Механические свойства сыпучих тел при измельчении в мельницах

Машиностроение и машиноведение

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК

1. Конкс Г.А., Лашко В.А. Мировое судовое дизеле-строение. Концепции конструирования, анализ международного опыта Издательство: Машиностроение. 2005, 512 с.

2. Возницкий И.В., Пунда А.С. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Том 1. Теория и эксплуатация двигателей. М. : Моркнига, 2010. 384 с.

3. Ведущие промышленные предприятия России [Электронный ресурс] // Национальный реестр. URL: http://www.leading-industry.ru. (Дата обращения 22.06.2015).

4. Сорокин В.М., Курников А.С. Основы триботехники и упрочнения поверхностей деталей машин : курс лекций. Нижний Новгород : Изд-во ВГАВТ, 2006. 273 с.

5. Хоанг Куанг Лыонг, А. Ф. Дорохов, И. А. Апкаров. Исследования характеристик тепловыделения судо-

вого двигателя внутреннего сгорания при дизельном и газодизельном рабочем процессе по экспериментальной индикаторной диаграмме // Вестник Астра-хан. гос. техн. ун-та. Сер.: Морская техника и технология. 2014. № 1. С. 67-76.

6. Шнейдер Ю.Г. Эксплуатационные свойства деталей с регулярным микрорельефом. Л. : Машиностроние, 1982. 346 с.

7. Тепинкичеева В.К. Металлорежущие станки. М. : Машиностроение, 1973. 472 с.

8. Изготовление штампов, пресс-форм и приспособлений. М. : Высшая школа, 1974. 387 с.

9. Арзамасов Б.Н., Сидорин И.И., Косолопов Г.Ф. Материаловедение. М. : Машиностроение, 1986.

10. Зеббар Джаллел, Сатжанов Б. С. Расчет температурного состояния цилиндровой втулки судового дизеля // Вестник Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер.: Морская техника и технология. 2009. № 1. С. 151-155.

УДК 669.71:502.3 Ястребов Константин Леонидович,

д. т. н., профессор кафедры «Мировая экономика», Иркутский национальный исследовательский технический университет, тел. 89086476118, e-mail: jarosvet@istu.irk.ru

Кондратьев Виктор Викторович, к. т. н., начальник отдела инновационных технологий ФТИ, Иркутский национальный исследовательский технический университет, тел. 89025687702, e-mail: kvv@istu.edu

Николаев Михаил Дмитриевич,

генеральный директор ООО «Торговый дом «БайкЛЬ>, тел. 89025661166, e-mail: splav-al@yandex.ru

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СЫПУЧИХ ТЕЛ ПРИ ИЗМЕЛЬЧЕНИИ В МЕЛЬНИЦАХ

K. L. Yastrebov, V. V. Kondratiev, M. D. Nikolaev

MECHANICAL PROPERTIES OF GRANULAR MATERIALS DURING GRINDING IN MILLS

Аннотация. В статье проведено исследование характеристик крупности частиц сыпучего материала. Описаны формы и размеры частиц, характеристики проб сыпучего материала. Определен класс фракции сит: того, через которое прошла данная фракция, и того, на котором она задержалась. Приведен график гранулометрического состава, на котором по оси абсцисс откладываются размеры отдельных фракций или их логарифмы, а по оси ординат - выход отдельных фракций в процентах от веса всей пробы. Классифицированы сыпучие тела и минеральные частицы по крупности. Описаны виды обломочных и песчаных материалов. Проанализировано взаимодействие воды и водяного пара с сыпучими материалами в зависимости от крупности. Обратимые и необратимые деформации непосредственно зёрен обусловлены упругими деформациями сыпучего тела. Приведен модуль деформации сыпучего тела.

Ключевые слова: основы динамики сыпучих тел, механические свойства сыпучих тел, рудное мокрое самоизмельчение, дезинтегратор, методы и аппаратурное оформление, управление комплексом измельчения.

