改善烧结圆筒混合机制粒工艺参数的研究
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｝，扣Ｌ ㈠一 第如卷第４期 ｌ ９ ９ ５年４月 钢 铁
ＩＲＯＮ ＡＮＤ ＳＴＥＥＬ Ｖｏ Ｌ＿３Ｏ，Ｎｏ ４
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改善烧结圆筒混合机制粒工艺参数的研究 周取蔗 －ｒＦ ＆叶 ．『 ｊ甜、 （北京科技大学）
朋摘要研究了铁矿石烧结制粒过程中混合料在圆筒混合机内的运动状态艮制粒效果 结果表明， ’ 混合料在圆筒内的滑动、滚动及泻落三种运动状态中．以靠近泻落区的滚动区制粒效果最好‘影响 混合科运动状态的主要工艺参数充填率（ ）和费劳祷准数（Ｆ，）有一最佳值｝圆筒直径的大小对最佳 工艺参数值泼影响，但制粒指标的等对值随直径的增大而增大。 关键调堂，
婴笪 ，缝马基堂壁，阜訾矽
ＩＮＶＥＳＴＩＧＡＴＩＯＮ ＯＮ ＩＭＰＲＯＶＩＮＧ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＣＡＬ ＰＡＲＡＭＥＴＥＲＳ ＯＦ ＧＲＡＮＵＬＡＴ１０Ｎ ＩＮ ＤＲＵＭ ＭＩＸＥＲ ＤＵＲＩＮＧ ＳＩＮＴＥＲＩＮＧ
ＧＡＯ Ｗｅｉｍｉｎ ＷＡＮＧ Ｓｈｕｔｏｎｇ ＺＨＯＵ Ｑｕｄｉｎｇ （Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｂｅｌｊｌｎｇ） ＡＢＳＴＲＡＣ Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｇｉｖｅｓ ａｎ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｉｌ ｔｈｅ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｆｌｒａｔｅ ｉｎ ｄｒｕｍ ｍｉｘｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｇｒａｎｕｌａｔｉｎｇ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｇｒａｎｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｉｎｔｅｒ ｒａｗ ｍｉｘｔｕｒｅ ｉｎ ｉｒｏｎ ｏｒｅ ａｉｎｔｅｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｓｔａｔｅ ｏｆ ｒａｗ ｍｉｘｔｕｒｅ ｍａｙ ｈｅ ｄｉｖｉｄｅｄ ｉｎｔｏ ｓｌｉｐ，ｒｏｌｌｉｎｇ ａｎｄ ｃａｔａｒａｃｔ ｍｏｔｉｏｎ，ａｎｄ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｇｒａｎｕｌａｔｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｉｓ ０ｎ ｔｈｅ ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ ｒｏｌｌｉｎｇ ｍｏｔｉｏｎ ｔｅｎｄｉｎｇ ｔｏ ｃａｔａｒａｃｔ ｍｏｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｆｉｌｌｉｎｇ ｒａｔｉｏ ａｎｄ Ｆｒｏｕｄｅ ｎｕｍｂｅｒ－ｔｈｅ ｍａｉｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｄｒｕｍ ｍｉｘｅｒ ｅｆｆｅｃｔｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ｇｒａｎｕｌａｔｉｎｇ ｅｆ（ｉｅｉｅｎｃｙ．ｈａｖｅ ａｎ ｏｐｔｉｍｕｍ－；ａｌｕｅ．Ｔｈｅ ｄｒｕｍ ｄｉａｍｅｔｅｒ｝ ｓ ｎｏ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅｓｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｖａｌｕｅｓ．ｂｕｔ ｔｈｅ ａｂｓｏｌｕｔｅ ｖａｌｕｅｓ ｏｆ ｇｒａｎｕｌａｔｉｎｇ ｉｒｔｄｉｃｅｓ ｉｎｃｒｅａｓｅ ａ５ ｔｈｅ ｄｒｕｍ ｄｉａＴｎｅｔｅ ｌｎｃｒｅＢ￣８．
