胡子林　王裕龍　石鵬

摘 要：皮江法是我國生產(chǎn)金屬鎂的重要方法，因?yàn)槠そ掓V工藝流程短、投資少、建廠快、成本較低。原料制備則是該法煉鎂的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，煅白的吸濕速度是很快的，因此煅白在粉磨過程中會(huì)出現(xiàn)球磨機(jī)排料堵料問題。文章運(yùn)用離散元方法優(yōu)化φ2.4×8.0m雙倉干式格子型球磨機(jī)排料結(jié)構(gòu)，解決球磨機(jī)排料堵料問題。

關(guān)鍵詞：鎂冶煉；排料結(jié)構(gòu)；離散元方法

前言

鎂是最輕的結(jié)構(gòu)金屬材料之一，鎂合金具有重量輕、比強(qiáng)度高、減振性好、熱疲勞性能好、不易老化，又有良好的導(dǎo)熱性、電磁屏蔽能力強(qiáng)，同時(shí)還具有非常好的壓鑄工藝性能，尤其易于回收，是替代鋼鐵、鋁合金和工程塑料的新一代高性能結(jié)構(gòu)材料。鎂合金廣泛應(yīng)用在交通、電子信息、通訊、計(jì)算機(jī)、聲像器材、手提工具、電機(jī)、林業(yè)、紡織、核工業(yè)、軍工、航天等領(lǐng)域。

1 鎂冶煉工藝

目前鎂冶煉的方法主要有兩種[1]：（1）從尖晶石、鹵水或海水中將含有氯化鎂的溶液經(jīng)脫水或焙融氯化鎂熔體，之后進(jìn)行電解，此法稱為電解法；（2）用硅鐵對從碳酸鹽礦石中經(jīng)煅燒產(chǎn)生的氧化鎂進(jìn)行熱還原，此法稱為熱還原法（皮江法）。皮江法是我國生產(chǎn)金屬鎂的重要方法，因?yàn)槠そ掓V工藝流程短、投資少、建廠快、成本較低。其工藝過程可分為白云石煅燒、原料制備、還原和精煉四個(gè)階段。

原料制備過程是將煅燒白云石、硅鐵細(xì)磨成粉后，按照一定的配料比將煅白粉、硅鐵粉和螢石粉混合均勻，經(jīng)壓團(tuán)機(jī)壓制成球，稱量后運(yùn)至還原工序，即完成整個(gè)原料制備過程。皮江法煉鎂通常要求：白云石的燒損率在46.5%～47.5%，煅白的灼減量不大于0.5%，煅白的水化合性度在29%～33%。白云石煅燒后所獲得的煅白，是灼減量小、水化合性度較高的煅白。這種煅白易吸收空氣中的H2O和CO2，煅白的吸濕速度是很快的，因此煅白在粉磨過程中會(huì)出現(xiàn)球磨機(jī)排料堵料問題。

2 原料磨機(jī)

皮江法工藝流程中原料磨機(jī)為雙倉干式格子型球磨機(jī)，磨機(jī)一倉磨礦介質(zhì)為鋼鍛，二倉磨礦介質(zhì)為鋼球和鋼鍛混合。加入硅鐵和螢石粉的煅白經(jīng)磨機(jī)粉磨后，通過格子板進(jìn)入簸箕板的物料隨著磨機(jī)的旋轉(zhuǎn)由出料管被排出進(jìn)入下一工序。由于煅白吸濕速度快，未排出的物料在磨機(jī)簸箕板扇形室內(nèi)會(huì)吸濕結(jié)塊；最終塊越積越多將整個(gè)簸箕板扇形室堵滿，當(dāng)所有簸箕板扇形室被堵滿后。磨機(jī)內(nèi)物料無法排出，造成磨機(jī)堵料無法生產(chǎn)的故障。

3 離散元分析

本文運(yùn)用離散元方法分析φ2.4×8.0m干式格子型球磨機(jī)出料結(jié)構(gòu)的出料效率[2]，擬對兩種不同的出料結(jié)構(gòu)進(jìn)行離散元仿真，對比不同結(jié)構(gòu)出料效率的優(yōu)劣。在SolidWorks中對φ2.4×8.0m干式格子型球磨機(jī)兩種出料結(jié)構(gòu)建模，并導(dǎo)入離散元軟件EDEM，輸入磨機(jī)及物料參數(shù)，磨機(jī)轉(zhuǎn)速為20.4r/min、物料密度2.6kg/m3、滾動(dòng)摩擦系數(shù)：0.01，模擬時(shí)間35S。圖1（直線型卸料板物料卸落點(diǎn)）和圖2（曲線型卸料板物料卸落點(diǎn)）對比可以看到，直線型卸料板物料卸落時(shí)間明顯晚很多。直線型卸料板在磨機(jī)運(yùn)行10多秒后物料才開始向出料口運(yùn)動(dòng)，而曲線型卸料板在磨機(jī)運(yùn)行2秒多物料就開始向出料口運(yùn)動(dòng)。圖3（直線型卸料板卸料效果）和圖4（曲線型卸料板卸料效果）對比可以看到，曲線型卸料板排料效率比直線型卸料板卸料效率高。圖3（直線型卸料板卸料效果）在磨機(jī)運(yùn)行的一次卸料結(jié)束后卸料板內(nèi)還剩余很多物料，而圖4（曲線型卸料板卸料效果）在磨機(jī)運(yùn)行的一次卸料結(jié)束后卸料板內(nèi)沒有剩余物料。圖5（曲線型卸料板實(shí)際應(yīng)用圖）為曲線型卸料板在φ2.4×8.0m干式格子型球磨機(jī)上的應(yīng)用，不僅將傳統(tǒng)的直線型出料結(jié)構(gòu)改為曲線型出料結(jié)構(gòu)，還將鑄造結(jié)構(gòu)改為焊接結(jié)構(gòu)。鑄造件表面粗糙，物料吸水后極易吸附到簸箕板表面影響排料，焊接結(jié)構(gòu)的簸箕板表面質(zhì)量好可有效避免物料吸附減小對排料的影響。運(yùn)用新排料結(jié)構(gòu)的鎂冶煉原料磨很好的解決了磨機(jī)排料堵料問題，保證了生產(chǎn)的正常進(jìn)行。這種新結(jié)構(gòu)在實(shí)際應(yīng)用中，還增加了磨機(jī)的處理量。

4 結(jié)束語

運(yùn)用離散元方法優(yōu)化Ф2.4X8.0m干式格子型球磨機(jī)出料結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)出曲線形出料結(jié)構(gòu)，加快磨機(jī)排練速度，減少物料吸濕，解決排料堵料問題。保證鎂冶煉原料制備的順利進(jìn)行，提高生產(chǎn)效率，減少企業(yè)損失。離散元方法不僅可以為鎂冶煉原料磨機(jī)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)，而且也可以為礦用磨機(jī)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]許并社.鎂冶煉與鎂合金熔煉工藝[J].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006（1）.

[2]王國強(qiáng).離散單元法及其在EDEM上的實(shí)踐[D].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2010.