Abstract. The article investigates the characteristics of the particle size of the granular material, describes the shape and size of the particles, the sample characteristics of the granular material and defines a fraction class of a sieve, through which given faction passed, and the one on which it stood. The graph of granulometric composition is given, where the abscissa axis is the size of the individual fractions or their logarithms, and the ordinate is the output of individual fractions in percent by weight of the sample. Bulk solids and mineral particles are classified by size. The types of debris and sand materials are described. The interaction of water and water vapor with the bulk material depending on size is analyzed. Reversible and irreversible deformation of the grains directly are due to elastic deformation of the bulk solids. The bulk modulus of deformation of the solid is given.

Keywords: the basics of the dynamics of granular materials, mechanical properties of bulk solids, wet ore selfgrinding, disintegrator, methods and instrumentation, management of complex grinding.

Введение

Крупность частицы сыпучего материала характеризуется наибольшим её размером d, выраженным в миллиметрах. Форма частицы определяется соотношением между её длиной I и поперечными размерами а и Ь. Различают частицы угловатые, округленные и неправильной формы. Проба сыпучего материала характеризуется зерно-

вым или гранулометрическим составом. Гранулометрическим составом сыпучего тела называется относительное содержание в нём частиц разной крупности, выраженное в процентах от общего веса пробы. Грансостав сыпучего тела устанавливается последовательным просеиванием (или грохочением) пробы через ряд сит или решет с отверстиями разного размера. Класс фракции определя-

ется размерами отверстии двух сит: того, через которое прошла данная фракция, и того, на котором она задержалась. Гранулометрический состав может быть изображен в виде графика, на котором по оси абсцисс откладываются размеры отдельных фракций или их логарифмы, а по оси ординат -выход отдельных фракций в процентах от веса всей пробы [1]. Совокупность частиц размером от ймлх до 0,8 dмAx называется группой наибольших частиц.

Постановка задачи

Известна мельница мокрого рудного самоизмельчения, включающая обечайку, футерованную бронеплитами и лифтёрами, загрузочную воронку, пустотелую цапфу, загрузочную торцевую крышку и разгрузочную торцевую крышку с решеткой, лифтёрами, центральным конусом, пуль-поподъёмниками и разгрузочной пустотелой цапфой.

Недостатками указанной мельницы являются недостаточная технологичность и надёжность, низкая производительность и эффективность работы.

Задачей изобретения является разработка оптимальной конструкции мельницы мокрого рудного самоизмельчения с высокой технологической и механической надёжностью, высокой производительностью и эффективностью при работе, обеспечивающей минимально возможное переизмельчение перерабатываемого материала с минимально возможной величиной удельного расхода электроэнергии.

Поставленная задача решается тем, что в мельнице мокрого рудного самоизмельчения, включающей загрузочный и разгрузочный патрубки, установленный с возможностью вращения пустотелый барабан с торцевыми крышками и решёткой со стороны разгрузки и привод, длина загрузочного патрубка составляет соответственно 0,15-0,3 и 0,3-0,5 диаметра барабана мельницы, внутренняя поверхность торцевой крышки барабана со стороны загрузки выполнена биконусной формы с углами конусности 170 и 150 о и футерована 8-10 коническими бронеплитами, закрепляемыми лифтёрами, разгрузочная решётка выполнена из 8-10 ступенчатой фигуры для формирования желобов разгрузки мельницы с центральным конусом, максимальный диаметр которого 0,3-0,5 диаметра барабана, причём перфорированная часть секторов выполнена от периферии длиной по радиусу 0,15-0,3 диаметра барабана, сектора решётки закреплены 8-10 клиновыми лифтёрами, при этом внутренняя поверхность барабана футеруется 8-10 элементами футеровки, за решеткой

смонтированы соприкасающиеся с внутренней поверхностью барабана в количестве 8-10 штук пульпоподъёмники прямолинейные по радиусу от центра на длину 0,15-0,3 диаметра барабана и криволинейные по периферии, снаружи барабана мельница укомплектована двумя опорными бандажами, опирающимися на роликоопоры, и шкивом клиноременной передачи, а сам привод смонтирован над мельницей на отдельной опорной раме.

