Теоретическое обоснование влияния импульсной электромагнитной обработки на изменение удельной поверхности материала в процессе измельчения Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

© О.А. Азимов, П.П. Ананьев, К.И. Наумов, 2010

УДК 622.236.9

О.А. Азимов, П.П. Ананьев, К.И. Наумов

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ИМПУЛЬСНОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ОБРАБОТКИ НА ИЗМЕНЕНИЕ УДЕЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ МА ТЕРИАЛА В ПРОЦЕССЕ ИЗМЕЛЬ ЧЕНИЯ

Приведены результаты лабораторных исследований и расчетов удельной поверхности, по которым можно определить, что при ИЭМО выход класса -0,5 мм увеличивается, но при этом не изменяются его поверхностные свойства, что характеризует увеличение однородности материала и уменьшение шламов.

Ключевые слова: измельчение, удельная поверхность, коэффициент.

ТЖ змельчение полезных ископаемых - это один из наиболее важных процессов перерабатывающей промышленности.

Для управления процессом измельчения различных материалов с целью получения желаемой характеристики крупности готового продукта необходимо знать, как протекает данные процесс во времени, т.е. знать его кинетику измельчения. Изучением кинетики измельчения занимались в разное время многие исследователи, такие как Е. Дэвис, Миттаг, А.И. Загустин, В.В. Товаров, О. Теймер, А.Г. Тунцов, В.А. Перов, Е Робертс и т.д. [1]

Из всех известных уравнений характеризующих кинетику процесса измельчения в практике чаще всего используется уравнение Розина-Раммлера, оценивающее гранулометрический состав продуктов измельчения:

где, R - полный остаток на сите или суммарный выход класса а, дол. ед.; а

- размер отверстия сита (мм) или соответствующий класс крупности, мм; ^ m

- коэффициенты, зависящие от свойств материала и размерности а. Показатель степени т характеризует рассеяние частиц по крупности; чем больше m, тем выше однородность материала. [1]

Пользуясь уравнением (1) можно выразить удельную поверхность узкой фракции:

. dR 1 . ба . . т_і

ds =---------------ба = — (_к ■ т ■ ат

ба а а

_к ■ат

)

ds = _к ■ т ■ ат_2 ■ е-к а ба.

Удельная поверхность фракции в диапазоне крупности а1 до а2.

а ат_2 ■ е~к атба в.. =_к ■ т Г------------------------------

а32 а R2 _ R

(2)

R = е

(1)

е

т

к ■а

♦ 3

■ 2

X 0,75

ж 0,5

• 0,4

■ Полиномиальный (0,4)

■ Полиномиальный (0,5) “Полиномиальный (0,75)

■ Полиномиальный (1) Полиномиальный (2)

"Полиномиальный (3)

1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7

коэфф. ш

Влияние степенного коэффициента m на удельную поверхность материала

-к-т | ат-2 -е~к-егса

а1 а2

е~к-а2т - е-к-ат

7

6

5

4

3

2

0

-к-т

=

ат-2 -е-катса -

ч- 2 —-к.

е

е-к-ат - е-к-ат

Са

е к-ат - е к-ат

1

(3)

Обозначим к = — из уравнения 3

-т-

=

п-2

-е

)т

-(^)т

- е

е

к-а Са

-(V -

е а° - е

Са -

(при сите с размером ячейки а0, и остатком на сите 37 %)

1

а

т

а

о

е

о

т

,1 а С-------------------

о у

-(—г -(^)т

е — - е а

о V ао

С

т-2

а

е

т

а

а

о

о

т

т-2

а

а

е

а

о

-(^)т -(^)т

е ао - е а

Обозначим — = а - относительная ао

крупность.

Э =- — -

а1 а2 0т

ао

ат-2

еа с— -

е 2 - е

393

Таблица 1

Фракционный состав кварца после разрушения на копре

№ Режим ИЭМО или контроль выход по классам дол. ед. m k ao S

+5мм —5+2мм —2+1мм —1+0,5мм —0,5мм

1 Контрольная (без ИЭМО) 0,204 0,455 0,148 0,078 0,115 1,114 0,264 3,299 0,622

2 НЧ-3имп (Н=2,5*105А/м, 2кГц) 0,139 0,471 0,17 0,091 0,129 1,155 0,308 2,776 0,646

3 НЧ-10имп (Н=2,5*105А/м, 2кГц) 0,176 0,489 0,138 0,083 0,114 1,157 0,27 3,102 0,625

