Анализ известных зависимостей и разработка новых уравнений прессования мелкофракционных материалов горно-металлургического комплекса

А. Ю. Худяков; С. В. Ващенко

doi:10.17073/1683-4518-2019-12-37-46

Анализ известных зависимостей и разработка новых уравнений прессования мелкофракционных материалов горно-металлургического комплекса

А. Ю. Худяков, С. В. Ващенко

https://doi.org/10.17073/1683-4518-2019-12-37-46

Полный текст:

Аннотация

Проведен анализ эмпирических уравнений прессования мелкофракционных материалов. Показаны преимущества, недостатки и ограничения, лимитирующие область их применения моделированием отдельных стадий процесса и избранными группами материалов. Установлено, что уравнение прессо вания, разработанное в Институте черной металлургии имени З. И. Некрасова НАН Украины (ИЧМ), является единственной зависимостью, успешно используемой для мелкофракционных материалов горно-металлургического комплекса (ГМК), и обоснована необходимость его совершенствования. Разработаны два уравнения прессования, совместное применение которых позволит прогнозировать зависимость между давлением и степенью уплотнения компакта при брикетировании в технологическом диапазоне давлений прессования, а также даст возможность идентифицировать стадии прессования и изучать факторы, влияющие на процесс. Уравнения могут быть использованы для оптимизации технологических режимов брикетирования материалов ГМК и повышения достоверности определения энергосиловых характеристик процесса прессования.

Ключ. слова

мелкофракционные материалы, брикетирование, деформационные механизмы, уравнения прессования,

Об авторах

А. Ю. Худяков

Институт черной металлургии имени З. И. Некрасова НАН Украины
Украина
к. т. н.
г. Днепр

С. В. Ващенко

Институт черной металлургии имени З. И. Некрасова НАН Украины
Украина
к. т. н.
г. Днепр

Список литературы

1. Равич, Б. М. Брикетирование руд / Б. М. Равич. ― М. : Недра, 1982. ― 183 с.

2. Ожогин, В. В. Основы теории и технологии брике тирования измельченного металлургического сырья / В. В. Ожогин. ― Мариуполь : ПГТУ, 2010. ― 442 с.

3. Маймур, Б. Н. Развитие в ИЧМ разработок по технологии и оборудованию для брикетирования мелкофракционных сырьевых материалов и промышленных отходов / Б. Н. Маймур // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии : сб. науч. тр. ― Днепропетровск : ИЧМ НАН Украины, 2014. ― Вып. 29. ― С. 329‒338.

4. Худяков, А. Ю. Брикетирование каолинового сырья для производства кускового шамота / А. Ю. Худяков, С. В. Ващенко, К. В. Баюл, Ю. С. Семенов // Новые огнеупоры. ― 2018. ― № 8. ― С. 14‒19. [Khudyakov, A. Yu. Kaolin raw material briquetting for lump chamote production / A. Yu. Khudyakov, S. V. Vashchenko, K. V. Baiul, Yu. S. Semenov // Refract. Ind. Ceram. ― 2018. ― Vol. 59, № 4. ― P. 333‒337.]

5. Vashchenko, S. V. Selecting the batch composition in briquetting / S. V. Vashchenko, A. Yu. Khudyakov, K. V. Baiul, Yu. S. Semenov // Steel in Translation. ― 2018. ― Vol. 48, № 8. ― P. 509‒512.

6. Баюл, К. В. Гидравлическое устройство для защиты валкового пресса от перегрузок / К. В. Баюл, А. Т. Лебедь, С. В. Ващенко, А. Ю. Худяков // Металлургическая и горнорудная промышленность. ― 2018. ― № 7. ― С. 159‒164.

7. Попильский, Р. Я. Прессование порошковых керамических масс / Р. Я. Попильский, Ю. Е. Пивинский. ― М. : Металлургия, 1983. ― 176 с.

8. Comoglu, T. An overview of compaction equations / T. Comoglu // Journal Fac. Pharm., Ankara. ― 2007. ― Vol. 36, № 2. ― P. 123‒133.

9. Бальшин, М. Ю. Научные основы порошковой металлургии и металлургии волокна / М. Ю. Бальшин. ― М. : Металлургия, 1972. ― 336 с.

10. Klevan, I. Compression analysis of pharmaceutical powders: assessment of mechanical properties and tablet manufacturability prediction : Ph. D. Thesis. ― Tromso, Norway : University of Tromso, 2011. ― 71 p.

11. Denny, P. J. Compaction equations; a comparison of the Heckel and Kawakita equations / P. J. Denny // Powder Technology. ― 2002. ― Vol. 127, № 2. ― P. 162‒172.

