粉磨动力学方程及其在生产中的应用

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1、 科研设计 粉磨动力学方程及其在生产中的应用 李新 四川建材工业学校 摘要 本文着重介绍根据理论推论和粉磨 试脸 建立的粉磨动力学方程及 其在生产中的实际应用 尤 其是一级 动 力学方 程 式应用广泛 本文还分析影响粉磨效率的因素 评价磨机的工作情况 选择 最佳的操 作条件 以便 更加有效地控制磨机的 生产过程 加 关祖词 粉磨 动力学方程 应用 前言 物料的粉磨是建材 冶金 化工 矿业等工 业生产中重要的加工工艺过程 粉磨过程中物 料 细度 磨机产量 能量消耗均与粉磨速度有 关 通过研究磨机内物料粉磨速度和影响因素 建立定量 的数学关系式 应用该式分析和评价 磨机的实际工作情况 可为选择最佳

2、的操作条 件提供依据 如果设为被磨物料中某粒级粗 颗粒 的百分含量 经过粉磨一定时间以后 粗 颗粒 的含量将减少 某粒级粗颗粒的百分含量 随时间的变化率 一 称为粉磨速度 粉磨动力学研究的是粉磨过程中物料细度 随时 间变化的规律及各种有关因素对它的影 响 如 果 设影响粉 磨速度的因素为 指数 表示各因素的影响程度 为比例系数 粉磨动力学方程通式则为 粉磨动力学方程的建立和讨论 粉磨动力学方程的建立 戴维斯和范伦沃尔德 一 早期提 出 在粉磨过程中的瞬间 物料某 粒级粗颗粒含量减少的速度与物料该粒级粗颗 粒含量成正比 数学表达式为 岑井 一 胃 式中一粉磨时间后某粒级 的筛余累 计百分数 一粉

3、磨时间 一粉磨速度常数 一 一表示 某粒级粗颗粒含量随时 间增加而减少 上式为一级粉磨动力学方程 的微分式 将 式 移项并积分 得 一 面 一入 根据上式 之 和的大小 可分为零 级 一级 二级粉磨动力学方程式 其中应 用最 广的是一级动力学方程 而零级和 二级动力学 方程只不过是一级的特殊式 本文将根据理论 推证和粉磨试验建立一级粉磨动力学方程 并 着重讨论该方程式在实际生产中的具体应用 一 在开始粉磨的瞬间 一 一 则 将值代入上式 得 一 十 或 一 中国建材装备 式中一 自然对数的底 式 为指数方程 该方程推导过程中未考 虑物料性质 粉磨条件等因素对粉磨速度的影 响 当利用该式处理实际

4、粉磨试验数据时会存 在较大的误差 因此 只适用于限定条件内的粉 磨过程 实际粉磨动力学方程 阿利 厄夫登对 式作了修正 得 一 一 式 中一指数 决定于物料性质和粉磨条 件 如果将粉磨试验结果在数学坐标纸上绘制 成 曲线 粉磨动力学试验 曲线如图所示横坐 标 为粉磨时间 纵坐标为筛余累计百分数 该曲线 图表明物料粉磨速度与某粒级粗颗 粒含量成正比 粉磨初期 粗颗粒含量多 粉磨 速度快 曲线几 乎呈直 线下降 随粉磨 时间延 长 粗颗粒 含 量减少 粉磨速度逐渐变慢 曲线 趋于平缓 曲线和分别代表在不同粉磨 条件下的试验 曲线 两条 曲线变化也不相 同 曲 线的粉磨速度较 曲线慢 物料细度减少

5、的 速度慢 粉磨至相同细度值时 曲线所需时间 也就较 曲线长 法确定 对 式取两次对数 得 鲁 一 在以为横坐标 鲁 为纵坐标的坐标系 中 式为一直线 为该直线的斜率而 则是截距在该直线上任取两个相距较 远的点 得 畏 一 鲁 二 二二一一万 二一 一 一丁 一 对 式取一次对数 得 鲁 一 二 一凡一 罗 通过测 出不 同粉磨时 间 所对 应的粉磨产物某粒级的筛余累计百分数 在对数坐标纸上绘制出相应的直线 如图所示 与物料性质 粉磨条件有关 直线和分别代表两种不同物料的粉磨试验 曲线和值一般由粉磨试验确定 许多试 验表明值常介于之间 加 次月卞映书扭 次玛本陇暇握 几 弓丈 粉时闷 粉时闷

6、运 图粉磨动力学试验曲线 粉磨试验结果证明了 式符合实际粉磨过 程 因此 式被称为实际粉磨动力学方程式 显然 式为式 一 时的特殊式 方程式中和值的确定 粉磨动力学方程中的参数和 在一定 的粉磨条件和物料性质情况下 可以用试验方 图粉磨动力学试验曲线 粉磨动力学方程在生产中的应用 粉磨动力学方程式反映了磨机粉磨物料的 基本规律 被广泛地应用在实际生产中 以下介 绍动力学方程式在几个方面的具体运用 用筛析曲线图判断磨机工作情况 尸材 对卧式磨机而言 当转数达到平衡时 磨机 内物料的运动速度可以认为是匀速这时用磨 机内某取样点至进料端作为物料走过的距离所 需要 的时 间 来研究沿磨机长度物料细度的

