Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Томский политехнический университет

УТВЕРЖДАЮ

Декан ХТФ

__________________Погребенков В.М.

«_____»_____________________2009 г.

Основы проектирования и Оборудование заводов тугоплавких неметаллических и силикатных материалов (часть II)

Методические указания к лабораторным работам, самостоятельной работе и курсовому проектированию

по курсу «Основы проектирования и оборудование заводов ТНСМ»

направления подготовки бакалавра 240100

«Химическая технология и биотехнология»

и специальности 240304 «Химическая технология тугоплавких

неметаллических и силикатных материалов»

дневной и заочной форм обучения

Издательство ТПУ

Томск 2009

УДК 666.1.01

Основы проектирования и оборудование заводов тугоплавких неметаллических и силикатных материалов (часть II): Методические указания к лабораторным работам, курсовому проектированию и самостоятельной работе по курсу «Основы проектирования и оборудование заводов ТНСМ» направления подготовки бакалавра 240100 «Химическая технология и биотехнология» и специальности 240304 «Химическая технология тугоплавких неметаллических и силикатных материалов » дневной и заочной форм обучения. - Томск: Изд. ТПУ, 2009 г. - 24 с.

Составители доцент, к.т.н. Митина Н.А.,

проф., к.т.н. А.А. Громов.

инж. А.Т. Добролюбов.

Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию методическим семинаром кафедры технологии силикатов 29 июня 2009 г.

Зав. кафедрой ТС,

проф., д.т.н. Верещагин В.И.

Введение

Выполнение расчетов основных аппаратов технологии ТНСМ производится студентами 4 и 5 курсов, ознакомленными с технологическими процессами, физико-химическими расчетами шихт и смесей на всех стадиях производства. Расчеты выполняются в рамках выполнения лабораторных работ по дисциплине «Оборудование заводов и основы проектирования» направления подготовки бакалавра 240100 «Химическая технология и биотехнология» и курсового проекта по дисциплине «Оборудование заводов ТНСМ» для специальности 240304.

Перед студентами, выполняющими расчеты аппаратов в рамках лабораторных работ, ставятся задачи:

• углубление и закрепление теоретических знаний по технологии ТНСМ и оборудованию заводов путем более подробного ознакомления с конструкцией и эксплуатацией отдельных видов специального оборудования;

• овладение методикой расчета аппаратов, включая детальные знания по компоновке ходовой части аппарата, теории и технологии измельчения, анализа основных показателей работы аппарата и оптимизации его рабочих характеристик.

Общие сведения об измельчении материалов

Процесс уменьшения размеров кусков твердых материалов механическим путем – путем преодоления силы сцепления частиц – называют процессом измельчения. Обычно процесс измельчения крупных кусков называют дроблением, а процесс измельчения мелких кусков –помолом (табл.1).

Измельчение широко применяется в силикатной промышленности, так как использование измельченных твердых тел позволяет значительно ускорить химическое взаимодействие, обжиг, сушку и другие процессы, протекающие тем быстрее, чем больше поверхность участвующих в них твердых тел.

Процесс измельчения характеризуется степенью измельчения – отношением среднего размера куска до измельчения к среднему размеру куска после измельчения :

,

где i – степень измельчения.

Куски исходного материала или частицы, получаемые в результате измельчения, не имеют правильной формы. Поэтому на практике размеры кусков ( и ) характеризуются размером отверстий сит, через которые просеивают сыпучий материал до и после измельчения.

Процесс измельчения в зависимости от размеров кусков или частиц конечного продукта подразделяют на дробление и помол. Кроме этого выделяют следующие виды дробления и помола:

Таблица 1

Классификация способов дробления и помола

Дробление	Крупное	Среднее		Мелкое		Тонкое
Размер кусков после дробления, мм, более	100	30		3		0,5
Помол	Грубый		Тонкий		Сверхтонкий
Размер частиц, мм, менее	0,5		0,1		0,05

Крупное и среднее дробление проводится, как правило, сухим способом, а тонкий и сверхтонкий помол - как сухим, так и мокрым способами (в воде или другой жидкости). При мокром способе измельчения частицы получаемого продукта имеют более равномерную величину; кроме того, при этом уменьшается пылеобразование и облегчается выгрузка готового продукта.

В существующих дробильно-помольных машинах распространенными способами измельчения материала являются: раздавливание, истирание, изгиб, удар или комбинирование перечисленных способов − раздавливание и истирание, раздавливание и изгиб, удар и истирание (рис.1).

Способы измельчения выбирают в зависимости от физических свойств материала, начальной величины кусков и необходимой степени измельчения.

Основным физико-механическим свойством, определяющим выбор того или иного способа измельчения материала, является механическая прочность материала (предел прочности при сжатии и растяжении). Все материалы по прочности можно разделить на:

- твердые материалы прочность более 50 МПа (прочные известняки, гранит, базальт, серный колчедан, медные и железные руды, мрамор, кварц, фосфориты и др.);

- материалы средней прочности – 10-50 МПа (сланцы, слабые известняки и песчаники и др.);

- мягкие материалы − менее 10 МПа (глина, каменный уголь, торф, комкующиеся соли).

На выбор метода измельчения большое влияние также оказывают склонность материала к комкованию, его влажность и другие свойства.

При выборе дробильно-помольных машин необходимо учитывать: эксплуатационные расходы, удельный расход энергии, степень измельчения, свойства материалов, в частности, материалы должны иметь наименьшие сопротивления возникающих в машинах усилиям в виде удара, истирания, изгиба или их комбинации. Процесс измельчения материалов является весьма сложной операцией и зависит от их однородности, плотности, вязкости, твердости, формы кусков, влажности и.т.д.

Рис. 1 Методы измельчения материалов

а) раздавливание; б) истирание; в) раскол; г) удар; д) раздавливание и истирание; е) раздавливание, истирание, изгиб; ж) удар и истирание

Отечественные ученые В.Л.Кирпичев, Л.Б. Левенсон, З.Б. Канторович, П.А. Ребиндер и другие внесли значительный вклад в создание теории и разработку конструкций дробильно-размольных машин.