Іванов Анатолій Миколайович. Наукове обгрунтування та створення високоефективних процесів подрібнення в помольному агрегаті з трубним млином на принципі селективності : дис... д-ра техн. наук: 05.17.08 / Національний технічний ун-т "Харківський політехнічний ін-т". - Х., 2006.
Анотація до роботи:
Іванов А.М. Наукове обґрунтування та створення високоефективних процесів подрібнення в помольному агрегаті з трубним млином на принципі селективності.- Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за фахом 05.17.08 – процеси та обладнання хімічної технології. Національний технічний університет “ Харківський політехнічний інститут”. Харків, 2006.
Дисертацію присвячено вирішенню важливої науково-практичної проблеми підвищення ефективності роботи помольного агрегату з ТМ за рахунок теоретичного обґрунтування і створення високоефективних процесів на основі вивчення трьох головних комплексних факторів: раціонального попереднього подрібнення у різних його видах , енергоадаптованого і пульсуючого режимів роботи молольних тіл та ізошвидкісній структурі потоку матеріалу, що подрібнюється, з використанням принципу селективності. Обґрунтовано максимальний розмір часток матеріалу, що подається в млин. Науково обґрунтована доцільність подачі крупки після сепаратора на визначені ділянки усередині першої камери млина. Удосконалена “теорія спадковості” стосовно до одержання цементів різних марок без зниження продуктивності млина. Розроблено наукові основи процесу помелу багатокомпонентних цементів, які дозволяють визначити ступінь попереднього здрібнювання важкоподрібнюваного компонента. Вперше створені теоретичні основи енергоадаптованого в подовжньому та пульсуючого в поперечному перерізах млина режиму роботи молольного завантаження, що дозволяє вибирати раціональні схеми футерівок і форму корпуса млинів. Одержала подальший розвиток математична модель ковзання кульового завантаження по футерівкам різного профілю з урахуванням ступеня заповнення корпуса млина кулями, Науково обґрунтовані ізошвидкісна структура потоку матеріалу, що подрібнюється, і застосування ПАР для її реалізації.
Дисертація присвячена рішенню науково - практичної проблеми встановлення на принципі селективності закономірностей основних робочих процесів, що визначають ефективність здрібнювання в ПА з ТМ: раціональне попереднє подрібнення у різних його видах, високоефективні режими роботи молольних тіл у подовжньому і поперечному перерізах млина й оптимальна швидкість руху матеріалу. Створені і впроваджені в промисловість раціональні способи здрібнювання і пристрої, що є вирішенням важливої наукової і господарської проблеми, яка визначає прогрес у техніці і технології здрібнювання сотень мільйонів тонн різних матеріалів у багатьох галузях промисловості і забезпечує значну економію енергетичних і трудових ресурсів, поліпшує екологію.
1. По раціональному попередньому подрібненню у різних його видах і стадіях отримані такі результати.
Науково обґрунтовано максимальний розмір часток матеріалу, які подаються в ТМ, з умови встановлення постійної величини напружень, що руйнують матеріал. Так , для клінкеру середньої міцності цей розмір складає 7103 м., при міцності часток 10 МПа. Максимальну міцність 100 МПа має фракція ( 0,5 - 1,0) 103 м, при цьому ії абразивність є також максимальною.
Удосконалено теорію спадковості стосовно до одержання різних марок цементу без зменшення продуктивності цементних млинів при наявності в схемі холодильників перештовхуючого типу .
Науково обґрунтовано доцільність подачі крупки після циркуляційних сепараторів на визначені по діаграмі помелу ділянки першої камери ТМ з використанням нової конструкції пнемо - форсунки і нових конструкцій нахилених перегородок.
Розроблено і підтверджено експериментально наукові основи помелу багатокомпонентних цементів з урахуванням абразивності і розміру часток компонентів. Установлено , що дисперсність важкоподрібнюваного компонента складає (0,2 – 0,8) 103 м, а легкоподрібнюваного (0,2 – 1) 103 м., максимальна кількість компонентів цих фракцій при сумісному помелі повинна досягатися одночасно.
