Методы анализа электромагнитного поля и разработка энергосберегающих устройств на их основе

Аннотация

Актуальность и востребованность темы диссертации. Разработка и совершенствование существующих технологий и устройств для переработки первичных и вторичных материалов под воздействием физических, химических и физико-механических процессов приобретают лидирующие позиции в мире. «Среднее электропотребление оборудования для переработки полезных ископаемых составляет 100 кВт ч и более, в том числе для получения измельчения материалов требуется затратить электроэнергии 25 кВт ч на тонну при 100 мкм, а при 15 мкм до 150 кВт ч на тонну»1. В связи с этим решающее значение имеет улучшение энергосберегающих технологий и устройств для измельчения до мелких частиц минералов, разделения их на элементы при обогащения. В мире в настоящее время после достижения определенных успехов в создании технологий механического измельчения первичных и вторичных материалов формируется ориентация научно-исследовательских работ на разработку энергоэффективных способов и устройств при переработке минералов под действием электромагнитного поля. В этом направлении сопутствующими проблемами являются улучшение свойств первичных материалов и получение материалов с новыми свойствами для применения в различных областях, а также использование в качестве вторичного сырья техногенных отходов производства. Чрезвычайно актуальна разработка устройств электромагнитного сепаратора с новыми конструкциями и схемами, энергоэффективных и ресурсосберегающих - с использованием интеллектуальных систем управления в процессе обработки. После обретения независимости республики особое внимание уделяется повышению технического и технологического уровня переработки природных ресурсов, модернизации существующих средств, а также внедрению новых видов оборудования. В этой связи значительные результаты достигнуты по усовершенствованию новых устройств измельчения композиционных материалов промышленных предприятий путем разработки шаровых мельниц и дробильных установок. В то же время одним из самых важных вопросов в данном направлении является научно-исследовательская работа по получению мелкодисперсных однородных материалов, а также их разделению на энерго - и ресурсосберегающих электромагнитных установках. В Стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан на 2017-2021 годы определены задачи «...сокращение энергоемкости и ресурсоемкое™ экономики, широкое внедрение в производство энергосберегающих технологий, расширение использования возобновляемых источников энергии, повышение производительности труда в отраслях экономики...»2. Реализация этих проблем, в том числе переработка техногенного и минерального сырья, получение новых типов материалов, а также разработка многофункциональных электромагнитных управляющих установок, оснащенных современными микроконтроллерами, коммутационными элементами и новыми схемами программного обеспечения - всё это является элементами решения важнейшей задачи энергосбережения. Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в Указе Президента Республики Узбекистан № УП-4947 от 7 февраля 2017 года «О Стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан», Постановлениях Президента Республики Узбекистан от 26 мая 2017 года № ПП-3012 «О Программе мер по дальнейшему развитию возобновляемой энергетики, повышению энергоэффективности в отраслях экономики и социальной сфере на 2017 - 2021 годы», а также в других нормативно-правовых документах, принятых в этой сфере. Целью исследования является совершенствование методов горнорудного анализа на основе электромагнитных полей и разработка энергосберегающих технологий и устройств для переработки пород. Научная новизна исследования заключается в следующем: обоснованы зависимости взаимодействия заряженных частиц в электромагнитном поле для разделения необходимых элементов от композитных материалов; усовершенствованы методы построения эквиэнергетических поверхностей для измельчения композиционных материалов на основе свойств электромагнитного поля; усовершенствованы методы получения высококачественного цемента и сверхчистых материалов с помощью устройства по обогащению материалов на основе электромагнитных полей; разработано многофункциональное устройство управления для улучшения технологического процесса получения экологически чистых материалов, их измельчения, разделения и обогащения. Заключение Обобщая результаты фундаментальных коллективных исследований по природе единого пространственного поля и выделяя те главные особенности, относящиеся к данной диссертации, можно сделать следующие выводы: 1. Проведен анализ действия электромагнитных полей на физико-химические характеристики объектов природы. В результате использования полученных дифференциальных и волновых уравнений найдены параметры устройств измельчения, извлечения и обогащения минералов. 2. Разработаны энергосберегающие устройства измельчения (дисперсностью в 500мкм до 1-5мкм), извлечения, обогащения материалов, металлов, сплавов и очистка жидких растворов на основе теории электромагнитного поля. В результате очищены от железа, алюминия и других металлов: мел, каолин, бентонит 3. Разработаны методики получения сверхчистых и наноматериалов, высокомарочных цементов с применением зольных отходов на основе электромагнитного поля; выявлено, что наибольшей прочностью обладает состав вяжущего цемента - 50% золошлак - 50%, также цемент - 40% золошлак - 60%. 4. Результаты испытании, проводимые на базе ГП «Центральной лаборатории» Госкомгеологии РУз, показали увеличение содержания глинозема с 18,9% в сырье до 37,8% в концентрате, при этом выход концентрата составил 41-42% от загрузки из исходного каолина. 5. Получены формулы для инженерной методики расчета рабочих режимов для измельчения, разделения и обогащения минералов на основе экспериментальных характеристик. 6. Выявлено влияние электромагнитного поля на сыпучие материалы, отходы ТЭС, на обогащение и разделение компонентов сырья на ценные составляющие, а также получены микросферы из золошлака и золоуноса. 7. Предложенные технологии включены во «Временный технологический регламент» для разработки рабочего проекта: «Технология сухого обогащения вторичных каолинов Ангренского месторождения» Госкомгеология РУз. В результате двойное сокращение технологического процесса вторичной технологии обогащения каолина позволило снизить потребление энергии на 35%. Общий экономический эффект от внедрения устройства электромагнитного поля составляет 136 млн. сум в год.