Техника / 1. Металлургия

К.т.н. Егоров И.Н., д.т.н. Егорова С.И., к.ф.-м.н. Лемешко Г.Ф.

Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону, Россия

Влияние градиента индукции переменного магнитного поля на эффективность помола ферромагнитных материалов в бильной мельнице

Одним из методов интенсификации сухого помола ферромагнитных материалов в бильной мельнице является воздействие на дисперсную среду при помоле неоднородным переменным и постоянным магнитными полями, силовые линии которых взаимно перпендикулярны и параллельны плоскости вращения бил [1].

На ферромагнитную частицу в неоднородном переменном магнитном поле действует сила: , где - величина магнитного момента частицы, - угол между векторами магнитного момента частицы и магнитной индукции . Если и сонаправлены, то частица будет втягиваться в область более сильного магнитного поля. Если и антипараллельны, то сила направлена в сторону убывания магнитного поля. Так как частица находится в переменном магнитном поле, то направление силы, действующей на нее, меняется с той же частотой, с которой меняется поле. Таким образом, частицы дисперсной системы приходят в движение. Постоянное магнитное поле ограничивает область движения частиц. Таким образом, под действием переменного неоднородного и постоянного магнитного поля дисперсная ферромагнитная среда переходит в состояние магнитоожижения.

Экспериментально установлено, что движение ферромагнитных частиц начинается при достижении градиента индукции не менее 20 мТл/м. При градиенте индукции = 32 мТл/м переменного с частой 50 Гц магнитного поля поступательное движение частиц феррита стронция массой (0,0008 – 0,2248) г достигает 1 мм, при = 65 мТл/м - 55 мм. Если в поле находится большое количество частиц, то на каждую, кроме силы со стороны неоднородного переменного магнитного поля и силы тяжести, будут действовать силы, обусловленные воздействием на частицу магнитных полей соседних частиц, силы трения между движущимися частицами, а также силы, действующие на частицу со стороны других частиц во время их соударения.

Интенсивность движения дисперсной среды в магнитовибрирующем слое зависит от многих факторов: градиента индукции и индукции переменного магнитного поля, индукции постоянного магнитного поля, размеров и магнитных свойств частиц, вязкости среды и др.

Для изучения влияния величины градиента индукции переменного магнитного поля на эффективность помола в бильной мельнице проводились исследования гранулометрического состава порошковых проб, выделенных через 0,5, 10 и 20 минут измельчения феррита стронция. Характеристики исходного материала: средний размер частиц 81,3 мкм, дисперсия 97,6 мкм, максимальный размер частиц 550 мкм, частицы, имеющие размер больше 200 мкм, составляли 87% (по массе).

Помол исходного материала проводился в бильной мельнице без электромагнитного воздействия и в электромагнитном поле.

Зависимости процентного содержания и среднего размера частиц исследуемых фракций порошка в зависимости от времени помола в бильной мельнице приведены на рис. 1 (помол без электромагнитного воздействия) и рис. 2 (помол в постоянном магнитном поле с индукцией 15,4 мТл и переменном с градиентом индукции а) 27,5 мТл/м; б) 90 мТл/м). Из рис. 1 видно, что после 6 мин помола в мельнице без электромагнитного воздействия средний размер частиц уменьшился до 36,2 мкм, относительное число частиц, имеющих такой размер - 1,6% . Через 15 минут помола средний размер частиц уменьшился до 22,2 мкм и относительное число частиц такого размера составило 9,4 %. Через 20 мин. помола средний размер частиц уменьшился до 19,2 мкм и относительное число частиц такого размера составило 19,7%. Из рис. 2а следует, что через 6, 15 и 20 мин. помола при = 27,5 мТл/м, средний размер частиц уменьшился до 14,5 мкм, 9,3 мкм и 9,0 мкм, соответственно, а относительное число частиц, имеющих такой размер, составило 17,8%, 32,8%, 35,6%. Из рис. 2б следует, что через 6, 15 и 20 мин. помола при = 90 мТл/м средний размер частиц уменьшился до 11,1 мкм, 5,6 мкм и 2,9 мкм, соответственно, а относительное число, частиц имеющих такой размер, составило 29,8%, 65%, 89,3% .

Рис. 1. Зависимости процентного содержания и среднего размера частиц исследуемых фракций порошка от времени помола в бильной мельнице

Очевидно, измельчение идет не только за счет соударения частиц с билами мельницы, но и за счет самоизмельчения в электромагнитном поле, причем с увеличением градиента индукции переменного магнитного поля в процессах разрушения частиц возрастает роль самоизмельчения. Значения среднего размера частиц и однородность порошка обусловлены в большей степени режимами электромагнитного воздействия.

Рис. 2. Зависимости процентного содержания и среднего размера частиц исследуемых фракций порошка от времени помола в бильной мельнице при электромагнитном воздействии: постоянное магнитное поле с индукцией 15,4 мТл и градиент индукции переменного магнитного поля а) 27,5 мТл/м; б) 90 мТл/м

Литература:

1. Авторское свидетельство РФ № 2306180. Способ измельчения магнитных материалов и устройство для его осуществления / Егоров И.Н., Вернигоров Ю.М., Егорова С.И. Кл. 6 В02С 13/00, Опубл. 2007.09.20.