Використання способу здрібнювання в шарі матеріалу, який подрібнюється, дозволило створити нове помольне устаткування - барабанно - валковий подрібнювач.
2. Удосконалено математичну модель, що дозволяє визначити параметри ковзання молольних тіл з урахуванням ступеня заповнення та профілю футерівки при рівних інших умовах. При призначенні режиму роботи молольних тіл необхідно враховувати зниження кута підйому їх від ковзання завантаження по футерівці. Так , різниця в кутах відриву, які обчислені з урахуванням і без урахування ковзання, складає для водоспадного режиму з завантаженням на гладкій футерівці 54,96 і 41,7 на східчастій з кутом нахилу 12 . При водоспадному режимі роботи ковзання по східчастій футерівці починається на 20,20 пізніше, ніж по гладкій, що пов'язано з більшим коефіцієнтом зчеплення східчастої футерівки.
3. Вперше теоретично встановлено закономірність зміни кута підйому молольних тіл уздовж барабана млина на основі енергоадаптованого режиму їх роботи за рахунок відповідності зміни кута підйому зміні діаграми помелу для критичного розміру часток, що вимагають здрібнювання стиранням. Так, для клінкеру цей критичний розмір складає в середньому 0,5103 м. Запропоновано залежність для перерахунку залишків на ситі 008 на залишки на ситі 05 і розроблені варіанти реалізації енергоадаптованого режиму, один із яких – використання конічного корпусу млина. Для такого млина розроблена технологічна футерівка, обґрунтовані оптимальний кут конусності (70 - 140) і поточний ступінь заповнення молольним завантаженням корпуса уздовж млина.
4. Науково обґрунтовано і розроблено високоефективні пульсуючий і енергоадаптований режими роботи МТ у будь-якому поперечному перерізі уздовж млина на базі відповідності змін водоспадного і каскадного режимів кількості великих і дрібних часток пропорційно ординатам під і над діаграмою помелу, що побудована по залишках на ситі, розмір отворів якого дорівнює критичному розміру часток, які вимагають здрібнювання стиранням. Так, енергоадаптований режим роботи при постійній продуктивності дає зниження залишку на ситі 008 з 20 % до 13 %.
5. Науково обґрунтовано модель найбільш продуктивної ізошвидкісної структури потоку, критерієм оптимальності якої є сталість швидкості просування матеріалу, що подрібнюється, уздовж барабана. Для реалізації ізошвидкісної структури розроблена спіральна футерівка з кутом нахилу, що змінюється, а також технологія подачі ПАР на різні ділянки млина з метою вирівнювання рухомості потоку матеріалу уздовж млина.
6. ПАР знижують міцність часток усіх фракцій у різному ступені. Дія ПАР найбільше ефективна на частки фракцій (5 – 10)103 м і частки менше (1 – 2)103 м, що дає можливість зробити висновок про доцільність подачі ПАР в млин у зону з максимальною кількістю часток зазначених фракцій. При помелі клінкеру в звичайному режимі і розпилу ПАР усередину млина на задану ділянку залишок на ситі 008 знизився з 20 % до 14 % без зменшення продуктивності.
7. Розроблено методику і визначено величини транспортних характеристик ЛСТМ-1 (коефіцієнт а і коефіцієнт гідравлічного опору l), що відноситься до в’язких неньютонівских ПАР . В усіх випадках коефіцієнт а більше 1 і в середньому дорівнює 1,18. Отримані дані дозволяють розрахувати енергозберігаючу транспортну систему подачі ЛСТМ-1 до млинів.
8. Доведено доцільність подачі ПАР на визначені ділянки уздовж млина. Подача ПАР на ділянку 0,15 - 0,4 від діаметра барабана млина Dб позитивно позначається на роботі млина і дає приріст продуктивності на 11,4 %, а при подачі ПАР на дві ділянки , тобто ще і на ділянку важкоподрібнюваної фракції ( 0,7 - 1.1)Dб, – на 18,5 %. Кількість ПАР при подачі на зазначені зони можна скоротити на 15 – 20 % без істотного зниження ефективності помелу. Розроблена залежність для визначення еквівалентного діаметра поперечного перерізу млина, вільного від завантаження, необхідного для аеродинамічного розрахунку аспірації і польоту часток ПАР. Визначено значення границі поділу і параметри подачі ПАР на різні ділянки уздовж млина.
