鐵礦粉制粒過程顆粒粒級演變規(guī)律與工藝優(yōu)化.pdf

1、至今為止，鐵礦粉制粒工藝在燒結(jié)生產(chǎn)中的作用從傳統(tǒng)的均勻成分、調(diào)整粒度轉(zhuǎn)變?yōu)闇?zhǔn)顆粒的結(jié)構(gòu)設(shè)計與準(zhǔn)顆粒粒度級配的調(diào)控。目前的制粒工序承擔(dān)了更多使命，確保燒結(jié)工序能夠在實現(xiàn)高效優(yōu)質(zhì)的生產(chǎn)前提下靈活經(jīng)濟地使用各種含鐵資源。研究傳統(tǒng)制粒工藝的強化手段、開發(fā)制粒新工藝是提升燒結(jié)工藝與強化燒結(jié)生產(chǎn)的重要課題。本課題以多個燒結(jié)配料方案為研究對象，在實驗室條件下開展了一系列的制粒實驗，揭示了制粒過程中顆粒粒度的演變規(guī)律，并分析了原料性質(zhì)、加水量等因素與制

2、粒后顆粒粒度、料層透氣性之間的關(guān)系。運用離散元素法對準(zhǔn)顆粒的堆積行為進行了數(shù)值模擬，探討了準(zhǔn)顆粒級配變化對堆積床層孔隙率的影響規(guī)律，并與實驗結(jié)果進行了比較。本論文的主要結(jié)論有：
　?、偎畬﹁F礦粉的潤濕角(θ)是礦粉中針鐵礦體積分?jǐn)?shù)(φG)的函數(shù)：θ=arccos(0.33φG+0.22)。φG與礦粉的形貌指數(shù)SMI和孔體積Vpore有顯著的多元線性關(guān)系：φG=0.266*SMI+0.769*VPore(10*ml/g)。
　

3、　②預(yù)潤濕制粒工藝顯著地促進了被預(yù)潤濕顆粒的優(yōu)先成球行為，進而調(diào)整了準(zhǔn)顆粒的粒度組成。在相同含水量下預(yù)潤濕制?？梢栽趥鹘y(tǒng)制粒的基礎(chǔ)上提高料層透氣性指數(shù)(JPU)達122％以上。相比于傳統(tǒng)制粒，預(yù)潤濕制粒(預(yù)潤濕為65%)對準(zhǔn)顆粒中W+3和W+3,-7兩項粒度指標(biāo)的提升幅度均在15%以上。過高潤濕度會造成特別粗大準(zhǔn)顆粒(>8mm)含量的猛增，這不利于料層透氣性的改善和燒結(jié)反應(yīng)的正常進行。
　?、坭F礦粉制粒過程中顆粒的粒度組成可用分形

4、數(shù)學(xué)模型來描述。最佳制粒準(zhǔn)顆粒的粒度分形模型如下所示：YW(d　　式中CSF的取值范圍為3.17到4.57；CIF-1的取值范圍為5.07到6.90，CIF-2的取值范圍為7.94到12.48。
　　原料粒度組成和制粒含水量在很大程度上決定了混合料的最終制粒效果。借助粒度組成的分形模型，以混合料顆粒的分形維數(shù)Df(raw)、最大粒徑Dmax(r

5、aw)以及制粒含水量WMC為自變量，對準(zhǔn)顆粒中W+3(granule)和分形維數(shù)Df(granule)可以建立如下的多元回歸模型：W+3(granule)=37.488-7.878Df(raw)-0.259Dmax(raw)+9.778WMC,R2adj=0.78 Df(granule)=2.318+0.27Df(raw)+0.059Dmax(raw)-0.294WMC,R2adj=0.838
　　在相對誤差為10%時，回歸模型對

6、W+3(granule)和Df(granule)的預(yù)測命中率均大于85%。這表明分形理論可應(yīng)用到混合料制粒準(zhǔn)顆粒的粒度調(diào)控過程中，進而改善料層的透氣性。以原料粒度級配和制粒含水量為輸入?yún)?shù)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也可以對制粒結(jié)果有較好的預(yù)測效果。但相比多元回歸模型，這種模型顯然要復(fù)雜許多。
　?、懿煌壟錀l件下準(zhǔn)顆粒堆積行為的數(shù)值仿真研究表明：(a)混合料制粒效果逐漸改善的過程也是準(zhǔn)顆粒堆積空隙率逐漸增大的過程。料層透氣性指數(shù)(JPU)與模

7、擬空隙率(ε)的定量關(guān)系式為：JPU=507.98×ε-144.62,R2adj>0.99；(b)對剛性且服從分形分布的準(zhǔn)顆粒群，當(dāng)其分形維數(shù)(Df(granule))在0.2到2.0之間變化時，數(shù)值模擬得到的堆積空隙率(ε)滿足：ε=0.5140-0.0665×Df(granule)。
　　本課題的研究成果對改善混合料的制粒效果有重要的應(yīng)用價值。課題的研究結(jié)論可用于指導(dǎo)燒結(jié)混合料制粒準(zhǔn)顆粒的粒度調(diào)控，實現(xiàn)生料層透氣性的進一步提高