Мокрое рудное самоизмельчение является в определенном смысле универсальным процессом подготовки горного сырья к последующим операциям обогащения полезных ископаемых. Практически руды всех типов и разновидностей, металлов и минералов с той или иной степенью эффективности достаточно успешно дробятся, измельчаются и диспергируют с помощью мельниц рудного самоизмельчения. Все типы глин, находящиеся в рудах, эффективно подвергаются дезинтеграции и исключительно тщательно оттираются и отмываются от измельченных зерен горных пород. При наличии достаточно большого количества глины в исходной руде или при повышенной хрупкости зёрен ценного компонента (алмазы, танталиты, колумбиты и др.) мельницы рудного самоизмельчения достаточно эффективно подготавливают сырье при каскадном режиме работы рудной загрузки. В случае повышенной прочности и крепости горных пород, составляющих исходное питание, мельницы рудного самоизмельчения успешно работают при смешанном каскадно-водопадном режиме движения рудной загрузки. Это позволяет, изменяя параметры механического и технологического режима работы оборудования, обеспечивать требуемую оптимальную производительность, эффективность работы мельниц и качество готового продукта, что предполагает возможность использования этого процесса и для дезинтеграции сильно глинистых металлоносных песков россыпных месторождений. Основное преимущество мельниц рудного самоизмельчения -способность принимать крупные куски руды и выдавать достаточно мелкий готовый продукт измельчения. Мельницы рудного самоизмельчения способны заменить несколько дробильно-измельчительных агрегатов, благодаря чему исключается необходимость во вспомогательных внутрифабричных транспортных устройствах, промежуточных бункерах, питателях и пр. В результате сокращаются капитальные затраты на сооружение корпусов дробления и измельчения; в ряде случаев экономия достигает 35-45 %, снижаются эксплуатационные расходы, улучшаются

Машиностроение и машиноведение

условия труда. Немаловажное свойство мокрого рудного самоизмельчения - избирательность измельчения руды. Благодаря этому свойству повышается сохранность природной крупности зёрен ценных минералов в процессе подготовки минерального сырья. Отмечается повышение качества концентратов при обогащении золотосодержащих, касситеритовых, алмазосодержащих, асбестовых и иных руд, увеличение выхода средней крупности кристаллов алмазов при самоизмельчении кимберлитов, снижение перехода в труднообогатимые мелкие классы и шламы редких и редкоземельных минералов. Наблюдаемые трудности внедрения мельниц рудного самоизмельчения чаще вызваны недостаточной глубиной проработки вопросов при выполнении лабораторных и полупромышленных исследований и испытаний этого процесса, а также конструктивными особенностями современных отечественных и зарубежных мельниц рудного самоизмельчения. Так, из-за необходимости использования подшипников скольжения загрузочная цапфа мельниц имеет значительное удлинение, что осложняет загрузку мельницы рудой даже при малых типоразмерах оборудования.

Свойства сыпучих тел

По степени однородности состава различают рядовые сыпучие тела

d

MAX

d

> 2,5 и сортированные

d

MAX

d

<2,5.

•min "min

Однородность материала по крупности можно характеризовать коэффициентом однородности К0, определяемым методом математической статистики:

K0 =

1

n

2£n

i=1

(рис. 1 и табл. 1). Средний диаметр каждого узкого

класса dCPi = О,5 (dMAX + dMTN> .

Рис. 1. График зернового состава сыпучего материала

Т а б л и ц а 1

Пример вычисления К по данным ситового анализа

где (^ — йдолу) - разница в размерах между

соседними классами или группами зерен; п - общее число измеренных зёрен; (dcp-di) - разница между средним диаметром зёрен материала и диаметром группы зерен.

Чем больше по величине коэффициент однородности Ко, тем однороднее материал по крупности.

Однородность дисперсного материала проще можно охарактеризовать коэффициентом вариации Kv, который определяется по данным ситового анализа, приведённым в виде суммарной кривой на графике [2; 3].