ＫＥＹ ＷＯＲＤＳ ｇｒａｎｕｌａｔｉｏｎ·ｄｒｕｍ ｍｉｘｅｒ－ｓｉｎｔｅｒ ｒａｗ ｍｉｘｔｕｒｅ
１．前亩 在铁矿石烧结过程中，改善混合料制粒， 以提高料层透气性是强化烧结的重要手段。 这对于以细铁精矿为主要烧结原料的我国尤 为重要。近年来，我国在改善圆筒混合机制粒 方面，添加了粘结剂，普遍延长了二次混合机 长度，取得一定的效果。 ，但是对从圆筒混合 机的工艺参数入手提高其制粒效果的研究则 较少，１９８７年付式对混合机基本参数的选择 进行了探讨 ：，１ ９９０年武钢通过试验室和工 业性试验研究，调整一烧２号机的二次混合 机的操作参数，获得了提高料层透气性及增 加烧结机产量的效果。 。本文研究了圆筒混 合机内混合料的运动状态及主要工艺参数对 制粒效果的影响，井讨论了圆筒直径大小与 制粒的关系。 ２．研究方法及评价制粒效果的指标 为研究圆筒混合机的主要工艺参数及其 直径对制粒效果的影响，设计了三种不同直 径的圆筒混合机，即 ４ｏ０ ｒ／ｉｔ１７ｆｌ、 ５８Ｏ ｍｍ、
联系凡：高为民．讲师．北京（１０００８３）￣京科技大学炼铁教研室
维普资讯 http://www.cqvip.com １９９５年第４期 ￣１０００ ｍｉＴｌ，且混合机转速可调（０～３５ ｒ／ｒａｉｎ）．筒内模拟生产实际安装橡胶衬垫及 筋板，在圆筒一侧装有玻璃挡板，以观察圆筒 内混合料运动状态和录像。 试验采用鞍钢新三烧所用的原料，其原 料配比为：２４ 弓磁，２４ 迁精，１６ 齐混， １０ 澳粉，２．６８ 焦粉，１．３４ 煤粉，１７ 石灰石，４ 生石灰，２５ 外配返矿。混合料 碱度为１．８０，配料后人工初混，再放入圆筒 混合机中干混３ ｍｉｎ，干混后喷水调湿，控制 水分在７．２士０．２ ，而后放入混合机制粒， 同时可观察混合料的运动状态并进行录 分 析，制粒４ ｍｉｎ后倒出，对二混后的混合料以 下述三种指标作为制粒效果的评价。 ２．１二混后混合料平均粒径Ｄ 取二混料３００ ｇ，用液氨固化后经振动筛 筛分２ ｍｉｎ．按＞５ ｍｍ、５～３ ｍｒｌｌ、３～１ ｍｍ、 １～０，５ ｍｍ及＜ｏ．５ ｍｍ分级，其平均粒径 Ｄ以下式计算。 Ｄ一∑（Ｐ．Ｄ ）／∑Ｐ． 式中Ｐ．——二混料第ｉ级百分含量， ｝ ｎ——二混料第ｉ级平均粒径．ｍｍ。 ２．２二混后混合料抗机械冲击指数Ｂ 取二混料２ ｋｇ，１ ｍ高处落下１Ｏ次（落 到４ ｍｍ厚钢板上）＋取落下样３００ ｇ，液氨固 化筛分．方法同上，其抗机械冲击指数Ｂ按 下式计算。 Ｂ＝畿寺 式中 ——制粒前干混料中＜０．５ ｍｒｎ 粒级含量， ＃ Ｐ（ ）——制粒后二混料中＜ｏ．５ ｍ１＂ｎ 粒级含量． ； ｃ。 ——二混料落下试验后＜０．５ ｍｍ粒级含量， 。 ２．３二混后混合料透气性指数 采用Ｖｏｉｃｅ公式．将二混料装入 ０ ｍｒｌ２ （抽风面积为Ａ）的焙烧杯内．料层高度＾为 ２８０ ｍｍ，流量Ｑ取３０ ｍ ｌ／ｈ。测出抽风负压 Ａｐ，其透气性指数Ｐ按下式计算 Ｐ＝ （ 其中ｍ、 均取０．６。 ３．制粒过程中混合料运动状态 观察和分析看到．混合料在圆筒中存在 精动、滚动和泻落三种运动状态，不同充填率 ≠和费劳德准数Ｆｒ下混合料运动状态的变 化规律如图１所示。图中Ｆｒ一 ；式中 Ｄ为棍台机直径，ｍ；ｎ为混台机转速， ￣ｒ／ｍｉｎ；ｇ为重力加速度，ｍ／ｒａｉｎ 。 图中的三个区域分别表示： （１）滑动区，混合料随圆筒上升，当被提 升到一定高度，混合料全部或上面部分成片 滑下，滑下后再被提升到一定高度又滑下；
