Вивчення та характеристика обладнання для здійснення методу механічної активації шлаків, а також запропонування раціональної конструкції барабанно-валкового агрегату для застосування у технологічних комплексах по виготовленню безцементної цегли.
При низкой оригинальности работы "Використання барабанно-валкових агрегатів для активації металургійних шлаків у виробництві цегли", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Останнім часом увагу вітчизняних і зарубіжних дослідників привертають агрегати барабанно-валкового типу, які, звичайно, застосовуються для подрібнення та помелу, забезпечуючи багатократну взаємодію робочих органів із матеріалом при керованій силі притискання валка. Мета роботи полягає в знаходженні закономірностей взаємодії робочих органів барабанно-валкового агрегату з товстим шаром зволоженого металургійного шлаку, обґрунтуванні на цій основі використання агрегату як активатора та розробці методики його розрахунку. Розробити модель взаємодії валка з пухким шаром шлаку, дослідити закономірності процесу і отримати залежності, які характеризують захоплюючу та ущільнюючу спроможності БВА, для визначення товщини шару оброблюваного матеріалу. Наукова новизна отриманих результатів: Розкрито механізм взаємодії робочих органів БВА із шаром розпушеного матеріалу максимальної товщини при визначенні умов ущільнюючої спроможності валка у взаємодії з шлаковими сумішами, що піддаються активації; обґрунтовано доцільність використання БВА для активації зволожених металургійних шлаків. Аналіз конструкцій активаторів дозволив вибрати для використання у складі мінікомплексів по виробництву БЦ барабанно-валковий агрегат, який у порівнянні з бігунами має менші габарити, метало-та енергоємність, і, на відміну від швидкохідних змішувачів, здатний забезпечити необхідний рівень силової дії на частки суміші, що активується.Установлено, що використання металургійних шлаків у виробництві передбаченої стандартом бесцементної цегли (БЦ) стримується відсутністю ефективної конструкції активатора. Запропоновано захищені патентами конструкції БВА, в яких обробка зволоженої шлакової суміші виконується багаторазовим прокатуванням товстого шару під валком при максимальному тиску 1е3 МПА та розпушуванням ущільненого шару ножем. Підтверджено можливість виробництва БЦ марки 75-150 зі зволоженого доменного гранульованого шлаку після його обробки у БВА, барабан якого обертається з кутовою швидкістю, не меншою 1,5 критичної. Установлено: товщина надійно захопленого валком розпушеного шару становить 0,25 е 0,3 радіуса валка r; співвідношення висоти ущільненого шару й радіуса барабана - kh =0,05-0,07; товщина шару і продуктивність можуть підвищуватись нарощуванням співвідношення радіусів валка й барабана до рівня kr=0,4е0,6. Модель передбачає сумісне розглядання рівнянь, які описують ущільнюючу спроможність БВА, та компресійних кривих (КК) шлакових сумішей, що інтегрально характеризують здатність пухких матеріалів до ущільнення.
Вывод
1. Установлено, що використання металургійних шлаків у виробництві передбаченої стандартом бесцементної цегли (БЦ) стримується відсутністю ефективної конструкції активатора.
2. Запропоновано захищені патентами конструкції БВА, в яких обробка зволоженої шлакової суміші виконується багаторазовим прокатуванням товстого шару під валком при максимальному тиску 1е3 МПА та розпушуванням ущільненого шару ножем. Підтверджено можливість виробництва БЦ марки 75-150 зі зволоженого доменного гранульованого шлаку після його обробки у БВА, барабан якого обертається з кутовою швидкістю, не меншою 1,5 критичної.
3. Запропоновано аналітичні залежності для описання взаємодії товстого шару шлаку з робочими органами БВА. Установлено: товщина надійно захопленого валком розпушеного шару становить 0,25 е 0,3 радіуса валка r; співвідношення висоти ущільненого шару й радіуса барабана - kh =0,05-0,07; товщина шару і продуктивність можуть підвищуватись нарощуванням співвідношення радіусів валка й барабана до рівня kr=0,4е0,6.
4. Розроблено та реалізовано на ЕОМ математичну модель для визначення зусилля притискання валка, необхідного для ефективної активації. Модель передбачає сумісне розглядання рівнянь, які описують ущільнюючу спроможність БВА, та компресійних кривих (КК) шлакових сумішей, що інтегрально характеризують здатність пухких матеріалів до ущільнення.
5. Удосконалено форму математичного описання КК. Установлено, що найбільший вплив на КК мають вологість та інтенсивність обробки. Дослідження КК у процесі обробки виявили ефект “передрібнення”, який полягає у тому, що здатність активованої суміші до ущільнення зменшується.
6. Експериментально установлено: - прокатування товстого шару під валком супроводжується витисканням до 20 % обєму у зону перед валком;
- існує гранична висота розпушеного шару перед валком, перевищення якої приводить до зниження захоплюючої спроможності валка (ефект занурювання);
- коефіцієнт опору руху валка знаходиться у межах 0,15е 0,25 і залежить не тільки від висоти шару, а й від тиску.
7. Установлено, що потенційна активність шлакової суміші залежить від властивостей шлаку та вологості і може розкритись обробкою у БВА за 200е350 циклів ущільнень-розпушувань. При зменшеному тиску або без домішки потрібну кількість взаємодій доцільно збільшувати. Визначені залежності, які звязують міцність зразків та потужність із факторами, що в найбільшій мірі впливають на процес активації: умовним тиском валка, тривалістю та вологістю. Питома енергоємність БВА становить 15е20 КВТ·год/м3 АС, що дозволяє використовувати агрегат у складі мінікомплексів по виробництву БЦ.
8. Розроблені рекомендації по призначенню конструктивних та режимних параметрів БВА. Обґрунтовано параметри ножа для розпушування ущільненого шару шлаку. Методика розрахунку була апробована при розробці промислового зразка БВА, який знаходиться у стадії виготовлення на машинобудівному заводі “Червоний Жовтень”. Річний економічний ефект від упровадження БВА у технологічну лінію по виробництву БЦ складає близько 156 тис. грн. при річному обємі виробництва 2,75 млн. шт. цегли. Термін окупності нового обладнання становить близько 9 місяців.
Список литературы
1. Волков В.І. Визначення раціональних параметрів процесу активації шлаку при виробництві бесцементної цегли / Вестник национального технического университета “ХПИ”. Сборник научных трудов. Тематический выпуск “Химия, химическая технология и экология”. - № 17’2002. - С. 34 - 38.
2. Болотских Н.С., Федоров Г.Д., Савченко А.Г., Крот А.Ю., Волков В.И. Производство кирпича из шлака с использованием активатора / Строительные материалы и изделия. Всеукраинский научно-технический и производственный журнал. - №4, 2001. - С. 27-28.
4. Болотських М.С., Федоров Г.Д., Савченко О.Г., Крот О.Ю., Волков В.І. Визначення параметрів робочого режиму барабанно-валкового агрегату для активації шлаків / Вестник национального технического университета “ХПИ”. Сборник научных трудов. Тематический выпуск “Химия, химическая технология и экология”. - Т.1, 9’2002. - С. 10 - 15.
5. Болотских Н.С., Федоров Г.Д., Савченко А.Г., Крот А.Ю., Волков В.И. Рациональные режимы активации металлургических шлаков в агрегате барабанно-валкового типа / Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. - Т.6, ч.3, 2003.- С. 259-261.
6. Савченко А.Г., Крот А.Ю., Волков В.И., Шабат М.А. Исследование взаимодействия валка со слоем шлака / Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова.-Т.6, ч.3, 2003.- С. 350-352.
