CC BY
48
СТРОИТЕЛЬСТВО
УДК 621.926.5
ВЛИЯНИЕ НА ПРОЦЕСС ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ В ШАРОВЫХ МЕЛЬНИЦАХ ЗАМКНУТОГО ЦИКЛА АСПИРАЦИОННОГО РЕЖИМА
© 2008 г. Р.Р. Шарапов
Производство цемента характеризуется высокой энергоемкостью. При этом на долю тонкого измельчения материалов приходится до 60 % затрачиваемой электроэнергии. Вопросы повышения эффективности измельчения в шаровых мельницах открытого цикла исследовались многими исследователями [1]. Однако широко внедряемый на отечественных цементных заводах замкнутый цикл измельчения цементного клинкера и добавок ставит перед исследователями и специалистами цементных заводов много новых вопросов. Одним из них является кинетика процесса измельчения цементного клинкера в шаровых мельницах замкнутого цикла. Нами предлагается исследовать кинетику процесса измельчения цементного клинкера Белгородского цементного завода в шаровой мельнице замкнутого цикла в зависимости от параметров, повышающих продольную скорость измельчаемого материала в ней. Это возможно за счет изменения аспирационного режима в барабане мельницы (увеличения продольной скорости в барабане), осуществляющего отбор мелкой фракции в первой камере при изменении циркуляционной нагрузки.
Для подтверждения данного положения нами разработана экспериментальная установка с шаровой мельницей размером 0,4*1,35 м, оснащенная воздушно-проходным и центробежным сепараторами и работающая в непрерывном режиме измельчения. При этом изменялись: количество крупки, циркулирующей в системе; аспирационный режим, изменяемый количеством воздуха, просасываемого через мельницу; и транспортирующая способность перегородки, изменяемая расположением отверстий со стороны первой и второй камер мельницы.
Ниже приведены результаты, полученные на экспериментальной установке шаровой мельницы, работающей в замкнутом цикле.
Как уже упоминалось ранее [2], на эффективность процесса измельчения в шаровых мельницах замкнутого цикла существенным образом влияет скорость продвижения измельчаемого материала по барабану
мельницы, которая зависит от величины циркуляционной нагрузки с в системе мельница - сепаратор, скорости аспирационного воздуха в барабане мельницы и и конструкции внутримельничных устройств, в нашем случае - это наклонная перегородка, осуществляющая отбор мелкой фракции из первой камеры и принудительную транспортировку ее к разгрузке.
Эта особенность внутримельничных устройств определяется конструкцией наклонной перегородки с различным расположением отверстий на ней со стороны первой и второй камер шаровой мельницы и характеризуется параметром и.
На рис. 1 представлены кривые убывания остатков продуктов измельчения на сите 008 по длине барабана мельницы в зависимости от величины циркуляционной нагрузки с при фиксированных значениях скорости воздуха V в барабане мельницы, равной 0,5 м/с и при равномерном распределении отверстий на перегородке с обеих ее сторон (и = 16 %).
R008, %
80
60
40
20
0
ед.
Рис. 1. Кривые остатков на сите 008 по длине барабана мельницы: 1 - с = 0; 2 - с = 50 %; 3 - с = 100 %; 4 - с = 150 %; 5 - с = 200 %; 6 - с = 250 %
Линия 1 характеризует работу шаровой мельницы с циркуляционной нагрузкой, равной нулю, когда весь продукт на выходе из мельницы является готовым.
Как видно из характера кривой, процесс измельчения полностью соответствует таковому в шаровых мельницах открытого цикла измельчения. При этом на входе в мельницу параметр Я008 составляет 100 %, а на выходе - 10 %.
При переходе к замкнутому циклу измельчения с использованием в качестве конечного агрегата сепаратора процесс измельчения существенно отличается. Отличие состоит в том, что из сепаратора в барабан мельницы возвращается крупный продукт с частью готового по размеру материала, а измельчение происходит не до конечного размера, т. е. из мельницы выходит недоизмельченный продукт. При этом фракционный состав готового продукта формируется в выносном сепараторе. Например, при циркуляционной нагрузке с, равной 50 % (линия 2), и подаче исходного материала из бункера тонкость продукта на входе в барабан мельницы соответствует остатку на сите 008 и составляет 83,2 %. При дальнейшем движении измельчаемого материала по мельнице с интервалом 20 % ее длины остатки, соответственно, составили 57,2; 38,4; 28,0; 22,0 и 19,0 % на контрольном сите. Последнее число соответствует тонкости продукта на выходе мельницы, т. е. у выходной решетки.
Дальнейшее увеличение параметра с до 100 % (линия 3) снижает остаток на контрольном сите до 75 % на входе в мельницу за счет увеличения мелкой фракции в крупке и повышает параметр Я008 до 28 %, снижая его в целом по длине мельницы на 47 %.
Линия 4 характеризует процесс измельчения, когда в мельницу из сепаратора подается материал по объему больше, чем исходный материал (с = 150 %). С учетом возврата мелкой фракции (менее 80 мкм), содержащейся в крупке, из сепаратора в мельницу на входе в нее величина Я008 составляет 72 %, а на выходе 34 %. Таким образом, при проходе через барабан мельницы количества материала, по объему в 2,5 раза превышающего производительность помольной системы по готовому продукту, параметр Я008 снижается на 38 %.