Найбільш ефективним є спільний вплив на матеріал, що подрібнюється, нового пульсуючого і енергоадаптованого режимів і подачі ПАР на визначені ділянки млина для досягнення ізошвидкісної структури потоку матеріалу. Подача ПАР одночасно з пульсуючим режимом знижує залишок на ситі 008 з 14 % до 9 %.
9. Результати досліджень реалізовані на цементних заводах Росії (Бєлгородському, Михайловському, Подольскому,Ульяновському, Себряковському) та України (Амвросіевському, Балаклійському, Харківському), у галузевих науково-дослідних і проектних інститутах (НДІЦемент, ПІВДЕНДіпроЦемент), використовуються в навчальному процесі при читанні лекцій, виконанні курсових і дипломних проектів (ХДТУБА, БГТУ ім.В.Г. Шухова,УІПА).
Упровадження пульсуючого енергоадаптованого режиму та подача ПАР усередину на задані ділянки цементного млина розміром 4х13,5 м дає річний економічний ефект не менше 2 млн. грн.
Публікації автора:
Рижов О. В, Іванов А.М. Міжкамерні перегородки трубних млинів. Будівельні матеріали і конструкції - К.: - 1971.- №2,- С.20-22 (здобувачем виконаний аналіз конструкцій).
Іванов А. М. Класифікуюча футерівка кульових млинів // Будівельні матеріали і конструкції –К.: - 1972.- №1.- С.16-17.
Иванов А.Н. Соболев Г.П. О ступенчатой футеровке //Химическое машиностроение. – К.: Техника. 1974. – Вып. 20. – С. 3-8 (здобувачем виконано розрахунок сил на ступінчасту футерівку та аналіз її переваг).
Змарада А.А., Иванов А.Н. Дифференциально-волнистая футеровка для цильпебсных камер шаровых мельниц. // Вестник ХПИ №108 Химическое машиностроение .- Харьков: ХГУ, 1974. Вып 6.- С. 9-12 ( здобувач розробив конструкцію футерівки ).
Иванов А.Н ,Соколов В.А., Обод А.П ,Трондин А.Н. О конструировании волнистой классифицирующей бронефутеровки, Сб.трудов МИСИ и БТИСМ.-М.-1975,Т.4, Т.2.- С.13-17 (здобувач запропонував нову конструкцію футерівки).
Иванов А.Н. Боровик А,А, Регулирующая футеровка трубных мельниц, Сборник трудов МИСИ и БТИСМ, Механизация технологических процессов в промышленности строительных материалов.- М.:1980,- С. 181--184. (здобувач запропонував цю футерівку для структури потоку).
Иванов А.Н, Боровик А.А. О комплексном режиме работе мелющей загрузки. Труды ВНИИЦЕММАША.- Тольятти: -1981. Вып.XXIV.- С. 27-32 (здобувачем запропонована ідея комплексного режиму роботи та приклад його реалізації).
Иванов А.Н. Технология изготовления машин для производства строительных материалов. Учеб. пособие. - К.: Вища шк.,1981.- С. 145-152.
Иванов А.Н. Пироцкий В.З . Исследование транспортной способности вязких интенсификаторов помола . Труды НИИЦЕМЕНТа).- М.: 1983,вып.73.- С. 122--127 (здобувач розробив стенд і виконав досліди).
Обод А.П., Иванов А,Н. Определение максимального размера материала, подаваемого в шаровые или трубные мельницы .// Сб. научн. тр. МИСИ и БТИСМ. Моделирование, автоматизация и механизация процессов производства строительных материалов.- М.: 1984.- С.109--114 (здобува обгрунтував методику визначення максимального розміру).
Иванов А,Н, Кобзев И,В. Скорость движения материала в барабанных мельницах .// Сб. научн. тр. МИСИ и БТИСМ. Моделирование, автоматизация и механизация процессов производства строительных материалов.- М.: 1984. - С. 114-119 (здобувач обгрунтував ідею постійної швидкості потоку).
