сотрудник
Белгород, Белгородская область, Россия
сотрудник
сотрудник
сотрудник
ВАК 05.17.00 Химическая технология
ВАК 05.23.00 Строительство и архитектура
УДК 66 Химическая технология. Химическая промышленность. Родственные отрасли
Разработан способ моделирования процесса измельчения и определения производительности заводских шаровых трубных мельниц с использованием лабораторной мельницы Гипроцемента и применением модульных характеристик, описывающих процесс измельчения в мельницах.
соотношение, основные параметры, лабораторная, заводская мельница
Многочисленные лабораторные исследования по интенсификации процессов измельчения клинкера практически не находят применения в заводских условиях, в связи с чем рассмотрена возможность моделирования процессов измельчения в заводских мельницах на основе измельчения материалов в стандартной двухкамерной лабораторной мельнице Гипроцемента (Ø 0,5×0,56 м), которой оснащены лаборатории всех цементных заводов. За основу моделирования приняты четыре показателя, названные нами модулями, которые охватывают главные аспекты процесса помола в шаровых трубных мельницах [1–6]:
- Размерный модуль (Мр) как отношение объемов заводской и лабораторной мельниц (Vзм/Vлм);
- Модуль интенсивности (Ми) как отношение числа оборотов в минуту заводской и лабораторной мельниц (nзм/nлм);
- Модуль динамический (Мд) как отношение высот падения шаров (или диаметров мельниц) в водопадном режиме заводской и лабораторной мельниц соответственно (nзм/nлм);
- Модуль кинетический (Мк) как отношение линейных скоростей отрыва шаров от поверхности барабана в верхней точке мельниц заводской и лабораторной соответственно.
Необходимо привести некоторые пояснения по формированию модулей. Модуль интенсивности определяет соотношение количества импульсов ударного сжатия (ИУС) заводской и лабораторной мельниц соответственно за одну минуту, но так как число ИУСов обоих мельниц за один оборот одинаково, то отношение ИУСов за одну минуту равно отношению числа оборотов в минуту. При формировании динамического модуля (Мд) высоты падения шаров были приняты равными диаметрам мельниц, так как множитель cos α обоих мельниц одинаков и при вычислении модуля Мд сокращается.
Физический смысл введенного кинетического модуля (Мк) содержит определенную долю научной новизны, т.к. наличие скорости отрыва шаров от барабана мельницы под суммарным действием центробежной силы и силы тяжести и последующее движение шаров по параболе, свидетельствуют о происходящем при этом истирании материала, находящегося между поверхностью барабана мельницы и прилегающим к ней контактным слоем шаров. Этот процесс в научно-технической литературе в подобном аспекте не рассматривался.
Произведение четырех рассмотренных модулей определяет величину общего модуля (Мо), который является коэффициентом пропорциональности между производительностью лабораторной мельницы Гипроцемента и производительностью заводских мельниц (Gзм): Gзм=Мо.зм×qлм. Удельная производительность лабораторной стандартной мельницы Гипроцемента (qлм) определяется по следующим показателям: масса загрузки шаров одной камеры 55 кг, ассортимент шаров в загрузке:
Ø73 мм – 9 шаров× 1,6 кг=14,4 кг;
Ø53 мм – 8 шаров×0,61 кг=4,88 кг;
Ø40 мм – 24 кг;
Ø17 мм – 12 кг.
Размалывается фракция клинкера 10 – 0 мм, в т.ч. мелкой фракции (1-3 мм) не более 200 г. Время помола 40 минут. Тонкость помола клинкера: R02=0,8 %, R008=7,6 %, Sуд.=357 м2/кг. Численная величина qлм составляет:
qлм = mм·60/τ= 4·60/40 = 6 кг/ч.
mм – масса размолотого материала, кг;
τ – время помола, мин.
Параметры, необходимые для моделирования и полученные результаты приведены в таблице 1. Удовлетворительная сходимость значений производительности заводских мельниц, полученная предлагаемым методом моделирования, с их паспортной производительностью и средними значениями производительности, полученными длительной эксплуатацией в производственных условиях, свидетельствует о том, что использованные параметры моделирования адекватны процессам измельчения, протекающим в шаровых трубных мельницах, а принятые при этом допущения приемлемы.
После соответствующего апробирования в заводских условиях рассмотренный метод моделирования производительности трубных мельниц может стать удобным и быстрым способом контроля и улучшения размолоспособности клинкера при обжиге и оптимизации режима помола цемента.
Основные результаты и выводы.
