钢渣微粉的组合式高效选粉机及分选方法
阅读说明：本技术 钢渣微粉的组合式高效选粉机及分选方法 (Combined efficient powder concentrator for steel slag micro powder and sorting method ) 是由 顾金土 王建军 施存有 杨进荣 方文仓 郑方伟 杜小荣 赵钢 黄兴荣 鲍福军 于 2021-01-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种钢渣微粉的组合式高效选粉机及分选方法,包括壳体,壳体上端设有进料口,壳体的侧端设有进风口,壳体内设有导向叶片,导向叶片内侧依次设有外转子和内转子,外转子上端设有撒料装置；所述导向叶片和外转子之间设有粗选室,外转子和内转子之间设有细选室；所述壳体下方设有分别与粗选室和细选室相对应的粗粉出料口和细粉出料口。分选方法为通过导向叶片和外转子之间形成的粗选室完成对粉料的第一次粗选,通过同向旋转的外转子和内转子之间形成的细选室来完成对粉料的第二次细选；以此来完成对粉料的分级筛选。本发明具有能够有效提高选粉效率以及能够精确控制选取物料颗粒粒径的特点。(The invention discloses a combined high-efficiency powder concentrator for steel slag micro powder and a separation method, wherein the combined high-efficiency powder concentrator comprises a shell, a feed inlet is formed in the upper end of the shell, an air inlet is formed in the side end of the shell, guide blades are arranged in the shell, an outer rotor and an inner rotor are sequentially arranged on the inner sides of the guide blades, and a material scattering device is arranged at the upper end of the outer rotor; a roughing chamber is arranged between the guide vane and the outer rotor, and a fine-selecting chamber is arranged between the outer rotor and the inner rotor; and a coarse powder discharge port and a fine powder discharge port which respectively correspond to the coarse separation chamber and the fine separation chamber are arranged below the shell. The sorting method comprises the steps that the first rough sorting of powder is completed through a rough sorting chamber formed between a guide vane and an outer rotor, and the second fine sorting of the powder is completed through a fine sorting chamber formed between the outer rotor and an inner rotor which rotate in the same direction; thereby completing the grading screening of the powder. The invention has the characteristics of effectively improving the powder selection efficiency and accurately controlling the particle size of the selected material particles.)
技术领域
本发明涉及一种选粉机，特别是一种钢渣微粉的组合式高效选粉机及分选方法。
背景技术
