к.т.н. Ашкеев Ж.А., к.т.н. Саркенов Б.Б., Аринова С.К.

Карагандинский государственный технический университет, Казахстан

Прессование сыпучих материалов для получений изделий с заданными физико механическими характеристиками

В современных условиях развития рыночной экономики активно повышается энергопотребление, что неизбежно ведет к созданию эффективных энергосберегающих технологий, обеспечивающих комплексное использование сырья и материалов с максимальным снижением вредного воздействия на окружающую природную среду.

Металлургические предприятия неразрывно связаны с производством кокса. Основным отходом технологического процесса получения кокса является коксовая пыль. В то же время энергонесущие отходы могут служить сырьем для производства топливных брикетов.

Брикетирование углей представляет собой процесс механической переработки угольной мелочи в кусковое топливо- брикеты, имеющие определенные характеристики : форму, размер и массу.

Процесс образования брикета из сыпучего материала в следующей последовательности. Материал, засыпанный в пресс-форму , имеет между частицами большое количество пустот, заполненных воздухом. Величина отдельных пустот, заполненных воздухом. Величина отдельных пустот и их общий объем зависят от крупности частиц и ситового, или гранулометрического состава материала. При наложение давления на штемпель частицы материала сближаются и пустоты уменьшаются, а воздух выдавливается наружу через зазор между штемпелем и стенкой прессформ. Энергия давления при этом расходуется на преодоление сил трения частиц при их перемещении относительно друг друга и на трение о стенку прессформы, а также и на разрушение некоторой части частиц. Поэтому уплотнение материала по высоте засыпки происходит не одинаково. Вначале уплотняется слой материала у самого штемпеля, а затем давления передается на нижний слой, причем величина давления и степень уплотнения с глубиной уменьшаются. Таким образом, давление, испытываемое материалом, и его плотность по высоте засыпки будут уменьшаться. Разница в давлении испытываемом материалом и его уплотнении вверху и внизу засыпки будет уменьшается с увеличением давления на штемпель и уменьшением первоначальной высоты засыпки.

По мере сближения частиц между их поверхностями возникают силы сцепления. Проявление сил сцепления будет тем сильнее, чем больше будут сближены частицы. Под влиянием давления в результате возникновения сил сцепления между частицами происходит деформация прессуемого материала и образование куска- монолита.

Происходящая при сжатии деформация материала может стать необратимой или остаточной и частично обратимой или упругой. Величина возникающей необратимой и обратимой деформаций и их соотношение зависит от пластических свойств материала и характеризуют его способность изменять свою форму и объем под влиянием прикладываемого давления. Упругая деформация восстанавливает систему в прежнее состояние после снятия давления и приводит к нарушению структуры полученного брикета и ослаблению связи между частицами. Упругие деформации могут ослабевать и со временем переходить в остаточные. Это происходит, например, если увеличить время пребывания получаемого брикета под давлением.

Таким образом, формирование брикета является результатом последовательно протекающих процессов уплотнения и упрочнения сыпучего материала под влиянием наложенного давления и ослабления структуры брикета после снятия давления.

Отношение первоначальной высоты материала прессформе к высоте его под давлением называется коэффицентом уплотнения

(1)

Отношение высоты брикета после упругого расширения к высоте его под давлением называется коэффициентом упругого расширения

(2)

Исходя из условий постоянной массы (веса) материала,

	(3)
	(4)

где -объемная масса соответственно сушенки до прессования, в сжатом состоянии и брикета после снятия давления.

По величине и можно судить о брикетируемости угля. Значения и дают возможность правильно определить необходимый ход штемпеля и расширение выходной прессформы у пресса.

Кроме характера изменения объема материала при брикетировании, количественное соотношение между полезной энергии E_1, затрачиваемой на пластические деформации, в результате которых материал уплотняется и упрочняется, и энергией упругих деформацией E₂ сжатого материала при снятии давления, ослабляющих структуру брикета. Поэтому более полно о брикетируемости угля можно судить по показателю пластичности

(5)

Литература

1. Крохин, В. Н. Брикетирование углей. / В.Н. Крохин. М.: Недра, 1974.-216 с.

2. Крохин, В.Н. Особенности брикетирования углей с нефтебитумными связующими . / В.Н. Крохин

3. Елишевич, А.Т. Брикетирование угля со связующими. / А.Т. Елишевич. М.: Недра, 1972. - 160 с.