輕質(zhì)物料較粗成品的輥壓及干式分選試驗(yàn)探索

何毛，王小峰，石國平

1 引言

隨著輥壓機(jī)裝備技術(shù)的不斷進(jìn)步，其干式粉磨、高效節(jié)能的特點(diǎn)得到普遍認(rèn)可，尤其是與V型選粉機(jī)、動態(tài)選粉機(jī)、旋風(fēng)分離器、收塵器等干式分選與收集設(shè)備配套組成的輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)，在干式粉磨領(lǐng)域得到越來越多的好評。

對于一套成熟的粉磨及分選系統(tǒng)，在不改變設(shè)備規(guī)格的前提下，系統(tǒng)所能達(dá)到的成品細(xì)度范圍是一定的。2017年9月，本實(shí)驗(yàn)室受委托將一批輕質(zhì)物料（焦煤類物料）處理到0.15mm篩篩余25%以上，最好能達(dá)到30%以上，經(jīng)過多次探索試驗(yàn)，得到的成品偏細(xì)。之后對V型選粉機(jī)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，減小了通風(fēng)面積，增大了分選區(qū)風(fēng)速，使得更粗的物料得以分選出來。

2 實(shí)驗(yàn)室輥壓-分選試驗(yàn)系統(tǒng)簡介

實(shí)驗(yàn)室輥壓-分選系統(tǒng)為輥壓機(jī)終粉磨形式，即經(jīng)喂料系統(tǒng)計量后的物料，經(jīng)由斗式提升機(jī)進(jìn)入輥壓機(jī)倉，繼而經(jīng)輥壓機(jī)擠壓后提升至V型選粉機(jī)進(jìn)行分選，較細(xì)顆粒由系統(tǒng)風(fēng)帶入動態(tài)選粉機(jī)，成品主要由旋風(fēng)筒收集，部分超細(xì)成品由收塵器收集，V型選粉機(jī)粗顆粒與動態(tài)選粉機(jī)粗粉則返回輥壓機(jī)倉，與新喂料匯合進(jìn)入輥壓機(jī)再次輥壓。

試驗(yàn)系統(tǒng)流程示意圖見圖1，主要設(shè)備規(guī)格見表1。該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)常用于水泥行業(yè)生料原材料或水泥的粉磨基礎(chǔ)理論研究，也為多種外行業(yè)物料的粉磨試驗(yàn)探索提供了數(shù)據(jù)參考。

圖1 實(shí)驗(yàn)室輥壓機(jī)-分選系統(tǒng)流程圖

3 試驗(yàn)物料及要求

試驗(yàn)原料為焦煤，堆積密度0.72t/m3，粒度分析見表2。從表2中可以看出：0.15mm粒級以上占98.4%。根據(jù)要求，粉磨需在干式條件下進(jìn)行，成品中0.15mm以上部分應(yīng)達(dá)到（30±5）%。

表1 實(shí)驗(yàn)室輥壓-分選系統(tǒng)主要設(shè)備

表2 原料主要粒級質(zhì)量分?jǐn)?shù)

4 系統(tǒng)試驗(yàn)

4.1 常規(guī)條件試驗(yàn)

常規(guī)試驗(yàn)中，V型選粉機(jī)用于輥壓后物料的初步分選，將其中最粗部分物料返回輥壓機(jī)倉，其余物料隨系統(tǒng)風(fēng)進(jìn)入動態(tài)選粉機(jī)，繼而進(jìn)行第二次粗細(xì)粉分離，得到合適細(xì)度的成品后由旋風(fēng)筒及收塵器收集。由于試驗(yàn)要求成品細(xì)度較粗，試驗(yàn)條件初步確定為：輥壓機(jī)壓力3MPa，選粉機(jī)轉(zhuǎn)速5Hz，風(fēng)機(jī)風(fēng)門開度100%，試驗(yàn)時間10～15min，即系統(tǒng)完全穩(wěn)定運(yùn)行一段時間后取樣進(jìn)行粒度篩析，結(jié)果見表3，其中，成品0.15mm篩篩余16.59%，細(xì)度較細(xì)。

表3 常規(guī)條件試驗(yàn)成品粒度分析

根據(jù)收集物料的重量、運(yùn)行時間及運(yùn)行期間電機(jī)功率記錄，可統(tǒng)計出輥壓機(jī)兩輥平均功率之和為5.32kW，成品產(chǎn)量447.4kg/h，主機(jī)平均粉磨電耗11.89kWh/t。

4.2 條件探索試驗(yàn)

根據(jù)常規(guī)條件試驗(yàn)結(jié)果，由于風(fēng)機(jī)風(fēng)門已經(jīng)全部打開，無法繼續(xù)增大系統(tǒng)風(fēng)量，故初步?jīng)Q定將動態(tài)選粉機(jī)轉(zhuǎn)速降至0Hz，即完全停用第二次分選，僅用V型選粉機(jī)進(jìn)行粗細(xì)分離，同時取輥壓機(jī)循環(huán)料餅進(jìn)行粒度篩析，考察輥壓機(jī)擠壓后物料中粒級在0.15mm以上顆粒含量，得到的成品粒度見表4，料餅粒度見表5。統(tǒng)計出的兩輥平均功率共4.61kW，成品產(chǎn)量483.3kg/h，主機(jī)平均粉磨電耗9.54kWh/t。