Определим по кривой выходы у,, соответствующие заданному интервалу, например, 20 мм

Крупность, мм Размер класса dcpi, мм Выход класса Уь мм dcpi. yi  СгАи Xr, dCPi = f f2 У if2

-160 +140 150 6 900 79,4 6300 37800

-140 +120 130 9 1170 59,4 3570 32130

-120 +100 110 10 1100 39,4 1550 15500

-100 + 80 90 16 1440 19,4 376 6016

-80 +60 70 18 1260 0,6 - -

-60 +40 50 13 650 20,6 420 5460

-40 +20 30 13 390 40,6 1640 21320

-20 + 0 10 15 150 60,6 3700 55500

Итого: dcp=70,6 100Ey,dCP, = 7060 Xy f2 = 173726

Средний диаметр всего сыпучего тела

п

dcp = 0,01^уidcPi. i=1

Для рассматриваемого примера

п

i = 100% ;

i=1

£у = 7060,

1=1

тогда

к _ о ч/Еу. л/Еу.-(асР1 - )2 _ У100л/173726 _ 0 59

d=dcp=

2

В зависимости от размеров частиц сыпучие тела разделяются на категории (табл. 2 и 3).

Промежутки между частицами или зёрнами, из которых состоит сыпучее тело, называются порами. Объём пор, выраженный в долях от общего объёма сыпучего тела, принятого за единицу, называется пористостью [4]. Иногда пористость выражают в процентах.

Т а б л и ц а 2

Классификация сыпучих тел и минеральных частиц по крупности

Сыпучие тела Раз- Сыпучие тела Размер

мер частиц

ча- d, мм

стиц

d, мм

Крупнокус- >160 Галечные >20

ковые

Среднекус- 160- Гравелистые 20-2

ковые 60

Мелкокуско- 60-10 Крупнопес- 2-0,5

вые чаные

Зернистые 10-0,5 Среднепес- 0,5-

чаные 0,25

Порошкооб- 0,5- Мелкопесча- 0,25-

разные 0,05 ные 0,05

Пылевидные <0,05 Тонкодис- <0,05

персные

ШМШгиа

Т а б л и ц а 3

¿сг ЕуАл 7060

Чем меньше значение К-у, тем однороднее сыпучий материал.

В каждом сыпучем материале имеются частицы, размер которых наиболее типичен для данного материала:

1) размер, составляющий 0,8dмAx, если группа наибольших частиц составляет менее 10 % (d=0,8dмAx);

2) наибольший размер частиц (d=dмAx), если группа наибольших частиц превышает 10 %;

3) для сортированных сыпучих тел

)

Материалы Распределение Выход у, % от

(грунты) частиц по крупности d, мм веса

Галечниковый >10 >50

Гравийный >2 >50

Гравелистый >2 >25

Крупный песок >0,5 >50

Среднезернистый >0,25 >50

песок

Мелкий песок >0,1 >75

Пылеватый песок >0,1 >75

Пористость зависит от грансостава сыпучего материала, формы, взаимного положения частиц и от испытываемого давления. Отношение объёма пор к объёму твёрдого вещества называется коэффициентом пористости. Между пористостью mC и коэффициентом пористости sc существует зависимость:

е„

ш„

тс =

1 + £„

или 80 =

1 - т„

'0 А ***0

Коэффициент плотности укладки определяется по формуле:

К = 1 - тс =

1

1 + еп

При укладке шаров одинакового диаметра, при расположении шаров в вершинах тетраэдра mc=0,258; 80=0,352. При расположении шаров в вершинах куба mc=0,476 и 80=0,923. Наиболее плотная структура укладки наблюдается, когда минеральные частицы падают в виде «дождя» в ёмкость, в которой поверхность песка всё время горизонтальна. Наиболее рыхлая структура укладки песка наблюдается при отсыпании его с малой высоты из передвижного бункера. Наименьшая пористость в предельно рыхлом состоянии наблюдается в неоднородных по грансоставу песках средней крупности с окатанными и полуокатанными зёрнами изометрический формы [5]. Такие пески при уплотнении сохраняют большую пористость, чем пески с остроугольными и бесформенными зёрнами.

Вода, заполняющая целиком или частично промежутки между частицами сыпучих тел, может быть связанной, свободной или парообразной. Связанная (или гигроскопическая) вода поглощается из окружающего воздуха и удерживается на поверхности частиц сыпучего тела в виде плёнки силами молекулярного притяжения. Перемещение этой воды по сыпучему телу невозможно.

