Ф - Библиотека МИФИ

УДК 001(06)+53(06) Прикладная физика
Ф.В. КОРЖОВ
Омский государственный университет
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ОКСИДОВ МЕТАЛЛОВ
ИЗ ВЕЩЕСТВ СЛОЖНОГО СОСТАВА
Данная работа направлена на решение проблемы построения модели получения дисперсных материалов на основе оксидов металлов из веществ сложного
состава.
Актуальность решения поставленной задачи определяется обостряющимся дефицитом редких металлов, их сплавов, возрастающими потребностями промышленности в тугоплавких соединениях. Основной задачей
технологий переработки минерального сырья является максимально полное извлечение ценных компонентов. В связи с вышеизложенным, особый
интерес представляют процессы прямой переработки руд и концентратов
цветных и редкоземельных металлов, а также регенерация вторичного
металлсодержащего сырья.
Результаты предварительных исследований показывают перспективность плазменной обработки сырья, например, в виде обогащенных цирконового или ильменитового концентратов и получения из них традиционных и новых соединений, содержащих титан, цирконий, редкоземельные металлы, а также материалы для стройиндустрии. При реализации
плазмохимической технологии (ПХТ) исключаются многостадийные промежуточные циклы с применением агрессивных химических реагентов;
имеется возможность использования неподготовленного сырья, например,
пылевидных флотоконцентратов; корректно организуется процесс управления и автоматизации.
Разрабатываемая математическая модель ПХТ выделения полезных
компонент из веществ сложного состава позволит определять основные
параметры плазменного процесса с совмещением технологических циклов
нагрева, извлечения и диспергирования минерального сырья.
Важно отметить, что при моделировании необходимо соблюдать компромисс между сложностью и точностью модели.
Так в предлагаемом решении используется модульный принцип, который позволяет создавать специализированные библиотеки стандартных
подпрограмм для решения задачи. На базе этих библиотек подпрограмм
_______________________________________________________________________________
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 15
188
УДК 001(06)+53(06) Прикладная физика
можно конструировать имитационные объекты, учитывающие те или
иные особенности технологии при вариациях режимов обработки сырья.
Принципиальной новизной является совмещение в одной модели:
1. Анализа изменения свойств многофазных минеральных систем.
2. Расчета параметров, связывающих работу плазменного реактора с
теплофизическими свойствами обрабатываемого сырья.
3. Оптимизацию основных технических параметров плазменной установки для глубокой переработки вещества сложного состава.
При проведении термодинамического анализа изменений свойств веществ необходимо учитывать, что такие характеристики как энтропия (S)
и энтальпия (H) являются функциями от температуры и теплоемкости (с).
Приемлемым расчетным методом для с, H, S является энтропийный метод
Н.А. Ландия, который позволяет рассчитывать значение теплоемкости для
вещества сложного состава. Найденные значения с, H, S в задаваемом
температурном диапазоне и использование данных о свойствах веществ,
вступающих в реакцию позволяют оценить равновесную температуру и
направление реакции.
Полученные данные термодинамического анализа, результаты расчета
процессов тепло – и массообмена частиц позволяют определить время
нагрева и испарения гетерогенной частица, что является основой при конструировании плазменного реактора и закалочного устройства.
Полученные оптимальные параметры температуры теплоносителя,
скорости потока, равновесной температуры используются для расчета
режима работы установки (электропроводности плазмы, подводимой и
отводимой мощности и т.д.).
Эффективность процесса определяется оценкой энергозатрат на получение целевого продукта.
Предварительные расчеты показали принципиальную возможность
использования предлагаемой модели при организации процессов переработки циркон – ильменитового сырья Тарского месторождения. А также
металлсодержащих отходов шламов систем водоподготовки промышленного производства.
Список литературы
1. Коржов Ф.В. Данилова О.Т. Моделирование процесса нагрева вещества в высокочастотном электромагнитном поле. // Тез. докл ВНКСФ-9 Красноярск, 2003.
2.
Демидович В.Б. Полеводов Б.С. Численный расчет нагревателей периодического
действия немагнитных цилиндрических заготовок // Сб. статей: Тезисы докладов 8-й Всесоюзной конференции по применению токов высокой частоты в электротермии. Ч. 1. Л.: 1975
3. Кржижановский, З.Ю. Штерн. Теплофизические свойства неметаллических материалов. Справочник. «Энергия» 1973. с.266.
_______________________________________________________________________________
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 15
189
УДК 001(06)+53(06) Прикладная физика
_______________________________________________________________________________
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 15
190