Иванов А.Н. ,Иванова И.Б., Несмеянов Н.П. К вопросу распыла интенсификаторов помола в трубные мельницы. // Сб. научн. тр. Совершенствование техники и технологии измельчения материалов. – Белгород: МИСИ. БТИСМ, 1989, - С.214--219. (здобувач розробив технологію подачі та стенд ).
Иванов А.Н. Проектирование энергосберегающих конических мельниц. // Інтегровані технології та енергозбереження.-Харків: ХДПУ.-1999.- №4, - С.27-31
Иванов А.Н. Расчет процесса измельчения многокомпонентных цементов. // Науковий вісник будівництва.- Харків: ХДТУБА, 1999. - №6, - С.204--208.
Иванов А,Н. Определение степени заполнения конических мельниц. // Науковий вісник будівництва. - Харків: ХДТУБА, 1999. - №8,- С.246--250.
Иванов А.Н. Закономерности энергетического режима работы мелющей загрузки трубных мельниц. // Інтегровані технології та енергозбереження. – Харків: ХДПУ, 2000.- №1,- С.8-12 .
Иванов А.Н., Педан С.А. Предизмельчение и помол материалов.// Науковий вісник будівництва. – Харків: ХДТУБА. –2001.-№13.- С.65-71.
Иванов АН. Исследование энергосберегающего пульсирующего режима работы мелющей загрузки трубных мельниц, // Інтегровані технології та енергозбереження. Харків. ХДПУ, 2000.- №1, - С.14-18.
Иванов А.Н., Балера Н.Д., Александрова Е.Б. Энергетический режим работы трубных мельниц .Труды Международной научно -практической конференции ,Безопасность ,энерго-и ресурсосбережение в промышленности строительных материалов и строительстве на пороге XXI века”. Часть 4, Бел ГТАСМ. – Белгород: 2000.- С. 76-80(здобувач розробив залежності режимів роботи).
Иванов А.Н. Экспериментальные исследования нового режима работы трубных мельниц. // Інтегровані технології та енергозбереження,--Харків: ХДПУ, 2000.-№4, - С.78-88 .
Иванов А.Н. Исследование влияния поверхностно -активних веществ на работу трубных мельниц. // Інтегровані технології та енергозбереження,--Харків: --2001,-№1, –С. 88-101.
Иванов А.Н. Определение режимов работы трубных мельниц с учетом скольжения загрузки. // Інтегровані технології та енергозбереження.-Харків: НТУ “ХПІ” ,-2001. - № 4 .- С. 22-41.
Иванов А.Н. Интенсификация рабочих процессов в трубных мельницах. Зб. наук.пр. «Теорія і практика процесів подрібнення, розділення, змушування і ущільнення. –Одеса: ОНМА.-2003. Вып.10.- С.77-81.
Иванов А.Н. Перспективные измельчители и режимы измельчения. //XII международная научная школа «Вибротехнология-2002» по механической обработке дисперсных материалов и сред.- Одесса: НПО «ВОТУМ»,2002. Вып. 12 .-С.25-28.
Иванов А.Н., Богданов Д.В. Пути интенсификации работы шаровых и трубных мельниц. // Энергосберегающие технологии в дорожной и строительной технике. Межвузовский сборник статей.- Белгород: 2002.- С. 78 – 83. (здобувач дав напрямки інтенсифікації роботи млинів).
Иванова И.Б., Иванов А.Н. Перспективные схемы измельчения. // Вестник НТУ «ХПИ». Сб. научн. тр. Тематический выпуск «Химия, химическая технология и экология», -Харьков: 2002.- №9 т.1 – С. 32 – 36. (здобувач дав перспективні схеми подрібнення).
Иванов А.Н., Кулаенко О.А. Расчет скольжения мелющей загрузки в барабанных мельницах. // Інтегровані технології та енергозбереження.- Харків: НТУ “ХПІ”, 2003.- №1.- С.90-107. (здобувачем запропоновані розрахункові залежності )
Иванов А.Н. К расчету аэродинамики барабанных мельниц. // Науковий вісник будівництва, ХДТУБА.-Харків:– 2002.– №19. - С.136 – 140.
