料饼打散和细粉筛选实验方法对比研究.pdf
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1、2023年第3期中图分类号:TQ172.6文献标志码:B文章编号:1007-0389(2023)03-07-05【DOI】10.13697/ki.32-1449/tu.2023.03.002料饼打散和细粉筛选实验方法对比研究*张林飞1,2,张勇3,李银平3,安晓鹏4,高霖1,2(1.中建材(合肥)粉体科技装备有限公司,安徽 合肥230051;2.合肥水泥研究设计院有限公司,安徽 合肥 230051;3.芜湖市繁昌区市场监督检验所,安徽 芜湖241200;4.中国建材集团有限公司,北京 100036)摘要:本文通过试验对比分析料饼在不同的打散筛选实验方案下筛出的细粉含量的变化,研究物料经高压料床
2、挤压粉碎后形成的料饼的打散方案,确定了一种用于料饼打散和测定颗粒分布的方法。在将物料经挤压形成的料饼初步打散后,本文通过三种实验方法对比研究料饼打散效果和细粉筛选效率:单筛(0.08mm筛)振动打散筛分法、组合筛振动打散筛分法、球磨机(橡胶球)打散+组合筛筛分法。研究结果表明:球磨机(橡胶球)的打散装置可将料饼充分打散,得到物料经挤压后的粒度分布的同时,又能不改变此物料的级配。关键词:球磨机;打散装置;粒度分布;筛分Comparative study on experimental methods of cake breaking and fine powder screening*Zhang
3、 Linfei1,2,Zhang Yong3,Li Yinping3,An Xiaopeng4,Gao Lin1,2(1.China Building Materials(Hefei)Powder Science andTechnology Equipment Co.,Ltd.,Hefei 230051,China)Abstract:In this paper,the change of the content of fine powder screened from the material cake under different breaking and screening experi
4、mental schemes was analyzed by comparative experiments,and the breaking scheme of the material cake formed after extrusion and crushing by the high pressure bed was studied.A method for the breaking of the material cake and the determination of theparticle distribution was determined.After the preli
5、minary crushing of the cake formed by the extrusion of the material,this paper compares the crushing effect of the cake and the screening efficiency of fine powder by three experimental methods:single sieve(0.08mmsieve)vibration crushing screening method,combined sieve vibration crushing screening m
6、ethod,ball mill(rubber ball)vibrationcrushing+combined sieve screening method.The research results show that the dispersion device of the ball mill(rubber ball)can fully disperse the cake,obtain the particle size distribution of the material after extrusion,and do not change the gradation of the mat
7、erial.Key words:ball mill;dispersing device;particle size distribution;screening1背景以辊压机为代表的高压料床粉碎技术在粉磨领域由于高效节能的特点,在水泥、生料、钢渣、矿渣等众多行业被广泛应用。料床粉碎的特点是挤压力在物料与物料之间传递和作用,物料在经过较大挤压力(辊压机等设备)作用下破碎,并形成密实的料床,也就是通常所说的料饼;即便挤压力减少消失后,物料颗粒仍然会由于高粘附力保持相互黏附。研究料床粉碎技术,就不可避免地需要打散料饼、测定料饼中的细粉含量;如果料饼不能充分打散或者打散过程中破坏了物料的级配,那么就会
8、影响筛选效率和筛分结果,导致研究结果不能准确反映辊压机等料床粉碎设备的粉碎效果,会对高压料床粉碎技术的进一步分析研究造成阻碍。黏附在一起的物料颗粒通常会借用外力将其打散,常用的打散方法有研磨、球磨、振动、搅拌等;在不破坏物料级配的前提下,不管用何种方法打散料饼,总会存在两个阶段:(1)料饼的解离分散和物料颗粒间的相互碰撞摩擦同时存在,此时,料饼的解离分散释放了大量的细粉,颗粒间的碰撞摩擦也会导致物料磨损而产生微量的细粉,因此,这阶段物料中能测出的细粉含量迅速增加;(2)仅存在物料颗粒间的相互碰撞摩擦,此时,料饼打散已至平衡阶段,即此时产生的细粉非常少,而短时间的碰撞摩擦产生的细粉对物料原有级配
9、的改变微乎其微,因此,这阶段物料中细粉的增加速度缓慢且基本呈现线性上升规律。打散后物料的粒度测定一般通过顶击式振筛机配套组合筛实现。顶击式振筛机包含有顶击和回转运动,是实验室最常用的物料筛分装置。料饼通过振动筛分,只存在物料间和筛体间的碰撞摩擦,可在实现打散的同时完成颗粒级配的测定;但是,由于振动幅度和频率受限,振动对于高粘附力下的小块料饼打散效果变差,通常也需要较长的振筛时间,会严重影响料饼的打散和筛分的效率。而使用设备外力打散料饼时,不可避免的会*本论文受中国建材集团揭榜挂帅项目“水泥基材料数字化研发”(2021YCJS01)支持设计研究张林飞,等:料饼打散和细粉筛选实验方法对比研究*-7
