CC BY
13
© О.Н. Шагарова, 2014
УЛК 622.777/.778 О.Н. Шагарова
ОБОСНОВАНИЕ РЕЖИМОВ МАГНИТНО-ИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКИ КВАРЦЕВЫХ ПЕСКОВ
Представлено обоснование режимов предварительной магнитно-импульсной обработки кварцевых песков с целью повышения долговечности футеровок размол-ных агрегатов.
Ключевые слова: магнитно-импульсная обработка, МИО, кварцевый песок, обогащение, дробление, повышение долговечности, износ оборудования.
Процесс обогащения кварцевых песков, в отличие от процессов обогащения других рудных и нерудных материалов, имеет специфический характер, связанный с требованиями, предъявляемыми к готовой продукции и характеристиками основного материала кварца.
При обогащении кварцевых песков для литейной промышленности можно сформулировать следующие проблемы:
1. Необходимость обеспечения высокой (близкой к 100%) степени извлечения вредных примесей;
2. Высокая твердость исходного продукта, затрудняющая его измельчение;
3. Высокая абразивность продукта производства, приводящая к ускоренному износу оборудования и загрязнению готовой продукции продуктами износа;
Основной операцией в технологической линии производства молотого кварца является измельчение обогащенных кварцевых песков до требуемого гранулометрического состава.
Метод магнитно-импульсной обработки (МИО) позволяет снизить сопротивляемость кварцевого песка измельчению, что приводит к снижению энергоемкости процесса измельчения кварцевого песка, уменьшению износа футеровок, и как следствие, повы-
шению долговечности оборудования технологической линии переработки обогащенного кварцевого песка в молотый кварц, снижению содержания вредных примесей в готовом продукте.
При решении задачи влияния МИО на физико-механические свойства кварцевых песков сравнивался выход тонкой фракции после дробления необработанного МИО песка и песка, обработанного в разных режимах МИО.
Метод магнитно-импульсной обработки, как показанно в работе, позволяет воздействовать на структуру материала магнитным полем высокой напряженности с целью изменения ее энергетического состояния, т.е. поверхностных и внутренних напряжений, связанного с движением дислокационных структур, а также с возникновением и развитием микротрещин в материале. Это является условием роста хрупкой трещины, т.е. хрупкость материала возрастает и, в связи с этим возрастает способность материала разрушаться при деформации. Это полностью согласуется с теорией дислокационного разрушения.
При определении влияния МИО на физико-механические свойства кварцевых песков сравнивался выход тонкой фракции после дробления песка, обработанного в разных режимах МИО.
№ опыта I II III IV V VI VII VIII
Фракция
+ 1 1,5 1 1,5 1,5 2 3 3 3
-1+0,8 1,5 2 1,5 1,5 4 3 3 3
-0,8+0,63 4 4 3 3 4 4 4 4
-0,63+0,5 7 7 8 7 7 7 7 6
-0,5+0,45 7 7 7 7 9 7 7 8
-0,45+0,2 63 62,5 63 63 61 62 60 59
-0,2+0,16 11 10 11 10 10 10 10 11
-0,16 5 5,5 5 5,5 3 4 5 5
Всего 100 100 100 98,5 100 100 99 99
Таблица 2
Фракция +0,1 +0,8 +0,63 +0,5 +0,45 +0,2 +0,16 -0,16
Среднее содержание, % 2 2,5 3,5 7 7 62,5 10,5 5
Таблица 3
Выход различных размерных фракций после помола необработанного МИО песка
№ опыта I II III IV V VI VII VIII Аср. %
Фракция
+0,45 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
-0,45+0,2 32 38,5 38,5 38,5 38,5 38,5 38 38 38,5 39
-0,2+0,16 19 16 15 14 15 14,5 16 17 15,77 16
-0,16+0,1 20 16,5 18 20 16,5 16,5 16,5 16 16,5 17
-0,1+0,071 6 8 9 9 9 10 9 9 9 9
-0,071 18 18 18 14 18 18 18 18 18 18
Сумма 96 98 99 96,5 98 98,5 98,5 99 - 100
Потери 4 2 3,5 3,5 2 1,5 1,5 1 - -
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Песок измельчался в лабораторной шаровой мельнице. Все измельчаемые пробы имели вес 600 г, и измельчались в течении времени ^=15 мин. Время просеивания 1:2 всех проб после измельчения, 1:2=15 мин. Рассев
велся при помощи сепаратора просеивающего СПЭ с амплитудой колебаний Ь=6. После дробления пробы просеивались навесками по 100 г для получения неискаженных из-за забивания сит результатов.
«выпавшими» и поэтому не учитывались при подсчете Дср.
Варьировались два основных параметра, характеризующие процессы МИО: напряженность магнитного поля (варьировалась на 3-х уровнях -5-104 А/м; 5105 А/м; 5106 А/м) и количество импульсов (соответственно 1, 2, 3 импульса).
