close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Перспективы применения нанотехнологий и наноматериалов в горно-металлургической промышленности..pdf

код для вставкиСкачать
Разра
аботка ме
есторожде
ений твер
рдых поле
езных ископаемых
х
площади стеенок и днищаа ковша [2]:
∑ f0100 , % ≤ 7%
iПК =
%,
∑ fK
где Ʃƒ0 – сумма
с
площаадей всех отвверстий в коовше;
Ʃƒк – суммаррная площадь стенок и дннища ковша.
С учетом
м гранулометтрического соостава грунтаа нами приняты диаметр оттверстий 35 мм и расстоояние
между отверрстиями 50 мм
м (рис. 5). С учетом излооженного степень перфорациии ковша СКШ
Ш составила inк =
4,4 %.
Необход
димо также отметить,
о
чтоо влажность песчано-гравийной массы, добытой пеерфорированнным
ковшом, умееньшается наа 5 % по сраввнению с песччаногравийной массой,
м
добытой неперфоорированным ковшом.
Для увел
личения коэф
ффициента наполнения коовша
и уменьшеения влажноости добывваемой песччаногравийной массы
м
отверсстия необход
димо располаагать
по всей плоощади задней стенки коввша и его днища.
Задняя стеннка и днищее ковша дол
лжны перфоррироваться отвеерстиями диаметром 35 мм, а бокоовые
стенки – отвверстиями 25 мм.
Песчаноо-гравийная масса, выноосимая из коовша
водой, вытеекающей череез отверстия в стенках и дни-
к
составляет 0,115 % к общему объему
о
грун-ще ковша,
та в ковше (рисс. 5). Следоввательно, мож
жно считать,,
что при добываннии песчано--гравийной массы перфо-риро
ованным ковшом с отверрстиями диам
метром 25-355
мм потери
п
грунтаа практическии отсутствуютт.
Рис. 5. Вид
В ковша СК
КШ с учетом степени
с
перфораации
Таким образзом, рассчитаанные теореттическим пу-тем основные раабочие парам
метры канатного скрепераа
позвволили разрааботать и создать механизированныйй
компплекс, эффеективно работающий при добыче об-водн
ненных песчаано-гравийны
ых смесей.
Библио
ографический
й список
1. Гилёв А.В., Шейн Ф.Э., Суворов Р.В. Особенностии комстроительных маттериалов. учеб. пособие для вузов. М.::
дства
Недр
ра, 1996. 462 с.
с
плексной механизации дообычи сырья для производ
строительныхх материалов /// Проблемы освоения
о
минераль3. Гилёв А.В., Шейн Ф.Э. М
Механизированный комплексс
ной базы Воссточной Сибирри: сб.науч.тр../под общ.ред.. Б.Л.
для добычи строительных матерриалов на обвводненных ме-сторождениях // Горное
Тальгамера. Иркутск,
И
2008. С. 43-48.
Г
оборуд
дование и эле
ектромеханика..
2008
2. Шпанскийй О.В., Буяновв Ю.Д. Технолоогия и комплекксная
8. № 6. С. 18-200.
механизация добычи неруудного сырья для производ
дства
4. Подэрни Р.Ю. Горные машиины и комплекксы для откры-г
работ: учебник для вуузов. М.: Недра
а, 1985. 544 с.
тых горных
УДК 67.014+
+67.017
ПЕРСПЕК
КТИВЫ ПР
РИМЕНЕНИ
ИЯ НАНОТ
ТЕХНОЛОГ
ГИЙ И НА
АНОМАТЕР
РИАЛОВ В ГОРНО-МЕТАЛЛУ
УРГИЧЕСКО
ОЙ ПРОМЫ
ЫШЛЕННО
ОСТИ
В.В.Кондр
ратьев1, Н..А.Иванов2, Э.П.Ржеч
чицкий3, И.А.Сысоев
в4
1,2,4
Иркутский государствеенный техничческий универрситет,
664074, г. Ирркутск, ул. Леермонтова, 833.
3
ОАО «СибВ
ВАМИ»,
664007, г. Ирркутск, ул. Сооветская, 55.
