في الوقت الحاضر، في صناعة التعدين، حققت مطاحن الكرات الكبيرة فوائد مثل التمديد خدمة الحياة وتقليل استهلاك الطاقة من خلال تنفيذ تنظيم السرعة بتردد متغير. وفي ضوء الضغوط البيئية المتزايدة في صناعة الأسمنت، بدأ هذا القطاع في التركيز على الحفاظ على الطاقة وتقليل الاستهلاك. هل من الممكن نقل هذه التكنولوجيا إلى نظام طحن الأسمنت؟ يتناول التقرير هذا السؤال من أربعة جوانب: الخلفية البحثية، وخطة البحث، ونتائج واستنتاجات البحث، ونتائج واستنتاجات التجارب الصناعية المتعلقة بـ مطحنة الكرات تأثير الطحن.
أولا: الخلفية البحثية
1. مطحنة الكرات
مجال التطبيق: نظرًا لبنيتها البسيطة وموثوقيتها القوية، مطحنة الكرات يتم استخدامه على نطاق واسع في علم المعادن، والصناعة الكيميائية، والأسمنت، والسيراميك، والبناء، وغيرها من المجالات الرئيسية.
المزايا: يتميز ببنية بسيطة وموثوقية عالية وسهولة الصيانة. في مجال طحن الأسمنت، فإن مساهمته في توزيع الجسيمات وشكل الجسيمات يجعله قطعة أساسية من المعدات في عملية طحن الأسمنت.
الاتجاه: في صناعة الأسمنت الحالية، تحول طحن الفحم وسحق المواد الخام من مطاحن الكرات إلى مزيج من الطحن شبه النهائي باستخدام مكبس الأسطوانة ومطاحن الكرات. مطحنة الكرات تلعب مطحنة الكرات دورًا لا يمكن الاستغناء عنه في أداء الأسمنت. لذلك، تظل مكونًا رئيسيًا لنظام طحن الأسمنت. حتى مع زيادة أحجام المعدات، تظل مطحنة الكرات تحتل مكانة مهمة في نظام طحن الأسمنت، سواء الآن أو في المستقبل.
استخدام الطاقة: من حيث تحويل الطاقة، تقوم مطحنة الكرات بتحويل جزء من طاقة الإدخال إلى طاقة سطحية للمادة الصلبة، بينما يتبدد الباقي على شكل حرارة وطاقة صوتية. وبالتالي، فإن معدل استخدام الطاقة لمطحنة الكرات منخفض نسبيًا.
2. السرعة
إن سرعة طاحونة الكرات ثابتة وتستند إلى النظرية القائلة بأن جسم الطحن في الطاحونة له ارتفاع سقوط أقصى، مما يوجه تأثير السحق بالصدمة. ومع ذلك، لتحسين تأثير طحن طاحونة الكرات في نظام طحن الأسمنت الحالي، فإن تحديد السرعة المثلى لا يزال يستحق مزيدًا من المناقشة. في أنظمة الطحن السابقة، أثر معدل الملء بشكل مباشر على حالة حركة الوسط في طاحونة الكرات. وبالتالي، فإن التركيز على الطحن يتطلب أيضًا إعادة تقييم معدل الملء المناسب.
3. معدل الملء
في عملية الطحن الفعلية، يؤثر معدل الملء بشكل مباشر على حالة حركة الوسط داخل مطحنة الكرات. كما أن تأثير السرعة على تأثير الطحن عند معدلات ملء مختلفة يستحق المزيد من الدراسة.
ثانياً: إنشاء طريقة تقييم مناسبة
ينقسم التقرير إلى أربعة أجزاء: إنشاء طريقة تقييم مناسبة (مع مراعاة تأثير التكسير وتأثير الطحن ومستوى استهلاك الطاقة لتحقيق نفس تأثير التكسير / الطحن)؛ تصميم التجارب لدراسة تأثير سرعة مطحنة الكرات ومعدل التعبئة على تأثير التكسير وتأثير الطحن؛ فحص حالة حركة الوسط بسرعات ومعدلات تعبئة مختلفة باستخدام مطحنة كرات بغطاء نهاية من زجاج شبكي شفاف؛ وتحليل وشرح النتائج التجريبية باستخدام نظرية حركة الوسط.
1. طريقة التقييم
تعتمد طريقة التقييم على نموذج ديناميكيات الطحن.
