АНАЛИЗ ОБОГАЩЕНИЕ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ АСБЕСТОЦЕМЕНТНЫХ ОТХОДОВ

АННОТАЦИЯ

Данная статья посвящена исследованию процесса обогащения сыпучих материалов на основе асбестоцементных отходов. Как показали испытания при разделении минералов необходимо учитывать геометрическую структуру конфигурации молекул и энергию разрыва химических связей. С помощью УЕЭП измельченный АЦО цемент достиг высокую марку, разорвал связи, тем самым разделил минералы на компоненты, обогатив их.

ABSTRACT

This article is devoted to the study of the enrichment of bulk materials based on asbestos-cement waste. As tests have shown, when separating minerals, it is necessary to take into account the geometric structure of the configuration of molecules and the energy of breaking chemical bonds. With the help of a device with a single electromagnetic field, the crushed asbestos-cement waste cement reached a high grade of cement, broke bonds, thereby separating the minerals into components, enriching them.

Ключевые слова: устройство единим электромагнитного поля,  асбестоцементный отход, цемент, кристаллическая решетка, сыпучий материал, энергия связи

Keywords: device by a single electromagnetic field, asbestos-cement waste, cement, crystal lattice, bulk material, energy connection

Введение

При измельчении обычно имеют место несколько сопутствующих видов измельчения, например: истирание, раздавливание, раскалывание, измельчение ударом [3-7]. Процессы измельчения разделяют на дробление и последующее измельчение с помощью устройства единим электромагнитным полем (УЕЭП) [1-2, 8-11]. Все существующие ныне установки дают возможность получать размеры измельчения минимум до 500 – 800 мкм. Дальнейшее повторное измельчение приводит к большим затратам электроэнергии. При домоле материала от 500 мкм с помощью УЕЭП удалось получить размеры продукта от 1 мкм до 10 мкм при затратах электроэнергии 25 кВт часов на 80 тонн обработанных продуктов [1, 2, 5, 8].

Кривые распределения дроблённых продуктов по крупности и выход в процентах продуктов измельчения для известных измельчителей и с помощью пространственного электромагнитного поля показаны на рис.1.

Наряду с диспергированием и агрегацией, при измельчении асбестоцементного отхода (АЦО) происходит изменение кристаллической структуры и энергетического состояния поверхностных слоев частиц.

Рисунок 1. Кривые распределения дробленных продуктов по крупности и выход в % продуктов измельчения. а) существующий б) с устройством электромагнитного поля

Опыты и результаты

Были проведены опыты, позволяющие изучить эффективность разработанной многофункциональной УЕЭП и влияния химического модификатора, вводимого в процессе диспергирования минеральных вяжущих. При рабочем режиме поля проведены эксперименты по выявлению наиболее эффективного соотношения цемент-асбест и содержание химического модификатора. Результаты показаны в таблице 1.

Таблица 1.

Результаты испытания получения высокомарочного цемента на базе отходов АЦО

В качестве минерального вяжущего использовался АЦО. Полученные результаты, можно объяснить образованием в процессе измельчения, и последующего разрушения плотных агрегатов из частиц, статистическим распределением трещин в объеме тела. Для многих химических элементов, характерны решетки куба с центрированными гранями и типа гексогонольной плотной упаковки. Координационное число обеих структур равно двенадцати.  Обе они допускают упаковку шаров максимально возможной и при одинаковой плотности. Такие  упаковки показаны на рис. 2.

Рисунок 2. Гранецентрическая кубическая решетка

АЦО представляет собой тетраэдрическую (окруженную четырьмя шарами) и октаэдрическую (окруженную шестью шарами), которое заполняют свободное пространство в плотных упаковках. На каждый шар упаковки приходится одна октаэдрическая и две тетраэдрические пустоты. Если радиус шара самой упаковки принять за единицу, то в октоэдрических пустотах без нарушения основной структура могут разместиться шары с радиусом до 0,41, а в тетраэдрических до 0,22.

Таким образом, измельченный АЦО заполняет объем 40%, цемент 60%, при этом марка цемент достигает марку 1150.

Качество цемента определяется соотношением: , и называется гидромодулем цемента. Числовое значение гидромодуля обычного (силикатного) цемента колеблется около двух. Приблизительные типичные результаты. Его анализ приведен (табл. 2) ниже [% (масс)]:

Таблица 2.

Результаты анализа цемента

В результате исследования были определены скорости движения сыпучих материалов, состоящей из смеси разной крупности в трубе длиной 8 м. Как следует из рис. 3, более крупные фракции приобретают большую скорость, по сравнению с мелкими. В результате этого эксперимента можно сделать вывод, что при извлечении смеси материалов, следует пропускать их отдельно.

Рисунок 3. Распределение скорости движения сыпучих материалов от крупности а) для исходного материала, б) измельченного материала

Заключение

При разделении минералов необходимо учитывать геометрическую структуру конфигурации молекул, а также энергию разрыва химических связей. Под энергией связи понимается работа, которую необходимо затратить для разрыва этой связи. Для отдельных связей она может быть очень различной. Устройство единого электромагнитного поля позволяет разрывать связи, энергия которых меньше 500 кДж/моль. Свыше 500 кДж/моль устройство обогащает материалы, менее 500 кДж/моль разделяет минералы на компоненты. С помощью УЕЭП измельченный АЦО цемент достигает марку 1150.

Список литературы:

1. Колесников И.К. и др. Влияние электромагнитного поля на свойства жидких и твердых тел // Наука. Образование. Техника. – 2007. №.4. – С. 104.
2. Курбанов Ж.Ф. Получение каолина на основе составляющих компонентов под действием единого пространственного поля. международная конференция // Формирование научно образовательной политики. – 2015. Т. 10
3. Михалева З.А., Коптев А.А., Таров В.П. Методы и оборудования для переработки сыпучих материалов и твердых отходов: учеб. пособие. - Тамбов: Тамбовский ГТУ, 2002. - 64 с.
4. Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. С. Пет. изд. «Химия» 1977, 376 стр. 
5. Сидоренков В.В..Анализ и моделирование эффекта квантования магнитного потока от 19-11. 2010 г.
6. Солодкий Н.Ф., Шамриков А.С. Обогащение каолина воздушно гравитационным способом // Сырье, синтез, свойства: тезисы докл. Всеросс. конф.  «Керамика 2001». ˗ Сыктывкар, 2001. ˗ С. 219-221
7. Способ классификации ультрадисперсных и наночастиц по размерам и устройство для его осуществления // Патент РФ № 2009118552/03, 19.05.2009 / Райныш В.А., Шурупов А.В., Шурупов М.А.
8. Халиков А.А., Колесников И.К., Курбанов Ж.Ф. Исследование и разработка единого пространственного электромагнитного поля и устройств на их основе: монография. – Ташкент: Фан ва технология, 2019. – С. 238.
9. Kolesnikov I.K., Kurbanov J.F. The dynamics of the process of separation of minerals by united spatial field // WCIS-2014, «Eighth World Conference on Intelligent Systems for Industrial Automation», -November. – 2014. – Р.25-27.
10. Kolesnikov I.K., Kurbanov J.F. The control system and the hardware implementation of a single unit of the spatial field // International Conference «Perspectives for the development of information technologies», –Tashkent. – 2015. – Р.4-5.
11. Kurbanov J.F. Management and hardware implementation of a single spatial field // International Journal «International Review of Education and Science. – 2015.  №. 1. – Р.8.