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圆锥效应对圆锥球磨机粉磨效果及能耗的影响

作者:河南群星重工     时间:2015-06-26 15:30:01

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水泥生产中,粉磨工艺是十分重要的一个环节,也是水泥生产中电耗的主力,因此提高粉磨效率对水泥生产的节能降耗具有重要意义。而圆锥球磨机因其特有的运动形式,物料在离心力的作用下受到比普通球磨机大10~20倍的冲击力而被破碎,与普通球磨机相比,粉磨能耗下降。目前,国内对于圆锥球磨机的研究已经有了突破性的进展。

圆锥球磨机

圆锥效应是衡量圆锥球磨机离心加速度的一个系数,用Z来表示,计算式为Z=a/g,式中:a为圆锥磨磨筒中心处的离心加速度;g为重力加速度。圆锥球磨机的Z可设计成不同的值,一般Z=3~20,甚至更大,随着Z值增加,钢球冲击力增加Z倍,可大大提高粉磨效率。

我们通过单因素试验,研究出各圆锥因子下的节能操作参数,对比分析不同圆锥因子节能操作参数下的粉磨情况,研究圆锥效应对粉磨能耗、产品产量及产品细度的影响。试验是在自行设计的卧式圆锥磨上进行的,所用衬板为厚度3mm的碳钢平衬板,平均分布6根衬条,镶嵌在磨筒内部。所用水泥熟料密度为3.128g/cm³,试验采用Ф10、Ф16mm钢球。

1、各圆锥因子下的节能操作参数

(1)转速比对粉磨能耗的影响

在填充率为20%、料球比为0.5、粉磨时间为1min等操作参数下,改变转速比对水泥熟料进行粉磨试验,得出在不同圆锥因子下单位产品能耗与转速比之间的关系。

随着转速比的增大,无论圆锥因子Z多大,单位产品能耗均先减小后增大,Z=4、14时的较佳转速比为2.0;Z=7、10时的较佳转速比为2.5。这是因为公转转速固定时,转速比越大,钢球的运动速度越大,钢球对熟料的挤压与磨剥作用增强,增加了产量,减小了单位产品能耗;转速比继续增大后,由于磨筒自转转速过大,导致磨筒内部钢球发生离心现象,钢球对物料的粉磨作用减弱,产量降低,而总能耗增加,单位产量能耗增加。

(2)填充率对粉磨功耗的影响

在上述较佳转速比、料球比为0.5、粉磨时间为1min等操作参数下,改变填充率对水泥熟料进行粉磨试验,得出在不同圆锥因子下单位产品能耗与填充率之间的关系。

随着填充率的增大,无论圆锥因子Z多大,单位产品能耗均先减小后增大,Z=4时的较佳填充率为15%;Z=7、14时的较佳填充率为20%;Z=10时的较佳填充率为25%。这是因为在料球比一定的情况下,增大填充率,磨筒内球与料的量增多,单位时间内球的碰撞次数增多,有利于水泥熟料的粉碎,产量增加,单位产品能耗减小;而继续增大填充率,磨筒内空间减小,钢球在筒内抛落的高度受到影响,冲击力变小,粉磨效果变差,产量降低,且钢球及物料质量增大,总能耗增大,因而单位产品能耗增大。

(3)料球比对粉磨能耗的影响

在上述较佳转速比及填充率下,固定粉磨时间为1min,改变料球比对水泥熟料进行粉磨试验,得出在不同圆锥因子下单位产品能耗与料球比之间的关系。

随着填充率的增大,无论圆锥因子Z多大,单位产品能耗均先减小后增大,较佳料球比均为0.5。这是因为随着料球比的增大,钢球减小而物料增多,且物料对钢球的运动能够起到一定缓冲作用,因而能耗减小,单位产量能耗降低;如继续增大料球比,钢球对物料的粉磨作用减弱,成品粉体产量降低,导致单位产量能耗增大。

2、圆锥效应对粉磨能耗及产品的影响

(1)圆锥效应对单位产量粉磨能耗的影响

分析圆锥效应对粉磨产品单位产量能耗的影响,随着圆锥效应的增加,单位产品能耗先减小后增大,在圆锥因子Z=10的时达到较小值,为220.6995J/g。这是因为圆锥效应增强,即公转转速增大,钢球运动速度变大,钢球发生碰撞的次数与摩擦的路径更多,钢球对熟料的粉磨作用增强,产量增大,单位产量能耗减小;继续增强圆锥效应,钢球与熟料运动总能耗增加较大,而产量增幅减小,单位产量能耗反而增大了。

(2)圆锥效应对水泥熟料粉磨效果的影响

由圆锥效应与单位时间粉磨产品产量与筛上累积含量的关系可知,随着圆锥效应的增强,产品产量逐渐增加,圆锥因子Z=4~10时,产量增加速度较快;当圆锥因子Z>10,产量变化较平缓。随着圆锥效应的增强,各孔径筛上累计均逐渐减小。这是因为圆锥效应增强,转速增大,钢球对熟料粉磨作用增强。

水泥粉体颗粒分布用均匀性指数n和特征粒径来表示,特征粒径越小,粉体越细;特征粒径越大,粉体越粗。对成品粉体进行粒度分析,得出粉体的比表面积与圆锥因子的关系。

随着圆锥效应增强,粉体的比表面积逐渐增大,粉体的特征粒径及均匀性指数逐渐减小。这是因为圆锥因子Z越大,钢球对熟料的作用力越大,对熟料的粉磨作用越强,因而熟料越细,比表面积越大,特征粒径越小。

得出结论,各圆锥因子Z下,单位产量能耗均随着转速比、填充率及料球比的增大先减小后增大,不同的圆锥因子下其节能操作参数不同。随着圆锥效应的增强,粉磨熟料的单位产量能耗先减小后增大,在Z=10时能耗低,为220.6995J/g。随着圆锥效应的增强,得到的粉体产品产量逐渐增加,粉体更细。

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