表4 3MPa壓力-0Hz選粉試驗(yàn)成品粒度分析

表5 3MPa擠壓循環(huán)料粒度分析

根據(jù)3MPa壓力-0Hz選粉試驗(yàn)結(jié)果，停用動態(tài)選粉機(jī)后成品細(xì)度雖然變粗，但仍未達(dá)到所需的要求，因此考慮改變輥壓機(jī)壓力，減弱擠壓效果，增大循環(huán)料的粒度，從而提高分選成品的粒度。將壓力降低至1.5MPa后，試驗(yàn)并收集成品進(jìn)行粒度篩析，結(jié)果見表6。期間兩輥平均功率共4.19kW，成品產(chǎn)量515.8kg/h，主機(jī)平均粉磨電耗8.12kWh/t。

表6 1.5MPa壓力-0Hz選粉試驗(yàn)成品粒度分析

一般而言，輥壓機(jī)粉磨-分選系統(tǒng)主要的可調(diào)節(jié)條件為粉磨條件和分選條件，上述幾組試驗(yàn)中對兩種條件都進(jìn)行了最大限度調(diào)節(jié)，故在不改變系統(tǒng)設(shè)備的條件下，0.15mm篩篩余（30±5）%的細(xì)度要求難以達(dá)到。

4.3 設(shè)備改動后試驗(yàn)

在系統(tǒng)分選過程中，主要依靠引風(fēng)機(jī)提供流體作為物料分離的載體，系統(tǒng)風(fēng)管內(nèi)流體速度的改動會影響其帶料能力，增大局部風(fēng)速則能拉動相對更粗的顆粒，從而使成品細(xì)度更粗。據(jù)此考慮將V型選粉機(jī)出風(fēng)口面積縮小，增大分選區(qū)域風(fēng)速。通過考察實(shí)驗(yàn)設(shè)備具體尺寸，將現(xiàn)有出風(fēng)口導(dǎo)流板的30%進(jìn)行遮擋，繼而進(jìn)行試驗(yàn)并取樣篩析，結(jié)果見表7。期間兩輥平均功率共4.38kW，成品產(chǎn)量403.6kg/h，輥壓機(jī)主機(jī)平均粉磨電耗10.85kWh/t。

表7 V型選粉機(jī)改動后3MPa壓力-0Hz選粉試驗(yàn)成品粒度分析

從輥壓機(jī)操作壓力同樣為3MPa的表7與表4對比可以看到，V型選粉機(jī)改動后，成品粒度明顯變粗，在此基礎(chǔ)上參考表4與表6，將輥壓機(jī)壓力降至1.5MPa，繼續(xù)試驗(yàn)得到成品粒度見表8。同時，統(tǒng)計的兩輥平均功率共4.19kW，成品產(chǎn)量429.5kg/h，主機(jī)平均粉磨電耗9.76kWh/t。

表8 V型選粉機(jī)改動后1.5MPa壓力-0Hz選粉試驗(yàn)成品粒度分析

從表7和表8可以看出，兩組的成品細(xì)度均滿足要求，同時，調(diào)整輥壓機(jī)操作壓力后成品細(xì)度并未大幅度改變，但主機(jī)的單位電耗由10.85kWh/t降低至9.76kWh/t，因此將1.5MPa試驗(yàn)結(jié)果作為此物料粉磨的最佳操作條件。

5 試驗(yàn)結(jié)果匯總

在上述試驗(yàn)過程中，各組成品細(xì)度（0.15mm篩篩余）變化趨勢見圖2，相應(yīng)的成品產(chǎn)量及主機(jī)單位電耗見圖3，從圖中可以直觀地看出，在不同的操作條件下，試驗(yàn)結(jié)果呈現(xiàn)一定的規(guī)律性。

圖2 各組操作壓力-選粉機(jī)頻率下成品細(xì)度變化趨勢

圖3 各組操作條件下成品產(chǎn)量及主機(jī)單位電耗變化趨勢

從試驗(yàn)過程來看，在系統(tǒng)風(fēng)量無法改變的情況下，降低輥壓機(jī)壓力、降低動態(tài)選粉機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)均可使成品細(xì)度變粗，同時，減小V型選粉機(jī)分選區(qū)域面積，增大局部風(fēng)速也能在一定范圍內(nèi)使成品篩余變大。

從各組試驗(yàn)中成品產(chǎn)量來看，成品0.15mm篩篩余增大后，相應(yīng)產(chǎn)量也有所增大，同時，V型選粉機(jī)改動后系統(tǒng)阻力增大，選粉區(qū)域面積減小，選粉效率降低，產(chǎn)量相對減少。

從各組試驗(yàn)中的輥壓機(jī)電機(jī)功率來看，輥壓機(jī)在3MPa操作壓力下的單位功率消耗均比操作壓力為1.5MPa時高，而V型選粉機(jī)改動后成品產(chǎn)量降低，系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)的細(xì)粉增多，輥壓機(jī)功率也有所下降。

從各組試驗(yàn)主機(jī)電耗來看，隨著成品0.15mm篩篩余增大，電耗逐步降低，雖然對V型選粉機(jī)做的改動使篩余有所增大，但選粉區(qū)域減小，系統(tǒng)阻力加大，選粉效率降低，成品率降低，粉磨效率下降，電耗增大，在常規(guī)系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)盡量避免這種操作?！?/p>