Машиностроение и машиноведение

Свободная вода находится вне радиуса действия молекулярных сил. Эта вода может перемещаться под действием силы тяжести и сил поверхностного натяжения. Количество свободной воды, содержащейся в сыпучем теле, зависит от испытываемого им давления.

Парообразная вода (или водяной пар) образуется в порах сыпучего тела и заполняет их даже при самом малом количестве свободной воды.

Сыпучие тела, содержащие свободную воду, называются влажными. Когда сыпучее тело длительное время находится на открытом воздухе, свободная вода испаряется и тело переходит в состояние естественной влажности [6; 7]. Удаление связанной воды возможно высушиванием сыпучего тела при температуре 105-110 °С до достижения им постоянного веса. В таком состоянии сыпучее тело называется сухим.

Влажностью сыпучего тела называется отношение веса (массы) содержащейся в нём свободной и связанной воды к весу (массе) твёрдых частиц. Если определить вес данного объёма сыпучего тела до просушивания и вес этого же объёма после просушивания, влажность определяется:

М1 — М2

=

М

Юв =

£0 Р

где Wвл - влажность сыпучего тела; £е - коэффициент пористости; рт и р - плотность твёрдых частиц и воды.

Объёмной массой сыпучего тела называется масса 1 м3 его. Объёмная масса сыпучего тела зависит от плотности частиц, пористости и от степени заполнения его водой.

Объемная масса воздушно-сухого сыпучего тела равна:

Р1 = Рт (1 —т) =

Рт

1 + еп

то же, с порами, заполненными водой,

Рт +е0Р

Р2 =Рт(1 —т) + Рт = - ,

1 + 6о

то же, с порами, частично заполненными водой,

Рз =Рт (1 — т)(1 + Wвл ) =

Рт (1 + ^вл ) 1 + еп

где М1 - масса данного объёма сыпучего тела до просушивания, кг; М2 - масса этого же объёма после просушивания, кг.

Степень водонасыщенности, то есть доля заполнения объёма пор водой, определяется по формуле:

Рт ^вл

Силой в механике называется величина, являющаяся мерой механического взаимодействия материальных тел, в результате которого происходит изменение кинематического состояния этих тел. Изменение кинематического состояния сыпучего тела при действии на него каких-либо других тел проявляется в его деформации, то есть в изменении его объёма и формы [8]. После приложения нагрузки происходит или переход частиц сыпучего тела в новое, более устойчивое положение равновесия, или разрушение сыпучего тела как системы в результате разрушения связей между частицами.

Структурные деформации необратимы и носят разрывной характер, то есть не являются непрерывными функциями координат. От пластических деформаций структурные отличаются тем, что первые возможны при неизменном объёме, а вторые связаны с изменением объёма [2; 5]. Упругие деформации сыпучего тела обусловлены обратимыми и необратимыми деформациями непосредственно зёрен.

Увеличение давления на поверхность сыпучего тела в условиях, исключающих возможность бокового расширения, приводит к его уплотнению, выражающемуся в уменьшении пористости. Зависимость между давлением, производимым на сыпучее тело, и его коэффициентом пористости, изображённая графически, называется кривой уплотнения. В общем случае эта кривая описывается уравнением:

80 = С —А (Рс + р)1—п ,

где р - давление, производимое на сыпучее тело, Па; 80 - коэффициент пористости; А, С, рс, п -параметры, определяемые из опыта.

Если п=1, то 80 = С — А 1п (рс + р) .

Характер кривой определяется степенным показателем: п=0 - уравнение прямой; 0< п < I -парабола; п=1 - логарифмическая кривая; 1< п < 2 - обобщённая гипербола; п=2 - простая гипербола (рис. 2).

Процесс уплотнения сыпучего тела необратим, так как связан со структурными деформациями. Поэтому кривая разгрузки, носящая название кривой набухания, не совпадает с кривой уплотнения, а проходит ниже её. При повторении процесса нагрузки и разгрузки сыпучего тела наблюдается явление гистерезиса [1; 9].

