Гранулирование материалов

Механизм уплотнения порошков при непрерывном прессовании

При уплотнении порошкообразных материалов в пресс-матрице, экструдере и на валковом прессе проис­ходит постепенное изменение его плотности от насыпной уо до плотности монолитной структуры ул; при этом ма­териал приобретает форму таблетки, жгута, плитки или ленты. Конечная плотность спрессованного материала ул оказывает определяющее влияние на выход товарной фракции (при получении гранулированных удобрений). Поэтому изучение механизма уплотнения при непрерыв­ном прессовании и установление взаимосвязи между ос­новными параметрами процесса представляют не толь­ко теоретический, но и практический интерес.

Изменение плотности (или относительного объема) порошка есть определенная функция напряженного со­стояния. Поскольку относительное изменение объема ev является скалярной величиной, последняя может быть функцией только скалярных инвариантов тензора на­пряжений. Для сжимаемых сред с зернисто-пористой структурой относительное изменение объема определя­ется изотропной составляющей (средним нормальным напряжением) ос, т. е. его линейным инвариантом

еу = Ф (Ос) (VI -27)

Вид функции Ф(<7С) определяется физико-механиче­скими свойствами порошка, размером и формой исход­ных частиц, а также параметрами процесса прессования (скоростью прессования, давлением прессования и т. п.), но не зависит от условий (простое или сложное напря­женное состояние), при которых величина ос достигает данного значения [28].

Связь между относительным изменением объема

ev и степенью уплотнения материала z выражается следующим образом:

ev =1 — І/г (VI-28)

Решая совместно уравнения (VI-27) и (VI-28), по­лучим

V.“ 1-lV) <V|-29>

Функциональная зависимость Ф(ос) от параметров прессования наиболее просто определяется при прове­дении процесса в глухой матрице. Среднее нормальное напряжение при этом выражается как

1 +2?

ас = з а - Руд (VI-30)

где Руд — давление прессования; с — коэффициент бокового давле­ния.

Следовательно, определив для каждого значения Руд величины £ и еу, можно по уравнению (VI-29) рассчи­тать ул.

Среднее время прессования в глухой матрице опре­деляется соотношением

Ті = (Н -- hT)/vn

где Н — высота первоначальной засыпки порошка; hT — высот; спрессованной таблетки; vn — скорость движения пуансона.

Учитывая, что Н= {\nlyo)hT=zhT, получим

= hT (г — 1 )/т'ц (VI -32

Среднее время прессования в валковом прессе опр< деляется выражением

2л/?сс0

Л,360ив где R— радиус валка; а0 — угол подачн материала (обычно 7( 85°); Ai — коэффициент отставания скорости материала от скоро сти валков; Ов — окружная скорость вращения валков.

Окружную скорость вращения валков vBmax можне определить по уравнению (VI-26), полученному на осно* ванни результатов исследований аэродинамических осо­бенностей порошков вблизи зоны уплотнения.

При известных геометрических размерах валково: пресса (радиус валка) можно рассчитать конечну] плотность ленты, решая совместно уравнения (VI-32) (VI-33)

nRaavny0

Ул — Yo+ іео/гіутьв (VI-34,

Если необходимо найти основной размер валковы: прессов (радиус валка) для получения прессата задан­ной плотности ул, то можно воспользоваться уравнение ем (VI-34)

І80А, (г — 1) hrVB

1 - (VI-35).