高爐裝料過程中的礦料偏析行為離散單元模擬.pdf

1、高爐裝料過程中礦料顆粒的偏析行為，對高爐爐喉內(nèi)礦料的分布將產(chǎn)生重要影響，影響爐內(nèi)煤氣流的正常分布及其利用率，進(jìn)而影響高爐爐況的穩(wěn)定順行，不利于鐵礦石中鐵的有效回收。在以宏觀物理模型實驗及運(yùn)動數(shù)學(xué)模型法為主的傳統(tǒng)研究手段對其研究過程中，存在實驗或計算結(jié)果與生產(chǎn)結(jié)果偏差較大等問題，不能準(zhǔn)確地反映顆粒微觀流動、偏析及堆積現(xiàn)象等顆粒尺度上的細(xì)節(jié)，使研究者們不能更好地理解礦料顆粒的流動、偏析規(guī)律，也就不能掌握優(yōu)化裝料的方法。近年來，隨著計算技術(shù)的

2、不斷提高，基于離散單元法(discrete element method, DEM)的數(shù)值模擬方法逐漸成為該領(lǐng)域的重要研究手段。
　　本文以無料鐘并罐式高爐裝料系統(tǒng)為對象，針對礦料顆粒在皮帶、料罐上料過程中存在的偏析現(xiàn)象，采用離散單元法對其進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。其研究結(jié)果如下：
　　（1）單粒徑鐵礦石顆粒裝入并罐過程中，顆粒在左右兩罐中形成的顆粒料層形狀關(guān)于高爐中心線呈非對稱性偏離，這種單粒徑料層分布偏離現(xiàn)象可看成顆粒在并罐中

3、的偏布行為，并定義偏布系數(shù)ψ來定量表征其偏布程度大小。通過添加內(nèi)構(gòu)件，并優(yōu)化內(nèi)構(gòu)件參數(shù)即當(dāng)構(gòu)件管徑D=12.5 dp、管長l=0.6 m、張角β=64°時，獲得了最佳優(yōu)化裝料模式，有效地減弱了單粒徑顆粒并罐裝料的偏布現(xiàn)象。
　　（2）礦料、焦炭等不同粒度大小顆粒在皮帶上料過程中，在皮帶徑向上出現(xiàn)了大顆粒在上、小顆粒在下的“上下偏析”結(jié)構(gòu)，寬度方向上則為大顆粒主要分布在兩邊、小顆粒分布在中間的“兩邊偏析”結(jié)構(gòu)，并定義偏析指數(shù)SI來定

4、量表征顆粒偏析程度。在不同礦種分布方面，因燒結(jié)礦、塊礦、球團(tuán)礦整體粒度分布設(shè)置為大、中、小分布，其在皮帶輸送過程中，在徑向顆粒層上主要呈燒結(jié)礦居上、塊礦居中、球團(tuán)礦居下的礦種偏析分布結(jié)構(gòu)，在皮帶寬度方向則呈燒結(jié)礦分布在兩邊、塊礦及球團(tuán)礦分布在中間的礦種偏析分布結(jié)構(gòu)。并討論了皮帶振動振幅、頻率、運(yùn)輸速度及角度等參數(shù)對礦料、焦炭顆粒上料過程中粒度、礦種分布的影響。
　?。?）由于并罐結(jié)構(gòu)的特殊性，多粒徑爐料顆粒由給料皮帶給入并罐中，在