CKP磨机粉碎效率的动力学研究.pdf

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1、第41卷第5期河南师范大学学报(自然科学版)Z．41No．52013年9月JournalofHenanNormalUniversity(NaturalScienceEdition)Sept．2013文章编号：1000—2367(2013)05—0053—05CKP磨机粉碎效率的动力学研究王震威，魏华，王帅(中国矿业大学现代分析与计算中心，江苏徐州221008)摘要：通过工业CKP磨机现场采样，获取了6个工况12组入料和出料样品．并采用实验室筛分得到入料、出料颗粒分布数据．在此基础上，采用颗粒特性方程分析水泥熟料5o累积质量百分率的特征粒径和均匀性系数．运用1级动力学模型，研究CKP磨机中磨机给

2、料量和循环负荷对粉磨效率的影响．发现粉磨系数K，N的关系：粉磨效率随颗粒粒径的变化而变化，与人料的性质关系很大．以上发现为工业磨机的节能减排提供可靠的生产实践指导．关键词：CKP磨机；粉磨效率；动力学研究；水泥熟料中图分类号：TD05文献标志码：A在能源、环境和气候等问题备受关注的国际大背景下，节能降耗、发展低碳经济已经成为当前的全球性共识．水泥行业作为建材工业的支柱产业之一，承担着基础建设的物质基础的重任．尤其随着城市化进程加快，预计水泥的需求量还将增加，然而，从能耗角度看，水泥行业又是耗能大的产业，数量的增加必然会带来是否可持续发展的问题．据统计，干法水泥生产线粉碎作业需要消耗的动力约占全

3、厂动力的60以上；其中生料破碎占3o以上；煤等燃料破碎占约3；水泥熟料破碎约占40％；物料粉磨电耗占综合电耗的7O％左右，此方法直接影响水泥的制造成本．我国目前在水泥制备方面大部分还采用落后的球磨机，是造成水泥制备工序电耗高的主要原因．水泥制备过程中采用新工艺和新装备降低水泥生产电耗将是有效措施．如果降低粉碎过程动力将对水泥生产节能有很大贡献．围绕磨机内部破碎理论和模型的研究，多年来国内外科研工作者做了大量的工作，包括粉磨破碎机理解析、参数最佳优化和过程模拟控制等口]．Devaswithin等[4]采用柯西一牛顿优化算法，以及Reid等[5基于分批模型从给料为自然粒级分布的磨矿数据反算破碎分布

4、函数，并取得了较好的效果．其中Reid等采用的方法为基于一阶破碎和不同粒级的破碎速率不同的假设．Robinsonl6针对磨机的动态操作参数建立了数学模型，对磨机的运行进行实时控制．Fermf7则对澳大利亚立式辊磨机进行建模和数值运算，以此优化磨机的破碎性能．澳大利亚昆士兰大学JK矿物研究中心的Ozer[8对澳大利亚大龙电厂制粉系统中的E型球磨机进行采样，并在样品分析与物料数质量平衡的基础上研究了磨机的破碎效率，建立了磨机破碎过程的数学模型．对磨机磨水泥熟料过程的建模工作大多在参考运行操作参数和实验室模拟的数质量平衡基础上获得的，而澳大利亚昆士兰大学JK矿物研究[90．是唯一所见报道的国外对工业

5、磨机进行开孔采样并对实际物料进行分析处理的研究成果．国内对于破碎研磨设备的研究工作n大多采用了PBM(群体平衡模型)进行颗粒研磨过程的模拟分析．自辊压机出现以后，在水泥工业很快得到了推广．与传统的球磨机相比，辊压机的粉磨效率高、能耗低，当与球磨机组成联合粉磨系统时，可以大幅度增加产量．但是目前辊压机的设计仍然是依靠经验类比法进行，没有具体的理论对辊压机参数的设计进行指导，亟需建立关于辊压机的各个关键参数对能量吸收率影响的能耗模型．这些研究与描述粉磨的过程和参数关系的数学模型密切相关，但由于粉磨系统的复杂性和不同时期科学研究手段的局限，尤其对闭路粉磨系统的实验研究受限于现场情况复杂、耗资巨大，收

6、稿日期：2013—06—23基金项目：国家自然科学基金(51074156)作者简介：王震威(1979一)，男，江苏徐卅1人，中国矿业大学硕士研究生，研究方向：分析测试技术与管理．通信作者：魏华(1985一)，男，中国矿业大学博士，江苏南通人，研究方向：洁净能源技术，Email：weijinl208@163．corn．54河南师范大学学报(自然科学版)甚少有人涉及、针对整个系统的数学模型研究至今没有得到令人满意的结果．1实验CKP磨机内不设分选设备，是类似于MPS中速磨的辊磨机．一般用于水泥熟料的预粉磨，其产品进入球磨机研磨，并最终生产水泥．由于CKP磨机不提供鼓风机作为输送和分选颗粒的动力，而

7、使用传送带把循环物料部分返回到磨机内控制物颗粒料细度．因此，它的除尘等设备与一般磨机存在很大差别，同时在能源效率方面的差别也相当明显．数据显示：无鼓风机时，CKP磨机只需要7．1kw／t动力能源去粉磨HGI为68的水泥熟料．本试验工况收集了CKP磨机里6个工况的样品．6个样品皆是美国标准．主要为了研究磨机的给料速率和循环量对粉磨效率的影响，所有试验工况的参数如表1所示．表1各工况的试验参数所有的样