Atualmente, na indústria de mineração, os grandes moinhos de bolas alcançaram benefícios como a extensão serviço vida útil e consumo de energia reduzido por meio da implementação de regulação de velocidade de frequência variável. À luz das crescentes pressões ambientais na indústria de cimento, este setor começou a se concentrar na conservação de energia e redução do consumo. É viável transferir esta tecnologia para o sistema de moagem de cimento? O relatório aborda esta questão a partir de quatro aspectos: histórico de pesquisa, plano de pesquisa, resultados e conclusões da pesquisa e resultados e conclusões experimentais industriais relacionados a moinho de bolas efeito de moagem.
I. Histórico da pesquisa
1. Moinho de bolas
Campo de aplicação: Devido à sua estrutura simples e forte confiabilidade, o moinho de bolas é amplamente utilizado em metalurgia, indústria química, cimento, cerâmica, construção e outros campos importantes.
Vantagens: Apresenta estrutura simples, alta confiabilidade e fácil manutenção. No campo da moagem de cimento, sua contribuição para a distribuição e formato das partículas o torna um equipamento essencial no processo de moagem de cimento.
Tendência: Na indústria de cimento atual, a moagem de carvão e a britagem de matéria-prima mudaram de moinhos de bolas para uma combinação de moagem semifinal de prensa de rolo e moinhos de bolas. moinho de bolas desempenha um papel insubstituível no desempenho do cimento. Portanto, ele continua sendo um componente principal do sistema de moagem de cimento. Mesmo com o aumento do tamanho dos equipamentos, o moinho de bolas continua a ocupar uma posição importante no sistema de moagem de cimento, tanto agora quanto no futuro.
Utilização de energia: Em termos de conversão de energia, o moinho de bolas transforma parte da energia de entrada em energia de superfície do sólido, enquanto o resto é dissipado como calor e energia sonora. Consequentemente, a taxa de utilização de energia do moinho de bolas é relativamente baixa.
2. Velocidade
A velocidade do moinho de bolas é fixa e baseada na teoria de que o corpo de moagem no moinho tem uma altura máxima de queda, que orienta o efeito de esmagamento por impacto. No entanto, para otimizar o efeito de moagem do moinho de bolas no atual sistema de moagem de cimento, determinar a velocidade ideal ainda vale uma discussão mais aprofundada. Em sistemas de moagem anteriores, a taxa de enchimento afetava diretamente o estado de movimento do meio no moinho de bolas. Portanto, focar na moagem também necessita de uma reavaliação da taxa de enchimento apropriada.
3. Taxa de preenchimento
No processo de moagem real, a taxa de enchimento afeta diretamente o estado de movimento do meio dentro do moinho de bolas. O impacto da velocidade no efeito de moagem em diferentes taxas de enchimento também vale a pena um estudo mais aprofundado.
II. Estabelecer um método de avaliação adequado
O relatório é dividido em quatro partes: estabelecer um método de avaliação adequado (considerando o efeito de britagem, o efeito de moagem e o nível de consumo de energia para atingir o mesmo efeito de britagem/moagem); projetar experimentos para estudar a influência da velocidade do moinho de bolas e da taxa de enchimento no efeito de britagem e moagem; examinar o estado de movimento do meio em diferentes velocidades e taxas de enchimento usando um moinho de bolas com uma tampa de extremidade de plexiglass transparente; e analisar e explicar os resultados experimentais usando a teoria do movimento do meio.
1. Método de avaliação
O método de avaliação é baseado no modelo de dinâmica de moagem.
Velocidade de britagem: É definida como a taxa de mudança na porcentagem de partículas grossas ao longo do tempo. Durante o processo de moagem, a taxa de redução de partículas de um determinado tamanho é proporcional ao conteúdo de partículas desse tamanho no material. Usando esse conceito, uma equação de dinâmica de moagem foi desenvolvida: a taxa de mudança da área de superfície específica (S) do material ao longo do tempo. Supõe-se que essa taxa de mudança seja proporcional à diferença entre a área de superfície específica atual do material e a área de superfície específica alvo (H). Em outras palavras, durante o processo de moagem do moinho de bolas, a taxa de mudança da área de superfície específica (S) ao longo do tempo é usada para avaliar a velocidade de moagem.
Configuração atual: A maioria dos moinhos de bolas ainda tem duas câmaras, mesmo após a moagem semifinal por prensa de rolos. A primeira câmara é para moagem grossa, e a segunda câmara é para moagem fina. Wu Xiaomei instalou um conversor de frequência em um pequeno moinho no laboratório para simular as duas câmaras de um grande moinho de bolas e estudar o efeito de diferentes taxas de rotação na velocidade de britagem e na velocidade de moagem. Ela também calculou teoricamente os níveis de consumo de energia correspondentes a diferentes taxas de rotação necessárias para atingir o mesmo efeito de britagem e a mesma área de superfície específica.