После обработки МИО испытуемые образцы дробились и просеивались аналогично необработанным образцам Результаты испытаний представлены в таблицах.
Таблица 4
Ситовая характеристика дробленного песка, обработанного МИО напряженностью 5-104 А/м и 1 импульсом
№ опыта I II III IV Дср. % 8
Фракция
+0,45 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 -50
-0,45+0,2 34 34 33 34 37,75 34 -12,3
-0,2+0,16 15 15 16 14,5 15,125 15 -4,8
-0,16+0,1 18 17 16,5 17,5 17,5 18 +6
-0,1+0,071 10 10 11 11 10,5 10,5 + 16,7
-0,071 22 22 22 21 21,75 22 +20,8
Сумма 99,5 98,5 99 98,5 99,125 100 -
Потери 0,5 1,5 1 1,5 0,815 - -
Знак «+» обозначает увеличение содержания фракции, знак «-» - уменьшение содержания фракции.
Таблица 5
Ситовая характеристика дробленного песка, обработанного МИО напряженностью 5-104 А/м и 2 импульсами
№ опыта I II III IV Дср. 8
Фракция
+0,45 <0,5 <0,5 <0,5 0 0,375 -62
-0,45+0,2 32 34 32 33 32,75 -14,5
-0,2+0,16 16 16 15 14 15,25 -3
-0,16+0,1 16,5 16 18 18 17,125 +3
-0,1+0,071 11 11 10,5 10 10,625 + 18
-0,071 22,5 21 22 23 22,125 +22
Сумма 98,5 98,5 98 98 - -
Потери 1,5 1,5 2 2 - -
Средние значения приведены в табл. 3.
Д СР =р,/1
где Дср - среднее значение содержания фракции в испытываемых образцах.
Строка «потери» введена для оценки «чистоты» постановки опыта. Предполагалось, что потери в пределах 2% являются допустимыми. Например, столбцы 1 и 4 табл. 4 дали потери более 2%, поэтому некоторые значения содержания фракций были признаны
№ опыта I II III IV Аср. 8
Фракция
+0,45 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 -50
-0,45+0,2 31,5 31 31 31 31,125 -19,2
-0,2+0,16 18 18 18 18 18 + 14,3
-0,16+0,1 16 16 17 20 16,33 -1
-0,1+0,071 11 11 12 12 11,5 +27,8
-0,071 22,5 22,5 21 21 21,75 +20,8
Сумма 99,5 99 99,5 102,5 - -
Потери 0,5 1 0,5 +2,5 - -
Таблица 7 Ситовая характеристика дробленного песка, обработанного МИО напряженностью 5-105 А/м и 1 импульсом
№ опыта I II III IV Аср. 8
Фракция
+0,45 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 -50
-0,45+0,2 33 31 31 32 31,75 -17,5
-0,2+0,16 20 20 20 20,5 20,125 +27,8
-0,16+0,1 16 17 16 1 16,25 -1,5
-0,1+0,071 10 9,5 10,5 10,5 10,125 + 12,5
-0,071 19 21 20 20 20 +22,2
Сумма 98,5 99 98 99,5 - -
Потери 1,5 1 2 0,5 - -
Таблица 8 Ситовая характеристика дробленного песка, обработанного МИО напряженностью 5-105 А/м и 2 импульсами
№ опыта I II III IV Аср. 8
Фракция
+0,45 <0,5 <0,5 <0,5 <0,5 0,5 -50
-0,45+0,2 32 32 30 32 31,75 -18,2
-0,2+0,16 17 15 14 15 15,25 -3,2
-0,16+0,1 17 19 20 17 18,25 + 10,6
-0,1+0,071 11 11 10,5 11 10,875 +20,8
-0,071 22 22 24,5 23,5 23 +27,8
Сумма 99,5 99,5 100 99 - -
Потери 0,5 0,5 0 1 - -
№ опыта I II III IV Аср. 8
Фракция
+0,45 1 1 1 1 1 0
-0,45+0,2 30 31 31 31 30,75 -20,1
-0,2+0,16 18 19 19 20 19 +20,6
-0,16+0,1 16 16 16 17 16,25 -1,5
-0,1+0,071 12 10 11 10 10,75 +19,4
-0,071 22 22 21 20 21,25 +18,1
Сумма 99 99 99 99 - -
Потери 1 1 1 1 - -
Таблица 10 Ситовая характеристика дробленного песка, обработанного МИО напряженностью 5-106 А/м и 1 импульсом
№ опыта I II III IV Аср. 8
Фракция
+0,45 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 -50
-0,45+0,2 31 32 32 31 31,5 -18,2
-0,2+0,16 19 20 20 20 19,75 +25,4
-0,16+0,1 16 14 15 15 15 -9
-0,1+0,071 10 11 10 10 10,25 +13,9
-0,071 22,5 21,0 21,0 22,0 21,625 +20,1
Сумма 99 98,5 98,5 98,5 - -
Потери 1 1,5 1,5 1,5 - -
