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行星式立轴搅拌机的行业使用

2022-09-09 09:41:40

阐述了搅拌细磨技术在矿物加工行业细磨、超细磨作业流程中的重要作用,详细分析了螺旋式、盘式、棒式三种搅拌 细磨装置的重要优势和应用范围。重点对细磨效果关键因子的理论分析和基于 CFD、DEM、PEPT 的模拟仿真过程及结果进 行了探讨,详述了搅拌细磨技术的研究进展。在此基础上,总结了以三种搅拌装置为代表的搅拌细磨装备的典型结构及研 发、应用进展,以期能对搅拌细磨技术和装备的研究、推广提供帮助,为实现矿物加工行业的节能高效细磨、超细磨提供有益 借鉴。


近年来,随着难处理、低品位、泥沙含量高、嵌布 粒度细的矿产资源进入选别领域,对矿物细磨、超细 磨的要求越来越高,人们更加注重细嵌布粒度、强共 生性矿物的高效解离。最早,国内外矿山主要利用卧 式球磨机作为细磨装备,但因其筒体旋转,能量耗散 大,作用效率低,作为细磨装备的弊病较为明显。在 此背景下,搅拌细磨技术和装备应运而生,并逐渐进 入人们视野 [1 -2] 。 与普通卧式球磨机不同的是,湿式搅拌细磨装备 的筒体是静止的,通过搅拌装置的旋转带动筒体内研 磨介质和矿物相互作用,从而达到细磨目的,近些年 被广泛应用于细磨、再磨和超细磨领域 [3] 。研究及应 用实践表明,在矿物粒度小于 100 μm 时,搅拌细磨装 备的细磨效率远高于普通卧式球磨机,主要因为其允 许研磨介质更小,筒体静止,搅拌装置线速度可以更 高,使得能量尽可能耗散在细磨矿物中,使产品达到 更细粒度 [4] ;同时,其细磨物料的主要方式为研磨,单 位容积能量密度高 [5] ,在相同处理量下其规格较小且 更具优势,如图 1 所示 [6] 。 图 1 不同磨矿阶段的球磨机和搅拌细磨装备能耗对比 Fig. 1 Comparison of energy consumption between stirring mill and ball mill in different grinding stages 搅拌细磨技术与装备依据搅拌装置类型、布置方 式的不同而有多种类型,但在研究及应用实践中,主 要有螺旋式、棒式、盘式这 3 种类型研究及应用最为 广泛,本文着重介绍上述三种类型搅拌细磨技术与装 备的主要技术研究和应用进展。 1 技术研究进展 1.1 理论性技术分析 Klaus Schonert [7] 是较早提出了搅拌细磨理论研 究的人之一,随后 Schwedes、Stehr、Kwade 等人 [8 -9] 在 其基础上进行了丰富和完善,初步形成了基于搅拌细 磨效果关键评价因子的细磨基础理论,为后续搅拌细 磨技术的发展奠定了基础。 Kwade 等人 [10 -11] 认为,矿物颗粒与研磨介质碰撞 的总次数(Stress Number,SN)和碰撞过程中传递的应 力强度(Stress Intensity,SI)是影响湿式搅拌细磨效果 的关键影响和评价因子。 据研究和分析,对于单一颗粒与研磨介质碰撞的 总次数 SN 的影响关系如式(1)所示 [12] : SN∝ Φ GM (1 - ε)nt (1 - Φ GM (1 - ε)C V d 2 GM (1) 式中,Φ GM 代表研磨介质充填率,%;t 代表指定 细磨时间,min;C V 代表矿浆固体浓度,%;d GM 代表 研磨介质直径,mm;n 代表搅拌装置转速,rpm;ε 代 表研磨介质层孔隙率,%。 碰撞过程中传递的应力强度 SI 与研磨介质的 动能成正比,其基本关系如式(2)所示 [13] : SI∝SI GM = d 3 GM ρ GM v 2 t (2) 式中,d GM 代表研磨介质直径,mm;v t 代表搅拌装 置末端线速度,m/s;ρ GM 代表研磨介质密度,kg/m 3 。 由上述分析知,SI 和 SN 共同决定细磨效果(即一 定时间内矿物产品细度),且搅拌细磨装备内部在一 定时间内输入的功率或总能量也可以由两者共同决 定或描述,很显然这是连接细磨效果微观和宏观的重 要关系纽带。 图 2 产品粒度与应力强度以及输入能量的关系 Fig. 2 R


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