超細攪拌磨機的流場模擬和應(yīng)用研究.pdf

1、超細攪拌磨機是一種高效節(jié)能的超細粉碎設(shè)備，是目前制備亞微米粉體或漿料的主要工業(yè)生產(chǎn)方法，所以，研制產(chǎn)品粒度細、粒度分布均勻、處理量大、能耗省的工業(yè)大型超細攪拌磨機就顯得非常重要。但是至今沒有形成超細攪拌磨機的設(shè)計理論，對其基礎(chǔ)理論也研究得較少，這阻礙了超細攪拌磨機的工程放大和應(yīng)用。因此，本文在系統(tǒng)地評述了超細粉體、超細粉碎設(shè)備和超細攪拌磨機的現(xiàn)狀和發(fā)展的基礎(chǔ)上，圍繞超細攪拌磨機的結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)，從理論模擬建立、粉磨理論研究、設(shè)備研制開發(fā)

2、、試驗研究和應(yīng)用實踐等方面進行了研究工作，其主要內(nèi)容如下： 本文對超細攪拌磨機基本結(jié)構(gòu)、粉磨機理和性能參數(shù)進行了詳細分析，研究認為：超細攪拌磨機主要是以摩擦粉碎為主。在磨機中，應(yīng)力強度是一個非常重要的參數(shù)，通過對棒式和螺旋式攪拌磨機的應(yīng)力強度分析，得出不同類型的攪拌磨機具有不同的應(yīng)力強度，因而適應(yīng)不同的物料粉碎。對磨礦區(qū)域研磨介質(zhì)球的受力和速度分析，得出磨礦作用主要發(fā)生在環(huán)形磨礦區(qū)域，提出了速度梯度大磨礦效果好，而不是以往的速度

3、大磨礦效果好的概念，為工業(yè)型超細攪拌磨機的結(jié)構(gòu)放大和優(yōu)化設(shè)計提供了理論基礎(chǔ)。 利用計算流體力學(xué)方法(CFD法)對超細攪拌磨機進行了流場仿真數(shù)值模擬，分析了盤式、棒式、螺旋式三種攪拌器的流場特性(速度梯度、流場的剪切率分布和粘性耗散率等)。通過綜合分析，發(fā)現(xiàn)棒式攪拌磨機流場圓周方向速度梯度最大，流場的剪切率分布均勻性最好，是速度梯度大、應(yīng)力分布均勻和阻力較小的一種磨機。流場仿真數(shù)值模擬分析為超細攪拌磨機的參數(shù)優(yōu)化設(shè)計和工程放大提供

4、了一種新方法。 通過采用不同攪拌器的對比試驗，表明棒式攪拌磨機的研磨效果較好，這與流場數(shù)值的模擬結(jié)果是一致的，驗證了模型的建立和模擬分析的正確性和可靠性。在3600L大型超細攪拌磨機，在研磨重鈣時，條件相同的前提下采用棒式攪拌器的能耗比盤式攪拌器節(jié)省15％-17％，處理能力提高13％-15％。 提出了工業(yè)型超細攪拌磨機的結(jié)構(gòu)工程放大方法，應(yīng)用綜合放大原則，對其結(jié)構(gòu)參數(shù)和工藝參數(shù)進行了優(yōu)化，攪拌器采用棒式攪拌基本結(jié)構(gòu)，確定

5、了最佳的簡體的高徑比和攪拌器頂端線速度，設(shè)計研制了3600L大型超細攪拌磨機。通過在重質(zhì)碳酸鈣和重晶石超細粉碎工程實踐中應(yīng)用，證明其結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，設(shè)備性能優(yōu)越，已在山東、廣東和湖南等地推廣應(yīng)用10多臺套。 為了進一步拓寬了超細攪拌磨機的應(yīng)用領(lǐng)域，對兩種礦物黃鐵礦(作煤直接液化亞微米催化劑)和重質(zhì)碳酸鈣(作造紙涂布顏料亞微米重鈣漿料)進行了超細粉碎試驗研究，詳細研究了超細攪拌磨機的工藝流程、工藝參數(shù)和影響因素，采用優(yōu)化的新型超細攪