Рис. 2. Кривые уплотнения

Частицы сыпучего тела соприкасаются одна с другой не по всей их поверхности, а в отдельных точках контакта. Действительные напряжения в этих точках (или по площадкам контакта) во много раз превосходят те средние напряжения, которые получаются в результате расчёта, в основу которого положена модель сплошной среды. В сыпучем теле давление от одной частицы к другой и к остальным передается при помощи системы точек контакта [10]. Чем больше число контактов, тем больше сопротивление сыпучего тела действию сил, то есть тем меньше деформации при действии данной силы.

Число же точек контакта изменяется в зависимости от величины силы, увеличиваясь при увеличении силы благодаря уменьшению пористости и уменьшаясь при возникновении различных форм нарушения структуры сыпучего тела. Увеличение числа точек контакта приводит, с одной стороны, к увеличению приращения давления dp, необходимого для дальнейшего приращения относительной деформации de, а с другой, к уменьшению этого приращения давления:

1 1

с!е = ^ Ь

- + -

(Рс + Р)П (Рз - Р)"

где L - величина, характеризующая жесткость сыпучего тела; e - относительная деформация; pc -начальное уплотнение; ps - предел несущей способности.

Интегрирование этого дифференциального уравнения при начальных условиях р=0, e=0 оказывается возможным лишь для конкретных значений m и п и приводит при т^1 и п^1 к результату:

1

Ь

к" - (Рс + Р)1-П]- 77-77|рЗ-т - (Рз - Р)1-т]

Модуль деформации сыпучего тела выражается как производная [11]:

Е = СР=Ь>с + Р)" (Рз -Р)т

С (Рс + Р)" + (Рз - Р)т

Частные случаи последних двух зависимостей имеют следующий физический смысл.

I. Компрессия или сжатие при невозможности бокового расширения

Ес = Ь(Рс + Р)" ,

модуль деформации увеличивается при увеличении давления

е =

1

|рс-п - (Рс+Р)1-п].

Ь(п -1)1

Выразим относительную деформацию через коэффициент пористости при помощи зависимости геометрического характера:

е =

8с ~8 1 + 8Г

где 8с - коэффициент пористости, отвечающий давлению рс, то есть начальный коэффициент пористости; 8 - коэффициент пористости, отвечающий любому давлению р [12]. Получим

8 = 8С + А [ рс-" - (Рс + Р)1"],

л 1 + 8с

где А =-—.

Ь

Вводя обозначение постоянной величины

с = 8с + А рс-п,

получаем уравнение кривой уплотнения: 8с = С - А (Рс + Р)1-" . 2. Сдвиг несжимаемого сыпучего тела

(рс ^ »):

ес = ^ = ь(рс - р)"

При этом модуль деформации сыпучего тела уменьшается с увеличением давления:

1

е =

Ь

Рз- Р) - Р ]

3. Пластическая деформация (р=р*):

йр Л Ет = — = 0 ; 8^». т йе

4. Линейная деформация (рс и р* достаточно велики по сравнению с р):

I рсрт

Е =

рс+рт

= сот; е =

Ь(т -1)'

Р РС + Рз = Р Ь' РС - Рт3 ЕТ

е =

Машиностроение и машиноведение

Интегрирование дифференциального урав-

нения

с1е = & Ь

1

1

при т=1 и п=1 приводит к формулам Н. Троицкого:

а) сжатие при невозможности бокового рас-

1, Рс + Р

ширения: е = — 1п-;

Ь Рс

е = С - А 1п (рс + р),

А 1 -ес

где А =-с;

б) сдвиг несжимаемого сыпучего тела

1* Ре

е = — 1п я

Ь Р8 - Р

в) пластическое течение е^го ;

г) линейная деформация

е = 1. 4Р - Р

Ь Рс + Р8

Е-.

Модуль деформации сыпучего тела - величина переменная, изменяющаяся в зависимости от давления и вида деформации в пределах от 0 до го, а точнее - до значения модуля деформации непосредственно зёрен сыпучего материала [13].