Рассмотрены вопросы пррименения наанотехнологиий и наноматтериалов в гоорно-металлуургической оттрасли. Пока-зано, что моодифицироваание материаалов при пом
мощи нанораззмерных струуктур способ
бствует прояввлению улуч-шенных своййств продукции.
_______________________________
1
Кондратьев Виктор
В
Викторрович, начальнник отдела иннновационных технологий Физзико-техническкого института, кандидат теххнических наукк.
Kondratjev Vicctor Victorovichh, the head of the
t Departmennt of innovative technologies of
o Physico-Techhnical Institute, a candidate of
o
technical sciennces.
2
Иванов Никоолай Аркадьеввич, зам. диреектора Физико--технического института, канндидат физикоо-математичесских наук, тел..:
(3952)405654.
Ivanov Nikolayy Arkadjevich, a deputy director of the Physico-Technical In
nstitute, a candidate of physiccal and mathem
matical sciencess,
tel.: (3952)4055654.
3
Ржечицкий Эдвард
Э
Петроввич, заведующ
щий лабораторрией охраны окружающей срреды, кандидатт технических наук, старшийй
научный сотрудник, заслужеенный изобреттатель РФ.
Rzhechitsky Edward
E
Petrovicch, a head of thhe laboratory off the Environmental Protectionn, a candidate of technical sciiences, a senioor
research worker, an Honored Inventor of the Russian Federration.
4
Сысоев Иванн Алексеевич, доцент
д
кафедрры автоматизаации производсственных процессов, кандидаат техническихх наук.
Sysoev Ivan Alexeevich,
A
an associate
a
professsor of the Chair of Automation
n of Production Processes, a caandidate of tech
hnical sciences.
168
ВЕСТНИК ИрГТУ №1
№ (41) 20
010
Разработка месторождений твердых полезных ископаемых
Ил. 9. Табл. 2. Библиогр. 8 назв.
Ключевые слова: горно-металлургическая промышленность; нанообъекты; нанотехнологии; углеродные нанотрубки; модифицирующие свойства.
PROMISING APPLICATIONS OF NANOTECHNOLOGIES AND NANOMATERIALS IN THE MINING AND METALLURGICAL INDUSTRY
V.V.Kondratjev, N.A.Ivanov, E.P.Rzhechitsky, I.A.Sysoev
Irkutsk State Technical University,
83 Lermontov St., Irkutsk, 664074.
Public Corporation "Siberian Scientific-Research Design Institute of Aluminum and Electrode Industry”,
55, Soviet St., Irkutsk, 664007.
The authors consider the problems of application of nanotechnologies and nanomaterials in the mining and metallurgical
industry. They demonstrate that the modification of materials with the help of nanoscale structures contributes to the manifestation of the improved properties of the product.
9 figures. 2 tables. 8 sources.
Key words: mining and metallurgical industry; nanoobjects; nanotehnologies; carbon nanotubes; modifying properties.
Развитие цивилизации неразрывно связано с развитием технологий по добыче и обработке материалов. Древний человек, отсекая части каменных образований и конструируя первые орудия труда, по сути
применял технологии в области сантиметрового размерного диапазона. Каменный век с его изделиями и
способами обработки материалов можно отнести к
веку так называемых «Санти-технологий». Развитие
способов обработки более твердых материалов – металлических руд и образований, позволило перейти на
следующий уровень развития техники и технологий –
уровень миллиметровой размерности обработки металлов, уровень «Миллитехнологий». Промышленная
революция конца прошлого тысячелетия с всплеском
разработки технологий промышленных объемов производства металлов, разработки технологий производства микропроцессорной техники и изделий на ее
основе может по праву называться эрой «Микротехнологий», которые к началу нынешнего тысячелетия
исчерпали возможности дальнейшего роста технологического уровня человеческой цивилизации. Все процессы, технологии и изделия, созданные на основе
«Микротехнологий», включая биомедицинские исследования, уже не могут дать качественного скачка развития цивилизации, а только лишь частичное улучшение эксплуатационных и потребительских свойств за
счет повышения комфортности использования процессов и продуктов последнего технологического витка.
