WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

- - - - - удельная производительность, Р, г/импульс.

1, 2, 3 - для амплитуды импульса 300, 350 и 400 кВ.

Энергоемкость получения щебня стандартных фракций для исследованных режимов работы и полученных процентных выходов фракций составила 6,84…9,8 кВ-ч/т, а с учетом насыпной плотности заполнителя и КПД высоковольтных зарядных устройств (0,85), составила 11,27…16,4 кВт-ч/м3.

В четвертой главе приведены результаты исследований физико-механических свойств получаемого заполнителя при электроимпульсном дроблении горных пород при вариации энергетических и технологических параметрах процесса (для амплитуды высоковольтного импульса U= 250…415 кВ, величины разрядной ёмкости С= 6,3…30 нФ, межэлектродного расстояния в дробилке R= 30…70 мм).

Выход щебня фракции 5…20 мм при электроимпульсном дроблении регулируется параметрами дробления (рис. 2) в диапазоне от 60 до 90 %.

Повышение амплитуды высоковольтного импульса ведет к большему образованию частиц щебня (рис. 3). При достижении критического значения амплитуды высоковольтного импульса при соответствующем ей значении величины межэлектродного промежутка, происходит переизмельчение исходной горной породы со снижением выхода щебня и перераспределением его фракций в сторону более мелких, в частности, песчаных частиц.

Рис. 2. Зависимость выхода щебня от величины межэлектродного промежутка

при электроимпульсном дроблении в одноэлектродной системе:

1 – порфирит при С= 30 нФ, U= 300 кВ;

2 – порфирит при С= 30 нФ, U= 350 кВ;

3 – порфирит при С= 30 нФ, U= 400 кВ;

4 – гранит при С= 30 нФ, U= 350 кВ;

5 – гравий при С= 18,8 нФ, U= 416 кВ.

Наибольшему количественному изменению подвержены более крупные фракции 10…20 и 20…25 мм. При увеличении энергии, выделяемой в канале разряда, крупные фракции раздрабливаются в более мелкие. Повышение энергии приводит к разрушению как крупных, так и мелких фракций. При дальнейшем росте энергии возможен переход в отсев и фракции 5…10 мм.

Возможность регулирования соотношения фракционного состава заполнителя электроимпульсного дробления в широком диапазоне, позволяет получать готовые смеси непрерывной гранулометрии, в том числе соответствующие по зерновому составу для приготовления мелкозернистых асфальтобетонных смесей типа А, допускающих содержание щебня фракции 5…20 мм до 60 %.

Рис. 3. Распределение фракций щебня при электроимпульсном дроблении

порфирита на одноэлектродной установке от энергии в канале разряда

Амплитуда высоковольтного импульса и межэлектродный промежуток взаимосвязаны и максимальный выход щебня для амплитуды высоковольтного импульса будет обеспечен при соответствующей ей величине межэлектродного промежутка. Более выгодные значения градиента напряжения (U/R) 7,5…8,2 кВ/мм при межэлектродном расстоянии 40…50 мм.

Подобные зависимости имеют место и при электроимпульсном дроблении горных пород на непрерывно-действующих многоэлектродных установках.

Содержание игловатых и пластинчатых зерен в заполнителе, полученном при электроимпульсном дроблении во всем диапазоне принятых энергетических и режимных параметров, на порядок меньше.

Данные табл. 1 свидетельствуют о дос­таточно широком диапазоне регулирования свойств заполнителей при электроимпульсной технологии дробления нерудного сырья.

Таблица 1

Свойства щебня при электроимпульсном дроблении горных пород

Свойства щебня

Гравий

Порфирит

Камера дробления

лабораторная

многоэлектродная

лабораторная

многоэлектродная

Выход щебня

59…87

55…78

81…90

63…90

Потери при дробимости в цилиндре, %

11…14

7…10

7…11

5…9

Потери при истирании в полочном барабане, %

-

20…25

15…30

12…16

Содержание пластинчатых и игловатых зёрен, %

2…13

2…6

2…6

2…7

Содержание слабых зёрен, %

-

1…6

-

1…3

Содержание дробленых зёрен, %

90…96

82…96

-

-

Содержание глинистых и пылевидных частиц, %

0

0

0

0

В большей степени имеет место регулирование выхода слабых и кубовидных зерен. Регулирование избира­тельного характера разрушения кусков исходного продукта при электроимпульсном дроблении по местам трещин, пор и других дефектов приводит к полученным вы­ше результатам упрочнения заполнителей.

При электроимпульсном дроблении порфирита полученный щебень по истираемости соответствует марке И-1. Пылеватые и глинистые частицы в щебне отсутствуют в силу совмещения в одном технологическом аппарате операций дробления и промывки. По форме зерен щебень электроимпульсного дробления относится к 1 группе.

Отсевы от электроимпульсного дробления горных пород соответствуют всем требованиям ГОСТ 8736-93* для песков из отсевов дробления повышенной крупности I класса или очень крупных песков из отсевов дробления II класса, и в силу этого уже не являются отходами, а могут использоваться для строительных работ без какой либо предварительной обработки.

В пятой главе приведены результаты экспериментальных исследований межфазных взаимодействий поверхности заполнителя электроимпульсного дробления с битумом и его отдельными компонентами. Определены особенности этих процессов.

