Главная
Новости
Ремонт
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Воздухоопорные сооружения
Грунтовые основания




20.05.2019


20.05.2019


19.05.2019


19.05.2019


18.05.2019


18.05.2019


18.05.2019


17.05.2019


16.05.2019


14.05.2019





Яндекс.Метрика

Контакты | Карта сайта
         » » Энергоемкость и производительность получения заполнителя в непрерывном электроимпульсном процессе дробления горных пород

Энергоемкость и производительность получения заполнителя в непрерывном электроимпульсном процессе дробления горных пород

29.03.2016

Энергоемкость процесса электроимпульсной технологии дробления каменных материалов зависит от энергетических парам импульсных источников энергии и технологических парам электроимпульсного рабочего органа дробления. Изменение указанных парам в конечном счете при постоянстве характеристик исходного продукта приводит к вариации парам как предпробивной стадии развития разряда, так и дуговой стадии. В заключительной стадии развития разряда процессы разрушения определяются, главным образом, энергией, выделившейся в канале разряда за первый полупериод колебания тока, и временем ее выделения.
Исследования энергоемкости электроимпульсной технологии дробления в широком понимании сопряжены с целевым назначением, уровнем их проведения и степенью точности. Так, если преследуется цель энергетических сравнений самого принципа электроимпульсного разрушения с традиционно известными способами, то оправданными являются исследования энергоемкости, включая оценку энергии в дуговой стадии развития разряда, ее переход в энергию поля механических напряжений и последующей оценки затрат энергии на вновь образованные поверхности. При исследованиях энергоемкости электроимпульсной технологии дробления для сравнения между собой различных энергетических и технологических режимов на уровне физических исследований достаточным является оценка энергоемкости по расходу энергии за первый полупериод колебания разрядного тока.
В рамках исследований прикладного характера созданных электроимпульсных одно- или многоэлектродных рабочих органов дробления энергоемкость электроимпульсной технологии сравнивать наиболее оправданно, как показал многолетний опыт работы, по затратам энергии, связанным с зарядкой конденсаторных батарей импульсных источников энергии до заданного напряжения. Подобная оценка наиболее точно отражает энергопотребление и, при известных КПД зарядных устройств, позволяет с большей степенью точности прогнозировать энергопотребление электроимпульсных технологических линий промышленного назначения. Использование различного рода счетчиков активной мощности на данной целевой стадии оценки энергоемкости сопряжено с меньшей степенью точности в силу их функционального назначения и специфики зарядки конденсаторных батарей.
Проведены исследования энергоемкости электроимпульсной технологии дробления порфирита Медведского карьера Новосибирской области исходной крупности 40-120 мм с содержанием материала более 70 мм, равным 28 % при различных энергетических и технологических параметрах и степенях дробления. Эксперименты выполнены как на уровне физических исследований, так и при электроимпульсном дроблении в экспериментальной непрерывнодействующей электроимпульсной технологической линии проектной производительностью 3-5 т/ч по готовому продукту дробления 0-20 мм.
Физические экспериментальные исследования проведены в одноэлектродной дробилке с использованием ранее созданного измерительно-вычислительного комплекса на базе ЭВМ «Электроника-60», обеспечивающего автоматическую регистрацию и обработку парам предпробивной и дуговой стадии развития разряда.
Экспериментальные исследования энергоемкости и производительности электроимпульсного процесса дробления порфирита Медведского карьера на непрерывнодействующей технологической линии производительностью 3-5 т/ч выполнены в широком спектре изменения режимов дробления и конструкции заземленного электрода в целях оптимизации процесса по критериям энергоемкости, производительности и качества готового продукта.
Результаты физических экспериментальных исследований энергоемкости процесса дробления при различных амплитудах высоковольтного импульса, межэлектродных промежутках электроимпульсного рабочего органа дробления и диаметрах сквозных отверстий в заземленном электроде (разная степень дробления) приведены в табл. 2.29. Энергоемкость оценивалась по энергии, выделившейся в канале разряда за время первого полупериода колебания тока.
Энергоемкость и производительность получения заполнителя в непрерывном электроимпульсном процессе дробления горных пород

