РАЗДЕЛ 2
ИДЕНТИФИКАЦИЯ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА АГЛОМЕРАЦИОННОЙ ШИХТЫ, ПОДГОТОВЛЕННОЙ
К СПЕКАНИЮ
2.1. Определение гранулометрических характеристик агломерационной шихты с
учетом технологии ее переработки
Для повышения эффективности управления промышленными предприятиями по массовой
переработке сыпучих материалов в горно-обогатительной, горно-химической,
металлургической и других отраслях промышленности, необходимо иметь возможность
оперативно контролировать качественные показатели сырья, одним из которых
является гранулометрический состав сыпучих материалов.
Гранулометрический состав промышленного сырья характеризуется распределением
частиц материала по классам крупности, то есть по размеру, который оценивают по
так называемому эквивалентному диаметру. Определение гранулометрического
состава материала осуществляется с помощью ситового анализа, который
заключается в просеивании пробы материала через ряд сит с выделением
надрешеточного продукта на каждом сите. Для увеличения достоверности ситового
анализа необходимо выполнить несколько рассевов проб материала, отобранных из
разных точек исследуемой массы. Такие пробы называют частичными. Общая, или
усредненная проба, характеризует гранулометрический состав всей массы
материала, рассчитывается путем усреднения данных частичных проб.
Таким образом, процесс определения фракционного состава полидисперсных
материалов требует больших затрат времени, что исключает возможность
оперативного использования полученных данных в системе автоматизированного
управления производством. Поэтому, актуальной является разработка
математических моделей, позволяющих рассчитывать фракционный состав материала
на основе некоторой имеющейся информации.
При автоматическом анализе фракционного состава сыпучих материалов в
производственных условиях обычно контролируют средний диаметр частиц материала
[39]. Его связь с содержанием отдельных фракций сыпучей массы характеризуется
следующим уравнением
,
где - средний диаметр частиц i-й фракции сыпучего материала, мм;
- содержание i-й фракции в массе сыпучего материала, %;
- количество фракций.
Одно и то же значение среднего диаметра частиц материала может быть получено
при различных функциях распределения частиц полидисперсного материала. Как
показывают результаты ряда работ [39], нет общих закономерностей распределения
сыпучего материала по размерам составляющих его частиц. В каждом конкретном
случае эта закономерность определяется свойствами сыпучих материалов, условиями
их дробления, усреднения и классификации.
Для описания закономерностей распределения сыпучих материалов по фракциям
используют различные эмпирические уравнения, которые не отражают природу
разделения материала на фракции, а позволяют лишь получить формулу,
приблизительно оценивающую гранулометрический состав сыпучей массы [39].
Поэтому, представляет интерес теоретическое исследование механизма разделения
полидисперсной массы в процессе ее ситового анализа.
На основе материального баланса составляющих сыпучую массу фракций, можем
записать
,
где - объем пробы исследуемого материала, %,
.
Обозначим общее количество материала как , средний диаметр частиц материала как
. Процесс рассева пробы полидисперсного материала, схематически представленный
на рис. 2.1, характеризуется следующей системой уравнений
где
- средний диаметр частиц сыпучего материала, оставшегося после рассева на i-м
сите, мм;
- масса сыпучего материала, прошедшего через i-е сито, %.
Рис. 2.1. Схема ситового рассева пробы полидисперсного сыпучего материала на 4
фракции.
Значения для конкретного исследуемого материала определяются его свойствами,
условиями дробления и классификации, то есть могут быть относительно
стабильными для данного производства. Следовательно, стабильными будут и
соотношения этих величин. Обозначим через коэффициент изменения среднего
диаметра частиц сыпучего материала в процессе его рассева:
Для определения значений можно использовать экспериментальные данные. При
известных , зная средний диаметр частиц всей сыпучей массы, можно рассчитать
значения по формуле
.
Средний диаметр подрешетного продукта для i-й фракции определяется по формуле
.
При прохождении через каждое из сит проба сыпучего материала разделяется на две
части: фракцию со средним диаметром частиц , и полидисперсную массу объемом со
средним диаметром частиц . Состояние баланса фракций материала после этой
операции можно описать следующей системой уравнений
.
В том случае, если известны общее количество материала (), средний диаметр всех
частиц сыпучей массы () и значения , получаем ряд систем уравнений, каждая из
которых состоит из двух уравнений, последовательное решение которых позволяет
определить фракционный состав материала
Расчет и выполняется по формулам
Таким образом, при известных значениях , для расчета фракционного состава шихты
необходимы только значения , и . Алгоритм расчета приведен на рис. 2.2,
алгоритм расчета - на рис. 2.3.
Последовательность расчета коэффициента изменения среднего диаметра частиц
сыпучего материала в процессе его рассева - :
ввод ;
расчет ;
расчет ;
расчет .
Последовательность расчета фракционного состава сыпучего материала - :
ввод ;
расчет ;
расчет и .
Рис. 2.2. Алгоритм расчета коэффициента изменения среднего диаметра частиц
сыпучего материала в процессе его рассева - .
Рис. 2.3. Алгоритм расчета фракционного состава сыпучего материала - .
Рассчитанные по приведенной выше методике значения для некоторых производств
приведены в таблице 2.1.
Программа определения коэффициентов изменения среднего диаметра частиц сыпуче
- Київ+380960830922