10、2023年第3期将部分单个颗粒打碎成更小的颗粒,改变了挤压后物料的颗粒级配;而仅靠物料颗粒间的相互碰撞摩擦在一定程度上可避免打散料饼过程中对物料的级配破坏,但是也存在料饼不能充分打散的可能。粉磨行业经常采用球磨机对物料进行研磨,单位研磨时长的物料的比表和细粉含量的增加呈现出较好的线性关系;理论上足够轻的合适配比的研磨体在对物料进行研磨打散时并不会因为研磨而产生新的细粉,而仅有物料间和研磨体间的碰撞摩擦,也不会快速改变物料级配,可用于料饼的打散。为准确检测料饼中的颗粒粒度分布,研究料饼打散效果和细粉筛分效率,在将物料经挤压形成的料饼初步打散后,研究不同实验方法下的料饼打散效果以及细粉的筛分效率:
11、单筛(80m筛)振动打散筛分、组合筛振动打散筛分、球磨机(橡胶球)打散+组合筛筛分,对比了不同实验方法下料饼打散和料饼中筛出细粉变化。通过对比分析此三种打散筛分试验方法的结果,在得到物料经挤压后的粒度分布的同时,确定了一种在不破坏物料级配的情况下用于料定打散和细粉筛分的实验方法。2料饼打散和细粉含量测定的实验方法本文中选用的实验物料为同一物料,在实验开始前用顶击式振筛机配套组合筛振筛3min,对物料进行筛析,记录筛析数据如表1所示。为了对比不同方案下此物料经挤压形成的料饼的打散筛选效果,将物料均分为 3 份,每份物料5000g,压力机终止压力900kN。对3份相同物料在相同条件下挤压形成的料饼
12、,采用软木锤轻轻锤击使之分散为若干块,再用合适大小的圆筒在物料上来回滚动轻轻碾压,直至1mm以上的大颗粒都暴露出来;然后再进行不同的打散筛选方法分析,具体实验实施方法和数据记录分析如下。表1挤压前物料筛析筛下占比筛孔径/mm通过量/%4100.03.288.62.577.81.654.60.938.20.35524.10.219.30.0812.72.1实验方法一:组合筛振动打散筛分用组合套筛(筛孔孔径:0.08,0.2,0.355,0.9,1.6,2.5,3.2,4 mm)对初步打散后的料饼进行多次分步骤筛析,振筛打散时长均为3min,每个步骤依次进行,记录筛析数据如表2所示,分析本实验方案
13、的打散筛选效果。(1)步骤1(第3 min)到步骤9(第27min)中每个步骤均用组合套筛对物料进行振动筛析,将 0.08mm筛的筛下物料(细粉)取出,0.08mm筛所有筛上物料进入下个步骤再次进行筛析,重复此循环,其中,表2中对应的0.08mm的筛下百分比是每个步骤筛出细粉的累加值。(2)步骤10(第30 min)到步骤17(第51 min),将0.08 mm筛所有筛上物料使用0.08 mm单筛重复筛步骤(时间)1(第3 min)2(第6 min)3(第9 min)4(第12 min)5(第15 min)6(第18 min)7(第21 min)8(第24 min)9(第27 min)10(第
14、30 min)11(第33 min)12(第36 min)13(第39 min)14(第42 min)15(第45 min)16(第48 min)17(第51 min)18(第54 min)19(第57 min)4 mm100.00100.00100.00100.00100.00100.00100.00100.00100.00100.00100.00100.00100.00100.00100.00100.00100.00100.00100.003.2 mm94.6794.6694.8394.7794.6994.8295.1794.8994.8995.122.5 mm88.2688.4288.7
15、388.8588.8088.9089.4288.9688.9889.161.6 mm70.0270.5570.7071.1071.1471.3671.6071.4171.4471.690.9 mm53.6154.3154.7255.0055.0955.2155.5255.5555.6756.050.355 mm35.6436.3536.7637.0837.3837.4937.6537.7337.8338.900.2 mm28.2428.9829.4029.7029.9230.1130.2330.3930.4632.290.08 mm15.5718.9820.2720.7321.0321.262
16、1.4321.5721.7322.6123.1123.5823.9324.2024.4424.6524.8424.9125.06表2方法一组合筛筛析数据记录(通过量)%设计研究张林飞,等:料饼打散和细粉筛选实验方法对比研究*-82023年第3期选,每步的筛下都取出累加不进入下个步骤,表2中对应的0.08 mm的筛下百分比也是每步筛出细粉的累加值。(3)步骤18(第54 min),将上步的所有筛上物料再次用组合套筛筛析,筛出的细粉取出,此时,细粉含量的增加已很小;步骤 19(第 57 min),将上步0.08 mm筛的所有筛上物料再次用0.08 mm单筛筛选,筛出的细粉继续取出累加,细粉含量仍以
17、很小的比例增加。若将本实验方法中步骤1到步骤17的0.08 mm筛下物料(细粉)的数据进行拟合回归,见图1,可得到本实验物料在此打散筛析过程中0.08 mm筛下细粉含量的变化曲线:第一段非线性拟合回归曲线、第二段线性拟合回归曲线、第三段非线性拟合回归曲线。其中,拟合曲线的回归方程根据相关系数R2和打散筛选规律选取。图1实验方法一的0.08 mm筛下细粉含量变化曲线第一段非线性拟合回归曲线(步骤1到5(第315 min):y=0.034 3ln()x+0.122 7R2=0.948 2(1)第二段线性拟合回归曲线(步骤5到9(第15-27 min):y=0.000 6x+0.202 1R2=0.
18、991 2(2)第三段非线性拟合回归曲线(步骤 9到 17(第2751 min):y=0.046 9ln()x+0.065 8R2=0.973(3)综上所述,分析每个步骤的打散筛选效率:(1)在本实验的初始阶段,物料中未打散的料饼由于振动碰撞摩擦被逐渐打散,0.08 mm筛下细粉含量快速增加并呈现出对数拟合关系(步骤1到步骤5(第315 min);(2)受限于组合振动筛的打散筛选效率,随着实验的进行,易分散的料饼被完全打散后,组合筛的振动打散筛选效率降低,0.08mm筛下细粉增量近似不变,此时细粉筛选进入平衡状态,物料中细粉含量缓慢增加并与时间呈现出线性拟合关系步骤5到步骤9(第1527min
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