Наше время явилось переломным моментом в области подхода человечества к следующему этапу
функционирования человеческого общества. Это стало возможным благодаря открытию новых форм организации вещества, находящихся в области нанометрового диапазона размерности, благодаря чему такие
формы, названные нанообъектами (от греческого «nanos» – «карлик», одна миллиардная часть чего-либо),
обладают уникальными свойствами по сравнению с
микрообъектами. Наше время стало отправной точкой
для эры нанотехнологий. Начало эры нанотехнологий,
в том числе в области горно-металлургического комплекса [1], характеризуется рядом переломных моментов, таких как:
- использование особенностей свойств вещества
при уменьшении его размеров до нанометрового масштаба;
- ряд выдающихся открытий последних лет в области физики низкоразмерных систем и структур (целочисленного и дробного квантового эффекта Холла,
квазичастиц с дробным зарядом и т.п.);
- разработка приборов и устройств на основе
квантовых наноструктур (лазеры на квантовых точках,
сверхбыстродействующие транзисторы, запоминающие устройства на основе эффекта гигантского магнитосопротивления и т.п.);
- открытие и развитие новых технологических
приемов обработки вещества, таких как приемы и методы, базирующиеся на принципах самосборки и самоорганизации;
- методы, основанные на зондовой и просвечивающей электронной микроскопии, технике сфокусированных ионных пучков, процессах литографии;
- создание новых материалов с необычными свойствами – графеновых плоскостей, фуллеренов, нанотрубок, нанокерамики и конструкционных материалов с
повышенными эксплуатационными характеристиками
(рис. 1).
Развитие перечисленных и близких к ним направлений науки, техники и технологий, связанных с созданием, исследованиями и использованием объектов
с наноразмерными элементами, приведет к кардинальным изменениям во многих сферах человеческой
деятельности: в материаловедении, энергетике, электронике, информатике, машиностроении, металлургии, медицине, сельском хозяйстве, экологии и теории
понимания природных процессов.
Выражаясь языком определений, можно сказать,
что нанотехнология – это совокупность методов и
приемов, обеспечивающих возможность контролируемым образом создавать и модифицировать объекты,
включающие компоненты с размерами менее 100 нм,
имеющие принципиально новые качества и позволяющие осуществить их интеграцию в полноценно
функционирующие системы бóльшего масштаба.
Наноматериалы – это материалы, содержащие
структурные элементы, геометрические размеры которых хотя бы в одном измерении не превышают
100 нм, и обладающие качественно новыми свойства-
ВЕСТНИК ИрГТУ №1 (41) 2010
169
Разра
аботка ме
есторожде
ений твер
рдых поле
езных ископаемых
х
А
Б
В
Рис. 1. Углееродные нанообъекты: А – графеновая
я плоскость; Б – фуллерен
н С60; В – нанот
трубки разли
ичного типа
ми, функциоональными и эксплуатациионными хараактеристиками. Новые свойсства веществва нанометроового
размера в основном хаарактеризуюттся увеличеннием
доли атомовв, находящиххся в приповверхностном слое
вещества тоолщиной поряядка 1 нм. Дооля атомов а,
а находящихся в приповерхнностном слоее толщиной 1 нм,
растет с умееньшением размера
р
частиички веществва R,
поскольку а ~ S/V ~ R2/R
R3 ~ 1/R (S – площадь повверхности частицы, V – ее объем). Наприимер, считая, что
частичка веещества имееет круглую форму,
ф
и пол
лагая
толщину прииповерхностнного слоя в 1 нм (соответсствует 2-3 атом
мным слоям для большинства металлов),
получаем сооотношение между диаметром частиц
цы и
объемной дооли поверхноостного слоя:
Диаметр часстицы, нм 100
1
50 25 20 10 6 4
Объемная доля по6 12 24 30 60 1000 150
верхностногго слоя, %
Атомы в приповерхнностном слоее обладают свойс
ствами, отличающимисяя от «объемнных» атомов, поскольку они иначе связаны с атомам
ми, находящимися
внутри кристталла. В резуультате на пооверхности может
произойти атомная
а
реконструкция и возникнет дрругой
порядок стрруктуры [2]. При нанометтровых разм
мерах
меньше критических, например, сраввнимых с длиной
лебаний решетки,
электромагннитных волн, частотой кол
длиной своб
бодного полеета, частотой поля и т.п., возникают размерные эфф
фекты, наприимер, изменения
электроннойй структуры, проводимоссти, реакциоонной
способностии, температурры плавленияя и механичееских
характеристтик.