4 НЧ-3имп (Н=2,5*105 А/м, 8кГц) 0,109 0,468 0,185 0,098 0,14 1,167 0,339 2,528 0,663

5 НЧ-5имп (Н=2,5*105 А/м, 8кГц) 0,113 0,456 0,19 0,096 0,145 1,144 0,346 2,529 0,666

6 НЧ-5имп (Н=2,5*106А/м, 8кГц) 0,284 0,412 0,14 0,074 0,09 1,125 0,206 4,075 0,591

7 НЧ-3имп (Н=2,5*106А/м, 8кГц) 0,384 0,342 0,123 0,066 0,085 1,032 0,182 5,217 0,586

8 НЧ-5имп (Н=8*105А/м, 8кГц) 0,287 0,444 0,121 0,053 0,095 1,097 0,214 4,085 0,597

9 НЧ-1имп (Н=1,2*105 А/м, 2 кГц) 0,165 0,441 0,178 0,088 0,128 1,119 0,298 2,954 0,64

10 НЧ-3имп (Н=1,2*105 А/м, 2кГц) 0,111 0,482 0,183 0,092 0,132 1,191 0,323 2,581 0,656

11 НЧ-5имп (Н=1,2*105 А/м, 2кГц) 0,132 0,43 0,19 0,102 0,146 1,108 0,34 2,645 0,662

12 НЧ-1имп (Н=2,5*105 А/м, 2кГц) 0,107 0,443 0,199 0,1 0,151 1,135 0,36 2,462 0,673

13 НЧ-1имп (Н=1,2*105 А/м, 6 кГц) 0,159 0,448 0,177 0,09 0,126 1,135 0,296 2,924 0,639

14 НЧ-4имп (Н=1,2*105 А/м, 6 кГц) 0,125 0,449 0,186 0,095 0,145 1,123 0,341 2,605 0,663

15 НЧ-1имп (Н=0,8*105 А/м, 6 кГц) 0,12 0,442 0,195 0,1 0,143 1,138 0,34 2,583 0,663

16 НЧ-3имп (Н=0,8*105 А/м, 6 кГц) 0,16 0,47 0,167 0,082 0,121 1,153 0,287 2,956 0,634

2

-ja

0

-m-2 - e amda

Чтобы оценить влияние степенного коэффициента т на изменение удельной поверхности, был произведен расчет удельной поверхности. При этом а = 0,3 мм, а2 = 0,05 мм, коэффициент т вирируется от 1 до 1,6 на основании полученных результатов была построена диаграмма, которая показывает что при увеличении степенного коэффициента т из уравнения Розина-Раммлера, удельная поверхность материала уменьшается.

Для оценки влияния ИЭМО на изменение удельной поверхности при измельчении, были проведены лабораторные исследования по разупроч-

нению кварцевой руды при разных режимах ИЭМО с последующим разрушением ударным способом на копре.

По полученным результатам лабораторных исследований были рассчитаны коэффициенты «ш», «к», удельная поверхность измельченного материала контрольной пробы и проб, обработанных импульсным электромагнитным полем.

Анализируя полученные результаты (таблица) можно сделать вывод, что при определенных режимах ИЭМО выход класса - 0,5 мм увеличивается, но при этом не изменяются его величина удельной поверхности, что характеризует увеличение однородности измельченного материала и как следствие этого, приводит к уменьшению шламов.

e- e

1. Тангаев И.А. Энергоемкость процессов добычи и переработки полезных ископаемых. -М.: Недра, 1986. - 231 с.

2. Гончаров С.А., Ананьев П.П., Бруев В.П. Математическое моделирование процесса разупрочнения железистых кварцитов при их магнитно-импульсной обработке». Москва,

--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Горный информационно-анали-тический бюллетень. - № 10. - 2005, - С. 5-9.

3. Гончаров С.А., Ананьев П.П., Иванов В.Ю. Разупрочнение горных пород под действием импульсных электромагнитных полей. Учебное пособие. - М.: Изд-во МГГУ, 2006. НШЗ

— Коротко об авторах

Азимов О.А. - аспирант Московского государственного горного университета, cigt@mail.ru

Ананьев П.П. - кандидат технических наук, ген. директор научно-образовательного центра «Инновационные горные технологии» (ЦИГТ), cigt@mail.ru

Наумов К.И. - кандидат технических наук, профессор, зав. кафедрой Физики горных пород и процессов,

Московский государственный горный университет,

Moscow State Mining University, Russia, ud@msmu.ru