鎂冶煉原料磨排料結構的改造

胡子林　王裕龍　石鵬

摘 要：皮江法是我國生產金屬鎂的重要方法，因為皮江法煉鎂工藝流程短、投資少、建廠快、成本較低。原料制備則是該法煉鎂的關鍵環節之一，煅白的吸濕速度是很快的，因此煅白在粉磨過程中會出現球磨機排料堵料問題。文章運用離散元方法優化φ2.4×8.0m雙倉干式格子型球磨機排料結構，解決球磨機排料堵料問題。

關鍵詞：鎂冶煉；排料結構；離散元方法

前言

鎂是最輕的結構金屬材料之一，鎂合金具有重量輕、比強度高、減振性好、熱疲勞性能好、不易老化，又有良好的導熱性、電磁屏蔽能力強，同時還具有非常好的壓鑄工藝性能，尤其易于回收，是替代鋼鐵、鋁合金和工程塑料的新一代高性能結構材料。鎂合金廣泛應用在交通、電子信息、通訊、計算機、聲像器材、手提工具、電機、林業、紡織、核工業、軍工、航天等領域。

1 鎂冶煉工藝

目前鎂冶煉的方法主要有兩種[1]：（1）從尖晶石、鹵水或海水中將含有氯化鎂的溶液經脫水或焙融氯化鎂熔體，之后進行電解，此法稱為電解法；（2）用硅鐵對從碳酸鹽礦石中經煅燒產生的氧化鎂進行熱還原，此法稱為熱還原法（皮江法）。皮江法是我國生產金屬鎂的重要方法，因為皮江法煉鎂工藝流程短、投資少、建廠快、成本較低。其工藝過程可分為白云石煅燒、原料制備、還原和精煉四個階段。

原料制備過程是將煅燒白云石、硅鐵細磨成粉后，按照一定的配料比將煅白粉、硅鐵粉和螢石粉混合均勻，經壓團機壓制成球，稱量后運至還原工序，即完成整個原料制備過程。皮江法煉鎂通常要求：白云石的燒損率在46.5%～47.5%，煅白的灼減量不大于0.5%，煅白的水化合性度在29%～33%。白云石煅燒后所獲得的煅白，是灼減量小、水化合性度較高的煅白。這種煅白易吸收空氣中的H2O和CO2，煅白的吸濕速度是很快的，因此煅白在粉磨過程中會出現球磨機排料堵料問題。

2 原料磨機

皮江法工藝流程中原料磨機為雙倉干式格子型球磨機，磨機一倉磨礦介質為鋼鍛，二倉磨礦介質為鋼球和鋼鍛混合。加入硅鐵和螢石粉的煅白經磨機粉磨后，通過格子板進入簸箕板的物料隨著磨機的旋轉由出料管被排出進入下一工序。由于煅白吸濕速度快，未排出的物料在磨機簸箕板扇形室內會吸濕結塊；最終塊越積越多將整個簸箕板扇形室堵滿，當所有簸箕板扇形室被堵滿后。磨機內物料無法排出，造成磨機堵料無法生產的故障。

3 離散元分析

本文運用離散元方法分析φ2.4×8.0m干式格子型球磨機出料結構的出料效率[2]，擬對兩種不同的出料結構進行離散元仿真，對比不同結構出料效率的優劣。在SolidWorks中對φ2.4×8.0m干式格子型球磨機兩種出料結構建模，并導入離散元軟件EDEM，輸入磨機及物料參數，磨機轉速為20.4r/min、物料密度2.6kg/m3、滾動摩擦系數：0.01，模擬時間35S。圖1（直線型卸料板物料卸落點）和圖2（曲線型卸料板物料卸落點）對比可以看到，直線型卸料板物料卸落時間明顯晚很多。直線型卸料板在磨機運行10多秒后物料才開始向出料口運動，而曲線型卸料板在磨機運行2秒多物料就開始向出料口運動。圖3（直線型卸料板卸料效果）和圖4（曲線型卸料板卸料效果）對比可以看到，曲線型卸料板排料效率比直線型卸料板卸料效率高。圖3（直線型卸料板卸料效果）在磨機運行的一次卸料結束后卸料板內還剩余很多物料，而圖4（曲線型卸料板卸料效果）在磨機運行的一次卸料結束后卸料板內沒有剩余物料。圖5（曲線型卸料板實際應用圖）為曲線型卸料板在φ2.4×8.0m干式格子型球磨機上的應用，不僅將傳統的直線型出料結構改為曲線型出料結構，還將鑄造結構改為焊接結構。鑄造件表面粗糙，物料吸水后極易吸附到簸箕板表面影響排料，焊接結構的簸箕板表面質量好可有效避免物料吸附減小對排料的影響。運用新排料結構的鎂冶煉原料磨很好的解決了磨機排料堵料問題，保證了生產的正常進行。這種新結構在實際應用中，還增加了磨機的處理量。

4 結束語

運用離散元方法優化Ф2.4X8.0m干式格子型球磨機出料結構，設計出曲線形出料結構，加快磨機排練速度，減少物料吸濕，解決排料堵料問題。保證鎂冶煉原料制備的順利進行，提高生產效率，減少企業損失。離散元方法不僅可以為鎂冶煉原料磨機設計提供理論依據，而且也可以為礦用磨機設計提供理論依據。

參考文獻

[1]許并社.鎂冶煉與鎂合金熔煉工藝[J].北京：化學工業出版社，2006（1）.

[2]王國強.離散單元法及其在EDEM上的實踐[D].西安：西北工業大學出版社，2010.