Свойствва материалоов нанометроового диапазоона и
технологии, основанныее на их использовании, могут
м
найти впол
лне прозраччное применнение в гоорнометаллургичческой отрассли, повышаяя ее инновац
ционный уровеньь. Перечислиим некоторыее примеры изз последних раззработок, которые могутт быть внедррены
уже в настояящее время.
из
соврееменных
Одной
п
проблем
гоорнометаллургичческого комплекса являеттся степень обогащения сыррья и проценнт химического выхода поолезных компонеентов в прод
дукцию. Прим
менение наноотехнологичных способов измельчения позволит проиизводить механооактивацию исходной
и
руд
ды, что позвволит
эффективноо разделять целевой
ц
и попутный продуукт и
способностьь компонентоов. В
повышать реакционную
р
настоящее время
в
уже разработаны установки теермоударной и истирателььно-центробеежной активации
170
круппнофракционных материаалов (рис. 2)), характери-зующ
щиеся невыссокой энергооемкостью, принудительп
ным
м общим и лоокальным наггревом активируемого ве-щесства и послед
дующим бысттрым охлажд
дением полу-ченн
ной фракциии [3]. На осноове подобны
ых процессовв
возм
можно построоить технолоогии безобжи
игового полу-чени
ия спеков и клинкеров,
к
поскольку локкальные тем-пера
атуры частиччек в зоне акктивации моггут достигатьь
1100
0 ºС, причеем общая ттемпература получаемойй
фра
акции не повы
ышается более чем на 10
0–20 ºС. Тех-ниче
еские харакктеристики ппроцесса пр
риведены в
табл
л.1.
Таблица 1
Техническкие характер
ристики про
оцесса
те
ермоударной
й и истират
тельно-цент
тробежной
активаации
Разм
мер частиц обрабатывае
о
мого ма10-200
тери
иала, мкм
Время термоударного воздеййствия на
0,5-2,0
мате
ериал, с
Общ
щая температтура нагрева обрабадо 700
тыва
аемого матерриала, ºС
Лока
альная температура об
бработки
до 1100
поро
ошка, ºС
Удел
льные затрааты на терм
моактивацию
ю, кВт·ч/кг, не более (с учетом об1,0
щего
о принудител
льного нагрева материал
ла)
Ри
ис. 2. Схемати
ичное изображ
жение устано
овки термоуда
арной и исти
ирательно-цеентробежной активации:
- зона акт
тивации част
тиц
Другим пракктическим применением для горно-мета
аллургическоой отрасли яввляются ролики для лен--
ВЕСТНИК ИрГТУ №1
№ (41) 20
010
Разра
аботка ме
есторожде
ений твер
рдых поле
езных ископаемых
х
точных траннспортеров, выполненные
в
е из модифиц
цированного капролона (рис.. 3). Капролоон – полимеррный
материал кл
ласса полиам
мидов блочных конструкц
ционного и антиифрикционного назначениия. Уникальнными
свойствами капролона, определяющ
о
ими его ширрокое
применение в судостроеении, сельхоззтехнике, энеергетике, химичееской, нефтяяной, целлюл
лозно-бумажнной и
пищевой прромышленноссти, являютсяя: высокая прочп
ность, малы
ый вес (в 6-77 раз легче бронзы и стаали);
низкий коэф
ффициент тррения, в сил
лу чего капролон
может работать без смаазки в узлах трения; устоойчивость к возд
действию угл
леводородов,, масел, спирртов,
щелочей и слабых кислот; а также нетоксичностть. В
частности, в судостроениии капролон используетсяя для
изготовлениия подшипников скольжеения, направвляющих, вклады
ышей узлов тррения, шкивоов, блоков и опоро
ных роликовв грузоподъеемных механнизмов, корпуусов,
кронштейнов, ступиц колес и другихх деталей коонструкционногоо назначенияя, к которым
м предъявляются
повышенныее требованияя по ударной и термичееской
стойкости.