Projeto de Esquema de Pesquisa
2. Design de experimento
Durante o experimento, duas condições de contorno de taxa de enchimento foram definidas, e parâmetros de teste foram estabelecidos no pequeno moinho de teste. A gradação do corpo de moagem foi estudada dentro da faixa de velocidade de 58% a 88%. A gradação do corpo de moagem foi baseada na do moinho grande. Para simular o teste de moagem grossa, a gradação usada foi a da segunda câmara (compartimento de cabeça) do moinho de bolas, conforme mostrado na figura. O material foi primeiro retirado do compartimento de cabeça e triturado no triturador de laboratório. A resistência do material no segundo compartimento é de aproximadamente 1% do resíduo da tela.
2.1 Efeito da velocidade de rotação no efeito de moagem quando a taxa de enchimento é 18%
2.1.1 Experimento de moagem grossa
2.1.1.1 Relação entre a taxa de rotação e a constante de velocidade de britagem
A relação entre a taxa de rotação e a constante de velocidade de britagem é ilustrada na figura. Ela mostra que o valor do resíduo da tela diminui conforme a taxa de rotação aumenta. Por exemplo, quebra de K de 0,9 mm > quebra de K de 0,2 mm > quebra de K de 0,08 mm; a velocidade de britagem de partículas finas é menos sensível a mudanças na velocidade de rotação em comparação com a de partículas grossas.
2.1.1.2 Relação entre taxa de rotação e consumo de energia de britagem
A partir do estudo da relação entre a taxa de rotação e o consumo de energia de britagem (conforme mostrado na figura abaixo), observamos que à medida que a taxa de rotação aumenta, a constante de consumo de energia de britagem também aumenta.
Consumo de energia em diferentes velocidades de rotação: Ao atingir o mesmo resíduo de tela, o consumo de energia varia com diferentes velocidades de rotação. Em uma taxa de enchimento de 18%, conforme a velocidade de rotação aumenta de 58% para 88%, o consumo de energia para atingir a mesma finura diminui. Além disso, quanto menor a finura alvo, maior a diferença no consumo de energia entre diferentes velocidades de rotação.
2.1.2 Experimento de moagem fina
2.1.2.1 Relação entre a taxa de rotação e a constante de velocidade de moagem do material
À medida que a taxa de rotação aumenta, a constante de velocidade de moagem também aumenta, indicando efeito de moagem melhorado. Ao incorporar o parâmetro de energia na equação, determinamos a relação entre a área de superfície específica e a velocidade de moagem.
2.1.2.2 Relação entre taxa de rotação e consumo de energia de moagem
Quando a taxa de enchimento é 18%, conforme a taxa de rotação aumenta de 58% para 88%, o consumo de energia de moagem necessário para atingir a mesma área de superfície específica diminui. A diferença no consumo de energia entre diferentes taxas de rotação se torna mais significativa conforme a área de superfície específica alvo aumenta.
2.2 Efeito da velocidade de rotação no efeito de moagem a uma taxa de enchimento de 30%
2.2.1 Experimento de moagem grossa
2.2.1.1 Relação entre velocidade de rotação e velocidade de britagem
O valor de K é mais alto em 79%; 0,2 mm K > 0,08 mm K. Durante o estágio de moagem grossa, o meio exibe um efeito de esmagamento mais forte em partículas de material grosso.
2.2.1.2 Relação entre velocidade de rotação e consumo de energia de moagem
A uma taxa de enchimento de 30%, o consumo de energia de moagem aumenta conforme a velocidade de rotação sobe de 70% para 88%. O consumo de energia é relativamente baixo entre 70% e 79%, atingindo seu mínimo em 76%. Quando a velocidade de rotação é muito baixa, o tempo de moagem é prolongado. A velocidade de rotação ideal fica entre 76% e 79%.
2.2.2 Experimento de moagem fina
2.2.2.1 Relação entre taxa de rotação, constante de velocidade de moagem e consumo de energia de moagem
Em uma taxa de enchimento de 30%, conforme a taxa de rotação aumenta de 70% para 88%, a constante de velocidade de moagem aumenta e o consumo de energia de moagem diminui. Portanto, o efeito geral de moagem melhora em velocidades de rotação mais altas.
3. O movimento do meio em diferentes velocidades de rotação e taxas de enchimento
À medida que a velocidade de rotação aumenta, a quantidade de meio que realiza um movimento de queda também aumenta (conforme mostrado nas figuras abaixo).
3.1 O mecanismo de influência da taxa de enchimento no efeito de moagem
Quando a taxa de enchimento é 18%, o efeito de moagem é melhor do que quando é 30%. Devido à influência do deslizamento relativo, a curva para a taxa de enchimento 18% desloca-se para a esquerda como um todo.