1. Для практического применения предложенных приемов интенсификации процессов измельчения разработан способ определения производительности заводских цементных мельниц по удельной производительности лабораторной стандартной мельницы Гипроцемента (Ø 0,5×0,56 м) и по общему модулю заводской мельницы (Мо.зм), который представляется произведением четырех частных модулей:
1) Размерного модуля (Мр) как отношение объемов заводской и лабораторной мельниц (Vзм/Vлм);
2) Модуля интенсивности (Ми) как отношение числа оборотов в минуту заводской и лабораторной мельниц (nзм/nлм);
3) Модуля динамического (Мд) как отношение высот падения шаров или (отношения диаметров мельниц) в водопадном режиме заводской и лабораторной мельниц соответственно (nзм/nлм);
4) Модуль кинетический (Мк) как отношение линейных скоростей отрыва шаров от поверхности барабана в верхней точке барабана мельниц заводской и лабораторной соответственно.
5) Производительность заводской мельницы равна:
Таблица 1
Параметры заводских мельниц
|
Мельницы, № |
Наружный диаметр мельницы, dн,з, м, Длина мельницы L, м |
Внутренний диаметр мельниц, dв,з, м |
Полезная длина мельницы, Lпз, м |
Внутренний объем мельницы, Vв, м3 |
Частота вращения мельницы, nз, об/мин. |
Линейная скорость мелющих тел в точке отрыва от внутр. поверхности барабана мельницы, ndзnз, м/мин |
|
1 |
2,2×13 |
2,05 |
12,7 |
41,9 |
23,2 |
149,34 |
|
2 |
2,6×13 |
2,45 |
12,9 |
60,8 |
19,5 |
158,0 |
|
3 |
3,0×14 |
2,85 |
13,8 |
88,0 |
17,6 |
157,5 |
|
4 |
3,2×15 |
3,05 |
14,8 |
108,0 |
16,94 |
162,2 |
|
5 |
4,0×13,5 |
3,52 |
13,25 |
151,8 |
16,2 |
179,0 |
|
6 |
Лаб. мел-ца |
0,5 |
0,28* |
0,055* |
48 |
75,36 |
*- для одной камеры.
Таблица 2
Модельные отношения параметров: заводская/лабораторная мельница
|
Размерный модуль: соотношение объемов Мр=Vзм/Vлм |
Модуль интенсивности. Соотношение импульсов ударного сжатия, Ми=nзм/nлм, обор/мин |
Динамический модуль как отношение высот падения мелющих тел пропорционально диаметрам, Мд=dз/dл |
Кинетический модуль, как отношение линейных скоростей мелющих тел при отрыве от пов-ти барабана мельницы: Vз/Vл= dз·nз/dл·nл |
Общий модуль: Мо
|
Производительность заводских цементных мельниц, по данным моделирования, Qзм=qл•Mо т/ч |
Паспортная производительность заводских мельниц, т/ч |
|
820 |
0,48 |
4,1 |
1,98 |
3,2·103 |
18,5 |
16 |
|
1105 |
0,40 |
4,9 |
2,0 |
4,33·103 |
26,0 |
25 |
|
1600 |
0,37 |
5,7 |
2,1 |
7,10·103 |
42,4 |
38 |
|
1965 |
0,35 |
6,1 |
2,15 |
9,0·103 |
54,0 |
49 |
|
2745 |
0,34 |
7,64 |
2,38 |
16,97·103 |
101,8 |
89 |
|
Удельная производительность qл=6 кг/ч |
||||||
Gзм = Мо.зм · qлм, где: Мо.зм = Мр · Ми · Мд · Мк.
qлм – определяется экспериментально в заводской лаборатории в течение одного часа.
1. Крыхтин Г.С., Кузнецов Л.Н. Интенсификация работы мельниц. Новосибирск: ВО «Наука», 1993. 240 с.
2. Пироцкий В.З. Цементные мельницы: технологическая оптимизация. С.-Пб.: Изд-во Центра профессионального обновления, 1999. 145 с.
3. Андреев С.Е., Товаров В.В., Перов В.А., Закономерности измельчения и исчисления характеристики гранулометрического состава. М.: Металлургиздат, 1959. 437 c.
4. Бажанова О.И., Богданов В.С., Шаптала В.Г. Моделирование температуро-влажностного режима цементной мельницы // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2012. №4. С. 91-95.
5. Севостьянов В.С., Михайличенко С.А., Ильина Т.Н., Маркидин А.А., Сиваченко Т.Л. Способы совершенствования измельчителей ударного действия на основе многостержневых рабочих органов // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2013. №4. С. 87-90.
6. Дешко Ю.И., Креймер М.Б., Крыхтин П.С. Измельчение материалов в цементной промышленности. М.: Изд-во литературы по строительству, 1966. 270 с.
