棒磨机磨矿试验及参数选择

张春晓

(中国有色(沈阳)冶金机械有限公司 矿山设备设计研究所，辽宁 沈阳 110141)

棒磨机磨矿试验及参数选择

张春晓

(中国有色(沈阳)冶金机械有限公司 矿山设备设计研究所，辽宁 沈阳 110141)

棒磨机是水煤浆行业中使用的磨矿设备之一，对棒磨机参数进行正确的选择，对获得具有良好粒度分布的水煤浆有着重要的意义。公司与高校合作，进行磨矿试验，得出科学数据，为水煤浆棒磨机的选型及参数确定提供了重要的理论依据；对水煤浆棒磨机的选型及参数确定同样有指导性意义。

棒磨机；磨矿试验；转速率；填充率

0 前言

水煤浆作为一种液体燃料，具有石油一样的流动性和稳定性，可以像油一样泵送、雾化，储存和稳定燃烧，燃烧效率高达98%以上，且负荷调节范围大，并具有节能、污染排放低、储存运输方便等特点[1]。可广泛应用于工业锅炉、电站锅炉、工业窑炉等作为燃料代煤，代油、代气燃烧，其应用范围可涉及宾馆、医院、学校、工矿企业、电厂、集中供热站等需要燃料的各行各业。

水煤浆制浆工艺通常包括选煤、破碎、磨矿、搅拌与剪切，以及为剔除最终产品中的超粒与杂物的滤浆等环节[2]。水煤浆中煤炭颗粒不但要有良好的粒度分布，而且希望其中不同大小的煤粒能够相互填充，尽可能地减少煤粒间的空隙，达到较高的堆积效率。空隙少就可以减少水的消耗，容易制成高浓度的水煤浆[3]。煤炭颗粒的获得是通过磨矿流程完成的。棒磨机就是众多磨矿设备之一，所以对棒磨机参数的正确选择，对获得良好的粒度分布有着重要的意义。

1 项目简介

神渭管道输煤项目是国内第一条以管道形式远距离输送煤浆的项目。中国有色(沈阳)冶金机械有限公司承担磨矿工艺中棒磨机的选型与设计。具体要求为在磨煤产品粒度分布和煤浆浓度达到管道输送要求、采用开路湿法棒磨方式、给料粒度-6 mm、磨机处理能力为290 t/h，确定棒磨机规格及主要参数。考虑到项目的重要意义，中国有色(沈阳)冶金机械有限公司与高校合作，进行了磨矿试验，以便更加合理的选择磨机的规格及主要参数。

2 试验研究

2.1 棒磨功指数测定

棒磨功指数测定所使用的原料是将原煤样破碎至12.7～0 mm的原煤颗粒，绘制出给料粒度特性曲线，查出棒磨功指数测定给料粒度F80=9100 μm。控制筛孔尺寸为0.4 mm，在闭路条件下进行了2次棒磨功指数测定实验，所得试验结果均在试验允许的误差范围之内。分别绘制出试验产品粒度特性曲线，可知P80=278.8 μm和P80=281.3 μm。

表1 棒磨功指数计算结果

2.2 棒磨机转速率试验

为考察棒磨机转速率对磨矿效率的影响，进行了棒磨机转速率试验研究。试验采用的物料为-6+1.5 mm的煤样，每次给料量为6 kg(料棒比为1.2)，磨矿时间为4.5 min，考察磨矿产品中-1.5 mm的产率。

表2 转速率试验结果

由表2的试验结果可以看出，随着棒磨机转速率增大，磨矿产品中-1.5 mm的含量逐渐增大，即相同条件下，所生成的-1.5 mm量越大。所以，提高棒磨机的转速率可以提高磨矿效率。考虑到工业棒磨机工作的实际情况，本研究在后续试验中均选取棒磨机的转速率ψ=66%。

2.3 棒介质充填率试验

为考察棒介质充填率对粉磨效果的影响，进行了棒介质充填率试验，试验选用的棒介质充填率为22%和28%，棒磨机的转速率为66%。绘制出棒介质充填率试验磨矿产品粒度特性曲线，可以得出在其它因素相同的条件下，介质充填率的大小对产品的粒度分布影响不大。为了提高棒磨机的生产能力，并参考相关生产实践，本研究选取棒介质的充填率φ=28%。

2.4 棒介质配比试验

本研究在确定棒介质配比时所选用的棒介质直径分别为Φ40 mm、Φ50 mm、Φ60 mm、Φ70 mm、Φ80 mm、Φ90 mm、Φ100 mm、Φ120 mm。采用不同直径的棒介质，根据磨矿理论进行了系统的磨煤试验。通过棒介质配比的优化试验研究，并结合工业实践经验，确定了适宜的棒介质配比方案，见表3。

表3 适宜的棒介质配比方案

2.5 邦德法计算棒磨机参数

根据棒磨机功指数的测定结果以及有关主要因素的影响，计算出磨煤产品所需要的单位功耗WR。不同直径棒磨机的单位功耗，见表4。

表4 不同直径棒磨机的单位功耗WR 单位：kW·h/t

当棒磨机生产能力为290 t/h时，不同直径棒磨机所需要的总功率，见表5。

表5 不同直径棒磨机所需要的总功率NR

3 结论

棒磨机的模拟计算是根据棒介质尺寸配比以及扩大模拟试验结果，以邦德功指数测定数据为基础，采用国内外通用的容积法和邦德功指数法进行的。

根据计算和比较，结合实践经验得出方案如下：

棒磨机规格Φ4.3 m×6.0 m，安装电机功率1600 kW。棒磨机参数：介质充填率28%；转速率66%；介质重量百分比：Φ80∶Φ70∶Φ60∶Φ50=16.80%∶25.72%∶37.79%∶19.69%；棒磨机的处理能力为135 t/h。

棒磨机具有产品粒度均匀的特点，但对棒介质的材质要求较高，而且工作过程中容易产生“乱棒”现象，导致棒介质消耗严重，棒磨机作业率降低。在生产过程中，严格控制棒介质的质量，按照操作规程进行操作，此方案的选型及参数确定可满足用户要求。

此次试验研究所得数据，为水煤浆棒磨机的选型及参数确定提供了重要的理论依据；对水煤浆棒磨机的选型及参数确定同样有指导性意义。

[1] 郝临山，彭建喜.水煤浆制备与应用技术[M].北京：煤炭工业出版社，2003.

[2] 贺永德.现代煤化工技术手册[M].北京：化学工业出版社，2003.

[3] 余珠峰.洁净煤技术发展及应用[M].北京：化学工业出版社，2004.

Grinding Test and Parameter Selection of Rod Mill

ZHANG Chun-xiao

(Mining Equipment Design Institute, NFC (Shenyang) Metallurgical Machinery Co., Ltd. Shenyang 110141, China)

Rod mill is one of grinding equipments used in CWS (Coal Water Slurry) industry. Right selection of rod mill parameters is very important to obtain good particle size distribution of CWS. In cooperation with university, the manufacturer conducts grinding test to acquire the scientific data which offers important theoretical basis and guidance for the selection and parameters determination of CWS rod mill.

rod mill；grinding test；rotational speed；filling rate

2013-11-20

张春晓(1982-)，女，辽宁沈阳人，工程师，硕士研究生，主要从事冶矿设备设计研究工作。

TD453

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1003-8884(2014)03-0030-03