Иванов А.Н. Основные принципы усовершенствования шаровых барабанных мельниц. Межвузовский сборник Энергосберегающие технологические комплексы и оборудование для производства строительных материалов. –Белгород:-БГТУ им В.Г. Шухова,2003. - С.96-102.
Иванов А.Н. Энергосберегающая технология и техника помола цемента.//Сборник докладов на Международном конгрессе, посвящённом 150-летию академика В.Г. Шухова.- Белгород. БГТУ им. В.Г. Шухова.2003.- С.310-312.
Иванов А.Н. Энергоадаптированный режим работы ШБМ и его реализация. // Вісник НТУ “ХПІ” . Хімія, хімічна технологія та экологія . –Харків: НТУ “ХПІ”, 2003, - Вип.17.–С.123-128.
Иванов А.Н.Использование футеровки БРОПЭКС для реализации энергоадаптированного режима работы ШБМ. // Інтегровані технології та енергозбереження.- Харків: НТУ “ХПІ”, 2004,- №1.- С.14-18.
Иванов А.Н., Чудный А.Ю. Использование отходов производств в качестве интенсификаторов помола.// Вестник БГТУ.Часть V1. –Белгород:-БГТУ им В.Г. Шухова.2004,-№ 8. - С.153-159. (здобувач запропонував використання відходів при роботі млинів ).
Иванов А.Н., Чудный А.Ю. Интенсификация работы трубных мельниц замкнутого цикла. // Вестник НТУ “ХПИ”. Химия, химическая технология и экология .-Харьков: НТУ “ХПИ”, 2004. - № 29.- С.104-112. (здобувач дав ідею і способи ліквідації викидів пилу в атмосферу ).
Иванов А.Н.,Чудный А.Ю. Расчёт пневмотранспорта крупки сепаратора в трубные мельницы. Вісник НТУ “ХПІ”.Хімія,хімічна технологія і екологія.-Харків: НТУ “ХПІ”, 2004.- Вип.40. - С.72-76. (здобувач дав методику розрахунку).
Иванов А.Н. О скольжении загрузки в трубных мельницах // Інтегровані технології та енергозбереження.- Харків: НТУ “ХПІ”, 2005.- №3. - С.75-82 .
Иванов А.Н.,Чудный А.Ю. Оптимизация возврата крупки после сепаратора в трубные мельницы. // .Вісник НТУ “ХПІ”. Хімія,хімічна технологія і екологія.-Харків: НТУ “ХПІ”,2005.Вип.51.- С.94-99.(здобувач дав метод рішення проблеми).
Иванов А.Н., Чудный А.Ю. Резервы повышения эффективности замкнутого цикла измельчения .. Вісник НТУ “ХПІ”.Хімія,хімічна технологія та екологія. -Харків: НТУ “ХПИ”, 2005.Вип.26. – С.44-53. (здобувач дав перелік резервів).
Межкамерная перегородка шаровой мельницы. А.с. 325989 СССР М. Кл. ВО2С 17/24./ А.В. Рыжов, А.Н. Иванов ( СССР).--№1402633/29-33; Заявл. 09.11.1970; Опубл.19.01.1972,Бюл.№4. -2 с.
Способ помола портландцементного клинкера и добавок. А.с.607589 СССР, М.Кл2 В 02с23/06./ В.З. Пироцкий, А.Н. Иванов, Н.С. Мацуев и А.А. Боровик (СССР). -№2445550/29-33;Заявл. 24.01.77. Опубл. 25.05.78, Бюл.№19.-3 с.
Способ измельчения материала в шаровой мельнице периодического действия .А.с 833312.СССР, М. Кл3. В02С 23/06. / А.А Боровик, А.Н.Иванов, А.Г.Кисель (СССР). - №2777573;Заявл. 06.06.79; Опубл.02.02.81,Бюл. №3.-4 с.
Способ измельчения материалов в трубной мельнице. А.с.1005904 В02С 23/06. / А.Н.Иванов, А.Г.Кисель, А.А.Боровик ( СССР).-№3306761 /29-33;Заявл. 22.06.81; Опубл. 23.03.83, Бюл. №11.- 3 с.