С увеличением циркуляционной нагрузки с до 200 % (линия 5) параметр Я008 на входе в мельницу составляет 68, а на выходе 37 %, количество мелкой фракции (менее 80 мкм) повышается на 31 %.
При максимальном значении параметра с в эксперименте, равном 250 % (линия 6), наблюдается самая низкая скорость убывания величины Я008 по длине мельницы. Это полностью соответствует процессу измельчения в шаровой мельнице. Чем больше измельчаемого материала в барабане мельницы, тем меньше прирост поверхности на единицу массы измельчаемого продукта. При этом убывание параметра Я008 по длине мельницы составило не более 27 %. Данные результаты характерны для фиксированных значений скорости воздуха в барабане мельницы и
расположении отверстий на поверхности перегородки со стороны первой и второй камер шаровой мельницы.
Влияние количества воздуха, прокачиваемого через барабан мельницы, на процесс измельчения представлено на рис. 2. Данные результаты характеризуют процесс измельчения при с = 150 % и и = 16 %.
При скорости воздуха V = 0,5 м/с (линия 1) на входе в барабан мельницы параметр Я008 составляет 72 %, а на выходе из барабана - 34 %. Данная кривая полностью соответствует линии 4 на рис. 2.
Как видно из характера зависимостей Я(Ь, с, V), с увеличением параметра V наблюдается рост крупности измельчаемого материала в барабане мельницы, т.е. увеличение параметра Я008. При повышении V до 0,6 м/с (линия 2) за счет большего выхода мелкой фракции в готовый продукт и при большем извлечении мелочи из потока параметр Я008 на входе в мельницу возрастает до 73,5 %. По длине барабана мельницы на расстоянии 20, 40, 60 и 80 % от ее загрузки остатки на сите 008, соответственно, составляют 56,6; 46,7; 40,1 и 36,8 %. На выходе из мельницы крупность материала соответствовала параметру Я008, равному 35,3 %.
Rrn
70
60
50
40
5
1 4
2
Г* 3
0,2
0,4
0,6
0,8 L, дол. ед.
Рис. 2. Кривые остатков на сите 008 по длине барабана мельницы: 1 - V = 0,5 м/с; 2 - V = 0,6 м/с; 3 - V = 0,7 м/с;
4 - V = 0,8 м/с; 5 - V = 0,9 м/с
В дальнейшем с увеличением параметра V до 0,7, 0,8 и 0,9 м/с (линии 3, 4 и 5) за счет большего выделения мелкой фракции в сепараторе и на входе в мельницу величина Я008 возрастала соответственно до 75,8; 78,1 и 82,0 %, а на выходе также наблюдалось загруб-ление продукта до 37,8; 40,6 и 44,3 %, соответственно.
На рис. 3 показано превышение остатков на сите 008 последующего эксперимента над предыдущим в связи со сложностью анализа результатов эксперимента, представленных на рис. 2. Для пояснения вышесказанного следует отметить, что линия 1 характеризует отклонение значений Я2008 линии 2 от значений линии 1 Я:008 (см. рис. 2), линия 2 характеризует отклонение значений Я3008 линии 3 от значений Я2008 линии 2 и т. д.
Как видно из представленного графика, с увеличением скорости воздушного потока V в барабане
0
мельницы с 0,5 до 0,6 м/с (линия 1) наблюдается за-грубление продукта на сите 008 от 0,8 до 1,5 %. Это объясняется тем, что с каждого сантиметра мельницы из потока измельчаемого материала выделяется больше мелкой фракции, размером менее 80 мкм.
Я008, %
4 3
2 1
0 0,2 0,4 0,6 0,8 Ь, дол. ед.
Рис. 3. Превышение остатков на сите 008: 1 - (Я2008 - Я'008);
2 - (Я 008 - Я 008); 3 - (Я 008 - Я 008); 4 - (Я 008 - Я 008)
Дальнейшее увеличение параметра V до 0,7 м/с (линия 2) также вызывает загрубление продукта на сите 008 от 2,3 до 2,9 %. Что также подтверждает вышесказанное положение о выделении мелкой фракции из измельчаемого материала потоком воздуха.
При увеличении скорости воздуха V в барабане мельницы до 0,8 и 0,9 м/с (линии 3 и 4) также наблюдается загрубление продукта на 2,3 - 3,1 % и 3,7 - 4,4 % соответственно.
Как видно из рис. 3, с линейным увеличением скорости воздушного потока V в барабане мельницы отмечается нелинейный рост параметра ДЯ008.
При этом, как показано на рис. 3, все кривые характеризуются максимумом в области 0,4...0,8 Ь. В первую очередь это объясняется тем, что посередине мельницы расположена наклонная перегородка, которая интенсивно подбрасывает шароматериальную загрузку, из которой воздушным потоком, создаваемым мельничным вентилятором, мелкая фракция выхватывается и транспортируется на сепарацию. Во-вторых, в области отверстий на наклонной перегородке создаются интенсивные воздушные потоки, скорости которых значительно выше скорости воздуха в барабане мельницы и которые также выделяют мелочь из измельчаемого материала.
Литература
1. Андреев С.Е., Товаров В.В., Перов В.А. Закономерности измельчения и исчисления характеристик гранулометрического состава. М., 1959.
2. Шарапов Р.Р. Энергетические параметры работы шаровых мельниц замкнутого цикла измельчения // Изв. вузов Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2007. № 3. С. 82-86.
Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова 22 октября 2007 г.
