Μοντελοποίηση Της Σχέσης Ενέργειας-Διαστασιακών Ιδιοτήτων Των Προϊόντων Κατάτμησης Σε Σφαιρόμυλο

Abstract

Στην παρούσα διατριβή μελετήθηκε η μοντελοποίηση της διεργασίας της λειοτρίβησης σε σφαιρόμυλο με έμφαση στις διαστασιακές ιδιότητες των προϊόντων λειοτρίβησης και την ενέργεια που καταναλώνεται για τη μείωση του μεγέθους των υλικών. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκαν υλικά διαφορετικών φυσικομηχανικών χαρακτηριστικών, όπως μάρμαρο, χαλαζίας, χαλαζίτης και μεταψαμμίτης, τα οποία λειοτριβήθηκαν σε διαφορετικές συνθήκες λειτουργίας του σφαιρόμυλου. Για την περιγραφή των κατανομών μεγέθους των προϊόντων λειοτρίβησης χρησιμοποιήθηκαν οι συναρτήσεις Gates-Gaudin-Schuhmann (GGS) και Rosin-Rammler (RR). Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι συναρτήσεις αυτές δεν είναι σε θέση να περιγράψουν πλήρως όλο το φάσμα των παραγόμενων μεγεθών των τεμαχίων και τα πειραματικά δεδομένα να αποκλίνουν από την ευθεία. Για το λόγο αυτό, εφαρμόστηκε η μέθοδος της γραμμικής παλινδρόμησης κατά τμήματα στα πειραματικά δεδομένα, η οποία έδειξε την παρουσία δύο διακριτών περιοχών μεγέθους τεμαχίων. Εξετάστηκε η εξέλιξη των διακριτών περιοχών με την αύξηση της ενέργειας που καταναλώθηκε και προτάθηκαν βελτιωμένες εκφράσεις της σχέσης ενέργειας και μεγέθους τεμαχίων. Με την εφαρμογή του κινητικού μοντέλου στα πειραματικά δεδομένα, υπολογίστηκαν οι κινητικές παράμετροι που επηρεάζουν τη διεργασία, όπως το μεγέθος της τροφοδοσίας, ο συντελεστής πλήρωσης των κενών των σφαιρών με υλικό και η μεταβολή της διαμέτρου των σφαιρών. Επίσης, εφαρμόστηκε η μέθοδος του αναδρομικού υπολογισμού για την ακριβέστερη εκτίμηση των κινητικών παραμέτρων και προτάθηκε μια νέα μέθοδος υπολογισμού των βέλτιστων συνθηκών λειτουργίας του μύλου, συνδυάζοντας δύο λογισμικά (Moly-Cop Tools™ και MODSIM™). Επίσης, εξετάστηκαν και αξιολογήθηκαν τα προτεινόμενα μοντέλα των Herbst – Fuerstenau και Stamboliadis τα οποία χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό των κατανομών μεγέθους των προϊόντων λειοτρίβησης. Στη συνέχεια μελετήθηκε η προσομοίωση συνεχούς λειτουργίας βιομηχανικών συστημάτων λειοτρίβησης. Για το σκοπό αυτό διενεργήθηκαν δοκιμές ημισυνεχούς λειοτρίβησης σε συνθήκες παρόμοιες με αυτές που ορίζει η μέθοδος Bond. Με βάση τη μέθοδο αυτή υπολογίστηκαν οι δείκτες έργου των υλικών που εξετάστηκαν και αναλύθηκε η επίδραση των λεπτομερών τεμαχίων στην κινητική της λειοτρίβησης.Επίσης, μελετήθηκε η εφαρμογή του μοντέλου πίνακα στις κατανομές μεγέθους των προϊόντων λειοτρίβησης. Για την εφαρμογή της μεθόδου γράφτηκε κώδικας σε γλώσσα προγραμματισμού MATLAB και έγινε σύγκριση των πειραματικών κατανομών μεγέθους των προϊόντων λειοτρίβησης με τις αντίστοιχες του μοντέλουΑπό τις κατανομές μεγέθους των προιόντων λειοτρίβησης προσδιορίστηκαν οι υπόλοιπες διαστασιακές ιδιότητες, δηλ. οι κατανομές της επιφάνειας, του μήκους και του αριθμού των τεμαχίων. Από τις κατανομές μεγέθους των διαστασιακών ιδιοτήτων εξετάστηκε κατά πόσο τα προϊόντα λειοτρίβησης έχουν μορφοκλασματικό χαρακτήρα, όπως προτείνουν πολλοί ερευνητές. Αναλύθηκε η επίδραση του υλικού και των διαφορετικών συνθηκών λειοτρίβησης, στη σχέση των διαστασιακών ιδιοτήτων με την ειδική ενέργεια που καταναλώνεται. Για την πληρέστερη διερεύνηση της συμπεριφοράς των υλικών κατά τη λειοτρίβηση προσδιορίστηκαν τα φυσικομηχανικά τους χαρακτηριστικά τα οποία συσχετίστηκαν με τις παραμέτρους της λειοτρίβησης. Από τα αποτελέσματα προέκυψαν ισχυρές συσχετίσεις μεταξύ των χαρακτηριστικών των υλικών με ορισμένες παραμέτρους, όπως ο ρυθμός θραύσης.