Анотація до роботи:

Опарін С.О. Процес та обладнання помелу рослинних відходів до мікронних розмірів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.08 – Процеси та обладнання хімічної технології. - Український державний хіміко-технологічний університет, Дніпропетровськ, 2003 р.

Дисертацію присвячено питанням теоретичних та експериментальних досліджень процесу тонкого помелу рослинних відходів в ударно-відбивних млинах. Встановлено вплив конструктивних параметрів млина і технологічних параметрів процесу помелу рослинних відходів на ефективність роботи ударно-відбивних млинів. Проведені порівняльні дослідження процесів порогової сепарації та сепарації у висхідному потоці повітря. Досліджено розподіл підведеної до млинів ударно-відбивної дії енергії при холостому і робочому ході та встановлена розрахункова залежність для визначення витрат потужності на здрібнювання рослинних відходів. За результатами досліджень спроектована та виготовлена установка тонкого помелу пшеничної соломи дослідно-промислового зразка.

1. Проведений аналіз способів здрібнювання та устаткування тонкого помелу сипких матеріалів показав, що, для одержання продуктів тонкого помелу з рослинних відходів, враховуючи їх волокнисту структуру, необхідне сполучення ударного способу здрібнювання з самостиранням частинок у потоках пилоповітряної суміші.

2. Розроблена конструкція одноступінчастого млина ударно-відбивної дії з висхідним сепараційним потоком повітря. Досліджений вплив технологічних параметрів процесу та конструктивних параметрів млина на ефективність процесу помелу рослинних відходів в млині даної конструкції. Показано, що максимально можливий вихід фракції менше 100 мкм в продуктах помелу соняшникового, рисового лушпиння та пшеничної соломи, що складає 75, 72 та 53 %, відповідно, спостерігається при співвідношенні кількості бильних елементів до діаметра ротора к/D_р = 17,4 1/м і швидкості обертання кінців бил ротора 106 м/с. Встановлено, що для даної конструкції млина при масовому співвідношенні матеріалу до повітря G/W = 0,72 - 0,85 кггод/(кггод) енерговитрати на здрібнювання мінімальні і складають для соняшникового, рисового лушпиння та пшеничної соломи 540, 695 та 670 кВтгод/т, відповідно. Запропоновано проектувати відбійні елементи трапецієподібної форми.

3. Розроблена конструкція вертикального двоступінчастого млина ударно-відбивної дії з пороговою сепарацією. Показано, що при співвідношенні діаметра сепараційного отвору до діаметра ротора d_{отв.сеп}/D_р = 0,365 м/м, швидкості обертання кінців бил ротора 89,4 м/с та співвідношенні діаметра вентилятора до діаметра ротора D_вент./D_р = 0,783 м/м отримано продукт помелу з вмістом фракції менше 100 мкм з соняшникового лушпиння до 91 %, з рисового лушпиння до 88 % і з пшеничної соломи до 90 %. Отримане оптимальне співвідношення G/W = 0,51 - 0,52 кггод/(кггод), при якому енерговитрати на здрібнювання соняшникового, рисового лушпиння та пшеничної соломи складають 415, 450 та 440 кВтгод/т, відповідно. Встановлено явище винесення недоздрібненого матеріалу, яке виникає під час пуску та зупинки млина, що призводить до зниження дисперсності продукту помелу.

4. Розроблена конструкція горизонтального двоступінчастого млина ударно-відбивної дії з пороговою сепарацією. Показано, що явище винесення недоздрібненого матеріалу ліквідується в млині з горизонтальним розташуванням ротора. Встановлено, що шляхом зміни співвідношень d_{отв.сеп}/D_р та D_вент./D_р млин дозволяє одержувати продукт помелу з рослинних відходів різного дисперсного складу. При співвідношенні d_{отв.сеп}/D_р = 0,365 м/м, швидкості обертання кінців бил ротора 89,4 м/с та співвідношенні D_вент./D_р = 0,783 м/м отримано продукт помелу з соняшникового, рисового лушпиння та пшеничної соломи з змістом фракції менше 100 мкм 100 %. Встановлено, що при масовому співвідношенні G/W = 0,51 - 0,52 кггод/(кггод) енерговитрати на здрібнювання мінімальні і складають для соняшникового, рисового лушпиння та пшеничної соломи 470, 510 та 495 кВтгод/т, відповідно.

5. Показано, що при тонкому помелі рослинних відходів в млинах ударно-відбивної дії відбувається інтенсивне сушіння матеріалу за рахунок тепла, що виділяється при ударі і терті часток матеріалу, а також терті повітря об робочі поверхні млина. Вологість продукту помелу рослинних відходів досягає 1,3 - 2,2 % при початковій вологості матеріалу 8,7- 10,5 %.