В настоящее время разработаны
ы технологиии модификации капролона, вследствие
в
ч
чего
повышаается
его износосстойкость, а также прояввляются своййства
проводимостти – раньше его невозможно было пррименять в условвиях взрывооопасных сред
д вследствие статического накопления заряда. Дажее незначител
льная
добавка фул
ллереновых материалов
м
п
приводит
к уввеличению прочнности и эласстичности, уввеличению теемператур плавл
ления и десструкции, умееньшению тееплопроводностии и влагопогл
лощения. Таккже наблюдаается
существенноое улучшениие антистатичческих свойсств –
сопротивленние образцов уменьшаеттся в некотоорых
случаях на 5-8 порядковв, что способствует болеее быстрому стекканию статичееского электричества прии одновременном существенном нарастании диэлектррической проницаемости – доо 20 отн.ед.
дении модиф
фикаКак виднно из рис. 4 и 5, при введ
торов наблю
юдается измеенение струкктуры полимеера –
уменьшаетсся размер криисталлитных зерен, сужаются
и размываются межкристталлитные прространства.
Рис. 3. Роли
ик для ленточ
чных транспортеров. При
именение: гор
рно-шахтное оборудовани
ие, целлюлозн
нороизводство и пр.
бумажное пр
В метал
ллургической промышленнности все больб
шее применнение находят нанопорош
шки и керамикка на
основе диокксида циркониия: ZrO2-Y2O3, ZrO2-MgO, ZrO2
O [4]. Способ получения ттаких порошко
ов – химиче-CaO
ское
е соосаждениие из растворов солей с размером
м
часттиц 25-40 нм
м, расположеенных в агло
омератах 1-22
мкм (рис. 6, 7).
Основные физико-механиические свойства керами-ки на
н основе поррошков диокссида циркони
ия: плотностьь
– 5,8-6,0 г/см3; пористость
п
– 0,0%; преде
ел прочностии
при изгибе – 500-700
5
МПа; микротвёрд
дость, HV –
1000
0-1300 кг/мм
м2; вязкость разрушенияя, К1С– 8-100
МПа
а•м1/2; химичееская устойчиивость к кисл
лотам, щело-чам – высокая; теемпература пплавления > 2500°С.
2
Подобных примеров
п
иннновационных продуктовв
мож
жно привести множество. В качестве заключительз
ного
о примера хоочется останоовиться на пе
ерспективнойй
разр
работке Иркуутского госудаарственного технического
т
о
унивверситета, оттносящейся к области на
аук на стыкее
мета
аллургии, нанноматериалов и экологии [5].
Рис
с. 4. Фотограф
фии скола ст
тандартного и модифицирован
нного капрол
лона (М:1х4000
0)
Ри
ис.5. Фотограф
фии шлифа о
обычного и мо
одифицированн
ного капролон
на (М:1х40 000)
0)
Рис
с. 6. Микрофот
тография агл
ломератов ча
астиц на осн
нове
диоксидаа циркония
Промышленнно применяемый метод производства
п
а
алю
юминия – электролиз глиннозема (Al2O3) в расплавее
фторидов натрия и ал
люминия. На жидко-мета
аллическом катоде
к
происсходит выделение алюми-ния,, а анод, изгготовленный из углеродн
ных компози--
ВЕСТНИК ИрГТУ №1
№ (41) 20
010
171
Разра
аботка ме
есторожде
ений твер
рдых поле
езных ископаемых
х
Рис. 7. Примееры литейны
ых оснасток из
и керамики на основе поро
ошков диокси
ида циркония
ций, окисляеется до монооокиси и далее – двуокисси углерода. Допполнительны
ым механизмом убыли анода
является егоо коррозионное разрушение.
На сущеествующих эл
лектролизераах различныхх конструкций сила тока варььируется от 80 до 330кА
А при
средней раазности потеенциалов 4-66В. Темпераатура
процесса сооставляет поорядка 950-9970ºС. С учетом
механизмов синтеза углееродных наноотрубок [6] в процессе элекктрохимическкой деструкц
ции поверхнности
анода возмоожно отщепл
ление отдельных одно- и мноплоскостей с после возм
гослойных графеновых
г
можн
дующим их сворачиваниием в нанотррубки. Другим
м ым
механизмом
м образованиия углеродны
ых нанотрубок явся при обжииге в
ляется пироолиз газов, выделяющих
в
процессе фоормирования самообжигаю
ющегося анод
да.