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堆戴ＸｌＯ 圈ｌ填充率（ ）、Ｆｒ准数与物料运 动状态的关系曲线 Ｆｉｇ，１ Ｐａｒｔｉｃｌｅ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｓｔａｔｅ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｆｒ ｎｕｍｂｅｒ ａｎｄ ｆｉｌｌｉｎｇ ｒａｔｉｏ（ ）
（２）滚动区，混合料分成上下两层，靠近 圆筒壁的下层物料随圆筒壁向上运动，当达 到一定高度后，便脱离，转入上层成为向下滚 动状态。这种运动状态中，上层滚动层和下层 提升层之间无空区或有较小的空区出现＃ （３）泻落区．当转速比较大时，物料达到 最高点后被抛射，成抛物线运动。落在底部料 层上的物料又以滚动状态向下运动。此时下 落的物料与底部料层之间形成一个较大的空
维普资讯 http://www.cqvip.com 钢铁 区。 不同区域的制粒效果表明，滚动区制粒 效果最好，泻落区较差，最差的为滑动区。因 而以制粒为目的的圆筒混合机，其转速和填 充率应在图ｌ中的滚动区选择。 ４．合理的制粒工艺参数 为了寻求最佳制粒情况下的转速和充填 率，以及直径对最佳操作工艺参数的影响，本 研究采用正交试验设计，分别对￣５８０ ｍｍ、 ￣１ｏｏｏ ｍｍ的圆筒混合机进行了不同充填率 及转速下的制粒试验。 ４．１最佳转速和充填率的选取 将￣５８０ ｍｍ试验结果通过二因素三水 平二次回归碍到平均粒径Ｄ、透气性指数Ｐ、 抗机械冲击指数Ｂ与填充率≠和Ｆｒ准数的 关系。 Ｄ＝一２．２５＋１２０．２８ ＋０．１９４￣一２．３９ ｖ／再≠ ６２７．２７Ｆｒ一０．００９３８￣ （１） Ｂ＝４．０２５×１０。＋１２．１ ３ ＋６．６５×１０ ≠一３．８５ ×１０一。 一６８．４３Ｆｒ ２．５４×ｌＯＩ｛ （２）
Ｐ＝一７５．８４＋２７３６．２７ ＋５．１５５＃一３５．０７＃－Ｙ７￣ １５８４１Ｆｒ一０．０９２７￣。 （３） 根据上述三式可以得到任一Ｆｒ准数、 充填率（ ）下，二混料平均粒径（Ｄ）、抗机械 冲击指数（Ｂ）、透气性指数（Ｐ）的值。图２、图 ３、图４则分别为ｎ准数、充填率改变时，上 述三种指标的等值线图。 从图中可以看到，上述三种指标均存在 个极大值区域，超过该区域，各指标水平均 下降。例如，对于二混料平均粒径（图２）如确 认极大值区域为二混料平均粒径等于３．２５ ｒａｍ的等值线所包围的区域，则超过该区域， 二混料平均粒径均下降，而且下降幅度随离 极大值区域的距离的增加而增加。
图２一定Ｆｒ准数和充填率（≠）下， 等二混料平均粒径曲线 Ｆｉｇ．２ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｆｒ ｎｕｍｂｅｒ ａｎｄ ｆｉｌｌｉｎｇ ｒａｔｉｏ （ ）ｏｎ ｔｈｅ ｍｅａｎ ｄｉａｍｅｔｅｒ
准靠＂Ａｌｅ 图３一定ｎ准数和充填率（ ）下， 等抗机械冲击指数曲数 Ｆｉｇ．３ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｆｒ ｎｕｍｂｅｒ ａｎｄ ｆｉｌｌｉｎｇ ｒａｔｉｏ （≠）ｏ１１ ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｉｎｄｅｘ
从图２中可以得到，在一定的Ｆｒ准数范 围内．达到最佳制粒效果的充填率有一与之 相对应的范围，且随Ｆｒ准数的增加，最佳充 填率下降。对于抗机械冲击指数．根据等值线 间的间距变化，如确认为０．９１等值线所包围 的区域为最佳抗机械冲击指数范围，则所对 应的Ｆｒ准数在４．３×１０ ～８．０×１０一．充 填率在９．５ ～１５．３ ，如图３所示。同样 从图４中可以得到，ｎ准数在４．２×１０ ～ ５．７×ｌ０一、充填率在１２．０ ～１６．８ 范围 内，透气性指数达到最佳。 综合考虑上述三种指标，为达到最佳的
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