[发明专利]一种基于数值模拟的烧结混合机适宜制粒参数的确定方法

说明书

本发明公开了一种基于数值模拟的烧结混合机适宜制粒参数的确定方法，其特征在于：通过PFC数值模拟软件对物料在不同制粒参数组合条件下在混合机中的运动状态进行数值模拟，根据模拟结果观察物料的运动状态，以物料在靠近泻落区的滚动区所对应的制粒参数为标准作为混合机适宜的制粒参数的判断标准来确定实际生产中混合机的适宜制粒参数。本发明通过数值模拟软件对物料在混合机中的运动状态进行模拟，无需进行制粒试验，降低了人力物力和财力。本发明通过观察模拟后物料在混合机中的运动状态来确定混合机适宜的制粒参数，与在制粒试验过程中观察相比更加容易、方便和直观，且可反复进行观察，避免了试验过程中观察不清又不可重复观察的缺点。

技术领域

本发明涉及一种烧结混合机适宜制粒参数的确定方法，属于冶金行业烧结技术领域。

背景技术

烧结混合料的透气性是影响烧结矿产量和质量的重要因素，而混合料的制粒的效果是决定混合料透气性的关键。在一定原料条件下，影响烧结混合料制粒效果的因素除了制粒水分和添加粘结剂之外，还有一个很重要的因素就是圆筒混合机制粒参数的选择，其中包括充填率和圆筒的转速。充填率和圆筒转速的不同决定了物料在圆筒中的运动状态不同，从而直接影响混合料的制粒效果。因此在制粒参数的确定上，国内外学者统一认为，制粒圆筒内混合料的运动状态是确定制粒参数的关键。

日本新日铁的研究人员和国内的高为民、王树同等人均根据各自的原料条件，通过大量的制粒试验，将物料的制粒效果与圆筒充填率(Φ)和弗劳德准数(Fr)以及物料在圆筒中的运动状态之间建立联系，绘制出制粒过程中充填率和弗劳德准数(Fr)曲线，将制粒圆筒划分为三个操作区：滑动区、滚动区和泻落区，并得出在靠近泻落区的滚动区内物料的制粒效果最好，这一研究结论在行业内也形成了共识。因此物料在制粒圆筒中接近泻落区的滚动区所对应的充填率和弗劳德准数为最佳的制粒参数，其中弗劳德准数(Fr)与圆筒转速n之间存在如下关系：

式(1)中D为圆筒混合机直径(m)；n为圆筒混合机转速(r/min)；g为重力加速度(m/min²)。

目前对于混合机制粒参数的确定，大部分烧结厂是根据经验确定，也有通过在相同弗劳德准数的圆筒制粒机上进行不同参数的制粒试验，或直接进行工业试验以确定最佳的制粒参数。

对于采用在相同弗劳德准数的圆筒制粒机上进行制粒试验的方法来说，由于存在转速和充填率两个影响因素，多采用正交试验，因此试验次数多，试验量非常大，浪费人力物力和财力，而且在制粒过程中需要通过肉眼观察判断不同制粒参数条件下物料在圆筒中的运动状态是滑动，滚动还是泻落，以及两种运动状态同时存在时不同运动状态物料所占的比例，这是非常困难的。

对于直接进行工业试验确定最佳制粒参数的方法来说，同样存在着试验量大，试验周期长的问题，且试验条件的变化也会使得制粒效果波动较大，影响烧结料层透气性，最终影响烧结生产。

本发明的目的是提供一种无需进行大量试验并且能直观的判断物料在混合机中的运动状态且不影响烧结生产的烧结混合机适宜制粒参数的确定方法。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种省时省力、准确方便并且可直观判断物料运动状态的混合机适宜制粒参数确定的新方法，以克服传统的混合机适宜制粒参数确定方法所带来的试验量大、试验周期长、试验过程中判断物料运动状态困难以及工业试验影响烧结生产的缺陷。

本发明是这样实现的：

一种基于数值模拟的烧结混合机适宜制粒参数的确定方法，通过PFC(ParticleFlow Code)数值模拟软件或其他离散单元法(DEM)数值模拟软件对物料在不同制粒参数组合条件下在混合机中的运动状态进行数值模拟，根据模拟结果观察物料的运动状态，以物料在靠近泻落区的滚动区所对应的制粒参数为标准作为混合机适宜的制粒参数的判断标准来确定实际生产中混合机的适宜制粒参数。