РАСЧЕТ ИСТИРАТЕЛЯ ТВЕРДЫХ ФРАКЦИЙ ДЛЯ ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

В черной металлургии качество стали напрямую зависит от качества шихтового материала, в качестве которого в последнее время широкое распространение получили железорудные окатыши.

При транспортировке окатыши претерпевают неоднократные перегрузки.

Качество и количество доставленных окатышей зависит от показателей качества, таких как прочность и истирание.

На практике при транспортировке часть сырья дробится и истирается в пыль, которая в свою очередь негативно сказывается на экологии и финансовых затратах.

Поэтому возникает вопрос, как же уменьшить потери при транспортировке, уменьшить финансовые затраты и сохранить экологию.

Как правило, потери на истирание составляют 5 – 6 %, практически проверить окатыши на сопротивление истиранию позволяет испытательный барабан.

По количеству образовавшейся пыли при вращении окатышей в барабане судят о потерях, ушедших на истирание.

Прочность на истирание зависит от состояния поверхности окатышей и определяет образование мелочи при взаимном трении окатышей.

Кроме окатышей, извести, известняка и других материалов, применяющихся в металлургии, определение на истирание необходимо проводить и в строительной отрасли (мел, щебень, мрамор и т.д.), в химической и медицинской промышленности.

Метод основан на механической обработке во вращающемся стальном барабане и последующем определении ситовым анализом изменения гранулометрического состава пробы, характеризующего способность руды сопротивляться удару и истиранию.

 Согласно ГОСТ 8269.0-97 барабан истирателя для твердых фракций (щебня, известняка и др.) имеет минимальный диаметр D_о=700мм и длину l_о=500мм.

Внутри барабана имеется максимум N_o=12 шаров стальных или чугунных диаметром d_o= 48мм.

Для экспериментальных исследований имеется барабан диаметром D_м= 550мм и длиной l_м= 250мм.

Рассчитать какое количество шаров диаметром d_м=30мм необходимо иметь для истирания твердых фракций, например, известняка.

Для того чтобы рассчитать количество шаров, необходимо выполнить условия моделирования.

Определим масштаб моделирования:

700/550=1,27, а по длине 500/250=2.

Тогда по условию моделирования объемы барабанов будут относиться как:

Vоб/Vм = ( S₁*l₁)/( S₂*l₂)= 3,24

C точки зрения работы барабана и результатов истирания важно какое количество шаров и каких должно быть, то есть объем, занимаемый шарами в объеме барабана должен оставаться одинаковым и для образца и модели.

Это связано со стесненностью материала в барабане - она должна быть одинаковой для обоих вариантов.

 Тогда определим объемы барабанов.

Для образца:

V_об.=  πD²*l = 192325(см³ ),

где D-диаметр цилиндра, так как барабан представляет из себя цилиндр.

Для модели:

V_мод.=  πD² · l = 59365,63(см³)

Объем 12 шаров диаметром 4,8см равен=694,52 см³

Тогда отношение объема шаров к объему барабана  на образце равно

n= 192325/694,52=276,92.

Так как на модели должно быть такое же отношение, то объем шаров будет равен:

V_ш = V _мод./n= 59365,63^/ 276,917=214,38 см³

Для модели можно использовать шары диаметром 48мм в количестве:

N₄₈ = 276,92/57,876 = 5

Так как имеющиеся шары на модели имеют диаметр 30мм, то объем одного шара равен:

3,14· 27/6=14,13см³

Зная общий объем шаров и объем одного шара, можно найти количество шаров для модели:

N_мод.= 214,38/(14,13)=15,17 т.е. 15 шаров.

Проверить правильность расчета  можно по сравнению доли массы шаров в объеме барабана. Оно должно быть одинаковым.

Масса шаров по стандарту равна:

405·12=4860г,

где 405г - масса одного шара.

На единицу объема емкости приходится 4860/192325=0,0253г/см³ по стандарту.

На модели необходимо иметь 15 шаров размером 30мм, масса их будет равна:

211,845· 6,99763=1482,4(г),

где 6,99763г/см³-плотность материала шаров.

Тогда доля объема шаров в барабане модели составит:

1482,4/59365,63 = 0,025.

Погрешность составляет между решением по объему и массе:

(0,0253-0,025)/0,0253· 100=1,18 %,

что является незначительным.

Значит для качественного истирания соответствующего стандарту для модели необходимо 15 шаров или 5 шаров с диаметром 48мм.

Список литературы:

1. Тимофеева А.С., Тимофеев Е.С. Теплофизические особенности окисленных окатышей и металлизованного продукта. Учебное пособие. — Старый Оскол: «ТНТ»,2005. — 187 с.
2. ГОСТ15137-77. Руды железные и марганцевые, агломераты и окатыши. Метод определения прочности во вращающемся барабане [Электронный ресурс], URL: http://engenegr.ru/gost-15137-77 (дата обращения 19.08.2017)
3. Самофалов Д.С., Кузьменко Н.А., Тимофеева Д.С. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПОКРЫТИЙ ОБОЖЖЕННЫХ ОКАТЫШЕЙ НА ИХ ИСТИРАЕМОСТЬ И ПРОЧНОСТЬ. //ДЕВЯТАЯ ВСЕРОССИЙСКАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ СТУДЕНТОВ И АСПИРАНТОВ. Сборник научных и научно-практических докладов. Том 1. – 2013 г. – с. 67-68; URL: http://sf.misis.ru/Portals/40/Documents/science/scientific-papers/Sbornik_tom_1_may_2013.compressed.pdf (дата обращения 19.08.2017)