Таблица 11 Ситовая характеристика дробленного песка, обработанного МИО напряженностью 5-106 А/м и 2 импульсами
№ опыта I II III IV Аср. 8
Фракция
+0,45 0 0 0 0 0 -100
-0,45+0,2 28 27 26 27 27 -29,8
-0,2+0,16 18 17 20 20 18,75 +19,8
-0,16+0,1 17 18 17 16 17 +3
-0,1+0,071 11 11 12 10 11 +22,2
-0,071 25,5 25,5 22 25 25,33 +40,7
Сумма 99,5 98,5 97 98 - -
Потери 0,5 1,5 3 2 - -
№ опыта I II III IV Дср. 8
Фракция
+0,45 >0 >0 >0 >0 >0
-0,45+0,2 31 31 31 31 31 -19,5
-0,2+0,16 1418 14,5 16 14 14,625 -7,1
-0,16+0,1 18 18 18 17 17,75 +7,6
-0,1+0,071 12 10,5 10 12 11,125 +23,6
-0,071 23 24 23 24 23,5 +30,6
Сумма 98 98 98 98 - -
Потери 2 2 2 2 - -
Таблица 13
Сводная таблица изменения содержания фракций молотого песка, возникающего вследствие воздействия на испытуемые образцы МИО
№ опыта Не обработанный 5104 5105 5106
Фракция 1 имп 2 имп 3 имп 1 имп 2 имп 3 имп 1 имп 2 имп 3 имп
+0,45 100 50 37,5 50 50 50 - 50 - -
-0,45+0,2 100 87,7 85,1 80,8 82,5 81,8 79,9 81,8 70,2 80,5
-0,2+0,16 100 95,2 96,8 114,3 127,8 196,8 120,6 125,4 119,1 92,9
-0,16+0,1 100 106 103,8 98 98,5 110,6 98,5 91 103 107,6
-0,1+0,071 100 116,7 118,1 127,8 112,5 120,8 119,4 113,9 122,2 123,6
-0,071 100 120,8 122,9 120,8 122,2 127,8 118,1 120,1 140,7 130,6
%
3
I__
З6 56 3 56 3 56 5б 3 56 3 6 345 5
к 34вп Ч 456 Ы 44 45 шш Л!
,2 , 2 ,2 ,2 2 ,2 2 2 I Г I III I I
1 ИМП
2имп
Зимп
5*10л4
1имп
2имп
Зимп
5*10л5
1имп
2имп
Зимп
5*10лб
1 10.45
2
3
4
5
6
Рис. 1. Содержание фракций дробленного кварцевого песка после магнитно-импульсной обработки (% относительно дробленого необработанного МИО песка)
4
А . - А .
8 — _СрМИО!_СрНО! _ Ю0%
Асрно!
где 8 - изменение содержания (в %) Ьтой фракции дробленного песка необработанного (А ) и обработанно-
1 х срног 1
го МИО (А . ).
х СрМИО! '
При обработке кварцевого песка магнитным полем напряженностью 5105 двумя импульсами на 96,8% возрастает выход фракции -0.2+0.16, однако наилучший результат размола обработанного кварцевого песка достигается при обработке магнитным полем напряженностью 5106 и двумя импульсами: выход самой тонкой фракции (-0.071) после размола об-
работанного в этих режимах кварцевого песка возрастает на 40,7%.
В результате проведенных исследований можно утверждать, что метод магнитно-импульсной обработки (МИО) материалов существенно влияет на физико-механические свойства кварцевого песка. С увеличением напряженности магнитного поля импульса, воздействующего на обрабатываемый кварцевый песок, увеличивается выход тонких фракций при помоле, т.к. ослабляются межкристаллические границы. Определенное влияние на характеристики помола оказывает количество импульсов при магнитно-импульсной обработке.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Солод Г.И., Шахова К.И. Русихин В.И. Повышение долговечности горных машин. М.: Машиностроение, 1979.
2. Фомин В.В. Гидроэрозия металлов. М.: Машиностроение, 1977.
3. Шахова К.И., Шагарова О. И. Получение качественных кварцевых песков при обработке импульсным магнитным полем // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2005. № 7. С. 282-285.
4. Малычин Б.В. Магнитное упрочнение инструмента и деталей машин. М.: Машиностроение, 1989.
5. Шагарова О.И., Рабин И.И. Содержание аппаратного железа в готовом продукте при изнашивании рабочих органов оборудования // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2004. № 11. С. 293.