Продуктты разрушениия анода поппадают в рассплав
электролитаа и извлекаю
ются при технологическойй обработке элеектролизера. Извлеченныйй материал являя
ется отходом производсттва – угольноой пеной, и предп
ставляет соб
бой механичеескую смесь, содержащую
ю 10-
40%
% углерода и 40-50% фтоористых солей (криолит и
хиол
лит).
Следует отм
метить, что в процессе электролизаа
имеется некоторрый подсос ввоздуха и соо
ответственноо
мож
жет происход
дить частичнное окислени
ие углерода,,
что приведет к обогащению
о
угольной пен
ны более ус-тойччивыми к окисслению углерродными нано
отрубками.
С учетом им
меющегося оппыта разрабо
отки техноло-гии переработкии угольной пеены [7] были
и проведены
ы
иссл
ледования поо выделению наноразмерной фракциии
из угольной пены
ы.
Угольная пенна измельчал
лась, извлека
ались соеди-нени
ия фтора до остаточного содержания менее 0,2%,,
дале
ее углеродны
ый остаток об
брабатывалсяя гидрохими-ческким и высоккотемпературрным методом. Образо-вавш
шаяся пульпаа с тонкодиспперсной взвессью углерод-ных частиц обраб
батывалась уультразвуком
м для диспер-гаци
ии углеродны
ых образованний и концен
нтрироваласьь
мето
одом центриф
фугирования. Пробы угле
еродных час-тиц исследовались на содеержание наночастиц прии
Рисс. 8. Фотограф
фии углеродн
ных нанотруб
бок
172
ВЕСТНИК ИрГТУ №1
№ (41) 20
010
Разра
аботка ме
есторожде
ений твер
рдых поле
езных ископаемых
х
А
Б
9 Вид зернист
той структур
уры чугуна в месте
м
разрыв
ва: А – опытн
ный чугун, бо
олее мелкое зерно;
Рис. 9.
Б – чугун-свид
детель, более
е крупное зерн
но
помощи электронного миикроскопа LEO
O 906 Е.
льтате исслеедований в подготовленных
В резул
пробах обнааружены моноотрубчатые структуры
с
угл
лерода с диаметром 20 – 30 нм
н и длиной 200
2 – 250 нм. Фотографии нааночастиц преедставлены на
н рис. 8.
Известно, что углерродные наноттрубки облад
дают
модифицируующими упррочняющими свойствами при
добавках в металлы или композиттные материиалы.
Основной прроблемой дл
ля модификац
ции металловв является равнномерное расспределение нанодисперссного
модификатоора по объему модифицирруемого матеериала. Для опрееделения мод
дифицирующ
щих свойств обнао
руженных угглеродных моонотрубчатыхх структур прроведена опытная выплавкаа чугуна во вспомогательном
чугунно-литеейном произвводстве Канд
далакшского алюминиевого завода
з
с использованием
м углеродногоо наномодификаатора с сод
держанием нанообъектов
н
в на
уровне 0,1%
% масс. [8]. При
П опытной выплавке чуугуна
металлургичческий графит заменялсся углеродсоодержащей часттью угольнойй пены, обраазовавшейся при
электролизнном производ
дстве алюминния на электрролизерах с бооковым токопподводом. Параллельно
П
при
одинаковых технологичееских парамеетрах проведена
выплавка сттандартного чугуна-свидеетеля с испол
льзованием металлургическоого графита. В ходе опы
ытной
выплавки оттклонений от стандартныхх технологичееских
параметров не отмеченно. Пробы оппытного чугууна и
чугуна-свидеетеля проанализированы
ы на химичееский
состав, а таакже выполнен анализ прочности на разрыв.
Результаты исследовваний предсттавлены в таб
бл. 2
и на рис. 9.
