料床挤压粉碎料饼中细粉粒度分布的测定方法与流程

本发明涉及料床挤压粉碎技术领域，具体是一种料床挤压粉碎料饼中细粉粒度分布的测定方法。

背景技术：

以立磨和辊压机为代表的料床挤压粉碎技术由于高效节能的特点，在粉磨领域被广泛应用，在水泥、生料、钢渣、矿渣等众多行业成为标配或常用粉磨装备。料床挤压粉碎的特点是挤压力在物料与物料之间传递和作用，相较于单颗粒粉碎技术，具有显著的更高粉碎效率，也是目前大规模粉碎领域效率最高的粉碎技术。然而，无论在实验室还是在工业应用中，如何准确测定设备的粉碎效率一直是个难题，其根本原因在于，料床粉碎过程中，物料是相互接触的，经过高挤压力粉碎后通常会粘接在一起形成料饼，有些物料品种或带有一定水分时，形成的料饼甚至还有很高的抗压强度。因此，如何准确检测料饼中的细粉含量，或者更准确的测定颗粒分布，是一件非常困难的事情。

以一个典型的辊压机联合粉磨系统为例，物料②从称重仓被喂入辊压机，经过辊压机时在高压力的挤压作用下粉碎并结合成结实的料饼③，料饼③经过打散分级机打散分级等工序将物料粗细分离，所需粒径的细粉④被选出送入球磨机进行球磨，而未经粉碎的颗粒或粉碎后较大的颗粒⑤返回称重仓和新鲜来料①混合后再喂入辊压机进行挤压。辊压机的粉磨效率直接决定着粉磨系统的产量和电耗等指标，要评价辊压机的粉碎效率，应取辊压机的出料粉饼③和物料②进行粒度检测比对。而在实际生产过程中则一直是采取间接评价方式，以系统平衡状态下选出的细粉④的细度或比表来评价辊压机的粉磨效率。这种间接评价方式即不科学也不准确，本质上它反映的是整个挤压+选粉系统的工作效果，并非辊压机单台设备的运行效果。之所以不直接通过检测物料②和粉饼③中细粉的细度来分析辊压机的粉碎效率，主要原因在于：1)物料②和粉饼③取样不方便，一处是溜管，一处是料坑，两处都不便取样；2)粉饼③是经过挤压形成的有强度的料饼，很难准确检测其中的细粉含量。综上所述，现有的间接评价方式很难直接用来指导优化辊压机的运行参数，这也是这些年关于辊压机设备运行参数优化的研究工作进展缓慢的原因。

分散的物料粒度测定很容易实现，大颗粒可以用组合筛进行筛分，小颗粒可以采用激光粒度分析仪。但是料饼的粒度测定就很困难了，因为不同粒度的颗粒结合在一起，无法通过技术手段直接检测。因此，检测料饼的粒度分布需要预先将料饼进行分散使颗粒相分离。常规的做法是采用机械打散法，即通过机械外力作用将料饼打散，使颗粒相互分离，现有的技术手段通常有个缺点，机械外力作用不分敌我，在打散料饼的同时，部分单个颗粒也被打碎成更小的颗粒，改变了原有的粒度分布，由此检测出来的结果自然不会准确，偏离了原本的初衷。因此，检测料饼中细粉含量的难点在于如何使得料饼被充分分散而又不改变物料的粒度分布。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种料床挤压粉碎料饼中细粉粒度分布的测定方法，根据球磨机的研磨特性和粒度变化反推出初始料饼中的粒度分布，原始料饼中的粒度分布f0’根据反推得到的粒度分布拟合回归方程得出，得到的原始料饼中的粒度分布f0’准确度高。

本发明的技术方案为：

料床挤压粉碎料饼中细粉粒度分布的测定方法，具体包括有以下步骤：

(1)、首先将料床挤压粉碎后得到的料饼采用轻外力进行初步分散；

(2)、将初步分散后的物料进行筛分，称量各粒径段的重量，得到粒度分布f0；

(3)、将研磨体装入球磨机中，然后将所有物料装入球磨机中，启动球磨机，运行固定时间t后停机，从球磨机中取出物料，将物料进行筛分，称量各粒径段的重量，记录物料的粒度分布f1；

(4)、重复步骤(3)n-1次，并记录每次所有物料的粒度分布，得到粒度分布f2-fn；

(5)、将f1-fn中相同粒径物料的粒度分布数据取出并进行拟合回归，每种粒径物料得到对应的粒度分布拟合回归方程，根据粒度分布拟合回归方程计算出对应粒径物料在原始料饼中的粒度分布f0’。

所述的步骤(1)中，料饼采用轻外力进行初步分散的具体步骤为：首先对料饼进行轻轻锤击使料饼分散为若干大块物料，然后再用圆柱形物体在大块物料上来回滚动轻轻碾压，直至1mm以上的大颗粒都暴露出来即可。

