基于矩阵PBM的煤粉超细粉碎过程研究

摘要

建立基于研磨过程机理的煤粉超细研磨动力学模型可以预测超细磨出料的粒度分布和指导优化磨机的研磨效率,降低研磨能耗,对制备低灰分的超净煤具有非常重要的作用.通过田口(Taguchi)正交实验设计,使用实验室1.5L立式搅拌磨机考察了不同煤的物性参数、磨介尺寸和煤粉比处理量对于超细研磨的影响,将基于研磨过程特征的动力学模型——矩阵粒群平衡模型(Matrix Population Balance Model,M-PBM)用于煤粉的搅拌磨机超细研磨出料的粒度预测,并结合Rosin-Rammler粒度分布模型,精确地预测出料产品在任意筛下累积含量对应的颗粒粒度.通过极差分析,探讨了煤的灰分、磨介尺寸和煤粉比处理量对于超细研磨能耗和比通量的影响大小,基于对煤粉超细研磨过程中煤-灰解离过程的分析并结合Tomoyoshi的比表面积能耗公式,探讨了煤的灰分与能耗的关系,并进一步建立了煤的灰分、磨介尺寸和煤粉比处理量与磨机研磨比通量和能耗的关系式,研究发现搅拌球磨机湿法超细研磨的粒度变化规律符合一阶线性动力学假设,在定搅拌转轴转速和所考查的研磨粒度变化范围内,煤的灰分对搅拌磨机的比通量和能耗的影响是最大的,建立的研磨能耗和比通量关系式表明在10 μm(p50)以下的超细粉磨粒度范围内,煤的研磨能耗随着灰分的提高、磨介尺寸的减小(磨介尺寸在0.3 ～ 1.8 mm)和比处理量的增大而减小,而比通量随着灰分的提高、磨介尺寸的减小和比处理量的增大而增大.