由于钢渣存在难磨难活化的问题，一般会采用带辊压机预粉磨的圈流高细球磨来对钢渣进行机械激活，使得钢渣的比表面达到450～500m2/kg，其比普通水泥的比表面积要高得多。针对比面积较大的钢渣，需要采用高效钢渣选粉机进行分选，其利用气体的流动，将出磨物料快速及时地进行分散、分级和分离，完成对粗、微细粉状物料分开。现有的钢渣选粉机的分料和分风的均匀性较低，导致最终的分选效率较低，分选效率只能保持在45～50％；而且，现有的钢渣选粉机为了保证筛选料的优质高产，就会需要喂料浓度的提高，但喂料浓度过高时会使物料的分散和分级过程干扰影响增大，颗粒之间碰撞、凝聚增多，选粉效率降低。同时，现有的高效钢渣选料机也无法调节物料颗粒粒径分布，无法实现精确分级选料。因此，现有的技术存在着选粉效率较低以及无法精确控制选取物料颗粒粒径的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种钢渣微粉的组合式高效选粉机及分选方法。本发明具有能够有效提高选粉效率以及能够精确控制选取物料颗粒粒径的特点。
本发明的技术方案：钢渣微粉的组合式高效选粉机，包括壳体，壳体上端设有进料口，壳体的侧端设有进风口，壳体内设有导向叶片，导向叶片内侧依次设有外转子和内转子，外转子上端设有撒料装置；所述导向叶片和外转子之间设有粗选室，外转子和内转子之间设有细选室；所述壳体下方设有分别与粗选室和细选室相对应的粗粉出料口和细粉出料口，同时对所述外转子和内转子采用耐磨材料；壳体内表面；壳体上端进料口进行耐磨处理增加使用寿命。
前述的钢渣微粉的组合式高效选粉机中，所述细选室下方还设有中粗粉出料口。
前述的钢渣微粉的组合式高效选粉机中，所述外转子连接有外转子传动装置。
前述的钢渣微粉的组合式高效选粉机中，所述内转子连接有内转子传动装置。
一种钢渣微粉的组合式高效选粉机的分选方法，通过导向叶片和外转子之间形成的粗选室完成对粉料的第一次粗选，通过同向旋转的外转子和内转子之间形成的细选室来完成对粉料的第二次细选；以此来完成对粉料的分级筛选。
前述的一种钢渣微粉的组合式高效选粉机的分选方法中，通过控制外转子和内转子各自的叶片数量、转动的线速度和气流速来控制所需筛选的物料颗粒径，从而实现精确分级。
前述的一种钢渣微粉的组合式高效选粉机的分选方法中，选粉机最大喂料量(kg/h)的计算公式为：
W＝K×(1+L)×T；式中：K为储备系数，取k＝1.2；L为循环负荷率,取L＝200～250％；T为成品设计产量(t/h)；
选粉机的选粉风量(m3/h)的计算公式为：
Q＝W/Cs；式中：Cs选粉机料气比(Cs＝2～2.5kg/m3)；
分级粒径(cm)的计算公式为：
do＝(18μ×R×Ur/ρ)(1/2)/10Vr1。
前述的一种钢渣微粉的组合式高效选粉机的分选方法中，转子叶片间的气体牵引力Fr和离心力Ft的计算公式分别为：
Fr＝600π×(di/2)×μ×Ur；
Ft＝(4π/3)×(di/2)3×ρ×(100Vr1)2/R；
式中：di为物料颗粒粒径，cm；μ为选粉气体的黏度，Pa.s；Ur为转子叶片间的径向气流速度，m/s；ρ为物料的质量密度，g/cm3；R为转子半径，cm；Vr1为转子的切向圆周工作速度，m/s；
前述的一种钢渣微粉的组合式高效选粉机的分选方法中，当Fr＝Ft时，此时的颗粒粒径d0，称为切割粒径或分级粒径；
当物料的Fr＞Ft时，物料颗粒将通过转子叶片，进入下一步细选工序，当物料的Fr＜Ft时，物料颗粒在离心力、重力与牵引力等合力的作用下降落在收集锥内，实现分级。
前述的一种钢渣微粉的组合式高效选粉机的分选方法中，转子叶片间的径向气流速度(m/s)的计算公式为：
Ur＝Q/S/3600；式中：Q为选粉机的风量(m3/h)；S为转子之间的通过面积(m2)；
转子之间的通过面积(m2)的计算公式为：
S＝π(2R/10)×L-(n×L×H)；式中：n为叶片数量；L为叶片的长度(m)；H为叶片的厚度(m)；R为转子半径，cm。
与现有技术相比，本发明在同一台分选机内部设置内转子和外转子，形成了两个分选室(即粗选室和细选室)来完成对于钢渣料的第一次初步分离和第二次精确分级，可以减轻内转子的负荷，既提高了选粉机的选粉效率，又能够实现精确分级，使得整体的选粉效率可达98％以上。本发明通过控制内转子和外转子各自叶片数量及不同的线速度和气流速来控制成品所想要的物料颗粒径，从而实现了精确分级，在提高了分选精度的同时又能够提高产品的品质，实现了将物料分为需要再加工的粗粉、低品质成品、高品质的精品三个等级，用户可根据不同客户的要求对产品的品质进行任意调整，达到资源合理利用的目的；具有良好的社会效益和经济效益。通过上述结构之间的相互配合，可以有效提高组合式选粉机的分级精度，任意控制成品钢渣粉粒径分布，充分激发钢渣粉的活性。综上所述，本发明具有能够有效提高选粉效率以及能够精确控制选取物料颗粒粒径的特点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的外部视图；
图3是本发明的俯视图。
