VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Перспективы использования природных цеолитов в народном хозяйстве связаны с проблемами получения из горной массы цеолитизированных туфов товарной продукции, удовлетворяющей требованиям потребляющих отраслей [1]. В табл. 1 представлена крупность фракций цео­литов для различных потребителей.

Таблица 1 Оптимальные фракционные составы цеолитового сырья для основных направлений использования

Направление использования	Размер зерен, мм
Мелиоранты почв	1,0-3,0
Тепличные субстраты	3,0-10,0
Добавки в корма животных	До 1,0
Добавки в корма птиц	1,0-3,0
Адсорбционные технологии	2,0-4,0
Ионообменные технологии	1,0-3,0
Наполнители полимеров, бумаги	10-70*

Особое значение приобретают вопросы, связанные с разработкой эффективной технологии переработки цеолитовой породы (дробления, обогащения и гранулирования) с учетом требовании потребителей. В отечественной промышленности технология производства цеолитов различных классов базируется на первичном и вторичном дроблении материала, сушке в сушильном барабане и измельчении на традиционных дробилках с одновременной сортировкой по классам на грохотах. При получении цеолитов по такой технологической схеме затруднена возможность варьирования диапазоном гранулометрического состава готовой продукции, неудовлетворительны санитарно - гигиенические условия производства, а также высоки расходы энергии и металла.

Электромагнитный механоактиватор (ЭММА) является новым типом электромагнитных мельниц, принцип действия которого основан на нетрадиционном способе передачи механической энергии слою размольных элементов с использованием стационарного магнитного поля постоянного тока. Диспергирующее усилие формируется в процессе образования силового взаимодействия между рабочими органами аппарата под действием электромагнитных и механических сил [2,3,4].

Наибольший приоритет в новом направлении исследований электромагнитного способа измельчения принадлежит разработке электромагнитных механоактиваторов (ЭММА) цилиндрического исполнения [1,5]. Исследования показали, что их использование в технологическом процессе измельчения цеолитов позволяет увеличить выход материала заданного технологией класса; уменьшить выход лещадных (продолговатых) зерен; уменьшить неравномерность гранулометрического состава продуктов помола.

Разработано устройство для измельчения материалов (патент РФ на полезную модель №86493) для активации цеолита, применяемого в кормопроизводстве [6]. Устройство относится к группе цилиндрических устройств с униполярной обмоткой управления (ОУ), коаксиально расположенным ротором и одной камерой (рабочим объемом). Расчет механоактиватора производился с помощью программного комплекса ANSYS [7,8,9]. В результате расчета получены значения скалярных магнитных потенциалов всех узлов модели, построена векторная картина магнитного поля, а также построены кривые, показывающие изменения суммарной магнитной индукции по их расположению в глобальной декартовой системе координат (рис. 1).

Рис. 1 График изменения суммарной магнитной индукции в точках с координатами WIND

На основании расчета проведен анализ распределения суммарной магнитной индукции в рабочем объеме активатора. В результате выбрана конструкция, в которой магнитные силовые линии распределены наиболее равномерно. Результаты исследований позволяют рассчитать силовое взаимодействие между размольными элементами активатора в любой точке рабочего объема.

Физико-механические показатели цеолитов находятся в пре­делах: насыпная плотность - 0,68-0,77 г/см³; механическая проч­ность на раздавливание: при 20°С - 37-68 кг/см², при 250°С - 64 -117 кг/см²; виброизнос 0,31 -0,79 %. При таком разбросе механической прочности цеолита (от 37 до 68 кг/см²) необходимо условие плавного регулирования величиной механического воздействия на продукт со стороны размольных элементов. В разработанном аппарате регулирование осуществляется по двум направлениям:

- с помощью энергии электромагнитного поля, создаваемого в объеме обработки продукта постоянным электрическим током, пропускаемым по ОУ;

- частотой вращения внутреннего цилиндра ЭММА.

Заданный технологией производства диапазон значений силы тока в обмотках управления находится в пределах от 0,2 до 1,0 А. Это соответствует величине индукции в рабочем объеме от 0,1 до 0,5 Тл. Частота вращения внутреннего цилиндра ЭММА устанавливается в диапазоне от 14 до 26 с^-1. При этих значениях большая доля частиц (около 60%) находится в оптимальном диапазоне дисперсности.

В результате исследований энергоемкости процесса измельчения цеолитов электромагнитным способом установлено, что удельный расход энергии на образование единицы поверхности в 1,2…1,7 раза меньше по сравнению с энергозатратами на измельчение продукта традиционными способами по многостадийной схеме производства.

Литература

1. Беззубцева, М.М. Прикладная теория электромагнитной механоактивации: монография /В.С. Волков – СПб.: СПбГАУ, 2014. – 160с.

2. Bezzubceva, M. M. Electromagnetic mechanoactivation of dry construction mixes. /M. M. Bezzubceva, V.A. Ruzhyev, R. Z. Yuldashev.// International Journal оf Applied And Fundamental Research. – 2013. – №2 – URL: www.science-sd.com/455-24165 ( Дата обращения 16.11.2013)

3. Беззубцева, М.М.Формирование диспергирующих нагрузок в магнитоожиженном слое электромагнитных механоактиваторов / М.М. Беззубцева, В.А. Ружьев, Н.Н. Загаевски // Современные наукоёмкие технологии. – 2014. - №10. – С. 78 – 80.

4. Беззубцева, М.М. Обеспечение условий управления процессом измельчения продуктов в электромагнитных механоактиваторах (ЭММА) / М.М. Беззубцева, В.С. Волков // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. - 2012. - № 7. - С. 93-94.

5. Беззубцева М.М., Патент России (RU) №2033729, МКИ А23G1/18. Опубл. 1995.04.30

6. Прибытков П.С., Патент России (RU) №86493, МПК B02C19/18. Опуб. 10.09.2009

7. Буль О.Б. Методы расчета магнитных систем электрических аппаратов. Программа ANSYS: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений – М.: Центр «Академия», 2006. – 288 с.

8. Андреева Е.Г., Шамец С.П., Колмогоров Д.В. Конечно-элементный анализ стационарных магнитных полей с помощью программного пакета ANSYS: Учеб. Пособие - Омск: ОмГТУ, 2002. 92 с.

9. Беззубцева М.М., Волков В.С., Котов А.В., Обухов К.Н. Компьютерные технологии в аучных исследованиях энергоэффективности потребительских энергосистем АПК//Современные наукоемкие технологии. - 2014. - 10. - С. 71-72.

Код для цитирования: Скопировать