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红星机械对立式同轴离心磨机的研究结论

红星矿山机械对立式同轴离心磨机的磨矿理论进行了一些基础性的研究,研究内容主要包括磨机的一结构特征及粉磨机理分析、磨机筒体内介质运动学研究、磨机流场的数值模拟、自磨和介质磨参数试验研究以及磨矿动力学试验研究。主要结论如下:

(1)通过对立式同轴离心磨机的结构特征和工作原理的分析,得知磨机具有以下几个方面的主要优点:磨机单位容积生产能力高、磨机不需要使用衬板、磨机可用于介质磨和自磨、磨机可用于粗磨和超细磨以及产品粒度均匀等优点。通过试验的验证,这些优点与分析相符。磨机内物料主要受来自研磨介质和物料自身的冲击力、挤压力和剪切力的联合作用而粉碎,筒体内研磨的主要区域位于远离筒体中心轴的靠近筒壁的区域。筒体内物料所受的离心力的计算式为:C二nZ汀Zrm900通过计算发现,在试验的转速范围内,磨机旋转产生的离心加速度为重力加速度的巧一45倍。筒体内的两相流的速度和压力分布基本符合强制涡的速度和压力分布规律,即在磨机筒体的同一横截面上,离中心越远的地方速度和压力越大,离中心越近的地方速度和压力则越小。在进行与普通球磨机磨矿对比试验后发现,立式同轴离心磨机的能耗与球磨机基本相当,但立式同轴离心磨机的单位容积生产率为球磨机的4.57倍,在提高磨机生产能力方面的优势非常明显。

磨机

(2)立式同轴离心磨机内流场的受力和运动情况相当复杂,对球磨机内介质的运动状态和受力状况进行分析从运动轨迹方程可以看出,当导向板在磨机筒体内所处的位置不同时,钢球所产生的冲击运动轨迹也不同,即冲击运动轨迹方程仅与导向板在磨机筒体内的位置有关,而与磨机转速等其它因素无关。因此,固定导向板在磨机筒体内的位置后,钢球对筒壁的冲击点是固定的。

(3)钢球冲击速度v与磨机转速n及筒体半径R成正比例关系,当筒体半径确定时,随着磨机转速的提高,钢球冲击到筒壁上的冲击速度呈线性增加,磨矿 亦会增大;当磨机转速一定时,随着筒体半径的增大,钢球的冲击速度同样也呈线性增加,磨矿效率亦会提高。

通过调节磨机筒体内导向板的角度a就可以调节法向分速度v。与切向分速度v,的大小,从而调节冲击力和剪切力的大小。在生产实践中,则可以根据矿石性质和产品粒度的要求,来选择 的导向板角度a,粗磨时以冲击作用为主,需要更大的法向分速度v。,可以选择较小的角度a;细磨和超细磨时以磨剥作用为主,则可以选择较大的角度a。磨机钢球介质对物料所产3Ot生的冲击力F不仅与钢球 m有关,也与磨机转速n、筒体半径R及导向板角度a有关。钢球介质的冲击力F与钢球 m、磨机转速n及筒体半径R都呈线性增加的关系,与导向板角度a的余弦值成正比例关系。

(4)钢球单位时间内的冲击频率K与磨机转速。及导向板的位置参数有关,而与筒体半径R无关,提高磨机转速能增加钢球在单位时间内对物料的冲击次数,从而提高粉磨效率。

(5)通过对立式同轴离心磨机流场的数值模拟,可以看出流场的速度梯度变化,离筒体中心越远的流体速度越大,离筒体中心越近的流体速度则越小。压强变化较大的区域在于‘导向板附近的区域,在导向板的前后两端压强较大,是主要的研磨区域,在导向板与筒体之间的夹层压强较小,研磨 较差。因此,经过总结发现,磨机粉磨的主要区域是远离筒体中心靠近筒壁的环形带,其中导向板前后两端附近区域为冲击粉碎的主要区域,其它区域为压力与磨剥粉碎的主要区域。

(6)磨机的转速、给矿量和浓度是磨矿过程的主要操作参数,对磨矿结果有直接影响,用硫铁矿作原料进行立式同轴离心磨机自磨参数试验研究结果表明:

磨机转速和给矿量对磨矿 有很大的影响。根据实际情况确定了四个主要的磨机转速分别为:25orpm、300rpm、35orpm和400rpm,给矿量则随磨机转速的变化进行调节,通过对这四个主要的磨讯转速的试验发现,产品的负累积产率随着给矿量的减少而提高,但随着给矿量逐步减少,负累积产率的提高幅度有所变缓。说明在相同的磨机转速下,随着给矿量的逐步减少,产品平均粒度也逐渐减小,在产品中,38微米以下部分所占的比例较大,说明磨机的细磨和超细磨 ,随着磨机转速的提高,磨机的处理能力迅速提高,同时产品平均粒度也迅速减小,证实了提高磨机转速能大大促进磨矿效率的提作习。

磨矿浓度对磨矿 有一定的影响。当磨矿浓度为55%时,产品中某一粒级的负累积产率最小,磨矿 相对较差,而磨矿浓度在60%~70%之间的产品粒度则比较接近,当磨矿浓度为70%时,矿浆的粘度较大,会造成排料不顺畅。因此,将磨矿浓度选择为60%一65%是比较合适的。

(7)用钒钦磁铁矿尾矿作原料进行介质磨矿的参数试验研究,结果表明:

在相同的给矿量时,磨矿效率随着转速的提高而增加,转速越高,越有利于细磨。在每个不同的转速下进行给矿量试验,可以得出相似的结论,即磨矿产品的新生成产率随着给矿量的增加而减少,但变化梯度逐步增大。当给矿量较小的时候,产品中一400目含量很高,有利于超细磨;当给矿量较大的时候,产品中各粒级的分布比较均匀。

(8)针对不同的磨机转速对立式同轴离心磨机的磨矿动力学进行试验研究,研究发现:磨矿速率随磨矿时间的增加而减小,并且磨矿速率的减小在较短的时间内更加明显,时间越长,减小的趋势越缓慢,尤其是当转速较高的时候,物料将在很短的时间内被磨得很细。当磨矿时间相同而磨机转速不同时,磨矿速率随磨机转速的提高而迅速增大,转速越高,这种趋势更加明显。