Исторически струйное измельчение получило развитие со времени появления идеи использования струи газа для перемещения твердых тел, выдвинутой в 1849 г., русским военным инженером И.И. Третесским. Развитию струйных мельниц способствовало также становления теории газов, систематизированное изложение которой (1896 – 1898 гг.) представлено Больцманом в его «Лекциях по теории газов». На этой теоретической основе уже в 1880 году появились патенты на подобного рода устройства. air jordan 31 Однако практического применения они не получили из-за быстрого выхода из строя их конструктивных элементов. Позднее, с целью исключения износа элементов конструкций, фирмой «Майяк» в 1917 г. на основе патента Виллоуби была разработана схема мельницы с двумя встречными струями. Противоточную мельницу относят к одной из первых промышленных образцов струйных мельниц. На базе этой мельницы создан целый ряд конструкций как в нашей стране (мельницы СП, разработанные во ВНИИНСМе, ПГУ – разработанные в Днепропетровском горном институте), так и за рубежом. Наряду с противоточными мельницами развивались и другие типы струйных мельниц – вихревые, с плоской помольной камерой. В 1934 г. была изобретена мельница типа «Микронайзер», которая, наряду с мельницами «Редукционайзер» и «Майяк», до сих пор применяется в зарубежных фирмах. По способам приложения к частицам измельчаемого материала разрушающих сил струйные мельницы развиваются в трех различных модификациях:
-
мельницы, в которых измельчаемый материал разгоняется газовым потоком и разрушается при соударении о специально установленную преграду (ударное измельчение);
-
мельницы, в которых измельчаемый материал вместе с потоком газа тангенциально вводится в помольную камеру к ее части или по всей ее периферии и разрушается в результате касательного соударения частиц, подаваемых смежными потоками (истирающее измельчение);
-
мельницы, в которых измельчаемый материал подается в зону измельчения двумя встречно направленными потоками и в зоне встречи потоков разрушается в результате взаимных столкновений его частиц.
Мельница ударного действия под названием «Пушка» в Советском Союзе была сооружена в 1925 году для размола фрезерного торфа. Испытаниями и опытной эксплуатацией этой мельницы на фрезерном торфе и подмосковном угле выявлен целый ряд ее недостатков: несовершенство схемы распределения потоков газовзвеси, обусловившее интенсивный износ оборудования, низкая точность разделения частиц по крупности, высокая энергоемкость процесса в сравнении с энергоемкостью других мельниц при аналогичных показателях качества измельчения (степень сокращения размеров, достигаемая тонина помола и т. п.). Мельницы истирающего разрушения (с тангенциальным вводом измельчаемого материала) реализуются в двух разновидностях: мельницы с плоской помольной камерой («Микронайзер») и мельницы эллиптической конфигурации (с трубчатой помольной камерой). Основная область применения этих мельниц – сверх тонкое измельчение материалов. Основной недостаток –высокая степень износа помольной камеры, а также высокая энергоемкость, практически неизбежная при получении высокодисперсных порошков. Противоточые мельницы характеризуются своеобразной универсальностью в части возможности измельчать материалы с широким спектром физико-механических и химических свойств (руды различных металлов, органические топлива, строительные материалы и т. timberland discount д.). Не менее важной характеристикой струйных мельниц (газодинамических дезинтеграторов) является вид используемого рабочего тела – энергоносителя, энергия которого преобразуется в работу на совершение внутримельничных процессов (разрушение частиц, разделение их по крупности, транспортировку). По этому показателю различают дезинтеграторы: воздухоструйные – рабочее тело воздух, пароструйные – рабочее тело пар, газоструйные – рабочее тело продукты сгорания различных топлив, инертные газы. На выбор конструктивного варианта мельницы, механизма разрушения материала, вида используемого энергоносителя влияет целый ряд факторов: технолого-эксплуатационные, теплотехнические и аэродинамические свойства измельчаемого материала, химическая и радиационная активность материала и рабочего тела, условия эксплуатации. В зарубежной практике разработкой струйных мельниц занимались: отделение химической техники Токийского университета (Япония), факультет технологии химических процессов Хоккайского университета, г.Саппоро (Япония), Институт исследований технологии при Рейнско-Вестфальской высшей школе, г. Аахен (Германия), «Фирма Машиненбау» (Германия), «Ейпекс констрактан», «Берн» –Англия, фирма «Джет О* Майзер» (США) и целый ряд других фирм и отдельных ученых. В Советском Союзе работы по освоению техники и технологии струйного измельчения выполнялись во Всесоюзном теплотехническом институте (ВТИ) под руководством М.Л. Кисельгофа, позже во Всесоюзном НИИ цемента – под руководством В.И. Акунова и параллельно Б.К. adidas yeezy boost Тельновым, а с1963 года в Днепропетровском горном институте под руководством Горобца В.И. разрабатывались конструкции, оптимизировались конструктивные и режимные параметры, разрабатывались системы автоматической диагностики и управления режимами струйного измельчения, при этом в процессе разработки процессов струйного измельчения параллельно рассматривались физические, в том числе и газодинамические, аспекты данного метода (Пешков, М.