李瑞鵬+李紹銘

摘 要：大型立磨是礦渣微粉生產(chǎn)中的主要裝置，集細(xì)磨、篩選、烘干、物料傳送、選粉、收集等工序于一體。選粉機(jī)是用來將大型立磨碾碎的粉體進(jìn)行分選的設(shè)備，主要對(duì)水泥生料、廢料礦渣等進(jìn)行粉磨和分選，是與大型立磨密切相關(guān)的一種分選裝置。重點(diǎn)對(duì)選粉機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了研究，分析了影響選粉機(jī)產(chǎn)品產(chǎn)量和產(chǎn)品細(xì)度的因素，并根據(jù)顆粒流體力學(xué)分級(jí)理論知識(shí)，推導(dǎo)出了關(guān)于選粉機(jī)產(chǎn)品產(chǎn)量和產(chǎn)品細(xì)度的計(jì)算表達(dá)式。

關(guān)鍵詞：礦渣微粉系統(tǒng)；大型立磨；選粉機(jī)；流體力學(xué)

中圖分類號(hào)：TQ172.6+3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.04.073

目前，我國(guó)用于碾磨水泥生料、廢料礦渣的大型立磨都依賴進(jìn)口，雖然有部分配件國(guó)內(nèi)可以自主研發(fā)，但磨機(jī)的關(guān)鍵部件，比如磨輥、選粉機(jī)、電機(jī)等仍需進(jìn)口。國(guó)內(nèi)雖有研究院研發(fā)出了粉磨水泥生料、廢料等大規(guī)格的立磨，但效果并不是很好，所用的選粉機(jī)的分選效果也很差，并且成品的細(xì)度也不好調(diào)節(jié)。因此，為了完全擺脫依靠進(jìn)口的局面，許多研究院所和國(guó)企單位在借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上正在努力研發(fā)具有較高性能的選粉機(jī)。

1 立磨工藝流程介紹

礦渣粉磨系統(tǒng)主要由輸料站、皮帶傳送機(jī)、選粉機(jī)、斗式提升機(jī)、收塵器、磨輥和成品庫等組成。物料場(chǎng)的廢料礦渣經(jīng)取料機(jī)和皮帶傳送機(jī)進(jìn)入緩沖存儲(chǔ)倉；存儲(chǔ)倉下面設(shè)有定量給料秤，廢料礦渣經(jīng)計(jì)量秤由皮帶傳送機(jī)進(jìn)入鎖風(fēng)閥，然后通過順流管進(jìn)入磨輥輥盤中心；在離心力的作用下，旋轉(zhuǎn)磨盤上的物料礦渣向外運(yùn)動(dòng)，形成一定的料層厚度，接著進(jìn)入粉磨區(qū)域被磨輥碾碎；未碾碎的物料在離心力作用下被甩到磨盤周邊的風(fēng)環(huán)中，碾碎的物料被快速上升的熱氣流卷入上部的選粉機(jī)進(jìn)行分選，并將其物料烘干；合格的細(xì)粉隨熱氣流進(jìn)入收粉器。收粉器收集的細(xì)粉為成品，隨提升機(jī)進(jìn)入均化庫儲(chǔ)存。同時(shí)，被選粉機(jī)選出的粗粉重新落到磨盤中進(jìn)行碾壓，未被熱氣流帶走的物料經(jīng)由磨機(jī)下面的順流裝置排出立磨，然后經(jīng)外循環(huán)斗式提升機(jī)送入專用除鐵器。除鐵后的礦渣再次跟隨新料一起入磨進(jìn)行碾壓。

2 影響產(chǎn)品產(chǎn)量和產(chǎn)品細(xì)度的因素

大型立磨選粉機(jī)的主要功能是將磨碎后物料中達(dá)到一定粒徑的粉磨顆粒及時(shí)選出。由于選粉機(jī)的功能只是選粉，因此，需要將選粉機(jī)與立磨系統(tǒng)作為一個(gè)整體來研究。選粉機(jī)是立磨系統(tǒng)的重要組成部分，是提高系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)效率、保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵，正確選擇和使用選粉機(jī)，了解影響選粉機(jī)產(chǎn)品產(chǎn)量和產(chǎn)品細(xì)度的因素，并在生產(chǎn)過程中對(duì)這些影響因素進(jìn)行合理控制，對(duì)提高生產(chǎn)效率具有十分重要的意義。