дований по содержанию
с
наноструктур
р в углерод-след
ных отходах прооизводства алюминия и определению
о
ю
их модифицирующих свойств выделен углеродныйй
модификатор, содержащий
монотрубчаттые наноча-с
стиц
цы углерода, влияние котоорых при выпплавке чугунаа
позвволило увелиичить прочность на разры
ыв на 29% поо
сраввнению с ряд
довым чугуном
м.
Подводя итоог вышеизлож
женному с уччетом разви-вающегося напрравления наннотехнологий во всех от-расл
лях промышл
ленности, моожно обозначчить следую-щие
е основные пути применнения нанотехнологий и
нано
оматериалов в горно-метааллургической отрасли:
- термоактиввация вещесств с переводом в нано-разм
мерный диаппазон для пповышения реакционнойй
споссобности;
- применениие модифициирующих нан
норазмерныхх
часттиц для улучшения антиккоррозионныхх и прочност-ных характеристиик;
- нанопорошковая пиромееталлургия с получением
м
легкких и уникалььных по прочнностным хара
актеристикам
м
фор
рмованных иззделий;
- плазменны
ый карботерм
мический спо
особ восста-новл
ления металл
лов;
- плазменны
ые и лазерны
ые технологии модифика-ции поверхностей;
- направленнная кристаллиизация метал
ллов;
- переработкка отходов с иизвлечением наночастиц;
- разработкаа методов и ааппаратов дл
ля улавлива-ния наноразмернных фракций;;
- разработка методов и уустройств защ
щиты челове-ческкого организм
ма от воздейсствия наночасстиц.
Таблица 2
Чугун
Опыт.
Свид.
C
3,3302
3,3309
Ср
равнительн
ный анализ опытного
о
чу
угуна и чугу
уна-свидетееля
Содержан
ние, %
Si
Mn
P
S
Cr
Ni
Cu
Ti
V
2,834 0,695 0,47722 0,045
0,103 0,1
126 0,157
0,011
0,0095
2,685 0,733 0,43343 0,047
0,101 0,2
249 0,1663 0,0121 0,0076
Анализ прочностныхх характерисстик показал,, что
опытный чуггун более пррочный, по срравнению с рядор
вым чугуном
м, и имеет прредел прочноости на разры
ыв 67
кН. Рядовойй чугун имеетт предел проччности на разрыв
52 кН. Таким
м образом, в результате проведенныхх ис-
Pb
<0,,002
<0,,002
Fe
93,2
93,2
Статья поддготовлена ппо результатам научно-иссл
ледовательсских работ, ччастично финнансируемыхх
в ра
амках федераальной целеввой программ
мы «Научныее
и на
аучно-педагоогические каддры инновац
ционной Рос-сии»
» на 2009-20113 годы.
ВЕСТНИК ИрГТУ №1
№ (41) 20
010
173
3
Разработка месторождений твердых полезных ископаемых
Библиографический список
II международного конкурса научных работ молодых ученых
1. Гончаров С.А., Чернегов Н.Ю. Нанотехнологии и нанокв области нанотехнологий. М.: ГК Роснано, 2009, С. 515-516.
ристаллические материалы в горной промышленности:
6. Елецкий А.В. Углеродные нанотрубки // Успехи физичеуч.пособие; 2 изд., стер. М.: Изд-во МГГУ, изд-во «Горная
ских наук. Т.167, №9. С. 945-971.
книга», 2009. 100 с.
7. Hui Hu, Bin Zhao, Mikhail E. Itkis, Robert C. Haddon. Nitric
2. Пул Ч., Оуэнс Ф. Нанотехнологии. М.: Техносфера,
Acid Purification of Single-Walled Carbon Nanotubes // J. Phys.
2005. 336 с.
Chem. B 2003, 107, 13838-13842.
3. http://catalysis.ru
8. Кондратьев В.В. Исследование и разработка комплекс4. http://www.technologiya.ru
ной технологии утилизации твердых фторуглеродсодержа5. Иванов Н.А., Ржечицкий А.Э., Кондратьев В.В. Наночастицы углерода в отходах производства алюминия и их мощих отходов алюминиевого производства: дис. … канд. техн.
наук. Иркутск, 2007.