سرعة السحق: يتم تعريفها على أنها معدل التغير في نسبة الجسيمات الخشنة بمرور الوقت. أثناء عملية الطحن، يكون معدل اختزال الجسيمات ذات الحجم المعين متناسبًا مع محتوى الجسيمات بهذا الحجم في المادة. باستخدام هذا المفهوم، تم تطوير معادلة ديناميكية الطحن: معدل تغير المساحة السطحية المحددة (S) للمادة بمرور الوقت. يُفترض أن معدل التغير هذا يتناسب مع الفرق بين المساحة السطحية المحددة الحالية للمادة والمساحة السطحية المحددة المستهدفة (H). بعبارة أخرى، أثناء عملية طحن مطحنة الكرات، يتم استخدام معدل تغير المساحة السطحية المحددة (S) بمرور الوقت لتقييم سرعة الطحن.
الإعداد الحالي: لا تزال معظم مطاحن الكرات تحتوي على غرفتين حتى بعد الطحن شبه النهائي بواسطة مكبس الأسطوانة. الغرفة الأولى مخصصة للطحن الخشن، والغرفة الثانية مخصصة للطحن الناعم. قامت وو شياومي بتثبيت محول تردد على مطحنة صغيرة في المختبر لمحاكاة الغرفتين لمطحنة كرات كبيرة ودراسة تأثير معدلات الدوران المختلفة على سرعة السحق وسرعة الطحن. كما قامت نظريًا بحساب مستويات استهلاك الطاقة المقابلة لمعدلات الدوران المختلفة اللازمة لتحقيق نفس تأثير السحق ونفس مساحة السطح المحددة.
تصميم مخطط البحث
2. تصميم التجربة
أثناء التجربة، تم تحديد شرطين حدوديين لمعدل التعبئة، وتم تحديد معلمات الاختبار على مطحنة الاختبار الصغيرة. تمت دراسة تدرج جسم الطحن ضمن نطاق السرعة من 58% إلى 88%. كان تدرج جسم الطحن يعتمد على تدرج المطحنة الكبيرة. لمحاكاة اختبار الطحن الخشن، كان التدرج المستخدم هو تدرج الغرفة الثانية (صندوق الرأس) لمطحنة الكرات، كما هو موضح في الشكل. تم أخذ المواد أولاً من صندوق الرأس وسحقها في كسارة المختبر. تبلغ قوة المادة في الصندوق الثاني حوالي 1% من بقايا الشاشة.
2.1 تأثير سرعة الدوران على تأثير الطحن عندما يكون معدل التعبئة 18%
2.1.1 تجربة الطحن الخشن
2.1.1.1 العلاقة بين معدل الدوران وثابت سرعة السحق
يوضح الشكل العلاقة بين معدل الدوران وثابت سرعة السحق. ويُظهر أن قيمة بقايا الشاشة تنخفض مع زيادة معدل الدوران. على سبيل المثال، كسر 0.9 مم كلفن > كسر 0.2 مم كلفن > كسر 0.08 مم كلفن؛ تكون سرعة سحق الجسيمات الدقيقة أقل حساسية للتغيرات في سرعة الدوران مقارنة بسرعة سحق الجسيمات الخشنة.
2.1.1.2 العلاقة بين معدل الدوران واستهلاك طاقة السحق
ومن خلال دراسة العلاقة بين معدل الدوران واستهلاك طاقة السحق (كما هو موضح في الشكل أدناه)، نلاحظ أنه مع زيادة معدل الدوران، يزداد أيضًا ثابت استهلاك طاقة السحق.
استهلاك الطاقة عند سرعات دوران مختلفة: عند تحقيق نفس بقايا الشاشة، يختلف استهلاك الطاقة مع سرعات الدوران المختلفة. عند معدل ملء 18%، مع زيادة سرعة الدوران من 58% إلى 88%، ينخفض استهلاك الطاقة لتحقيق نفس الدقة. بالإضافة إلى ذلك، كلما كانت الدقة المستهدفة أصغر، زاد الفرق في استهلاك الطاقة بين سرعات الدوران المختلفة.
2.1.2 تجربة الطحن الناعم
2.1.2.1 العلاقة بين معدل الدوران وثابت سرعة طحن المادة
مع زيادة معدل الدوران، يزداد أيضًا ثابت سرعة الطحن، مما يشير إلى تحسن تأثير الطحن. من خلال دمج معامل الطاقة في المعادلة، نحدد العلاقة بين مساحة السطح المحددة وسرعة الطحن.