12. Mallick, S. Study of particle rearrangement, compression behavior and dissolution properties after melt dispersion of ibuprofen, Avicel and Aerosil / S. Mallick, S. K. Pradhan, M. Chandran [et al.] // Results in Pharma Sciences. ― 2011. ― № 1. ― P. 1‒10.

13. Roberts, R. J. Brittle-ductile transitions in die compaction of sodium chloride / R. J. Roberts, R. C. Rowe, K. Kendal // Chemical Engineering Science. ― 1989. ― Vol. 44, № 8. ― P. 1647‒1651.

14. Исагулов, А. З. Вывод уравнения прессования песчано-смоляных смесей и их реологические модели / А. З. Исагулов, В. Ю. Куликов // Известия вузов. Черная металлургия. ― 2007. ― № 6. ― С. 52‒56.

15. Bockstiegel, G. Modern developments in powder metallurgy / G. Bockstiegel // Proc. Int. PowderMetall. Conf., Plenum, New York. ― 1966. ― Vol. 1. ― P. 155‒187.

16. Двилис, Э. С. Закономерности процессов консолидации порошковых систем при изменении условий деформации и физических воздействий : дис. … докт. физ.-мат. наук : 01.04.07. ― Томск : Томский политех. ун-т, 2014. ― 386 с.

17. Cardei, P. A critical analysis of empirical formulas describing the phenomenon of compaction of the powders / P. Cardei, I. Gageanu // Journal of Modern Technology & Engineering. ― 2017. ― Vol. 2, № 1. ― P. 1‒20.

18. Mani, S. An overview of compaction of biomass grinds / S. Mani, L. G. Tabil, S. Sokhansanj // Powder Handling and Processing. ― 2003. ― Vol. 15, № 2. ― P. 1‒9.

19. Цытович, Н. А. Механика грунтов / Н. А. Цытович. ― М. : Высшая школа, 1983. ― 288 с.

20. Либенсон, Г. А. Процессы порошковой металлургии. В 2-х т. Т. 2. Формование и спекание / Г. А. Либенсон, В. Ю. Лопатин, Г. В. Комарницкий. ― М. : МИСИС, 2002. ― 320 с.

21. Фейнман, Р. Фейнмановские лекции по физике. Т. 4. Кинетика. Теплота. Звук / Р. Фейнман, Р. Лейтон, М. Сэндс. ― М. : УРСС, 2004. ― 264 с.

22. German, R. M. Powder metallurgy and particulate materials processing / R. M. German. ― NJ, Princeton : Metal Powder Industries Federation, 2005. ― 528 p.

23. Жданович, Г. М. Теория прессования металлических порошков / Г. М. Жданович. ― М. : Металлургия, 1969. ― 264 с.

24. Карклит, А. К. Производство огнеупоров полусухим способом / А. К. Карклит, А. П. Лосев, С. А. Лосев [и др.]. ― М. : Металлургия, 1981. ― 320 с.

25. Титов, Н. Д. Технология литейного производства / Н. Д. Титов, Ю. А. Степанов. ― М. : Машинострое ние, 1974. ― 472 с.

26. Бабков, В. Ф. Основы грунтоведения и механики грунтов / В. Ф. Бабков, В. М. Безрук. ― М. : Высшая школа, 1976. ― 328 с.

27. Классен, П. В. Основы техники гранулирования (Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии) / П. В. Классен, И. Г. Гришаев. ― М. : Химия, 1982. ― 272 с.

28. Hooper, D. A modern approach to the Heckel Equation: the effect of compaction pressure on the yield pressure of ibuprofen and its sodium salt / D. Hooper, F. C. Clarke, J. C. Snowden [et al.] // Journal of Nanomedicine & Nanotechnology. ― 2016. ― Vol. 7, № 3. ― P. 1‒6.

29. Denny, P. J. Compaction equations; a comparison of the Heckel and Kawakita equations / P. J. Denny // Powder Technology. ― 2002. ― Vol. 127, № 2. ― P. 162‒172.

30. Полинг, Л. Общая химия / Л. Полинг. ― М. : Мир, 1974. ― 846 с.

31. Yadav, P. Physics of tablet with compaction and compression process for novel drug dosage form / P. Yadav, A. K. Sahdev // International Journal of Advanced Science and Research. ― 2018. ― Vol. 3, № 4. ― P. 28‒34.

32. Hafizpour, H. R. Investigation on the consolidation behavior of aluminium/nano-SiC composite powders using non-linear compaction equation / H. R. Hafizpour, M. Khoeini // Journal of American Science. ― 2011. ― Vol. 7, № 6. ― P. 1258‒1262.