Л. Кисельгоф, В.И. Акунов, В.И. nike air max tn Горобец, Л.Ж. Горобец) Параллельно с разработкой конструкций и оптимизацией режимов работы, на базе газодинамических дезинтеграторов разрабатываются технологии получения тонкомолотых порошков различных материалов в целом ряде отраслей промышленности, сельского хозяйства и медицины. Лабораторными исследованиями и результатами промышленных испытаний струйных мельниц установлена возможность измельчения в них практически всех твердых материалов, как минерального (алмазы, кварц силикат, циркон, полевой шпат известняк, уголь, тальк, графит, гипс, сера, плавиковый шпат, слюда, каолин, соли, бор, окись натрия и т.д.), так и органического (какао бобы, сахар, пшеница, свекла и др.) происхождения, а также химикалиев, красящих пигментов, фармацевтических препаратов, смол и смоляных пигментов и даже сталей быстрорежущих сплавов. Одной из характерных особенносей струйных мельниц является возможность достижения высокой степени сокращения размеров измельчаемых частиц: d исх / d гот = (103 – 104 ). Конечные крупности, достигаемые на мельницах небольшой производительности составляют от долей (0,25 — 1,0) до нескольких (5-10) микрон, при крупности питания 2 -5 мм для мельниц малой производительности и 20 -30 мм – для крупнотоннажных. Среди других преимуществ газодинамических дезинтеграторов следует отметить возможность, путем соответствующего конструктивного оформления элементов и управления режимом диспергирования, обеспечения:
-
ограничения температуры в зоне измельчения и, тем самым, решать актуальную проблему интенсификации процессов в различных технологических производствах, связанных с переработкой дисперсных термочувствительных материалов, специфической особенностью которых является зависимость их качества от температурного уровня процесса и продолжительности пребывания материала в зоне максимально допустимых температур;
— минимизации износа элементов установки исключающей самопроизвольное (неконтролируемое) загрязнение материала в процессе измельчения;
-
независимого разрушения частиц при их взаимном соударения (так называемый автогенный размол), дающего возможность организации совместного помола смеси материалов с разными физико-механическими свойствами;
-
совмещения в одном аппарате процессов измельчения сушки и химической обработки материала, способствующего сокращению количества используемого технологического оборудования, снижению материальных и энергетических потерь, повышению надежности технологической линии;
-
совмещения процессов диспергирования и смешивания материалов с различными физико-механическими свойствами.
Возможность эффективной реализации отмеченных свойства газодинамических дезинтеграторов, подтверждена практикой их промышленного освоения: в химической промышленности – подготовка шихты в производств стекловолокна (Башкирия, Белоруссия, Болгария), производство электролитической двуокиси марганца (Грузия), в редкометальной промышленности – производство высокодисперсных цирконовых и дистен-силлимонитовых концентратов (Украина), в производстве строительных материалов — подготовка шихты в производстве керамических изделий (Россия), активация цемента (Украина), в порошковой металлургии – производство тонкодисперсных (менее 5 мкм) порошков сталей быстрорежущих сплавов (Украина, Россия), в пищевой промышленности – производство кондитерских изделий (Украина, Россия), производство пищевых добавок (Украина). Наработанный опыт освоения техники и технологии, а также используемый в процессе разработки моделей системный подход, позволили подготовить ряд инновационных проектов с использованием газодинамических дезинтеграторов 1. Разработаны конструкции и в 1968 году введены в эксплуатацию модернизированные газодинамические дезинтеграторы для измельчения цирконового и дистен-силлимонитового концентратов. 2. Разработана безотходная технология переработки какао бобов, обеспечивающая получение шоколадных масс с пониженным содержанием жира за счет полученной возможности качественной подготовки и последующего использования вторичного сырья. Опытно-промышленные испытания технологии подтвердили практическую и экономическую ее целесообразность. 3. Разработана технология производства плиточного шоколада методом сухого прессования. Опытно-промышленные испытания технологии на одной из шоколадных фабрик Украины показали возможность снижения расхода тепла (на 15 – 20%) и времени (на 35 – 40 %) на его производство. Реализуемый в проекте технологический режим позволяет производить шоколадные массы с содержанием жира 31– 32% , с высокими органолептическими (внешний вид, форма, вкус, запах, цвет, излом), физико-химическими (массовая доля влаги, сухих веществ, жира, глазури, редуцирующих веществ и общего сахара, кислотность, дисперсность, плотность и др.) свойствами, соответствующими лучшим мировым сортам плиточного шоколада. 4. Разработана и введена в производство (Белоруссия — 1976 год, Башкирия – 1979 год) технология подготовки шихты стекловаренного производства. Эта же технология включена (1985 год) в рабочий проект производства стекловолокна в с. Ивански Шуменского округа (Болгария).