附图中的标记为：1-壳体，2-进料口，3-进风口，4-导向叶片，5-外转子，6-内转子，7-撒料装置，8-粗选室，9-细选，10-粗粉出料口，11-细粉出料口，12-中粗粉出料口，13-外转子传动装置，14-内转子传动装置。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例。钢渣微粉的组合式高效选粉机，构成如图1至图3所示，包括壳体1，壳体1上端设有进料口2，壳体1的侧端设有进风口3，壳体1内设有导向叶片4，导向叶片4内侧依次设有外转子5和内转子6，外转子5上端设有撒料装置7；所述导向叶片4和外转子5之间设有粗选室8，外转子5和内转子6之间设有细选室9；所述壳体1下方设有分别与粗选室8和细选室9相对应的粗粉出料口10和细粉出料口11。
所述细选室9下方还设有中粗粉出料口12。
所述外转子5连接有外转子传动装置13。
所述内转子6连接有内转子传动装置14。
一种钢渣微粉的组合式高效选粉机的分选方法，通过导向叶片和外转子之间形成的粗选室完成对粉料的第一次粗选，通过同向旋转的外转子和内转子之间形成的细选室来完成对粉料的第二次细选；以此来完成对粉料的分级筛选。
通过控制外转子和内转子各自的叶片数量、转动的线速度和气流速来控制所需筛选的物料颗粒径，从而实现精确分级。
选粉机最大喂料量(kg/h)的计算公式为：
W＝K×(1+L)×T；式中：K为储备系数，取k＝1.2；L为循环负荷率,取L＝200～250％；T为成品设计产量(t/h)；
选粉机的选粉风量(m3/h)的计算公式为：
Q＝W/Cs；式中：Cs选粉机料气比(Cs＝2～2.5kg/m3)；
分级粒径(cm)的计算公式为：
do＝(18μ×R×Ur/ρ)(1/2)/10Vr1。
转子叶片间的气体牵引力Fr和离心力Ft的计算公式分别为：
Fr＝600π×(di/2)×μ×Ur；
Ft＝(4π/3)×(di/2)3×ρ×(100Vr1)2/R；
式中：di为物料颗粒粒径，cm；μ为选粉气体的黏度，Pa.s；Ur为转子叶片间的径向气流速度，m/s；ρ为物料的质量密度，g/cm3；R为转子半径，cm；Vr1为转子的切向圆周工作速度，m/s；
当Fr＝Ft时，此时的颗粒粒径d0，称为切割粒径或分级粒径；
当物料的Fr＞Ft时，物料颗粒将通过转子叶片，进入下一步细选工序，当物料的Fr＜Ft时，物料颗粒在离心力、重力与牵引力等合力的作用下降落在收集锥内，实现分级。
转子叶片间的径向气流速度(m/s)的计算公式为：
Ur＝Q/S/3600；式中：Q为选粉机的风量(m3/h)；S为转子之间的通过面积(m2)；
转子之间的通过面积(m2)的计算公式为：
S＝π(2R/10)×L-(n×L×H)；式中：n为叶片数量；L为叶片的长度，m；H为叶片的厚度，m；R为转子半径，cm。
工作原理：物料通过设在壳体上的进料口进入选粉机内部的撒料装置，外转子在外转子传动装置的驱动下带动撒料装置旋转，将物料向四周均匀抛洒，物料进入导向叶片与外转子之间的涡流选粉区(即粗选室)，物料在粗选室的选粉区域内将物料与气体进行再一次充分混合，物料在自身重力的作用下，一部份大颗粒的物料开始自由沉降进入到下部锥体，从粗粉出料口出料，物料在粗选室内完成第一次初分选，初选后的粗料可以回到磨机或其研磨设备进行再次加工；被第一次初选后的细的物料进入外转子和内转子之间的涡流通道(即细选室)，外转子和内转子，在外转子传动装置和内转子传动装置作用下做同向运动，外转子与内转子分别设定不同的转速条件，物料在细选室区域内实现了第二次精选，精选后的成品物料随气流通过内转子进入细粉出料口进入收尘器收集为成品。在精选区域内被精先剩下的物料可作为低品质的成品通过中粗粉出料口被沉降收集起来。
本发明在于提高钢渣粉的品质，通过第一次初选将某一粒径不合格的粗的物料与细料分开，让某一粒径准合格的物料进入第二分选室进行第二次精选，精选的目的是使成品的颗粒粒度分布更广泛，从而提高成品的适应性，让成品物料充分发挥出各种性能。
自然风通过设置在选粉机壳体上的2个均匀分布的进风口进入选粉机壳体内部，进入内部的风通过均匀分布在四周的导风叶片，并随之进入导向叶片和外转子之间的涡流分选区一，通过调节外转子的转速来实现涡流区域内的沿圆周方向的气流速度(转子的圆周长运动速度我们称为转子转动线速度，气流的速度还与成品接外部收尘器主排风机的抽风有关)，由气流速度与线速度的调节来实现物料的精确分级。
选粉机相关参数设计计算方法为：
当选粉机内分选物料的浓度达到一定值时，存在干扰沉降与离心沉降时。设计时以单体颗粒自由沉降的理论来探求分离粒径和相关工艺参数之间的关系。同时结合实际经验确定相关尺寸与参数。
1.选粉机最大喂料量(kg/h)
W＝K×(1+L)×T
式中：K为储备系数，取k＝1.2；
L为循环负荷率,取L＝200～250％；
T为成品设计产量(t/h)。
2.选粉机的选粉风量(m3/h)
Q＝W/Cs
式中：Cs选粉机料气比(Cs＝2～2.5kg/m3)。
3.分级粒径(cm)
do＝(18μ×R×Ur/ρ)(1/2)/10Vr1