Измельчение в мельницах мокрого рудного самоизмельчения

При измельчении рудных материалов в мельнице самоизмельчения степень разжижения пульпы играет следующую роль:

- ускоряет продвижение измельчаемого материала и регулирует объём заполнения мельницы рудой;

- обусловливает измельчаемую способность рудного материала;

- влияет на механизм перераспределения разрушающих сил.

В случае измельчения гидрофильных материалов вода способствует этому процессу. Для того чтобы вода оказала своё действие в качестве понизителя прочности, достаточно лишь смачивания поверхности рудных обломков. При этом вода, проникая в трещины и микротрещины обломка, действует на него аналогично клину, повышая вероятность роста и увеличения трещины. В этом направлении существенную помощь может оказать подача в процессе искусственно активированной воды с помощью дезинтеграторов -активаторов [11-14]. Текучесть пульпы и её способность разгружаться является вторым ограничивающим разбавленность пульпы условием.

Наивыгоднейшей плотностью пульпы в мельнице при самоизмельчении гидрофильных веществ будет такая, при которой разжижённость пульпы не позволяет зёрнам руды слипаться, а в случае измельчения неглинистых пород при одинаковых заполнениях и относительной частоте вращения мельницы наивыгоднейшая плотность пульпы постоянна для всех пород и не зависит от физико-механических свойств руд. При этом содержание твёрдого в пульпе рекомендуется подсчитывать по объёму, а не по массе, так как в противном случае величина изучаемого параметра будет зависеть и от плотности перерабатываемого материала.

Если в мельнице количество жидкой фазы достаточно для постоянного смачивания всех кусков руды и для обеспечения неслипаемости составляющих рудную загрузку, то для транспортирования измельчённых частиц из зон разрушения в разгрузку необходимо иное соотношение твёрдого и жидкого. Так, если Q - производительность мельницы, объём твёрдого в мельнице

^ = о.=„Ь ^,

Рт 4

где Б и Ь - диаметр и длина рабочего пространства барабана мельницы; ф - коэффициент заполнения барабана мельницы; рт - плотность перерабатываемой руды; Тм - содержание твёрдого в загрузке мельницы, доли единицы; Wз - объём загрузки, 'т - объём твёрдого; Wв - объём воды; Wип - объём измельченного продукта в твёрдой и сухой массе; 'т - Wз = 'из.п.- объём воды в мельнице;

^'т = —, = (1 - т)-°.

Рт Рт

Содержание твёрдого в сливе мельницы выразится соотношением:

яБ2Ьфрт - 40

Т =

Ар ТТ

^^т - Wз

-сл

^т - Wз) + Wв яБ2ЬфРт - 40тм

где Тм - содержание твёрдого в мельнице.

Содержание твёрдого в разгрузке всегда ниже, чем в мельнице.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Карлина А.И. Изучение механизма процесса гравитационного обогащения и совершенствование математических моделей процессов // Вестник ИрГТУ. 2015. № 2. С. 168-173.

2. Карлина А.И. Применение процесса мокрого рудного самоизмельчения для дезинтеграции глины и

песков металлоносных россыпей // Вестник ИрГТУ. 2014. № 10 (93). С. 189-195.

3. Колодин А.А., Ёлшин В.В. Исследование процесса адсорбции кислорода сульфидными минералами минералами измельченной руды // Вестник ИрГТУ. 2013. № 12. С. 205-210.

4. Савченко А.А., Каимов Е.В., Карлина А.И. Влияние структуры внешних воздействий на динамические свойства механических колебательных систем // Ку-лагинские чтения : материалы XI Междунар. науч.-практ. конф. Чита : ЗабГУ, 2011. С. 203-205.

5. Ершов В.А., Сысоев И.А., Кондратьев В.В., Богданов Ю.В., Камаганцев В.Г. Управление концентрацией глинозема в электролите при производстве алюминия // Металлург. 2011. № 11. С. 96-101.

6. Карлина А.И. Совершенствование математических моделей гравитационного обогащения полезных ископаемых из результатов опыта отечественных и зарубежных исследований // Вестник ИрГТУ. 2015. № 1 (96). С. 118-124.

7. Кондратьев В.В., Николаев В.Н. Технологические решения по энергосбережению и снижению капиталоемкости систем газоудаления и газоочистки металлургических производств // Металлург. 2014. № 5. С. 96.

