РАЗДЕЛ 2.
РАЗРАБОТКА СТАТИСТИЧЕСКОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ГРАНУЛООБРАЗОВАНИЯ В БАРАБАННОМ ОКОМКОВАТЕЛЕ
2.1 Исследование физической модели барабанного окомкователя.
2.1.1. Исследование влияния минералогического состава концентрата и выбор критериев оптимизации процесса гранулообразования.
Тонкоизмельченные, влажные сыпучие материалы, по гранулометрическому составу представляющие собой полидисперсную систему, обладают ярко выраженной способностью к самопроизвольной агрегации, особенно после приложения соответствующих механических воздействий.
При этом гранулообразование происходит в том случае, когда образующиеся агрегаты подвергаются механическим воздействиям меньшим по величине, чем разрушающие структуру усилия, действующие на эти агрегаты в процессе их деформирования.
Эффективное гранулообразование сыпучих материалов возможно только при определенном (оптимальном) увлажнении последних, которое, в свою очередь, определяется гранулометрическим составом, степенью развитости поверхности, содержанием илистой фракции и условиями взаимодействия смачивающей жидкости с материалом.
По гранулометрическому составу тонкоизмельченные материалы зачастую представляют собой смесь частиц размером от 1 мм до размеров менее 1 мкм. При этом материал является дисперсной зернистой системой, определяемой тремя фазовыми составляющими: твердым телом, жидкостью и газом.
С механической точки зрения твердые тела в этом материале представлены в виде отдельных зерен различных размеров, имеющих межфазные и межкомпонентные границы. Капиллярное сцепление в значительной степени изменяется с изменением увлажненности сыпучего материала.
Сцепление между частицами, вызываемое молекулярными силами, резко снижается с увеличением содержания смачивающей жидкости в связи с разъединяющим действием проникающих в материале пленок жидкости и уменьшением межчастичных сил при увеличении толщины слоев связанной воды (жидкости), покрывающей частицы.
Существенную роль при выборе критериев оптимизации играет уровень априорной информации. В настоящее время исследователями и практиками-технологами приняты следующие факторы, характеризующие процесс окомкования как с количественной, так и с качественной стороны:
1. Выход кондиционной фракции окатышей (т.е. выход класса +9 мм, % (Q).
2. Прочность окатышей на сбрасывание: характеризуется числом сбрасываний на стальную или бетонную плиту с высоты до 1 метра (Кс).
При возникновении ситуации с несколькими критериями необходимо исследовать возможность уменьшения их числа. Наиболее важным критерием является выход окатышей содержащий определенное количество крупных кусков.
Практика окомкования показывает, что для случая окомкования в барабане, или чаше при наличии циркуляции, информацию о гранулообразовании и росте гранул можно получить контролируя мелкие классы. И, более того, контролируя гранулы размером 0,8-1,0 от значения верхнего предела крупности подрешетного продукта грохота [118].
В этом случае добиваясь максимума выхода этого подкласса можно улучшить количество годных окатышей, т.к. гранулы этого подкласса, пройдя через барабан единственный раз, укрупняются до такого значения, при котором они уходят в готовый продукт, тем самым сужая диапазон размеров готовых окатышей, что благотворно скажется на их термообработке.
Исходя из сказанного, в качестве одного из оптимизируемых параметров гранул примем выход гранул S размером 0,8-1,0 от верхнего предела
подрешетного продукта грохота, размещенного на выходе окомкователя.
Таким образом, считаем, что для полноты картины гранулообразования необходимо в перечень 2-х оптимизируемых параметров Q, Кс ввести и параметр гранулообразования S.
Для установления наличия зависимости между факторами, характеризующими процесс окомкования, была поставлена серия экспериментов на модели барабанного окомкователя диаметром 650мм и длиной 500мм.
Особенностью работы модели барабанного окомкователя является то, что после подъема материала на определенную высоту он падает на бегущую ленту, перемещающуюся противоположно движущемуся потоку.
Этим достигается более длительное во времени гранулирование, что позволяет охарактеризовать процесс с большей точностью и наглядностью.
Факторы, при которых производилось окатывание следующие:
1. частота вращения барабана ? об/мин;
2. единовременная загрузка барабана, кг
3. время окомкования, tOK .
4. угол наклона ленты к горизонту , град.
В качестве исследуемых материалов использовались: концентрат Полтавского ГОКа и искусственная смесь из кварцевого песка.
При этом искусственная смесь из песка получена при стремлении максимального приближения ее гранулометрического состава к гранулометрическому составу железорудного концентрата
Рассмотрение двух видов комкуемых материалов вызвано проверкой гипотезы влияния минералогического состава концентрата на способность формирования гранул в процессе окомкования шихты.
Окомкование обоих материалов проводилось при одинаковых условиях, одинаковом количестве негашеной и обожженной извести, используемой в качестве пластификатора.
Добавка извести составляла 5% от общей массы концентрата. Такое же количество извести добавлялось и в смесь из кварцевого песка. Использовать бентонит при окомковании не было необходимости, т.к. решалась задача при оптимальном содержании влаги в материале и термообработка гранул не предполагалась.
Эксперимент проведен на лабораторном барабанном окомкователе. Единовременная нагрузка на окомкователь составляла 10кг. Время окомкования составляло 8 минут. Скорость вращения барабана - 45 об/мин и частота вращения вала привода ленты - 30 об/мин. Угол наклона ленты к горизонту - 47°(рис.2.1)
Предварительно было установлено, что оптимальной влажностью для железорудного концентрата с негашеной известью является W?9,8%, а для кварцевой смеси ~8,7%.
Поскольку вид свя