No geral, o efeito de moagem em uma taxa de enchimento de 18% é superior ao de uma taxa de enchimento de 30%.
III. Conclusão
As seguintes conclusões podem ser tiradas dos experimentos:
1. Quando a taxa de enchimento é 18%, conforme a taxa de rotação aumenta de 58% para 88%, o consumo de energia para atingir a mesma finura diminui, e o consumo de energia para atingir a mesma área de superfície específica também diminui. A diferença no consumo de energia entre diferentes taxas de rotação se torna mais pronunciada conforme a finura alvo diminui e a área de superfície específica alvo aumenta.
2. Quando a taxa de enchimento é 30%, conforme a taxa de rotação aumenta de 70% para 88%, a constante de velocidade de britagem inicialmente aumenta e depois diminui, mostrando uma tendência parabólica. Enquanto isso, o consumo de energia de britagem aumenta. Em uma taxa de enchimento de 76%-79%, a constante de velocidade de britagem é maior e o consumo de energia de britagem é menor. A constante de velocidade de moagem aumenta e o consumo de energia de moagem diminui. A velocidade de rotação ideal para o melhor efeito de moagem é maior do que para o melhor efeito de britagem.
3. A energia normal do impacto é o principal fator que afeta o efeito de esmagamento. Quando a velocidade de rotação está abaixo de 79%-82%, a energia de impacto normal é o principal fator que influencia o efeito de moagem. Acima dessa faixa, a energia de moagem tangencial se torna o principal fator que afeta o efeito de moagem.
4. Como a taxa de enchimento aumenta, a distância que o meio do moinho de bolas cai diminui, e a energia que ele carrega também diminui. A zona peristáltica em forma de rim em altas taxas de enchimento é maior do que em baixas taxas de enchimento. Na mesma velocidade, os efeitos de britagem e moagem são melhores em uma baixa taxa de enchimento em comparação a uma alta taxa de enchimento.
IV. Resultados e conclusões experimentais industriais
O experimento foi conduzido usando regulação de velocidade de conversão de frequência em um grande moinho em uma empresa em Guangdong. A configuração era um sistema de moagem semifinal de prensa de rolo combinado com um moinho de bolas de circuito aberto. Devido a problemas significativos de vibração com equipamentos de moagem em larga escala, apenas esta máquina foi usada para redução de velocidade. Um total de três experimentos foram realizados.
A configuração do sistema de moagem de cimento #5 da empresa é a seguinte: uma prensa de rolos Φ1,7×1,1m (com uma potência configurada de 1800 kW) + sistema de moagem semifinal do seletor de pó tipo V1000 + um moinho de bolas de circuito aberto (com uma potência configurada de 3550 kW). O diâmetro interno efetivo do moinho de bolas é de 4,08 m, o comprimento efetivo do compartimento de cabeça é de 3,5 m e o comprimento efetivo do compartimento de cauda é de 8,6 m.
Os primeiros dados de teste industrial (conforme mostrado abaixo):
Resumo de ensaios industriais para o sistema de moagem combinado de prensa de rolos de moagem semiacabada + moinho de bolas de circuito aberto
1. No sistema de moagem semifinal de prensa de rolo existente + moinho de bolas de circuito aberto combinado, implementar a conversão de frequência e a redução de velocidade no moinho de cimento reduz significativamente sua potência operacional. Este ajuste aumenta a relação de potência operacional da prensa de rolo para o moinho de bolas e obtém economias de energia notáveis. A velocidade do moinho de cimento foi modulada de 50 Hz para 44,5 Hz, resultando em uma redução de 12% na potência operacional do moinho de bolas, uma redução de 3,5%-6,2% no consumo de energia por tonelada de cimento e uma redução de 1-1,5 kWh por tonelada de cimento. Embora a produção unitária tenha diminuído ligeiramente, a distribuição de partículas do produto mostrou uma tendência a se alargar, a resistência inicial aumentou ligeiramente e as propriedades físicas permaneceram praticamente inalteradas, atendendo aos requisitos de controle de qualidade da empresa.
2. Importância Orientadora para o Sistema de Moagem de Cimento Industrial: A velocidade ideal para o melhor efeito de moagem é maior do que para o melhor efeito de britagem. O moinho industrial é ajustado para uma taxa de velocidade de 76% para o melhor efeito de britagem. Considere usar a tecnologia de conversão de frequência para aumentar a velocidade do moinho de bolas, reduzir a taxa de enchimento do moinho de bolas ou substituir o meio de moagem por opções de menor densidade. Essa abordagem pode melhorar a utilização geral da energia de moagem e aumentar o efeito de economia de energia. Pesquisas adicionais sobre a combinação de bolas de cerâmica como meio de moagem com conversão de frequência do moinho de cimento também podem ser benéficas.
Se você tiver mais perguntas sobre moagem de bolas, entre em contato Épico equipe técnica para mais informações.