8. Ёлшин В.В., Колодин А.А., Овсюков А.Е. Изменение концентрации золота в цианистых растворах // Вестник ИрГТУ. 2010. № 5. С. 187-194.

9. Карлина А.И. Изучение и совершенствование математических моделей гравитационного обогащения полезных ископаемых // Вестник ИрГТУ. 2014. № 11 (94). С. 211-216.

10. Ястребов К.Л. Развитие теории, технологии и совершенствование конструкции оборудования рудного самоизмельчения и гравитационного обогащения полезных ископаемых : дисс. ... д-ра техн. наук. Иркутск, 2002.

11. Ёлшин В.В., Колодин А.А., Овсюков А.Е. Внедрение автоматизированной системы управления циклом десорбции золота из активных углей на Кочкар-ской ЗИФ // Вестник ИрГТУ. 2011. № 5. С. 115-120.

12. Карлина А.И. Изучение гидродинамики гравитационного обогащения полезных ископаемых // Вестник ИрГТУ. 2015. № 3. С. 194-199.

13. Шахрай С.Г., Кондратьев В.В., Белянин А.В. Энерго- и ресурсосбережение в производстве алюминия. Иркутск : Изд-во ИрГТУ. 2014. 146с.

14. Теория и практика процессов флотационного обогащения наноразмерных сред / Кондратьев В.В. и др. Иркутск : Издательство ИрГТУ, 2015. 160 с.

УДК 621.91 Кисель Антон Геннадьевич,

ассистент, каф. «Металлорежущие станки и инструменты», Омский государственный технический университет,

тел. 8-965-973-31-81, e-mail: kisel1988@mail.ru Реченко Денис Сергеевич,

к. т. н., доцент, каф. «Металлорежущие станки и инструменты», Омский государственный технический университет,

тел. 8-913-631-46-74, e-mail: rechenko-denis@mail.ru Титов Юрий Владимирович,

инженер, каф. «Металлорежущие станки и инструменты», Омский государственный технический университет,

тел. 8-913-681-56-64, e-mail: tyrin-88@mail.ru Копылова Екатерина Николаевна, магистр, каф. «Технология машиностроения», Омский государственный технический университет,

тел. 8-913-148-04-27, e-mail: kopylova_e.n.1988@mail.ru

ПОДБОР СМАЗОЧНО-ОХЛАДИТЕЛЬНОЙ ЖИДКОСТИ ДЛЯ МЕХАНООБРАБОТКИ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

A G. Kisel, D. S. Rechenko, Y. V. Titov, E. N. Kopylova

SELECTION OF LUBRICATING AND COOLING FLUID FOR ALUMINUM ALLOYS MACHINING

Аннотация. Алюминий - наиболее распространенный металл; в чистом виде он не встречается, зато минералов, содержащих алюминий, очень много. Это второй (после железа) металл современной техники. Алюминиевые сплавы являются одними из самых распространенных в машиностроении. Наиболее важные области применения алюминиевых сплавов в настоящее время - авиационная и ракетная техника. Чисто алюминиевых изделий практически не производят, так как это не рационально по многим причинам (стоимость, мягкость химического элемента по сравнению со сплавами и т. д.) Причинами широкого применения данных материалов являются их технологические свойства - малая плотность (2,7 г/см3), т. е. алюминий почти в три раза легче железа, высокая коррозионная стойкость, теплоэлектропроводность, жаропрочность, прочность и пластичность при низких температурах, хорошая светоотражающая способность.

Ключевые слова: область применения, рациональность, алюминиевые сплавы, технологические свойства.

Abstract. Aluminum is the most abundant metal, it does not exist in its pure form, but many minerals contain aluminum. This is the second (after iron) metal of modern technology. Aluminum alloys are one of the most common in mechanical engineering. The most important applications of aluminum alloys in the present time are aviation and rocket technology. Pure aluminum products are practically not produced, because it is not rational for many reasons (cost, the softness of the chemical element as compared with alloys, etc.). The reasons for the wide application of these materials are their technological properties - low density (2.7 g/cm3), i. e., aluminum is almost