喂入选粉机物料通过撒料盘，均匀分散物料后，大部粉物料通过导向叶片，导入选粉区进行第一次粗选，在转子叶片间的气体牵引力Fr和离心力Ft的作用。
Fr＝600π×(di/2)×μ×Ur(N)
Ft＝(4π/3)×(di/2)3×ρ×(100Vr1)2/R(N)
式中：di为物料颗粒粒径，cm；
μ为选粉气体的黏度，Pa.s；
Ur为转子叶片间的径向气流速度，m/s；
ρ为物料的质量密度，g/cm3；
R为转子半径cm；
Vr1为转子的切向圆周工作速度，m/s。
当Fr＝Ft时，此时的颗粒粒径d0，称为切割粒径或分级粒径。
do＝(18μ×R×Ur/ρ)(1/2)/10Vr1(cm)
由计算公式可知，在特定的工作环境下叶片间的径向速度Ur越大，产生的牵引力Fr越大；同时转子的离心力Ft随转子的切向速度成正比变化。当物料Fr＞Ft物料颗粒将通过转笼叶片，进入下一步工序，当物料Fr＜Ft物料颗粒在偏离叶片，在离心力、重力与牵引力等合力的作用下降落在收集锥内，实现分级。
4.转子叶片间的径向气流速度(m/s)
Ur＝Q/S/3600
式中：Q为选粉机的风量(m3/h)；
S为转子之间的通过面积(m2)。
5.转子之间的通过面积(m2)
S＝π(2R/10)×L-(n×L×H)
式中：n为叶片数量；
L为叶片的长度(m)；
H为叶片的厚度(m)；
R为转子半径，cm。
6.举例说明：
如已知需求成品量为80t/h
6.1、选粉机最大喂料量(kg/h)
W＝1.2×3.5×80×1000＝336000(kg/h)
6.2、选粉机的风量(m3/h)
Q＝60W/Cs
选粉机料气比Cs在2.5kg/m3时选粉机处在最佳工作状态，能耗低选粉效率高。故选粉空气量计算Cs＝2.5kg/m3为基准。
Q＝336000/2.5＝134400(m3/h)
6.3、在正常情况下选粉机内每1.0m3运行气体量条件下的产品量，当成品表面积在450～500m3/kg)时，Cs1合理成品浓度范围为0.4～0.6(kg/m3)；
Cs1＝80×1000/134400＝0.59(kg/m3)满足要求
6.4、外转子直径(m)：
D＝2R/10
S＝π(2R/10)×L-(n×L×H)
S＝Q/3600/Ur
L＝f×D(f为叶片长度相对于转子直径的比例系数)
S内＝Q/3600/Ur＝134400/3600/3.35＝11.14m2
D内＝2.05m；
S外＝Q/3600/Ur＝134400/3600/3.8＝9.82m2
D外＝2.4m；
根据选粉机的实际生产经验数据：
Ur＝3.0～4(m/s)，f＝0.5～0.8，H＝0.06m
取Ur内＝3.35m/s，Ur外＝3.8m/s，n内＝96，n外＝48，L＝1.6m，f外＝0.66，f内＝0.78；
6.5、分级粒径(cm)：
已知：转子转速N外＝130r/min，N内＝250r/min，
气体粘度μ＝0.0000198Pa.s，颗粒密度ρ＝3.1g/cm3
Vr1＝(N×π×2R/10)/3600
do＝(18μ×R×Ur/ρ)(1/2)/10Vr1
d外＝(18×0.0000198×120×3.8/3.1)(1/2)/(10×130×π×24/3600)
＝8.41×10-3(cm)
d内＝(18×0.0000198×120×3.35/3.1)(1/2)/(10×250×π×24/3600)＝3.79×10-3(cm)
7.已知：W＝336t/h，Vr外＝16m/s，S外＝11.14m2，CS＝2.5kg/m2，
γkqx＝0.994kg/m3，η1＝0.85，η2＝0.9，Vr内＝26.8m/s，S外＝9.82m2，
txf＝80℃
γkqx＝＝1.293×273/(273+txf)
式中：W为最大喂料量t/h
Vr为转子线速度m/s
S为转子通过面积m2
Cs为含尘浓度kg/m3
γkqx为空气浓度kg/m3
η1为减速机效率％
η2为电机效率％
Pf为消耗的功率kW
Pd为撒料功率kW
P外为外转子电机功率kW
P内为内转子电机功率kW
求解：P外＝Pf+Pd/(η1×η2)
P外＝(0.18/2000)×(CS+γkqx)×Vr3×S+【(W×CS×Vr 2)/(7200
×η1×η2)】
P外＝(0.18/2000)×(2.5+1.0)×163×11.14+【(336×2.5
×162)/(7200×0.85×0.9)】＝53.4(kW)
故选取电动机功率为55kW
求解：P内＝Pf/(η1×η2)
P内＝(0.18/2000)×(CS+γkqx)×Vr 3×S/(η1×η2)
P内＝(0.18/2000)×(2.5+1.0)×26.83×9.821/(0.85×0.9)
＝77.84(kW)
故选取电动机功率为90kW；
由以上计算可知：外转子和内转子的装机功率分别为：55kW与90kW。
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