employee
Belgorod, Belgorod, Russian Federation
employee
employee
employee
VAC 05.17.00 Химическая технология
VAC 05.23.00 Строительство и архитектура
UDK 66 Химическая технология. Химическая промышленность. Родственные отрасли
A method for simulating the grinding process and determine the performance of the factory ball tube mills using a laboratory mill Giprotsement and application of the modular characteristics, describing the process of grinding mills was developed.
ratio, basic parameters, laboratory, factory mill
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. Kryhtin G.S., Kuznecov L.N. Intensifikaciya raboty mel'nic. Novosibirsk: VO «Nauka», 1993. 240 s.
2. Pirockiy V.Z. Cementnye mel'nicy: tehnologicheskaya optimizaciya. S.-Pb.: Izd-vo Centra professional'nogo obnovleniya, 1999. 145 s.
3. Andreev S.E., Tovarov V.V., Perov V.A., Zakonomernosti izmel'cheniya i ischisleniya harakteristiki granulometricheskogo sostava. M.: Metallurgizdat, 1959. 437 c.
4. Bazhanova O.I., Bogdanov V.S., Shaptala V.G. Modelirovanie temperaturo-vlazhnostnogo rezhima cementnoy mel'nicy // Vestnik BGTU im. V.G. Shuhova. 2012. №4. S. 91–95.
5. Sevost'yanov V.S., Mihaylichenko S.A., Il'ina T.N., Markidin A.A., Sivachenko T.L. Sposoby sovershenstvovaniya izmel'chiteley udarnogo deystviya na osnove mnogosterzhnevyh rabochih organov // Vestnik BGTU im. V.G. Shuhova. 2013. №4. S. 87–90.
6. Deshko Yu.I., Kreymer M.B., Kryhtin P.S. Izmel'chenie materialov v cementnoy promyshlennosti. M.: Izd-vo literatury po stroitel'stvu, 1966. 270 s.