Полученные результаты показывают, что оптимизация энергоемкости и производительности электроимпульсного процесса дробления на созданной установке проектной производительностью 3-5 т/ч проведена в диапазоне амплитуд высоковольтного импульса 270-359 кВ при длине межэлектродного промежутка, равной 40-50 мм. Конструктивное исполнение импульсного источника энергии в виде двух автономных блоков, содержащих три генератора импульсных напряжений с величиной разрядной емкости, равной 22 000 пФ, и два генератора импульсных напряжений с величиной разрядной емкости, равной 33 000 пФ, обеспечивало возможность раздельной работы с различным их количеством в блоке. Это позволяло проводить оптимизацию по энергоемкости и обеспечению проектной производительности электроимпульсного получения стандартных фракций при меньшем количестве высоковольтных электродов в электроимпульсном рабочем органе дробления и различном конструктивном исполнении скважности заземленного электрода.
В качестве заземленного использован электрод в различном конструктивном исполнении:
- с размером квадратных ячеек 20x20 мм при величине живого сечения, равной 30 %;
- с размером квадратных ячеек 30x30 мм при величине живого сечения, равной 30 %;
- с размером прямоугольных ячеек 30x40 мм при величине живого сечения, равной 44 %;
- с размером квадратных ячеек 40x40 мм при величине живого сечения, равной 53 %;
- с размером щелевых отверстий 30 мм при величине живого сечения, равной 53 %.
При дроблении в электроимпульсной установке производительностью 3-5 т/ч исходным продуктом служил порфирит Медведского карьера. Результаты экспериментальных исследований энергоемкости электроимпульсного процесса и производительности электроимпульсного рабочего органа дробления с проектной производительностью 3-5 т/ч по готовому продукту - 20:0 мм при получении щебня стандартных фракций приведены в табл. 2.26-2.28. Следует отметить, что при проведении сравнений энергозатрат при различных энергетических и технологических параметрах, схемных решениях работы генераторов импульсных напряжений и электродных систем электроимпульсного рабочего органа дробления потери энергии определены с учетом затрат энергии, имеющих место при зарядке конденсаторных батарей при поданном (известном) количестве воздействующих импульсов. Для расчета ожидаемой экономической эффективности полученные результаты следует принять с учетом достигнутых показателей коэффициента полезного действия высоковольтных зарядных преобразователей.
Из данных табл. 2.26-2.28 видно, что при постоянстве размера живого сечения заземленного электрода производительность и энергоемкость получения продукта электроимпульсного дробления на установке 3-5 т/ч зависят от амплитуды высоковольтного импульса и длины рабочего промежутка. Использование для получения щебня стандартных фракций высоковольтных импульсных напряжений с амплитудой менее 300 кВ и более 350 кВ (при принятых условиях обеспечения электроимпульсного технологического процесса) с точки зрения энергоемкости невыгодно. Так, при амплитуде воздействующего импульса 368 кВ (табл. 2.30) и 270 кВ (табл. 2.31) получены в сравниваемых условиях повышенные значения энергозатрат, составляющие соответственно 1,8 и 18 кВ*ч/т. Результаты исследований в табл. 2.30, 2.31 свидетельствуют, что увеличение размера ячеек заземленного электрода с 20x20 до 30x30 мм при сохранении величины живого сечения, равной 30 %, не приводит к существенному изменению производительности и энергоемкости получения продукта на установке 3-5 т/ч. Так, усредненные энергозатраты в диапазоне амплитуд воздействующих импульсов 300-344 кВ при размере квадратных ячеек 20x20 мм (табл. 2.30) и размере ячеек 30x30 мм (табл. 2.31) составили 13,7 и 15,5 кВт*ч/т соответственно.
Энергоемкость и производительность получения заполнителя в непрерывном электроимпульсном процессе дробления горных пород
Энергоемкость и производительность получения заполнителя в непрерывном электроимпульсном процессе дробления горных пород

