Механизмы разрушения минеральных частиц и кинетические характеристики ферромагнитных тел в аппаратах вихревого слоя

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Выявление механизмов разрушения частиц минеральных компонентов при обработке в измельчающих устройствах является научно-практической задачей, решение которой до сих пор не представлено в окончательном виде. В данной работе определены кинетические характеристики ферромагнитных тел, движущихся под воздействием электромагнитного поля в аппарате вихревого слоя. Реализована математическая модель движения ферромагнитных тел при учете радиальной неоднородности индукции магнитного поля. Рассчитана зависимость скорости ферромагнитного тела от радиальной координаты для различных значений индукции магнитного поля и его градиента и показано, что ферромагнитное тело может разгоняться до 50 м/с. Предложена приближенная модель распада частиц минерального компонента (портландцемента) в результате их столкновения в процессе обработки в аппарате вихревого слоя. Установлено, что количество актов распада для большинства частиц портландцемента равно двум, что значительно меньше по сравнению с количеством соударений таких частиц. Установлено, что главными факторами, влияющими на разрушение частиц и их активацию в процессе механомагнитной обработки в АВС, являются: величина магнитной индукции; градиент магнитной индукции (частота переключения электромагнитов в АВС); магнитная восприимчивость вещества обрабатываемого материала. На основе анализа кривых распределения частиц минерального вещества после дробления предложено зонирование рабочей камеры аппарата вихревого слоя: зона перемешивания, измельчения и активации частиц (интервал движения ферромагнитных тел составляет 0–12 м/с); зона интенсивного измельчения и активации частиц (интервал скоростей составляет 12–50 м/с).

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Р. А. Ибрагимов

Казанский государственный архитектурно-строительный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: rusmag007@yandex.ru