Устройство для ввода интенсификаторов помола в барабанную мельницу. А.с 1011259 SU, В02С 23/02. / А.Н.Иванов, А.Г. Кисель, А.А.Соловьев (СССР).-№3342812 /29-33;Заявл. 14.07.81; Опубл.15.04.83, Бюл. №14.-3 с.
Межкамерная перегородка трубной мельницы. А.с 1034773 SU, В02С 17/18. / А.Н.Иванов, А.Г. Кисель (СССР).-№3395591;Заявл. 10.02.82; Опубл.15.04.83, Бюл. №14.-4 с.
Футеровка барабанной мельницы. А.с. 1074594 SU .В02С 17/22. / А.Н.Иванов, А.Г.Кисель, А.А. Боровик (СССР).-№3242276 /29-33;Заявл. 18.01.81; Опубл.23.02.84, Бюл. №7.-3 с.
Способ помола цемента. А.с.1079288 SU,В02С 19/00. / А.А.Молодцов, В.А. Чурюмов, К.Ф. Матвиенко, А.Б. Бреслер, В.З. Пироцкий, А.Н. Иванов (СССР).--№3556489/29-33; Заявл. 22.02.83; Опубл.15.03.84, Бюл.№10.-4 с.
Устройство для разгрузки емкостей, периодически заполняемых жидкостей. А.с. 1118610 SU, В67Д 5/00. / А.Н.Приходько, А.Н.Иванов, А.Г.Кисель, В.А.Клищенко (СССР),--№ 3570155 /28-13;Заявл. 28.03.83; Опубл.15.10.84, Бюл.№38.-4 с.
Способ регулирования процесса измельчения материалов в трубной мельнице. А.с.1151305 SU, В02С 25/00. /А.Н.Иванов,А.Г.Кисель,Б.В.Алексеев (СССР).-№3594763/29-33; Заявл.25.05.83.Опубл.23.04.85.Бюл.№15.-3 с.
Способ помола клинкера. А.с.1230683 SU, В02С 23/06./ В.Е. Ведь, А.Н.Иванов, А.А.Новосельцев, А.А.Шамаева, К.Т.Подорван (СССР).-№3816708; Заявл. 27.11.84.; Опубл.15.01.86, Бюл.№1.-3 с.
Устройство для регулирования дальности и дисперсности распыла интенсификаторов помола в трубные мельницы. А.с.1299625 SU, В02С 23/06. / А.Н.Иванов, И.Б.Иванова, А.Г.Кисель (СССР) -№3941291/29-33;Заявл. 08.07.85; Опубл.30.03.87, Бюл.№12.-3 с.
Способ помола портландцементного клинкера и добавок. А.с.1301490 SU.В02С 23/06. / А.Н.Иванов, А.Г.Кисель, И.Б.Иванова (СССР) -3957487 /29-33;Заявл. 19.07.85. Опубл. 07.04.87. Бюл. №13.-2 с.
Способ помола клинкера. А.с.1457999 SU, В02С 23/06. / А.Н.Иванов, А.Г.Кисель (СССР) --№4143731 /29-33;Заявл. 04.11.86; Опубл. 15.02.89, Бюл.№6.-2 с.
Пат. 50843 Україна, В02С23 /Спосіб помелу матеріалів в трубних млинах. / Іванов А.М.(Україна). -№2000020953; Заявл. 21.02.2000; Опубл. 15.11.2002. Бюл. №11.- 4 с.
Пат. 70927 Україна, В02С23/06, Спосіб подрібнення матеріалів в трубних або кульових млинах / Іванов А.М.(Україна).-№ 2000020951; Заявл. 21.02.2000, МПК 7В02С23/06 Опубл. 15.11.2004. Бюл. №11.-7 с.
Декл. пат.46246 Украіна В02С . Спосіб помелу та млин для його здійснення./ Іванов А.М., Педан С.О.(Україна).-№ 20011042744; Заявл. 23.04.2001; Опубл. 15.05.02. Бюл. №5.-5 с.
В опублікованих авторських свідоцтвах та патентах зі співавторами здобувачу належить написання формул винаходів і опис заявок.