2.1 喂料濃度和選粉濃度

喂料濃度是指單位通風(fēng)量?jī)?nèi)進(jìn)入選粉機(jī)的物料量，而選粉濃度是指單位通風(fēng)量?jī)?nèi)進(jìn)入選粉機(jī)的成品量。喂料濃度與選粉濃度是兩個(gè)不同的概念，但二者密切相關(guān)。

2.2 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速

對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)量和產(chǎn)品細(xì)度影響最大、最直接的因素是選粉機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。由于受到許多未知因素的影響，產(chǎn)品細(xì)度的理論計(jì)算與實(shí)際生產(chǎn)差別很大，因此，如何控制產(chǎn)品細(xì)度成為企業(yè)面臨的一個(gè)難題。

3 選粉機(jī)設(shè)計(jì)分析和計(jì)算

3.1 顆粒流體力學(xué)分級(jí)的基本概念

顆粒流體力學(xué)分級(jí)大致有三種，即固體顆粒通過流體的固態(tài)化（在重力作用下且水平流動(dòng)的流體中運(yùn)動(dòng)）、固體顆粒通過流體的流態(tài)化（在重力作用下且垂直流動(dòng)的流體中運(yùn)動(dòng)）和粉磨狀顆粒飄浮于氣流中（在重力作用下且旋轉(zhuǎn)的流體中運(yùn)動(dòng)）。

3.2 分離粒度的計(jì)算和分析

細(xì)粉和粗粉數(shù)量相等時(shí)的粒徑即為“分離粒度”。在礦渣微粉生產(chǎn)中，用比表面積來表示粒度，物料越細(xì)，比表面積越大。分離粒度與比表面積成反比，在離心力場(chǎng)的作用下，選粉機(jī)粉體顆粒主要受到兩個(gè)力的作用，即粉體顆粒在旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的剩余離心力Fu和在徑向方向上受到的氣流阻力Fr。在這兩個(gè)力的作用下，選粉機(jī)完成物料的分級(jí)。

從選粉機(jī)內(nèi)分體顆粒的受力情況分析，當(dāng)轉(zhuǎn)子的回旋顆粒做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，切向分速度為Vu，產(chǎn)生的浮力和離心力的差值為Fu，顆粒從切線方向進(jìn)入轉(zhuǎn)子的高速上升氣流中，并由中間管道排出。同時(shí)，回旋顆粒在做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，保持向心分速度Vr不變，高速氣流對(duì)粉體產(chǎn)生推力，粉體運(yùn)動(dòng)時(shí)，高速氣體對(duì)其產(chǎn)生了一個(gè)阻力Fr。相關(guān)計(jì)算公式為：

3.3 選粉機(jī)的產(chǎn)量計(jì)算

選粉機(jī)自身分選物料的能力即為選粉機(jī)的生產(chǎn)能力，它區(qū)別于立磨系統(tǒng)的產(chǎn)量，但二者密切相關(guān)。比如，當(dāng)選粉機(jī)的選粉能力滿足不了系統(tǒng)的產(chǎn)量要求時(shí)，就會(huì)影響到生產(chǎn)效率，甚至可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)停機(jī)。通常，選粉機(jī)的通風(fēng)量被認(rèn)為是高效選粉機(jī)的主要參數(shù)，其生產(chǎn)能力可按下式計(jì)算：

4 總結(jié)

根據(jù)顆粒流體力學(xué)分級(jí)的理論知識(shí)和粉體顆粒在旋轉(zhuǎn)氣流中的受力情況，我們推導(dǎo)出了選粉機(jī)產(chǎn)量、粉體顆粒分離粒徑的計(jì)算表達(dá)式。其中，分離粒徑是被控變量，其大小與風(fēng)量、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)所受阻力等參數(shù)有關(guān)。實(shí)際中，我們通常是在分離粒徑明確的情況下進(jìn)行設(shè)計(jì)的，通過反推求出轉(zhuǎn)子的額定轉(zhuǎn)速，并通過調(diào)整分離粒徑來調(diào)節(jié)產(chǎn)品細(xì)度。另外，需要注意的是，選粉機(jī)的產(chǎn)量和選粉機(jī)處理物料的能力是兩個(gè)不同的概念，處理物料的能力與喂料濃度相關(guān)；在計(jì)算選粉機(jī)產(chǎn)量時(shí)，應(yīng)該用選粉機(jī)的選粉濃度來計(jì)算。

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〔編輯：劉曉芳〕