Эффективным средством на пути повышения производительности и снижения энергоемкости электроимпульсного получения щебня стандартных фракций на установке с проектной производительностью 3-5 т/ч следует считать повышение величины живого сечения ячеек заземленного электрода. Проведенными исследованиями энергоемкости и производительности электроимпульсного получения щебня стандартных фракций при значении живого сечения ячеек заземленного электрода 53 % (размер квадратных сквозных ячеек 40x40 мм) и амплитуде высоковольтного импульса 318 кВ для межэлектродного промежутка 50 мм в электроимпульсном рабочем органе дробления с тремя высоковольтными электродами получена производительность 5,32 т/ч с затратами энергии 6,84 кВт ч/т.
Стремление к росту выхода щебня стандартных фракций малых размеров (5-20 мм), как наиболее дефицитных и дорогостоящих, связано с дальнейшим повышением величины живого сечения при уменьшении размера ячеек заземленного электрода. При этом, однако, надо иметь в виду, что необходимо обеспечить сохранение или незначительное увеличение выхода фракции 0-5 мм (песка - отсева дробления).
Приведены экспериментальные исследования энергоемкости и производительности электроимпульсного дробления при размерах ячеек 30x40 мм заземленного электрода (величина живого сечения 44 %) при дискретных, но равных для всех работающих генераторов значениях амплитуд высоковольтного импульса (табл. 2.32). Установлена достижимость производительности установки 4,7-6,8 т/ч при четырех работающих генераторах и четырех высоковольтных электродах в электроимпульсном рабочем органе дробления в диапазоне амплитуды высоковольтных импульсов 300-350 кВ. При этом энергоемкость составила 9,2-11 кВт*ч/т. При данной величине живого сечения (44 %) заземленного электрода использование одновременной работы генераторных блоков с четырьмя ГИН и различным их уровнем выходного напряжения (344 и 318 кВ) позволило достичь энергозатрат 8,6 кВт*ч/т при производительности испытываемого электроимпульсного рабочего органа дробления 6,3 т/ч по сухому весу готового продукта и получить при этом выход фракции 5-20 мм в количестве 59,6 % и фракции 20-40 мм - 31,4 %.
Дальнейшее увеличение живого сечения до 53 % (размер щелевого отверстия заземленного электрода в свету равен 30 мм при указанных выше режимах работы генераторных блоков) обеспечило получение выхода фракции размером 5-25 мм в количестве 90 % при производительности 5,5 т/ч по сухому готовому продукту и энергоемкости процесса 9,8 кВ*ч/т.
Энергоемкость и производительность получения заполнителя в непрерывном электроимпульсном процессе дробления горных пород

Энергоемкость получения щебня стандартных фракций на установке проектной производительности 3-5 т/ч для исследованных выше режимов работы и полученных процентных выходов фракций составляет 6,84; 8,6; 9,8кВ*ч/т и с учетом насыпной плотности и коэффициента полезного действия высоковольтных зарядных устройств 0,85 составляет 11,27; 14,16; 16,40 кВт*ч/м3.
Достигнутый уровень энергозатрат при полученном процентном выходе стандартных фракций щебня электроимпульсной технологии дробления порфирита превышает средний уровень энергозатрат при производстве щебня механическим способом, равный 6,9 кВт*ч/м3, по Росдорвостоку Минавтодора России в 1,6; 2,1; 2,4 раза. Однако следует обратить внимание на то, что средний показатель энергозатрат на щебень 6,9 кВт*ч/м3 включает в себя расход электроэнергии на производство 1 м щебня, содержащего одновременно фракции 5-20, 20-40 и 40-70 мм с доминирующим выходом крупных фракций. Тогда как при указанных выше энергозатратах электроимпульсного производства 1 м3 щебня в нем отсутствуют фракции 40-70 мм, и содержание фракции 20-40 мм в одном из режимов составляет не более 32 % (при затратах 14,16 кВт*ч/м3), а при затратах энергии 11,27 и 16,4 кВт*ч/м3 в 1 м3 щебня содержание фракции 5-20 мм составляет не менее 80 % (достигнуто 90 %).
Отмеченные обстоятельства дают основание полагать, что при прочих равных условиях электроимпульсная технология получения щебня при дроблении порфирита не будет более энергоемкой при достигнутых показателях по сравнению с принятой в настоящее время технологией производства щебня из порфирита Медведского карьера.
В годовой программе Медведского карьера выпуска щебня содержание в нем фракций 5-20, 20-40 и 40-70 мм практически составляет 20, 20 и 60 % соответственно. Для получения 0,8 м щебня фракций 5-20 мм по существующей технологии в Медведском карьере и среднем уровне показателя энергозатрат 6,9 кВт*ч/м3 расходуется 27,6 кВт ч, а при расходе энергии на щебень при планируемой норме 4,1 кВт*ч/м3 потребуется 16,4 кВт*ч, т. е. имеют место равные или большие энергозатраты по отношению к затратам энергии при электроимпульсной технологии производства щебня. В дополнение и подтверждение изложенного в литературных источниках отмечается, что при получении щебня путем механического дробления высокопрочных пород расход условного топлива на 1 м заполнителя тяжелого бетона (фракция 5-20 мм) составляет 8-12 кг у.т., т. е. практически 24—36 кВт*ч/м3.
Таким образом, установлена меньшая энергоемкость электроимпульсного разрушения горных пород на стадии их дробления по сравнению с механическим разрушением.