6. На підставі результатів досліджень в конструкторському бюро “Південне” спроектована і на Південному машинобудівному заводі виготовлена установка дослідно-промислового зразка для тонкого помелу пшеничної соломи продуктивністю 100 кг/год.

7. При використанні продуктів помелу рослинних відходів у якості наповнювача полімерних матеріалів ціна виробів знизиться на 44 %. Річний економічний ефект від впровадження процесу помелу рослинних відходів у виробництво зварювальних матеріалів складе 252 тис. грн/рік при потребі в целюлозовмісній сировині 60 т/рік.

Публікації автора:

1.Шишков М.І., Опарін С.О., Сорока П.Г., Зражевський В.І. Дослідження процесу тонкого подрібнення в’язковолокнистих рослинних матеріалів // Вопросы химии и хим. технологии. – 2001. - №4. – С.119-121.

Автором проведені експериментальні дослідження та встановлена ефективність тонкого помелу рослинних відходів в ударно-відбивних млинах.

2. Опарин С.А., Сорока П.И., Шишков Н.И., Зражевский В.И. Исследование процесса измельчения растительных отходов в мельнице ударно-отражательного действия // Вопросы химии и хим. технологии. – 2002. - №4. – С. 115-118 .

Автором проведені дослідження з впливу конструктивних та технологічних параметрів на ефективність роботи ударно-відбивного млина з висхідним потоком повітря. Оброблені та систематизовані одержані експериментальні дані, зроблені висновки.

3. Опарин С.А., Сорока П.И., Шишков Н.И., Зражевский В.И. Исследование процесса измельчения растительных отходов в мельницах ударно-отражательного действия с пороговой сепарацией // Вопросы химии и хим. технологии. – 2002. - №6. – С. 132-136 .

Автором проведені дослідження ефективності роботи ударно-відбивних млинів з граничною сепарацією, систематизовані та оброблені одержані експериментальні дані.

4. Опарин С.А., Шишков Н.И., Сорока П.И., Зражевский В.И. Об эффективности размола вязковолокнистых материалов в мельницах ударно-отражательного действия // Матеріали Першої всеукраїнської науково-практичної конференції “Україна наукова ’2001”. – Том 8. - Дніпропетровськ, Дніпродзержинськ, Суми. - 2001. – С. 38-39.

Автором експериментально досліджено ефективність тонкого помелу рослинних відходів в ударно-відбивних млинах.

5. Шишков Н.И., Опарин С.А., Сорока П.И., Задорожный В.М. Исследование совмещенных процессов измельчения и сушки в мельнице ударно-отражательного действия // Матеріали V міжнародної науково-практичної конференції “Наука і освіта - 2002”. – Том 19. - Дніпропетровськ, Донецьк. - 2002. – С. 49-50.

Автором досліджено можливість суміщення процесів помелу та сушіння рослинних відходів в млинах ударно-відбивної дії.

6. Опарин С.А., Сорока П.И., Шишков Н.И., Зражевский В.И. Исследование процесса измельчения растительных отходов в мельнице ударно-отражательного действия // Тези доповідей Всеукраїнської науково-технічної конференції студентів і аспірантів “Хімія і хімічна технологія – 2002”. – Дніпропетровськ. – 2002. – С. 110-111.

Автором проведені експериментальні дослідження по впливу форми відбійних елементів на ефективність помелу рослинних відходів та встановлені рекомендації для проектування форми відбійної поверхні.

7. Опарин С.А. Исследование процесса тонкого измельчения растительных отходов в мельнице ударно-отражательного действия // Тези доповідей V регіональної конференції молодих вчених і студентів з актуальних питань хімії. – Дніпропетровськ. - 2002. – С.122.

Автором проведено експериментальні дослідження по впливу конструктивних параметрів на ефективність роботи одноступінчастого ударно-відбивного млина.

8. Пат. 40875 А Україна МКИ G01F11/00 Гвинтовий дозатор / Шишков М.І., Опарін С.О., Сорока П.Г., Зражевський В.І; Заявл. 19.09.2000; Опубл. 15.08.2001, Бюл. №7.

Автор приймав участь в розробці гвинтового дозатора та проведенні досліджень з ефективності його роботи.

9. Позитивне рішення на патент по заявці № 2001096302 від 13.09.2001. Відцентровий млин ударної дії / Шишков М.І., Опарін С.О., Сорока П.Г., Зражевський В.І., Задорожний В.М.

Автор приймав участь в розробці млина ударно-відбивної дії.