圆筒混合机内物料运动状态的研究

摘　要　圆筒混合机的作用是将配好的混合料混匀、润湿、制粒,使之达到成分均匀、水分适中、透气性良好的要求。为实现烧结原料的组分混合均匀,取得最佳制粒效果,本文从混合机内的物料运动规律入手,得出一混和二混最佳参数的选择办法。 　　关键词　圆筒混合机　物料状态　运动规律 　　1 　前　言 　　混合设备是烧结厂主要设备之一,设置在配料设备与烧结机之间,为烧结机提供均匀适合的烧结混合料。目前广泛使用的是圆筒混合机,根据原料性质的不同,烧结厂的混合作业分为一次混合和二次混合。一次混合主要目的是混匀和润湿;二次混合除继续混匀外,主要目的是制粒,并进行通蒸汽预热混合料,使混合料温度在露点温度以上,强化烧结过程。由于物料在筒体内运动的复杂性,所以到目前为止还没有一种很好的、精确的理论对圆筒混合机的设计进行有效地指导,导致设计多以经验为主,所以很多混合机制粒效果不佳,难以达到预期的效果。因此,寻求最佳的设计参数,是现在工厂所面临的突出问题。 　　2 　圆筒混合机内物料运动过程分析 　　混合机内的物料成分主要由精矿粉、焦粉、返矿、石灰石、添加剂等组成,物料都是颗粒状,粒径在0～5 mm之间。为了确定混合机的适宜工作参数,必须对筒体内物料的运动规律进行分析。由于物料运动状态相当复杂,为了使问题简化,根据物料的实际运动状态,作如下假设:物料与筒体间无相对滑动;物料层间相对滑动极小,计算时可以忽略不计。 　　物料在作抛射运动前随筒体一起匀速转动,所以只要分析出在抛射时刻物料的受力状态,就可以得出物料抛射后的运动规律。取最贴近筒体的物料作为研究对象,由于物料直径与筒体有效直径相比小得多,可认为物料与筒体内壁线速度相同,物料的受力如图1所示。 　　图中物料所受重力为G , 筒体对物料的支持力为N ,物料所受摩擦力为F ,其中摩擦力F=μN 。 　　180°- β为物料的提升角。此时物料颗粒法线方向受力方程为: 　　N + mgcosβ= mω2 R 　　(1) 　　物料在图示位置平衡时切线方向上受力方程为 　　F - mgsinβ= 0 　　(2) 　　将F =μN 和式(1) 带入到式(2) 可得 　　μ( mω2 R + mgcosβ) - mgsinβ= 0         (3) 　　由上式可以看出随着物料上升,β角变小,N 变小, F 也变小, 　　则重力在切线上分量mgsinβ变小。随着这些量的变化物料运动会随之改变,通过力学分析可得出六种不同运动状态。分别为Slipping 　　(滑移) 、Slumping (阶梯) 、Rolling(滚动) 、Cascading (小瀑布) 、Cataracting(大瀑布) 　　和Cent rifuging (离心) 　　。考虑到生产实际,混合机内侧焊有多条不等边角钢和耐磨衬板,所以不会有滑移和阶梯过程,并且也不会有离心情况出现。 　　3 　影响圆筒混合机混匀制粒的因素 　　圆筒混合机参数的确定以满足产量为前提,以取得最佳制粒效果为目标,尽可能减小尺寸,节省投资。 　　3、1 　混合料性质的影响 　　(1) 粘结性。粘结性大的混合料易于制粒,但对混合不利。 　　(2) 粒度。粒度差别大,易于产生偏析,难混匀,也不易于制粒; 　　在粒度组成相同的情况下,多棱角和形状不规则的物料较圆滑物料更易于制粒;混合料中大粒级比例减小,对混匀和制粒均有利。 　　(3) 混合料密度。各组分的混合料密度相差过大,对混匀和制粒都不利。 　　3、2 　添加水量的影响 　　混合过程中,添加适量的水有利于制粒。