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ _
6. Гончаренко С.И. Оценка влияния эффективности использования технологического оборудования на результаты производственно-хозяйственной деятельности горнодобывающего предприятия // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2007. № 10.
7. Шагарова О.И., Белянкина О.В. Повышение долговечности технологического оборудования добычи песка / Сборник научных трудов, семинар «Современные технологии в горном машиностроении». М.: МГГУ, 2011.
8. Гончаренко С.И., Жуковский С.А., Анализ влияния производительности технологического оборудования на эффективность функционирования горнорудного предприятия // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2008. № 10. КПП
Шагарова Ольга Николаевна - кандидат технических наук, доцент, докторант кафедры ТМР, Московский государственный горный университет, e-mail: olimp@msmu.ru.
UDC 622.777/.778
MODES OF MAGNETIC-PULSE PROCESSING QUARTZ SAND JUSTIFICATION
Shagarova O.N., Candidate of Engineering Sciences, Assistant Professor, e-mail: olimp@msmu.ru, Moscow State Mining University.
A mode of preliminary magnetic-pulse processing quartz sand justification for the purpose durability increase linings razmolny units is presented.
Key words: magnetic-pulse processing, MIO, quartz sand, enrichment, crushing, durability increase, wear of the equipment.
REFERENCES
1. Solod G.I., Shahova K.I. Rusihin V.I. Povyshenie dolgovechnosti gornyh mashin (Mining machinery life improvement), Moscow, Mashinostroenie, 1979.
2. Fomin V.V. Gidrojerozija metallov (Hydroerosion of metals), Moscow, Mashinostroenie, 1977.
3. Shahova K.I., Shagarova O.N. Gornyj informacionno-analiticheskij bjulleten', 2005, no 7, pp. 282-285.
4. Malychin B.V. Magnitnoe uprochnenie instrumenta i detalej mashin (Magnetic strengthening of instruments and machine parts), Moscow, Mashinostroenie, 1989.
5. Shagarova O.N., Rabin N.I. Gornyj informacionno-analiticheskij bjulleten', 2004, no 11, pp. 293.
6. Goncharenko S.N. Gornyj informacionno-analiticheskij bjulleten', 2007, no 10.
7. Shagarova O.N., Beljankina O.V. Ceminar «Sovremennye tehnologii v gornom mashinostroenii», Sbornik nauchnyh trudov, Moscow, 2011.
8. Goncharenko S.N., Zhukovskij S.A., Gornyj informacionno-analiticheskij bjulleten', 2008, no 10.
ИНТЕГРИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГОРЕСУРСАМИ ПРЕДПРИЯТИЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОГО КОМПЛЕКСА
Ляхомский Александр Валентинович - доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой, e-mail: mggu.eegp@mail.ru,
Перфильева Евгения Николаевна - кандидат технических наук, доцент, e-mail: mggu.eegp@mail.ru,
Дьячков Николай Борисович - кандидат технических наук, старший преподаватель, e-mail: mggu.eegp@mail.ru,
Петухов Степан Викторович - аспирант, е-mail: PetukgovSV@suek.ru, Московский государственный горный университет,
Миновский Юрий Петрович - доктор технических наук, заместитель директора ООО «Испытательная лаборатория центра по сертификации взрывозащищенного и рудничного электрооборудования», e-mail: Minovski@ccve.ru.
Рассмотрена интегрированная система управления энергоресурсами предприятий минерально-сырьевого комплекса и ее реализация с помощью программно-аналитического комплекса.
Ключевые слова: система управления энергоресурсами, программно-аналитический комплекс, повышение энергоэффективности.
THE INTEGRATED CONTROL SYSTEM OF ENERGY RESOURCES OF THE ENTERPRISES OF A MINERAL AND RAW COMPLEX
Lyahomsky A.V., Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of Chair, e-mail: mggu.eegp@mail.ru,
Perfilieva E.N., Candidate of Engineering Sciences, Assistant Professor, e-mail: mggu.eegp@mail.ru,
Djachkov N.B., Candidate of Engineering Sciences, Senior Lecturer, e-mail: mggu.eegp@mail.ru,
Petuhov S.V., Graduate Student, e-mail: PetukgovSV@suek.ru, Moscow State Mining University,
Minovsky Yu.P., Doctor of Technical Sciences, Deputy Director of «Testing laboratory certification center and mining flameproof electrical equipment», e-mail: Minovski@ccve.ru.
The integrated control system of energy resources of the enterprises of a mineral and raw complex and its realization by means of a program and analytical complex is considered.
Key words: control system of energy resources, program and analytical complex, energy efficiency increase.
_ ОТДЕЛЬНЫЕ СТАТЬИ
ГОРНОГО ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКОГО БЮЛЛЕТЕНЯ
(ПРЕПРИНТ)