канд. техн. наук

Россия, 420043, г. Казань, ул. Зеленая, 1

Е. В. Королев

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет

Email: korolev@nocnt.ru

д-р техн. наук

Россия, 190005, г. Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., 4

Ш. Х. Зарипов

Казанский федеральный университет

Email: shamil.zaripov@gmail.com

д-р физ.-мат. наук

Россия, 420097, г. Казань, ул. Товарищеская, 5

Список литературы

  1. Mazovendal I. Metallurgical slag-based concrete materials produced by vortex electromagnetic activation. Key Engineering Materials. 2016. Vol. 683, pp. 221–226. EDN: WQNGOX. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.683.221
  2. Całus D. Experimental research into the efficiency of an electromagnetic mill. Applied Sciences. 2023. No. 13. 8717. EDN: NHRQNY. https://doi.org/10.3390/ app13158717
  3. Całus D., Makarchuk O., Domanowski P., Bujnowski S. A study of magnetic mill productivity. Applied Sciences. 2023. Vol. 13 (11). 6538. EDN: WCUXSK. https://doi.org/10.3390/app13116538
  4. Makarchuk O., Calus D., Moroz V. Mathematical model to calculate the trajectories of electromagnetic mill operating elements. Tekhnihna Electrodynamika. 2021. No. 2, pp. 26–34. EDN: XTBVJA. https://doi.org/10.15407/techned2021.02.026
  5. Коняев А.Ю., Багин Д.Н. Моделирование и исследование электромагнитных смесителей порошковых материалов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления. 2021. № 38. С. 129–147. EDN: DQXSPI. https://doi.org/10.15593/2224-9397/2021.2.07
  6. Polshchikov H., Zhukov P. Force effect of a circular rotating magnetic field of a cylindrical electric inductor on a ferromagnetic particle in process reactors. Technology Audit and Production Reserves. 2023. No. 6 (1(74)), pp. 34–40. EDN: GPXQGN. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2023.293005
  7. Milykh V.I., Shaida V.P., Yurieva O.Y. Analysis of the thermal state of the electromagnetic mill inductor with oil cooling in stationary operation modes. Electrical Engineering&Electromechanics. 2023. No. 3, pp. 12–20. EDN: HGPDES. https://doi.org/10.20998/2074-272X.2023.3.02
  8. Kazak O., Halbedel B. Correlation of the vector gradient of a magnetic field with the kinetic energy of hard magnetic milling beads in electromechanical mills. Chemie Ingenieur Technik. 2023. Vol. 95. Iss. 10, pp. 1615–1622. EDN: NWQBWH. https://doi.org/10.1002/cite.202200183
  9. Ibragimov R.A., Korolev E.V., Deberdeev T.R., Leksin V.V. Structural parameters and properties of fine-grained concrete on Portland cement, activated with plasticizers in vortex layer apparatuses. ZKG International. 2018. Vol. 71. No. 5, pp. 28–35. EDN: GCPLLJ
  10. Wolosiewicz-Glab M., Pieta P., Foszcz D., Ogonowski S., Niedoba T. Grinding kinetics adjustment of copper ore grinding in an innovative electromagnetic mill. Applied Sciences. 2018. No. 8. 1322. https://doi.org/10.3390/app8081322
  11. Milykh V.I., Tymin M.G. A comparative analysis of the parameters of a rotating magnetic field inductor when using concentric and loop windings. Electrical Engineering and Electromechanics. 2021. No. 4, pp. 12–18. EDN: WYIZFS https://doi.org/10.20998/2074-272X.2021.4.02
  12. Makarchuk. Analysis of interaction of forces of working elements in electromagnetic mill. Przegląd elektrotechniczny. 2019. Vol. 1 (12), pp. 64–69. EDN: OEXNHX https://doi.org/10.15199/48.2019.12.12
  13. Makarchuk O., Całus D., Moroz V. Mathematical model to calculate the trajectories of electromagnetic mill operating elements. Technical Electrodynamics. 2021. No. 2, pp. 26–34. EDN: XTBVJA. https://doi.org/10.15407/techned2021.02.026
  14. Makarchuk O., Całus D. Research of the performance indicator of an electromagnetic mill. Technical Electrodynamics. 2022. No. 1, pp. 50–57. EDN: TPSZHM. https://doi.org/10.15407/techned2022.01.050
  15. Całus D. Analysis of the thermal processes in an electromagnetic mill. Energies. 2022. No. 15. EDN: MGBEJF. https://doi.org/10.3390/en15217899
  16. Ostrowski M., Blachowski B., Bochenski M., Piernikarski D. Design of nonlinear electromagnetic energy harvester equipped with mechanical amplifier and spring bumpers. Bulletin of the Polish Academy of Sciences, Technical Sciences. 2020. Vol. 68 (6), pp. 1373–1383. EDN: UOEJAK. https://doi.org/10.24425/bpasts.2020.135384
  17. Ogonowski S. On-line optimization of energy consumption in electromagnetic mill installation. Energies. 2021. Vol. 14 (9). 2380. EDN: PSFQNU. https://doi.org/10.3390/en14092380
  18. Гурьянов Г.А., Абдеев Б.М. Прикладная модель измельчения шарообразной твердой частицы прямым ударом о недеформируемую плоскую поверхность // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. 2020. № 1. С. 32–42. EDN: QYWIMV. https://doi.org/10.15593/perm.mech/2020.1.03
  19. Ибрагимов Р.А., Королев Е.В. Влияние магнитного поля на гранулометрический состав портландцемента при его измельчении // Известия вузов. Строительство. 2023. № 3. С. 38–51. EDN: BFDWJK. https://doi.org/10.32683/0536-1052-2023-771-3-38-51
  20. Ибрагимов Р.А., Шакирзянов Ф.Р., Королев Е.В. Ударные воздействия при диспергировании минеральных материалов в аппаратах вихревого слоя // Промышленное и гражданское строительство. 2021. № 5. С. 19–25. EDN: KQAWTE. https://doi.org/10.33622/0869-7019.2021.05.19-25
  21. Ибрагимов Р.А., Королев Е.В. Оценка энергозатрат на активацию минеральных компонентов в аппарате вихревого слоя // Региональная архитектура и строительство. 2025. № 1.
  22. Носенко А.А., Половнева С.И. Методы и устройства для измерения удельной поверхности дисперсных материалов // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2017. Т. 7. № 2 (21). С. 113–121. EDN: YTPLUF. https://doi.org/10.21285/2227-2925-2017-7-2-113-121
  23. Воронин Н.В., Родионов Ю.В., Никитин Д.В., Филатов И.С. Определение сил воздействия на ферромагнитную частицу в процессе магнитотермического поверхностного армирования изделий из термопластичных полимеров // Вестник Тамбовского государственного технического университета. 2021. Т. 27. № 3. С. 486–496. EDN: AQPLAG. https://doi.org/10.17277/vestnik.2021.03.pp.486-496
  24. Belyaev A., Aleshkin A., Kuts E., Shabalin V. Simulation of water flow in a cavitation reactor. Architecture and Engineering. 2023. Vol. 8. No. 1, pp. 51–59. EDN: QLGQNX. https://doi.org/10.23968/2500-0055-2023-8-1-51-59
  25. Raghib R., Naciri I., Khalfi H. et al. Free vibration modeling in a functionally graded hollow cylinder using the Legendre polynomial approach. Architecture and Engineering. 2023. Vol. 8. No. 4, pp. 82–98. EDN: AJNBMP. https://doi.org/10.23968/2500-0055-2023-8-4-82-98

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема рабочей камеры АВС: 1 – индуктор; 2 – обмотка; 3 – стенка рабочей камеры

Скачать (11KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Векторное поле индукции магнитного поля внутри рабочей камеры аппарата при различном числе пар полюсов: a – р=1; b – р=2; c – р=3; d – р=4

Скачать (69KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимости ( , ) и ( , )

Скачать (33KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Распределение индукции магнитного поля B вдоль противоположных полюсов

Скачать (12KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Распределение скорости ферромагнитного тела по радиусу для различных градиентов индукции магнитного поля

Скачать (18KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Зависимость количества циклов распада обрабатываемых частиц от удельной поверхности для различных n

Скачать (15KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Распределение частиц по размерам порошка портланд-цемента

Скачать (18KB)
Метаданные

© ООО РИФ "СТРОЙМАТЕРИАЛЫ", 2025