-
Разработана технология получения технического мела, показатели качества которого, удовлетворяют требованиям таких отраслей промышленности как: резинотехническая, бумагоделательная, полиграфическая, лакокрасочная, кабельная. Особенность технологии заключается в совмещении процессов измельчения, сушки и выделения из процесса частиц с крупностью менее 5 мкм и влажностью не выше 0,2%. Лабораторными испытаниями подтверждена эффективность технологии
6. Разработана и в 1976 году введена в эксплуатацию (Россия) технологическая линя подготовки шихты в производстве строительной керамики. 7. Разработана и в 1978 году введена в промышленную эксплуатацию (Грузия) технологическая линия получения высокодисперсной электролитической двуокиси марганца, 8. Разработаны новые способы консервации и сушки плодоовощного сырья и отходов его переработки (капусты, томатных выжимок, отходов очистки баклажанов, кабачков и переработки перца, яблочных и виноградных выжимок, а также способов получения костной муки и органических удобрений на основе отходов мясоперерабатывающих комбинатов птицефабрик. Разработанные технологии обеспечивают экономически выгодное и длительное, без потерь пищевой ценности, хранение продуктов переработки растительного сырья, значительное (до 80%) сокращение потребности в возвратной таре, позволяют получить фруктово-овощные продукты незаменимые для детского питания, сократить потери сырья при переработке томатов (20 – 30%), перца (до 24%), яблок (до 28 –36%) и т. д. Технология испытана в промышленных условиях (г. Киев,1993 – 1995 гг). 9. Операции сушки и размола угля на электростанциях, реализуется в сложном и дорогостоящем оборудовании, характеризующемся высокой энергоемкостью, металлоемкостью и низкой надежностью. Процессы сушки и измельчения в зависимости от вида и качества поступающего на сжигание угля, типа и размера принятого топочного устройства, способа вдувания пыли в топку, паропроизводительности, количества котлов и характера их нагрузки реализуются на различных типах сушильного оборудования (газовые барабанные сушилки, паровые сушилки, трубы -сушилки и др.), а также на различных типах углеразмольных установок (молотковых , быстроходных бильных мельницах, мельницах-вентиляторах, шаровых барабанных мельницах). Вышеперечисленные недостатки присущие (в большей или меньшей степени) каждому из приведенного перечня технологических агрегатов, усугубляются сложностью получения в них угля с частицами однородного, с узким фракционным составом и требуемой величиной влажности. С целью проверки эффективности применения струйных мельниц для подготовки угля к сжиганию были проведены лабораторные и промышленные их испытания на ТЭЦ. Опытно-промышленными испытаниями струйных мельниц установлена следующие значения их характеристик при работе на паре с параметрам давление пара перед истечением Р = 7,3 — 12 кг/см 2 и температура пара t = 270 – 250 0 C: производительность мельниц составляла 6,4 — 9,5 т/ч, удельный расход пара составлял 463 – 285 кг/т., остаток на сите R 90 = (5 – 20)%. При измельчении антрацита в лабораторной мельнице производительностью 4 – 5 кг/ч с использованием в качестве рабочего тела воздуха с начальным давлением Р = 5 кг/см 2 и температурой 15 0 С, ориентировочный удельный расход воздуха составил 800 м 3 /т. Поскольку целью лабораторных испытаний было определение принципиальной возможности измельчения угля в струйной мельнице, полученные энергетические показатели не отражают истинную картину проблемы. Не оптимизированы режимы измельчения угля и на паре. Максимальный (расчетный) удельный расход энергии на измельчение угля при использовании в качестве рабочего тела воздуха с начальной температурой 400 – 500 0С составляет 10 – 12 кВтч/т.
-
Разработана технология газодинамического способа получения тонкомолотой серы с крупностью частиц менее 10 мкм. Интерес к такой сере неуклонно возрастает вследствие увеличения потребности в ней промышленных предприятий, сельского хозяйства и медицины.