33. Кунин, Н. Ф. Закономерности прессования порошков различных материалов / Н. Ф. Кунин, Б. Д. Юрченко // Порошковая металлургия. ― 1963. ― № 6. ― С. 3‒10.

34. German, R. M. Mathematical relations in particulate materials processing: ceramics, powder metals, cermets, carbides, hard materials, and minerals / R. M. German, S. J. Park. ― NY. : John Wiley & Sons, Inc., 2008. ― 418 p.

35. Choi, D. H. Material properties and compressibility using Heckel and Kawakita equation with commonly used pharmaceutical excipients / D. H. Choi, N. A. Kim, K. R. Chu [et al.] // Journal of Pharmaceutical Investigation. ― 2010. ― Vol. 40, № 4. ― P. 237‒244.

36. Яковлев, В. А. Кинетика ферментативного катализа / В. А. Яковлев. ― М. : Наука, 1965. ― 247 с.

37. Adams, M. J. Agglomerate strength measurement using a uniaxial confined compression test / M. J. Adams, M. A. Mulliier, J. P. Seville // Powder Technology. ― 1994. ― Vol. 78, № 1. ― P. 5‒13.

38. Yap, S. F. Single and bulk compression of pharmaceutical excipients: Evaluation of mechanical properties / S. F. Yap, M. J. Adams, J. P. K. Seville // Powder Technology. ― 2008. ― Vol. 185, № 1. ― P. 1‒10.

39. Adapa, P. Compression characteristics of selected ground agricultural biomass / P. Adapa, L. Tabil, G. Schoenau // Agricultural Engineering International: the CIGR E-journal. ― 2009. ― Vol. XI. June. ― Manuscript 1347.

40. Panelli, R. A study of a new phenomenological compacting equation / R. Panelli, F. A. Filho // Powder Technology. ― 2001. ― Vol. 114. ― P. 255‒261.

41. Ge, R. D. Constitutive model for hot pressing of powders / R. D. Ge // Journal of Material Scientific Technology. ― 1995. ― № 10. ― P. 374‒380.

42. Chen, X. P. Analysis of green sand compaction process applying Cooper ‒ Eaton model / X. P. Chen, H. Nomura, Y. Maeda // Journal of Japan Foundry Society. ― 2003. ― Vol. 75, № 1. ― P. 35‒41.

43. Popescu, I. N. Compaction behavior modelling of metal-ceramic powder mixtures / I. N. Popescu, R. Vidu // The Scientific Bulletin of Valahia University Materials and Mechanics. ― 2018. ― Vol. 16, № 14. ― P. 28‒37.

44. Shivanand, P. Compaction behavior of cellulose polymers / P. Shivanand, O. I. Sprockel // Powder Technology. ― 1992. ― Vol. 69, № 2. ― P. 177‒184.

45. Sonnergaard, J. M. Investigation of a new mathematical model for compression of pharmaceutical powder / J. Sonnergaard // European Journal of Pharmaceutical Sciences. ― 2001. ― Vol. 14. ― P. 149‒157.

46. Shapiro, I. Compaction of powders X. Development of a general compaction equation / I. Shapiro, J. M. Sonnergaard // Advances in Powder Metallurgy & Particulate Materials. ― 1993. ― Vol. 3. ― P. 229‒243.

47. Chen S. A new mathematical equation for the evaluation of the compression behavior of pharmaceutical materials / S. Chen, J. Zhu, X. Qi // Acta Pharmaceutica Sinica. ― 2012. ― Vol. 47, № 10. ― P. 1384‒1388.

48. Штерн, М. Б. Феноменологические теории прессования порошков / М. Б. Штерн, Г. Г. Сердюк, Л. А. Максименко [и др.]. ― Киев : Наукова думка, 1982. ― 140 с.

49. Елисеева, И. И. Общая теория статистики / И. И. Елисеева, М. М. Юзбашев. ― М. : Финансы и статистика, 2004. ― 656 с.

50. Эйрих, Ф. Реология. Теория и приложения / Ф. Эйрих. ― М. : Изд-во иностранной литературы, 1962.― 824 с.

Дополнительные файлы

Для цитирования: Худяков А.Ю., Ващенко С.В. Анализ известных зависимостей и разработка новых уравнений прессования мелкофракционных материалов горно-металлургического комплекса. Новые огнеупоры. 2019;(12):37-46. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2019-12-37-46

For citation: Khudyakov A.Y., Vashchenko S.V. Analysis of known dependencies and development of new compaction equations for fine materials of the mining&metallurgical complex. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2019;(12):37-46. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1683-4518-2019-12-37-46

Обратные ссылки

Обратные ссылки не определены.

ISSN 1683-4518 (Print)

Логин
Пароль