[发明专利]一种烧结制粒小球中燃料分布的计算方法

权利要求书

1.一种烧结制粒小球中燃料分布的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在配矿结构和制粒水分已知的条件下，计算制粒小球的黏附层性质，并根据黏附层性质与原料组分分配系数的多项式关系，计算分配系数；

(2)根据分配系数解析已知配矿结构时各粒级制粒小球的包括粘附比、黏附层厚度、最大小球粒度及质量分数在内的性质特征；

(3)根据各粒级制粒小球的性质特征，计算混合料制粒后各组分在制粒小球中的占比；

(4)根据上述步骤(1)、(2)和(3)的计算结果，计算燃料在各粒级制粒小球中的分布，即得；

所述黏附层性质的计算步骤为：

①计算可用于制粒的水分含量，可用于制粒的水分质量与混合料干基体积比记为W_g，单位为kg/m³，计算过程为式1；

②根据配料结构中-0.5mm粒级的细颗粒，计算黏附层颗粒的平均粒径记为d_l，单位为mm；以及黏附层的总体积分数记为V_p；设混合料中制粒小球的黏附层的孔隙率为0.315，记为ε；计算黏附层颗粒的饱和度记为S_l，计算过程为式2；式1：式2：式1和式2中：制粒的总水分含量与混合料干基体积的比设为W_T，单位为kg/m³；烧结原料组分为m；原料组分中第k个组分的干基质量占比记为δ_k；最大分子水记为M_ak；堆密度记为ρ_k，单位为kg/m³；第i个粒级的质量分数为记为ω_ik；

所述分配系数α(x)计算过程为式3：

式3：

式3中：分配系数为α(x)＝0.5时的颗粒粒径记为x_0.5，单位为mm；建立x_0.5与S_l和d_l的关系，根据x_0.5计算结果采用对数正态分布的概率密度函数描述分配系数；所述粘附比为黏附层颗粒含量与核颗粒含量的比值，记为R_i，计算过程为式4；所述黏附层厚度的计算过程为式5；

所述最大小球粒度的计算过程为式6；

所述质量分数的计算过程为式7；

式4：式5：

式6：x_gi＝dl+2Δ_i；

式7：

式4～式7中：原料组分中第k个组分的干基质量占比记为δ_k；第i个粒级原料的质量分数为记为i_ik；第i个粒级的分配系数记为α_i；第i个粒级制粒小球的粘附比记为R_i；第i个粒级制粒小球的粘附层厚度记为2_i，单位为mm；第i个粒级的粒度上限记为dl，单位为mm；第i个粒级小球的最大粒度记为x_gi，单位为mm，第i个粒级小球的质量分数记为w_gi；

混合料制粒后各组分在制粒小球中的占比记为δ_ij；δ_ij为i粒级原料组分经制粒后在第j粒级小球的占比，j粒级取值区间与i粒级取值区间相同；混合料制粒后各组分在制粒小球中的占比分为三种情况：按原料组分的粒级分为最大粒级+8mm、黏附层粒级-0.5mm及中间粒级0.5mm～8mm；

①当原料组分的粒级为最大粒级时，则该粒级颗粒出现在最大粒级小球的比例为100％；

②当原料组分的粒级为黏附层粒级时，计算方式为式8：

③当原料组分的粒级在中间粒级时，计算方式为式9：

式8：式9：

式8和式9中：总粒级数记为n；第i粒级的粒度下限记为d，单位为mm；第i粒级的粒度上限记为dl，单位为mm；第i个粒级小球的最大粒度记为x_gi，单位为mm；第i个粒级的质量分数记为w_gi；该粒级颗粒出现在第i粒级小球的比例记为δ_ii；出现在其余j粒级(除i粒级外)小球的比例记为δ_ij；设第i个粒级制粒小球涉及p个粒度级；第i个粒级组分出现在第i粒级制粒小球的比例记为δ_ii；出现在第i+1个粒级制粒小球的比例记为δ_ii+1，出现在第i+2粒级制粒小球的比例记为δ_ii+2，出现在其余j粒级小球的比例记为δ_ij；

计算燃料在各粒级制粒小球中的分布过程包括以下步骤：

①根据步骤3计算的原料在各粒级制粒小球的分布以及第i粒级焦粉在原料中的粒度分布，记为ω_ic，计算过程为式10；

②根据制粒小球的质量分数及焦粉在小球中的占比可最终计算制粒小球中的燃料分布，记为F_i，计算过程为式11；

式10：

式11：

式10～式11中：第i个粒级小球中焦粉占比记为第i粒级小球燃料占比记为F_i；混合料制粒后各组分在制粒小球中的占比记为δ_ij；第i个粒级焦粉在原料的质量分数记为ω_ic；第i个粒级小球的质量分数记为w_gi。