Преимущества технологии получения тонкомолотой серы методом газодинамического диспергирования в сравнении с традиционными, например с термическим и химическим, заключается в более низкой энергоемкости процесса, улучшенных экологических условиях производства, в меньшей потребности аппаратуры и обслуживающего персонала. Технология освоена в 2001 году и успешно функционирует в настоящее время на одном из коммерческих предприятий Украины. Надежность и жизненность технологии газодинамического диспергирования , отсутствие технологического риска её применения, проверены также на опытных установках при измельчении сверхчистого стекла для радиоэлектронной промыщленности, газообразователя, используемого в производстве газобетона, в схемах получения высокомарочных цементов и т. п. Большинство разработок защищены авторскими свидетельствами СССР (№№ 314545, 372872, 330881, 446309, 827161, 1015906, 1175555 и др. (всего по теме более 60) , патентами Украины (№ № 13628, 13629, 13630), патентами США, ФРГ. Сравнительные технико-экономические показатели производства керамических изделий (1990 г.)
№ п/п Наименование показателей Ед. измерения Ленинградский з-д керамических изделий Харьковский плиточный завод Славянский керамический комбинат Показатели предлагаемой технологии 1 вариант 2 вариант 1 Мощность производства Млн. м3/год 4,0 4,0 4,7 4,0 4,0 2 Производственная площадь М2 7370 (21 шаров.м) 7307 6100 5760 5105 3 Обьем здания М3 107414 103425 70000 69944 64650 4 К-во единиц технологического оборудования Шт. 268 272 114 83 110 (с пылеулавл. обор.) 5 Масса оборудования Т. 906 798 ? 335,3 411 6 Состав работников (при 2-х см. работе) Чел-к 44 38 ? 24 26 7 Установленная мощн. эл. двигател. КВт 2597 2580 2150 1243 2236 8 Потребляемая мощность (2-х см.) КВТч/год 5404000 4555100 ? 1300000 4501000 9 Стоимость оборуд-я (в ценах 1987 г. Тыс. руб. 909,2 913 ? 311,4 375,3 10 Расход природного газа м3/год 5201300 4132800 5800000 1380500 1013300 11 Расход пара т/год — — — 33450 12 Расход сжатого воздуха м3/год 410930 414430 ? 402600 402600 13 Расход воды м3/год 328280 291600 ? 414190 4270 Основные технико-экоономические показатели технологической линии производительностью 2 т/ч при измельчении гранулированого шлака с исходной крупностью частиц –5,0 мм до крупности готовогопродукта – 44 мкм (325 меш). Эксплуатационные расходы в у.е. на тонну получаемого продукта (по ценам 1995г):
- рабочая сила – 0,3 у.е.
- электроэнергия – 1,05 у.е.
- топливо (газ или керосин) – 0.6 у.е.
- эксплуатационное обслуживание – 0,3 у.е.
-
амортизационные отчисления
(оборудование при 8 час. работе в одну смену за 3 года, здания за 15лет) — 0.6 у.е.
Итого: 2.88 у.е. Административно-технический надзор 0,23 у.е. Налоги пр.: 0,15 у.е. Всего: 3.28 у.е. Вспомогательное оборудование технологической линии состоит из: — компрессора; — воздухоподогревателя (охладителя); — вентилятора;
- пылеулавливающего оборудования;
- упаковочного оборудования.
Пропускная способность линии по сжатому до 0,3 МПа воздуху определяется свойствами измельчаемого материала, требованиями к качеству получаемого продукта (потребной степенью сокращения размеров его частиц, их влажностью, физико-химическим составом и проч.), потребной производительностью по измельченному. Суммарная мощность, потребляемая приводами вспомогательного оборудования не превышает 8 кВт ч/т. Габариты установки производительностью 2 т/ч, без пылеулавливающего оборудования, м.: 4,6 * 5,4* 6,3. Дальнейшие работы по совершенствованию конструкций газодинамических дезинтеграторов и технологий на их основе проводятся коллективом в составе: Горобец В. И. — доцент, к.т.н., Горобец Б.И.- инженер-строитель, Горобец Ж.В.-инженер-механик, Руцкой А.В.
В конце статьи Нужно:
Горобец В. И. — доцент, к.т.н., Горобец Л.Ж.-д.т.н., профессор, Горобец Б.И.- инженер-строитель, Горобец Ж.В.-инженер-механик, Руцкой А.В. – доктор экономических наук, профессор, Ткачев А.Н.- инженер-маркетолог и другие.