Строительство и архитектура. – 4. Современные строительные материалы

УДК 666.94.052.3

Мурог В.Ю., Петров О.А.

Энергозатраты на получение цементов в дисмембраторе

Белорусский государственный технологический университет

Одним из основных показателей, характеризующих целесообразность производства того или иного материала, является энергоемкость его получения. Применительно к процессам измельчения материалов основной характеристикой энергоемкости являются удельные энергозатраты.

На сегодняшний день одними из наиболее перспективных измельчающих машин для получения высокодисперсных цементов являются дисмембраторы вследствие их компактности, относительно небольшой энергоемкости по сравнению с традиционными помольными установками, простоты в обслуживании, но главным образом из-за многократности числа ударных воздействий на частицу материала при высокой энергонапряженности взаимодействия с рабочими органами.

С целью получения зависимости, описывающей изменение удельной поверхности цемента от конструкционных характеристик и параметров работы дисмембратора, нами были проведены следующие исследования. Помол цемента проводился путем его однократного пропускания через пятирядный дисмембратор при различных частотах вращения ротора. Его линейная скорость изменялась от 7,5 до 50 м/с. При этом замерялся расход электроэнергии и определялась удельная поверхность получаемого цемента при помощи прибора ПСХ–8А (Россия) по воздухопроницаемости и пористости уплотнённого слоя частиц.

Полученные экспериментальные данные были обработаны на ЭВМ методом регрессии с последующей сплайновой аппроксимацией и интерполяцией [1]. Сущность регрессии заключается в получении параметров определяемой функции такими, чтобы она приближала «облако» исходных точек с наименьшей квадратичной погрешностью.

В результате была получена эмпирическая зависимость прироста удельной поверхности цемента от энергозатрат на его помол в виде

,

(1)

где S – удельная поверхность полученного цемента, см²/г; S₀ – удельная поверхность материала до измельчения, см²/г; q – удельные затраты на помол цемента, кВт×час/т; i – количество ступеней измельчения дисмембратора.

Под ступенью измельчения i в данном случае подразумевается число ударных столкновений частиц материала с измельчающими элементами (пальцами) дисмембратора, условно соответствующее количеству концентрических рядов пальцев. Причем наименьшая погрешность расчета получается, если в зависимость (1) подставлять значение i - 1. Это объясняется тем, что доля участия первого ряда ударных элементов непосредственно в процессе разрушения не превышает 7-10% [2]. Его роль, в основном, сводится к равномерному распределению материала и разгону частиц до скоростей, достаточных для ударного измельчения. К подобным же заключениям пришли и исследователи [3]. По их данным она не превышает 5%.

Как показали проведенные исследования, наибольшая сходимость расчетных значений с опытными данными наблюдается при помоле цемента до удельной поверхности в 3000 см²/г. Погрешность расчета при этом лежит в пределах 5%, а удельные энергозатраты составляют около 6 кВт×час/т. При домоле цемента до 4000 см²/г энергозатраты составляют порядка 9-10 кВт×час/т при погрешности расчета в 25-30%. При получении высокодисперсных цементов с удельной поверхностью порядка 5000 см²/г энергозатраты достигают 16–17 кВт×час/т при погрешности расчета порядка 5-7%.

Данная формула хорошо увязывается с теоретическими положениями, согласно с которыми при увеличении удельной поверхности цемента свыше 3000 см²/г при измельчении в традиционных помольных системах «сухим» способом рост удельных энергозатрат пропорционален получаемой поверхности в степени 1,5-2 [4].

Для определения удельных энергозатрат q, кВт×час/т, полученная зависимость (1) легко может быть преобразована и записана в виде

.

(2)

Для проверки ее адекватности нами был произведен расчет опытно-промышленного семирядного дисмембратора с фрезерованным ротором диаметром 300 мм, частотой вращения 4000 мин^-1 и установленной мощностью привода 3 кВт. Затем было сделано сравнение полученных расчетных и опытных значений исследуемых параметров, на основании которого можно сделать заключение, что погрешность расчета в среднем не превышает 10–15%, что является вполне приемлемым для промышленных расчетов результатом.

Полученные зависимости (1) и (2) позволяют с вполне удовлетворительной точностью оценить удельные энергозатраты на получение тонкодисперсных цементов в дисмембраторах, либо прогнозировать получаемую дисперсность цементов при их домоле в измельчителях-активаторах этого типа с известными конструкционными характеристиками.

Литература:

1. Поршнев С.В. Компьютерное моделирование физических процессов с использованием пакета MathCAD. М.: Новая планета. 2002. 252 с.

2. Мурог В.Ю., Гарабажиу А.А. Определение критической скорости разрушения частиц материала в мельницах ударного действия // Новые технологии в химической промышленности: Материалы докладов Международной научно-технической конференции. Мн.: БГТУ, 2002. Ч. 1. С 249–251.

3. Лапшин В.В., Козловский А.З. Расчет производительности дезинтегратора с плоскими ударными элементами // Разработка теории и конструктивного оформления машин и аппаратов интенсивных действий с участием зернистых материалов. Иваново. 1984. С. 32-31.

4. Мурог В.Ю., Вайтехович П.Е. Влияние домола цемента на прочность бетонных изделий // Строит. Материалы. 2004. № 6. С. 36 - 38.

Сведения об авторах:

1. Мурог Виталий Юрьевич – старший преподаватель кафедры "Машины и аппараты химических и силикатных производств" Белорусского государственного технологического университета. Кандидат технических наук.

Почтовый адрес: Республика Беларусь, 220096, г. Минск, ул. Голодеда, 5-2-26.

Контактные телефоны:

моб.: +375297568691

дом.: +375173405414

раб.: +375172260039

e-mail: vymrik@yandex.ru

2. Петров Олег Алексеевич – старший преподаватель кафедры "Машины и аппараты химических и силикатных производств" Белорусского государственного технологического университета. Кандидат технических наук.

Почтовый адрес: Республика Беларусь, 220024 Минск, ул. Асаналиева, 10-128.

Контактные телефоны:

моб.: +375295697475

раб.: +375172260039

e-mail: poa9922@yandex.ru