所述的步骤(5)中是将f1-fn中相同粒径物料的粒度分布数据取出并进行线性拟合回归，每种粒径物料得到对应的粒度分布线性拟合回归方程，根据粒度分布线性拟合回归方程计算出对应粒径物料在原始料饼中的粒度分布f0’。

所述的步骤(4)中的n为2，即记录物料第二次球磨筛分后所有物料的粒度分布f2即可；所述的步骤(5)直接将f1和f2中相同粒径物料的粒径分布数据取出并进行拟合回归，每种粒径物料得到对应的粒度分布线性拟合回归方程，根据粒度分布线性拟合回归方程计算出对应粒径物料在原始料饼中的粒度分布f0’。

本发明依据的原理：

粉磨行业经常采用球磨机对物料进行研磨，单位时长的研磨对物料的比表增加呈现出较好的线性关系。实验发现单位时间的球磨机研磨对于细粉含量的增加亦有较好的线性关系，线性拟合度r²大多达到0.995以上。若将料饼放入球磨机中粉磨，该粉磨过程会存在两个阶段：

1.打散并研磨。球磨机中的研磨体运动时将料饼打散，同时也将物料颗粒粉碎研磨。这阶段物料中能测出的细粉含量迅速增加。

2.单纯研磨。当物料中料饼都被充分打散之后，研磨体只对单个颗粒起到粉碎研磨的作用，这时候物料中的细粉增加速度呈现上述的线性上升规律。

阶段1在打散和研磨的共同作用下，物料中细粉含量迅速增加，因此，只要将其中研磨作用增加的细粉扣除，即可得到原始物料中的细粉含量。球磨机研磨作用下细粉的增加量符合拟合回归方程，从而可根据球磨机的研磨特性和粒度变化反推出初始料饼中的粒度分布。

本发明的优点：

本发明采用球磨机对料饼进行分散，利用球磨机粉磨物料粒度变化的拟合规律分阶段进行粒度分布检测，粒度分布检测数据再进行拟合回归推算出原本料饼中的粒度分布，本发明利用球磨机的研磨特性和粒度变化规律反推出原本料饼中细粉的粒度分布，整个测定方法快速简单、且测定计算的料饼中细粉的粒度分布数据准确度高。

附图说明

图1是本发明实施例中各粒径物料在不同研磨阶段的粒度分布变化线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

料床挤压粉碎料饼中细粉粒度分布的测定方法，具体包括有以下步骤：

(1)、首先将料床挤压粉碎后得到的料饼置于干净的铁盘中，对料饼进行轻轻锤击使料饼分散为若干大块物料，然后再用圆筒在大块物料上来回滚动轻轻碾压，直至1mm以上的大颗粒都暴露出来即可；

(2)、将初步分散后的物料进行筛分，称量各粒径段的重量，得到粒度分布f0；

(3)、将研磨体装入球磨机中，然后将所有物料装入球磨机中，启动球磨机，运行10转后停机，从球磨机中取出物料，将物料进行筛分，称量各粒径段的重量，记录物料的粒度分布f1；其中，球磨机的规格为额定功率4.75kw，筒体转速为70r/min，研磨体为高铬铸铁，规格和数量见表1；

表1球磨机研磨体配比

(4)、重复步骤(3)4次，并记录每次所有物料的粒度分布，得到粒度分布f2-f5；其中，f1-f5的粒度分布见表2：

表2物料经球磨机粉磨的粒度分布(筛下百分比)

(5)、将f1-f5中相同粒径物料的粒度分布数据取出并进行拟合回归，见图1，给出了0.12mm，0.5mm和3mm粒度物料的筛下比例粒度分布变化线，以0.5mm物料的筛下比例数据为例，将f1-f5的数据进行线性拟合回归，得到粒度分布线性拟合回归方程：

y＝0.5059x+55.726，r²＝0.9983；

上式中的r²为线性拟合度，由上述可得原始料饼中小于0.5mm的细粉含量为55.726％，比通过筛析直接得到的50.09％高出5.636％。

在这里，我们采用了f1-f5五组筛析的数据来回归计算原始料饼中的数据，在实际操作中，我们希望越简便越好。我们采用f1-f2两组筛析数据同样做线性回归，得到原始料饼小于0.5mm的细粉含量为56.418％，与采用五组数据拟合时的55.726％相差0.692％。在两种不同的回归方式下，原始料饼中小于0.12mm和小于3mm的细粉含量计算结果分别相差0.475％和0.185％。从实验分析的角度，多次重复实验和增加实验时长可以减小误差，但是工作量也大幅增加，而采取两组数据回归即能实现很小的实验误差，且工作量大幅缩减。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。