水分过大,不但影响混匀,且对制粒也不利,所以添加水量必须严格控制。通常最适宜的制粒水分与烧结需求的水分较为接近。 　　3、3 　混合机参数的影响 　　影响混合的参数有混合时间、筒体转速、填充率、筒体长度、直径及安装倾角。 　　加长混合时间,对混匀有利。绝大多数原料都随混合时间的延长其制粒率提高,尤其是石灰石和焦粉比较突出,但也有个别矿粉到一定时间后恰好相反。 　　筒体转速决定混合料在圆筒内运动状况,因而对混匀和制粒效果影响很大。只有当转速适宜时,如图2 　　所示,混合料呈小瀑布状抛落,各组分有充分接触机会,才能取得良好的混匀效果。根据经验公式,一般情况下,一次混合机的转速n1 = 　　(0.2～0.3) Nc ;二次混合机的转速n2 = (0.25～0.35) Nc 。Nc 为临界转速。 　　填充率是指筒内物料平均横截面积占筒体有效横截面积的百分比,它对产量、混匀和制粒效果均有很大影响。填充率过大,在转速和混合时间不变的情况下,虽能提高产量,但此时料层增厚,混合料运动状态不佳,不能获得适宜的运动轨迹,会对混匀和制粒产生不良影响;填充率过小,生产率不能满足生产需要。填充率的确定须和转速协同考虑,使两者搭配合理,来获得适宜物料的运动,才能提高混匀和制粒效果。 　　筒体长度和直径既是决定混合机生产能力的主要参数,又直接关系到混匀和制粒效果。直径的影响可从转速、填充率和混合时间几个参数中反映出来;长度主要影响混合时间,增加长度也就是增加了混合时间。 　　安装倾角也直接影响混合时间,倾角大,混合时间短;倾角小则混合时间变长。 　　4 　物料混合过程最佳参数的选择 　　4、1 　一次混合机的最佳参数选择 　　对于一次混合机来说,以混合为主,其运动方式以物料作抛落运动(小瀑布) 为宜,如图2所示,这就要求物料提升角180°- 　　β必须大于90°。 　　此时物料颗粒能抛射条件为所受支持力N为0 。 　　从而有如下关系 　　如果ω 为已知定值,也可以得出β关于r的二维曲线。 　　由公式(6) 可以画出二维抛射面曲线,如图4 所示,所选用的坐标系是极坐标。 　　图4 中极径为筒体的半径,极角为物料抛射角。可以看出随着半径R 的减小, 抛射角β也随之减小。 　　物料抛射过程如图5 　　所示。下面对物料的抛射过程作一简单分析。物料运动过程中,物料料面与水平面所成的角的极限为物料的休止角。当物料上端到达物料抛射面时,即图5 　　中的A 点,物料被抛出。随着物料不断地被提升,物料与抛射面相交的点越来越多,被抛射的物料也不断增多。物料抛射点由A 　　点沿物料抛射面向筒体中心移动,直到B 点,即物料抛射面与物料休止角所对应料面的交点。物料抛射量达到最多,之后保持稳定。 　　物料处于滚动状态和大瀑布状态时混合效果不佳,而处于小瀑布时物料形成适宜的空间交汇,各组分在抛落中有充分的接触机会,能够取得良好的混匀效果。最佳状态在小瀑布与大瀑布的临近点。体现在图5 　　中即为图中空心位置能被料流填满。最佳落点需要满足 　　从而可以求得最佳参数组合。 　　4、2 　二次混合机的最佳参数选择 　　对于二次混合最佳参数选择原则为:对应一定的角速度,便可确定物料的抛射面;调整物料填充率,使得物料休止角所对应的料面到达抛落与滚落状态的临界点,此时滚动距离最长,制粒效果最佳。如果填充率过大,物料则会做抛射运动,制粒效果不好; 　　如果填充率过小,物料仍处于滚动状态,但滚动距离较小,制粒效果不是最佳。 　　制粒效果最佳状态如图6 所示。 　　由上式可以看出,最佳物料填充率与筒体转速、筒体半径以及物料的休止角有关。具体设计时应综合考虑,以得出合理的参数组合。 　　