дифицирующие свойства // Сб.тезисов докладов участников
УДК 622.458
ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ СХЕМ КОМБИНИРОВАННОГО ТРУБОПРОВОДНОГО
ПРОВЕТРИВАНИЯ КАРЬЕРОВ
А.С.Морин1, Ф.И.Борисов2, И.В.Корзухин3
Сибирский федеральный университет,
660025, г. Красноярск, проспект имени газеты “Красноярский рабочий”, 95.
Отмечено, что наиболее эффективным является динамическая схема трубопроводного проветривания глубоких
карьеров с поочередным воздействием всасывания и нагнетания на очаги загрязнения. Описана экспериментальная модель, разработанная с использованием чисел Re, Fr и St. Приведены результаты: эффективность
проветривания (коэффициент выноса) возрастает с увеличением числа циклов воздействия средств в сутки, а
после 6-12 циклов наступает стабилизация, обеспечивая нормативные величины загрязнения.
Ил. 5. Табл. 4. Библиогр. 9 назв.
Ключевые слова: динамическая схема; модель проветривания; коэффициент выноса.
THE STUDY OF DYNAMIC CIRCUITS OF COMBINED PIPELINE VENTILATION OF PITS
A.S.Morin, F.I.Borisov, I.V.Korzuhin
Siberian Federal University,
95, Avenue named after the newspaper “Krasnoyarsk worker”, Krasnoyarsk, 660025.
It is noted that the most effective is the dynamic circuit of pipeline ventilation of deep pits with the alternate impact of
suction and pumping on the sites of the pollution. The authors describe the experimental model, developed with the use
of Re, Fr and St numbers. The results are presented: the efficiency of ventilation (loss coefficient) increases with the
number of impact cycles a day, and after 6-12 cycles the stabilization is achieved providing normative values of pollution.
5 figures. 4 tables. 9 sources.
Key words: dynamic circuit; ventilation model; loss coefficient.
Целесообразность принятого метода искусственной вентиляции глубокого карьера во многом зависит
от того, насколько этот метод способствует расширению области воздухообмена объекта проветривания с
внешней средой в безветренную погоду. С учетом того
что непосредственное эффективное воздействие вентиляционных средств на рабочие зоны карьера имеет
приоритет над задачей нормализации состава общекарьерной атмосферы [1], наиболее рациональным
способом вентиляции карьеров является трубопроводный. При этом способе проветривания может
быть организована очистка вентиляционных выбросов, что обеспечивает ощутимый природоохранный
______________________________
эффект за счет уменьшения концентрации пыли и
ядовитых газов в неконтролируемых выбросах из
карьерных пространств [2].
Проветривание карьера стационарными трубопроводными системами в избирательном для каждого
участка режиме требует чрезвычайно больших затрат.
По многим параметрам стационарные схемы вентиляции несовместимы с динамично изменяющимися
внутрикарьерными и внешними условиями. В результате теоретических исследований было установлено
[2], что максимальный эффект от мероприятий по трубопроводной вентиляции глубокого карьера достигается применением динамических схем комбинирован-
1
Морин Андрей Степанович, кандидат технических наук, заведующий кафедрой инженерной графики, профессор кафедры
горных машин и комплексов, тел.: (3912)348759.
Morin Andrey Stepanovich, a candidate of technical sciences, the head of the Chair of Engineering Graphics, a professor of the Chair
of Mining Machinery and Complexes, tel.: (3912) 348759.
2
Борисов Федор Иванович, кандидат технических наук, профессор кафедры горных машин и комплексов, тел.: (3912)342182.
Borisov Fyodor Ivanovich, a candidate of technical sciences, an associate professor, a professor of the Chair of Mining Machinery and
Complexes, tel.: (3912) 342182.
3
Корзухин Игорь Васильевич, ассистент кафедры инженерной графики, тел.: 89135761394, е-mail: kivi_abaza@rambler.ru
Korzuhin Igor Vasiljevich., an assistant of the Chair of Engineering Graphics, tel.: 89135761394, e-mail: kivi_abaza@rambler.ru
174
ВЕСТНИК ИрГТУ №1 (41) 2010
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
33
Размер файла
1 156 Кб
Теги
наноматериалы, нанотехнологии, pdf, применению, металлургические, промышленность, горной, перспективы
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа