-100-1;

б- покрытие катков материалом ВК-100-1 и тарели полиуретаном Пятая глава включает в себя описание результатов экспериментальных исследований в производственных условиях предприятия ОАО «Поликор».

Для проведения анализа полученного гранулята использовался метод фо тографирования, который осуществлялся с помощью микроскопа ММУ со встроенной цифровой камерой Digital Camera for Microscope DCM 130 (USB 2.0) Resolution 1,3M Pixels. На рис. 10а показана форма гранул, получаемая по технологии ОАО «Поликор», на рис. 10б получаемая в разработанной автором установке для получения гранул после виброокатывания. Размер частиц грану лята находится в диапазоне 0,16-0,9 мм.

а) б) Рис. 10. Форма гранул. Размер фракции 0,16-0,9 мм: а - получаемые по технологии ОАО «Поликор»;

б – получаемые в разработанной установке для получения гранул Установка обеспечивает производительность до 25 кг/ч гранулята требуемого гранулометрического состава. Это является достаточным для выполнения цехового плана по производству керамических подложек и мелющих тел (цильпебсов).

Плотность готовых изделий из полученного на установке гранулята составила 3900 кг/м3, что является близкой к теоретической, равной 4000 кг/м3.

На базе установки (рис. 3) для получения гранул на заводе ОАО «Поли кор» модернизирована технология изготовления керамических подложек и мелющих тел (цильпебсов) методом полусухого прессования.

Суть модернизации заключается в замене смесителя, вальцов и проти рочного сита одной высокоэффективной установкой для гранулирования, что обеспечило заметное улучшение качества гранулята и готовых керамических изделий.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 1. Разработана методика расчета напряженно-деформированного со стояния гранулируемого материала в зонах предуплотнения и гранулирования.

2. Предложена методика расчета основных конструктивно технологических и мощностных параметров разработанной установки для по лучения гранул.

3. Разработана конструкция установки для получения гранул, обеспечи вающая гранулирование тонкодисперсных абразивных керамических порош ков. Установка обладает малой металлоемкостью и энергоемкостью.

4. Экспериментально подтверждена высокая эффективность установки для получения гранул при гранулировании различных сырьевых материалов в производстве технической керамики. Определены параметры работы установки при гранулировании материала ВК-100-1: угловая скорость вращения тарели, тар=2,1 с-1;

усилие прижатия катка к тарели, Pкат=400 Н;

время виброокатыва ния, tвиброокатывания = 120 с;

влажность шихты, 10%.

5. На основе методов математической статистики получена зависимость величины сыпучести получаемого гранулята от угловой скорости вращения тарели, усилия прижима катков к тарели, влажности шихты, времени виброока тывания.

6. Разработана, изготовлена и внедрена установка для получения гранул из тонкодисперсных абразивных керамических порошков в производстве тех нической керамики. На базе установки для получения гранул, размером от 0, до 0,9 мм, модернизирована технология изготовления керамических изделий методом полусухого прессования на предприятии ОАО «Поликор», г. Кинеш мы Ивановской области.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

Статьи в ведущих рецензируемых научно-технических журналах:

1. Романов В.П., Гуюмджян П. П., Богородский А.В., Ветюгов А.В. Повы шение эффективности процесса тонкого измельчения корундовых материалов.

Строительство и реконструкция – 2011.- №4(36) – С. 54-55.

2. Ветюгов А.В., Романов В.П., Богородский А.В., Безлепкин В.А., Блини чев В.Н. Интенсификация процесса приготовления пресс-порошков из тонкодис персных корундовых керамических масс // Изв. Вузов. Химия и хим. технология.

2011. том 54, № 8. С. 105 108.

3. Блиничев В.Н., Богородский А.В., Ветюгов А.В., Гуюмджян П.П., Рома нов В.П. Расчет напряжений в слое измельчаемого материала в катково тарельчатой мельнице с неравномерным движением катков // Изв. Вузов. Химия и хим. технология. 2011. том 54, № 9. С. 104 106.

4. Богородский А.В., Безлепкин В.А., Ветюгов А.В., Романов В.П., Белова А.Л. Расчет основных параметров процесса гранулирования в новой установке для получения гранул // Огнеупоры и техническая керамика. 2012. №10. С. 32-37.

Другие публикации:

5. Пат. №2449830 Российская Федерация, МПК B01J2/20. Установка для получения гранул / А.В. Богородский, А.В. Ветюгов, В.А. Безлепкин, В.П. Рома нов;

Заявитель и патентообладатель ОАО "Поликор" 2010142578/05;

заявл.

18.10.2010;

опубл. 10.05.2012, Бюл. №14.

6. Богородский А.В., Белова А.Л., Ветюгов А.В., Романов В.П. Математи ческая модель процесса гранулирования методом прессования // Материалы 4-й международной заочной научно-технической конференции «Научная дискуссия:

инновации в технических, естественных, математических и гуманитарных нау ках» Часть 1. М: Изд. «Международный центр науки и образования» 2012. С.

75 – 83.

7. Романов В.П., Богородский А.В., Ветюгов А.В. Экспериментальное ис следование процесса приготовления пресс-порошков в полупромышленной уста новке комбинированного действия // Тезисы докладов V Региональной научно практической студенческой конференции КФ МГИУ. 2010. С. 33 – 34.

8. Балдин В.С., Ветюгов А.В., Богородский А.В. Пути снижения засоряемо сти керамических пресс-порошков металлическими частицами // Тезисы докладов VI Региональной научно-практической студенческой конференции филиала ФГБОУ ВПО «МГИУ» в г. Кинешме. 2011. С. 24 – 25.

9. Богородский А.В., Ветюгов А.В., Фролов В.С. Анализ механизма про цесса гранулирования тонкодисперсных корундовых масс в установке для получе ния гранул// Тезисы докладов VII Региональной научно-практической студенче ской конференции филиала ФГБОУ ВПО «МГИУ» в г. Кинешме. 2012. С. 35 – 38.

Автор выражает благодарность заслуженному деятелю науки РФ, доктору технических наук, профессору Блиничеву Валерьяну Николаевичу за ценные консультации и помощь в проведении научно-исследовательских работ.

Подписано в печать _._.2013. Формат 60х84 1/16. Бумага писчая.

Усл.печ.л. 0,93. Уч.-изд.л. 1,03. Тираж 100 экз. Заказ _ ФГБОУ ВПО Ивановский государственный химико-технологический университет Отпечатано на полиграфическом оборудовании кафедры экономики и финансов ФГБОУ ВПО «ИГХТУ» 153000, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса,

 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.