5 　结　论 　　本文阐述了混合、制粒时物料的运动过程,描述了影响圆筒混合机混匀制粒的因素;详细研究了一次混合和二次混合时的最佳操作参数,指出一次混合时物料处于小瀑布运动状态,二次混合时物料为滚动状态时较好。 · 行业聚焦： 双锥回转真空干燥机筒体的旋转速度越快，干燥速度越高。但在双锥回转真空干燥机干燥后期，随着物料湿含量的下降，干燥速度也降低，此时提高转速对干燥速度的提高均无益。另外，在干燥初期，较快的旋转速度，会导致湿分汽化过快而产生物料粘结成团的现象。因此，应在干燥初期采用较低的转速，待物料表面较干以及不结团时再提高转速，以便加快干燥速度、缩短干燥时间。 　　对此点，建议可选用变频电机，使筒体的旋转速度在运行时能变动，并有菜单可设定不同时间段所选用的不同的筒体旋转速度（0~10rpm内无级调速为确保机组正常运行和有更长的使用寿命,良好的维护保养是关键。因此,必须认真地执行空压机保养规程。在着手进行维护之前,至少做好以下准备： 　　1. 切断主机电源并在电源开关处挂上标志。 　　2. 关闭通向供气系统的截止阀以防压缩空气到流回被检修的部分。（决不要依靠单向阀来隔离供气系统） 　　3. 打开手动放空阀,排空系统内的压力,保持放空阀处于开启状态。 　　4. 对于水冷机器,必须关闭供水系统,释放水管路压力。 　　5. 确保压缩机组已冷却,防止烫伤、灼伤。 　　6. 擦净地面油痕、水迹以防滑到。 　　“警告” 　　1、不要以为机器停机,就认为可粮食干燥是一个非常复杂的加工过程，影响因素多，干燥条件多变，其中的影响因素有介质参数(如热风温度、热风风量和热风湿度)、粮食参数(如粮食类别、粮食水分、粮食温度和粮食流量)、环境条件(如大气温度和大气湿度)、干燥工艺(如顺流干燥、逆流干燥、横流干燥、混流干燥)以及干燥机的结构参数。一台粮食干燥机可能在很低的环境温度下(零下20℃)工作，也可能在高达30℃的环境条件下工作，其工作条件完全不同，甚至相差甚远二所以必需将测得的性能指标进行折算，折算到一个统一的公认的干燥条件。该项标准的研究制定，需要针对不同环境条件、粮食条件，女[I大气温度、大气相对湿度、粮食初始水分、终了水分、降水幅度、粮食类别、    煤粉热风炉系统是我公司研制的系列煤烧喷雾干燥器的供热系统之一。它采用半煤气点火技术，具有冷态点火迅速、燃烧效率高、运行稳定、投资回报率高等特点。是专为建筑陶瓷行业普遍使用喷雾干燥器的以煤代油、代气配套设计的。亦适用于对产品原料无特殊要求的建材、冶金、化工等行业的各类干燥器。       1.系统工艺流程及特点       在该流程中，对煤粉含水率的限制是输送和燃烧的需要；而磁选、筛分对粒度的限制是为了保护磨煤设备和提高其使用寿命；粗碎工序则是从有利于煤的眼等。 ●　奶制品、调味品、香精香料、方便面汤料、火锅调料及各种液体等均可杀菌加工。 现微波加热杀菌技术已扩展到制造工业生产用的工业微波加热设备，以满足诸如食品加工行业的食品烹调与加工，杀菌保鲜需要；还有橡胶硫化、再生胶脱硫；纺织品染色固色；化纤产品定型、干燥脱水；皮草、纸张及化妆品的干燥、杀菌；胶卷等涂层的干燥脱水；烟叶焙烤；中成药材或制品的干燥杀菌；砂型坯模固化干燥、石墨材料、陶瓷的加热等行业需要。  许多企业采用微波干燥、灭菌新技术，已经产生了良好的社会经济效益，更多的企业亦将采用微波设备，这一良好的趋势必将促进我国食品、制药、化工等行业的发展。

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