ПОЛУЧЕНИЕ КОМПОЗИЦИОННЫХ. ГРАНУЛИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ. В ПЛАНЕТАРНОМ ГРАНУЛЯТОРЕ

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ АГЛОМЕРАЦИИ И РАЗРУШЕНИЯ АДГЕЗИОННЫХ СВЯЗЕЙ В ПРОЦЕССЕ ФОРМИРОВАНИЯ ДИСПЕРСНОСТИ ИСХОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ

3.1. Моделирование гранулятора со стационарной осью

При моделировании задавались следующие параметры: rad = = 5 рад/с; Н = 0,05 м; Dd = 0,14 м. Дисперсный материал при окаты­вании располагается в виде сегмента, прилегая к поверхности бара­бана (рис. 4.1). Центр массы материала находится внизу, он смещен в сторону вращения барабана. Слой материала, касающийся поверхно­сти барабана, двигается вместе с ней. Слой материала, образующий свободную поверхность, двигается в противоположном направлении. В среднем слое образуется вихреобразное движение частиц с пере­мещением частиц из верхнего слоя в нижний и обратно (рис. 4.2).

Давление, действующее на частицы, увеличивается с при­ближением частиц к поверхности барабана (рис. 4.3). Исходя из на­блюдаемых явлений при окатывании, можно предположить, что аг­ломерация частиц происходит в нижнем слое материала, шлифовка поверхности гранул и распад слабо скрепленных частиц - в среднем и верхнем слоях.

Параметр Н был выбран равным 0,05 м для того, чтобы при та­ком типе гранулирования выполнялось условие образования адгези­онных связей и можно было сравнить характер образования и разру­
шения адгезионных связей при гранулировании в барабане со ста­ционарной осью и в планетарном грануляторе.

Из рис. 4.4 видно, что образование адгезионных связей проис­ходит чаще в части сектора материала, противоположной направле­нию вращения барабана. Рис. 4.5 показывает, что разрушение адге­зионных связей происходит чаще в той же части сектора, что и обра­зование адгезионных связей.

В основном разрушение адгезионных связей происходит под действием сдвига при сжатии частиц, причем в той же части мате­риала, где наблюдается образование адгезионных связей, - в части сектора, противоположной направлению вращения барабана. Причи­ной этого является то, что здесь максимальны сдвиговые и сжимаю­щие усилия.

Как видно из рис. 4.7, разрыв адгезионных связей при растяже­нии происходит равновероятно в местах нахождения сыпучего мате­риала при окатывании. Количество разрывов при растяжении частиц меньше, чем при сжатии (см. рис. 4.1, 4.6). Это является следствием того, что растяжение частиц возможно лишь в случае вклинивания между ними других частиц, причем сила вклинивания должна быть в несколько раз больше силы адгезии. Такие случаи возникают реже, чем разрушение адгезионных связей в результате сдвига.

Для того чтобы показать влияние скорости вращения барабана на процесс окатывания, были проведены дополнительные расчеты для = 10 рад/с. При такой скорости частицы после подъема нахо­дятся в свободном падении, после чего попадают на нисходящий ма­териал либо на поверхность барабана (рис. 4.9). Скорость вращения при таком типе движения превышает критическую. Критической на­зывается скорость вращения барабана, выше которой частицы после подъема отрываются от основной массы материала под действием
сил инерции. В результате того, что некоторые частицы после подъ­ема падают на поверхность барабана, между частицами кратковре­менно возникают высокие давления. При этом возникают и практи­чески сразу разрушаются адгезионные связи (рис. 4.11, 4.12). Это отрицательно влияет на процесс гранулообразования, так как агло­мераты частиц при ударах о поверхность барабана разрушаются. Ка­чественные плотные гранулы образуются при постепенном наслаи­вании мелких частиц на агломераты при отсутствии ударных взаи­модействий, поэтому такой тип окатывания не подходит для грану­лирования. Необходимо подбирать параметры окатывания таким об­разом, чтобы частицы после подъема не отрывались от основной массы материала под действием сил инерции, а перемещались вниз вместе со слоем нисходящего материала [43, 44].

I - минимальная сила Щ - максимальная сила