7、变 化 在 育 一坐标系中 横坐标为磨机长 度 纵座标为试样筛余累计值百分数 首先确 定磨机 内取样点位置 然后分别测试出各取样 点试样的筛余 累计值通常用即方孔筛 在对数坐标上绘制出膺机的筛析曲线图 如 图 所示 利用筛析曲线分析图判断磨机工作情 况的方法 确定磨机各仓合理 的粉磨细度 可以为选 择最佳粉磨工作条件提供依据 如果已知磨机 各仓长度和要求的成品细度如图所示 十十卜 而 次 门 卜 洲尹 奢而卜厂 一 卜 铭 嚣 员 舟编 帆长应 图粉磨机械示愈图 设各仓长度分别为 总长度为各仓 粉磨细度分别为 成品细度为磨机 内 物料以匀速度运动 在特定的粉磨物料和条 件下 参数和不变 根据粉

8、磨动力学方程 式 则 一 导 一 勺一 一 令 取对数后分别相除 得 图偏析曲线图 根据值判断 当磨机各仓值相等时 说明各仓粉磨能 力平衡 当值不一致时 说明某仓粉磨能力 不足 应分析仓位 研磨体 隔仓板 衬板 等是否 合理 根据值判断 如果隔仓板前后位置处物料 的值相 差 不大 说 明两仓粉磨能力平衡 如果值相差 太大 则说明粉磨不平衡 应检查隔仓板蓖孔宽 度等是否符合要求 例用 图筛析曲线图分析磨机工作情况 解 分析结果如下 二仓值小于 另外 两仓 则说明该仓粉磨能力不足 应该适当调整 该仓研磨体级配等 各仓隔仓板前后值相 差不大 说明隔仓板工作正常 确定磨机各仓合理的粉磨细度 丛 二 一

9、一 一凡一一民一凡 烤 一 馆烤 工一 一 使用以上两式计算磨机各仓合理的粉磨细 度 并根据 以及入磨物料细度 和成品 细度的计算结果 确定磨机各仓最佳 的研磨 体尺寸 装载量和级配 例某磨机各仓长度分别为 一 使用 拼 方孔筛 要求 产 品细度 一 求该磨机一 二仓最合理 的粉磨细度 解 取 一 令 因 一 将已知数据代入公式 得 中国建材装备 鱼丝 一一 塑鱼塑塑 凡 坛 一 烤 主丝土里 二旦旦 馆 一 馆 肠 分析粉磨细度对磨机产量的影响 显而 易见 粉磨条件相 同时 粉磨产品愈 细 磨机产量愈低 即磨机产量与物料通过磨内 的时间成反比 设 分别表示粉磨细度为 时的磨机产量 则 影 一

10、于 应用粉磨动力学方程式 可以定量地确定粉磨 产 品细度与磨机产量之间的关系 在一定粉磨条件下 参数 均为常数 对 式取对数 得 由上述公式及表可知粉磨产品的细度 与细度系数成正比 与磨机产量成正比即粉磨 产品愈细 细度系数愈小 磨机产量愈低 此外 值不同 粉磨细度对产量的影响程度也不相 同 在实际生产中 经过综合分析对比 确定出 磨机产量高 电耗低 产品质量达到要求的最佳 粉磨细度值 例 试计算粉磨产品的细度 由调 整至时磨机产量 的变化 已知 解设 由表可知 二 结语 妙 一 马磐 一 爪 综上所述 粉磨动力学方程式在实际生产 中应用广泛 尤其是评价同一家工厂不同操作 条件下磨机的工作效果

11、时 能够帮助人们了解 磨机 内物料 的粉磨过程通过测定和综合分析 可查出影响磨机产量 产 品质量及能量消耗的 各种因素 选择确定 出最佳的工作条件 如研磨 体尺寸 装载量 级配 入磨物料粒度 产品细度 等 本文主要讨论了粉磨动力学方程在某些方 面的应用可判断磨机工作情况 确定各仓合理 粉磨细度和分析粉磨细度对产量的影响 参考文献 李启衡粉碎理论概要 北京冶金工业出版社 幻雷季纯粉碎工程 北京冶金工业出版社 潘孝良硅酸盐工业机械过程及设备 武汉武汉 工业大学出版社 张庆今硅酸盐工业机械及设备 广州华南理工 大学 出版社 陶天全 水泥工业粉磨工艺及设备 武汉武汉工 业大学 出版社 收稿日期年月 日 一一一 一 了 一一 一 二 令粉磨细度系数 一 育 一 则 式 中 一分别表示粉磨产品细度为 时的细度系数 如果设 使用 拌 方孔筛 粉 磨产 品细度与细度系数之 间的关系见表 当 时 一 此 时的粉磨细度称为标 准细度 表不同粉磨细度时的细度系数值 二二 义义 几 夕夕 芝芝 艺艺 口