Методом электронного парамагнитного резонанса выявлен характер взаи­модействия битума с вновь образованной минеральной поверх­ностью в процессе дробления кварцевого порфирита электрическими разрядами в пластифицированном битуме. Спектры ЭПР почти идентичны, хорошо согласуют­ся с ранее полученными данными и показывают, что при традиционном объединении заполнителя с битумом имеет место только его физическая фиксация на минеральных частицах. При обработке битума электри­ческими разрядами концентрация парамагнитных центров сни­жается вследствие взаимодействия свободных ради­калов с продуктами рабочей среды. После осуществления электроимпульсного дробления порфирита в битуме происходит сущест­венное снижение концентрации парамагнитных центров в нем. Столь резкое уменьшение концентрации парамагнитных центров в битуме связано с рекомбинацией свободных радикалов битума и свободных радикалов вновь образованных поверхностей продуктов дробления. Это говорит в пользу протекания хемосорбционных процессов с участием свободных радикалов битума на энергетически ненасыщенной поверхности минерального материала в момент его разрушения в процессе электроимпульсного дробления. Носителями парамагнитных центров являются свободные радикалы битума. Спектры ЭПР свидетельствуют, что технология получения заполнителей при электроимпульсном дроблении горных пород в орга­ническом вяжущем позволяет осуществлять физико-химическую активацию на уровне радикальных взаимодействий между минеральным материалом битумом с получением устойчивых химических связей, и что с применением электроимпульсного способа дробления горных пород, в частности кислых, возможно получение прочного их сцепления с битумом без применения поверхностно-активных веществ. Хорошее сцепление с битумом (по методике ГОСТ 12801-98*) у горных пород при механическом дроблении достигается при введении в битум 3,0 % смолы древесной омыленной или 1,1 % адгезионной битумной присадки. Поверхность заполнителей при электроимпульсном дроблении обеспечивает хорошее сцепление с битумом без использования поверхностно-активных веществ.

Для установления основных закономерностей течения межфазных процессов проведены исследования активности поверхности заполнителя электроимпульсного дробления по отношению к битуму методом адсорбции из его толуольных растворов, а также измерены теплоты смачивания жидкостями различной полярности.

При электроимпульсном дроблении адсорбционная активность поверхности материала увеличивается с повышением его основности (рис. 4), что не противоречит известным по этому вопросу работам. Однако, сопоставление изотерм адсорбции битума на материалах, полученных различными способами измельчения, показывают различие хода изотерм адсорбции.

Рис. 4. Изотермы адсорбции битума:

1, 1* – на кварце механического дробления на воздухе

и электроимпульсного дробления в воде;

2, 2* – на порфирите механического дробления на воздухе

и электроимпульсного дробления в воде.

Изотерма адсорбции Ленгмюра имеет два прямолинейных участка, соответствующих малым и большим концентрациям. Участок больших концентраций соответствует полностью насыщенной адсорбтивом поверхности адсорбента, и для адсорбента одной химической природы определяется величиной его удельной поверхности. Прямолинейный участок при малых концентрациях раствора адсорбтива отвечает ещё свободной поверхности адсорбтива. Крутой подъем этого участка изотермы, который характеризует адсорбционную активность, является следствием того, что десорбция последних количеств адсорбтива с поверхности адсорбента происходит с большим трудом. Для всех исследуемых материалов рассчитаны теоретические изотермы адсорбции, определены коэффициенты уравнения изотермы адсорбции Ленгмюра и коэффициенты корреляции (табл. 2).

Таблица 2

Коэффициенты уравнения адсорбции Ленгмюра

для минеральных материалов различного способа измельчения

Минеральный

материал

Способ

измельчения

Коэффициенты уравнения

адсорбции Ленгмюра

Коэффициенты

корреляции

уравнения

предельная

адсорбция, Аmax, мг/г

адсорбционная активность

табличный

расчетный

Кварц

механический

0,189

67

0,754

0,977

электроимпульсный

0,080

402

0,576

0,982

Гранит

механический

0,440

94

0,532

0,943

электроимпульсный

0,430

99

0,632

0,932

Порфирит

механический

1,180

40

0,423

0,941

электроимпульсный

0,554

143

0,514

0,983

Для всех исследуемых материалов снижается предельная адсорбции битума на поверхности заполнителя электроимпульсного дробления, а адсорбционная активность их поверхности возрастает, особенно у кварца. Следовательно, при электроимпульсном измельчении материалов происходит активация поверхности получаемого продукта, ведущая к повышению его адсорбционной активности по отношению к битуму, а также снижение величины удельной поверхности получаемого продукта за счет большего количества частиц кубовидной формы.

Оценка гидрофильных свойств поверхности заполнителей по коэффициенту гидрофильности, предложенному П.А. Ребиндером (табл. 3) и равному отношению теплоты смачивания материала полярной (вода) и неполярной (толуол) жидкостью, показывает снижение коэффициента гидрофильности для всех материалов электроимпульсного дробления, что всегда ведет к более сильному взаимодействию его поверхности с битумом.

Таблица 3

Изменение гидрофильности минеральных материалов

Минеральный материал

Способ

измельчения

Теплоты смачивания, Q105, Дж/г

Коэффициент

гидрофильности

Pages:     | 1 || 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»