2.1.2.2 العلاقة بين معدل الدوران واستهلاك طاقة الطحن
عندما يكون معدل التعبئة 18%، ومع زيادة معدل الدوران من 58% إلى 88%، ينخفض استهلاك طاقة الطحن المطلوبة لتحقيق نفس مساحة السطح المحددة. يصبح الفرق في استهلاك الطاقة بين معدلات الدوران المختلفة أكثر أهمية مع زيادة مساحة السطح المحددة المستهدفة.
2.2 تأثير سرعة الدوران على تأثير الطحن عند معدل ملء 30%
2.2.1 تجربة الطحن الخشن
2.2.1.1 العلاقة بين سرعة الدوران وسرعة السحق
تصل قيمة K إلى أعلى مستوياتها عند 79%؛ 0.2 مم K > 0.08 مم K. أثناء مرحلة الطحن الخشن، يظهر الوسط تأثير سحق أقوى على جزيئات المواد الخشنة.
2.2.1.2 العلاقة بين سرعة الدوران واستهلاك طاقة الطحن
عند معدل ملء 30%، يزداد استهلاك طاقة الطحن مع ارتفاع سرعة الدوران من 70% إلى 88%. يكون استهلاك الطاقة منخفضًا نسبيًا بين 70% و79%، ويصل إلى أدنى مستوياته عند 76%. عندما تكون سرعة الدوران منخفضة للغاية، يطول وقت الطحن. تقع سرعة الدوران المثلى بين 76% و79%.
2.2.2 تجربة الطحن الناعم
2.2.2.1 العلاقة بين معدل الدوران وثابت سرعة الطحن واستهلاك طاقة الطحن
عند معدل ملء 30%، ومع زيادة معدل الدوران من 70% إلى 88%، يرتفع ثابت سرعة الطحن وينخفض استهلاك طاقة الطحن. وبالتالي، يتحسن تأثير الطحن الإجمالي عند سرعات دوران أعلى.
3. حركة الوسط عند سرعات دوران مختلفة ومعدلات ملء مختلفة
مع زيادة سرعة الدوران، تزداد أيضًا كمية الوسط الذي يؤدي حركة السقوط (كما هو موضح في الأشكال أدناه).
3.1 آلية تأثير معدل الملء على تأثير الطحن
عندما يكون معدل التعبئة 18%، يكون تأثير الطحن أفضل من عندما يكون 30%. وبسبب تأثير الانزلاق النسبي، يتحول منحنى معدل التعبئة 18% إلى اليسار ككل.
بشكل عام، فإن تأثير الطحن عند معدل ملء 18% يتفوق على تأثير الطحن عند معدل ملء 30%.
ثالثا: الخاتمة
ومن الممكن استخلاص الاستنتاجات التالية من التجارب:
1. متى معدل التعبئة هو 18%مع زيادة معدل الدوران من 58% إلى 88%، ينخفض استهلاك الطاقة لتحقيق نفس الدقة، وينخفض أيضًا استهلاك الطاقة لتحقيق نفس مساحة السطح المحددة. يصبح الفرق في استهلاك الطاقة بين معدلات الدوران المختلفة أكثر وضوحًا مع انخفاض دقة الهدف وزيادة مساحة السطح المحددة للهدف.
2. متى معدل الملء هو 30%مع زيادة معدل الدوران من 70% إلى 88%، يزداد ثابت سرعة السحق في البداية ثم ينخفض، مما يُظهر اتجاهًا مكافئًا. وفي الوقت نفسه، يزداد استهلاك طاقة السحق. عند معدل ملء 76%-79%، يكون ثابت سرعة السحق أعلى، وينخفض استهلاك طاقة السحق. يزداد ثابت سرعة الطحن وينخفض استهلاك طاقة الطحن. تكون سرعة الدوران المثلى لأفضل تأثير طحن أعلى من تلك الخاصة بأفضل تأثير سحق.
3. طاقة التأثير الطبيعية هي العامل الأساسي الذي يؤثر على تأثير السحقعندما تكون سرعة الدوران أقل من 79%-82%، تكون طاقة التأثير العادية هي العامل الرئيسي الذي يؤثر على تأثير الطحن. فوق هذا النطاق، تصبح طاقة الطحن المماسية العامل الرئيسي الذي يؤثر على تأثير الطحن.
4. كما يزداد معدل الملء، تقل المسافة التي يسقطها وسط مطحنة الكرات، وتقل الطاقة التي تحملها أيضًا. تكون المنطقة التمعجية على شكل الكلى عند معدلات ملء عالية أكبر من معدلات الملء المنخفضة. بنفس السرعة، تكون تأثيرات التكسير والطحن أفضل عند معدل ملء منخفض مقارنة بمعدل ملء مرتفع.
رابعا: النتائج والاستنتاجات التجريبية الصناعية
تم إجراء التجربة باستخدام تنظيم سرعة تحويل التردد على مطحنة كبيرة في شركة في مقاطعة قوانغدونغ. كان الإعداد عبارة عن نظام طحن نصف نهائي بمكبس أسطواني مدمج مع مطحنة كرات ذات دائرة مفتوحة. نظرًا لمشاكل الاهتزاز الكبيرة مع معدات الطحن واسعة النطاق، تم استخدام هذه الآلة فقط لتقليل السرعة. تم إجراء ما مجموعه ثلاث تجارب.
تكوين نظام طحن الأسمنت #5 الخاص بالشركة هو كما يلي: مكبس أسطواني Φ1.7×1.1 م (بقوة محددة تبلغ 1800 كيلو وات) + نظام طحن نصف نهائي من نوع V1000 لاختيار المسحوق + مطحنة كرات ذات دائرة مفتوحة (بقوة محددة تبلغ 3550 كيلو وات). يبلغ القطر الداخلي الفعال لمطحنة الكرات 4.08 م، والطول الفعال لحاوية الرأس 3.5 م، والطول الفعال لحاوية الذيل 8.6 م.
بيانات الاختبار الصناعي الأول (كما هو موضح أدناه):
ملخص التجارب الصناعية لنظام الطحن المشترك لطحن نصف النهائي باستخدام مكبس الأسطوانة + مطحنة الكرات ذات الدائرة المفتوحة
1. في نظام الطحن شبه النهائي لمكبس الأسطوانة الحالي + مطحنة الكرات ذات الدائرة المفتوحة، يؤدي تنفيذ تحويل التردد وخفض السرعة على مطحنة الأسمنت إلى تقليل قدرتها التشغيلية بشكل كبير. يزيد هذا التعديل من نسبة القدرة التشغيلية لمكبس الأسطوانة إلى مطحنة الكرات ويحقق وفورات ملحوظة في الطاقة. تم تعديل سرعة مطحنة الأسمنت من 50 هرتز إلى 44.5 هرتز، مما أدى إلى انخفاض قدره 12% في قدرة تشغيل مطحنة الكرات، وانخفاض قدره 3.5%-6.2% في استهلاك الطاقة لكل طن من الأسمنت، وانخفاض قدره 1-1.5 كيلو وات في الساعة لكل طن من الأسمنت. على الرغم من انخفاض إنتاج الوحدة قليلاً، إلا أن توزيع جزيئات المنتج أظهر ميلًا إلى الاتساع، وزادت القوة المبكرة قليلاً، وظلت الخصائص الفيزيائية دون تغيير إلى حد كبير، مما يلبي متطلبات مراقبة الجودة في المؤسسة.
2. الأهمية التوجيهية لنظام طحن الأسمنت الصناعي: السرعة المثلى لأفضل تأثير طحن أعلى من السرعة المثلى لأفضل تأثير سحق. يتم ضبط الطاحونة الصناعية على معدل سرعة 76% لأفضل تأثير سحق. فكر في استخدام تقنية تحويل التردد لزيادة سرعة طاحونة الكرات، أو تقليل معدل ملء طاحونة الكرات، أو استبدال وسائط الطحن بخيارات أقل كثافة. يمكن أن يحسن هذا النهج من استخدام طاقة الطحن بشكل عام ويعزز تأثير توفير الطاقة. قد يكون من المفيد أيضًا إجراء المزيد من الأبحاث حول الجمع بين الكرات الخزفية كوسائط طحن وتحويل تردد طاحونة الأسمنت.
إذا كان لديك المزيد من الأسئلة حول طحن الكرات، يرجى الاتصال بنا ملحمي الفريق الفني لمزيد من المعلومات.
