石英原料粉碎过程动力学研究与分析刘淑贤12，王黔平2，郭治3，黄转红2，贾翠2，吴卫华2（1.中国矿业大学，北京100083；。河北理工大学，河北唐山063009；3.煤炭科学研究总院北京煤化工研究分院，北京100001）粉碎过程分级示意图其中kl、k2、l为粉碎速度常数。

　　3常规一级动力学解析表1中3.5h以前的数据，推导结果如下：以A、B、C级料同时存在的情况进行分析，由虽然（1）式的相关系数均较高，在一定程度上描述了其动力学关系，但各特征根均不一致，且差距很大，因此无法确定出准确的动力学参数，且不利于理论分析。由此判断：按常规一级动力学处理，其动力学参数与时间有关，并非常数。

　　据有关研究，对于单粒级粉碎动力学可采0.998.同时计算出k，式为5h以前的A级料数据进行回归，得到即A（）=0.458与试验初始数据一致，mA=0. 5h后已无A级料存在，故可视此时以后B级料是大粒级，按表1中3.5h后数据对B级料进行回归得到由B级料的试验数据可知，因A级料生成B级料与B级料生成C级料的速度差异，使B级料出现极大值，且当t―时，函数F（x）―0.于是可设未知函数形式如下利用B级料的试验数据（见表1），计算出各x时的k1.F（x）值，由（5）式进行回归得到a= 0.511，b=―3.7X10一4，c=5，相关系数为R=而A（t）可由（5）式计算。由总物料衡算可知，任意时刻均有所以，C（）可由计算出的A（）、B（）按上式求出。

　　（6）式计算结果与实测结果比较见表2，由（5）式及总物料衡算计算的A（t）、C（t）结果见表3.表2 B级料实测值与模型计算值对照B（实测值）B（计算值）相对误差/一由表2数据可见，计算值与实测值非常接近。

　　表3数据表明A级料的误差较大（主要是其质量分数小的时候不易测定准确，使规律性变差），从而造成C级料产生较大误差。

　　按修正时间的动力学分析找出了不随时间变化的动力学常数k1、lQ、k3.由动力学常数可知A级料生成B级料的速度与A级料粉碎总速度之82可见a级料粉碎主要是形成B级料，其生成B级料的速度是生成C级料速度的4.05倍，说明A级料逐级粉碎的作用较大。

　　表3 A级料、C级料实测值与模型计算值对照（实测值）（计算值）（实测值）（计算值）无A级时，B级粉碎速度随时间的变化关系而纯B级料形成C级料的速度与A级料形成C级料的速度如所示（1为A生成C的速度，y2为纯B生成C的速度）可见yi随时间逐渐减小，y2则有一极大值出现。说明A级料开始时可能有一些微裂纹较易直接磨成C级料细粉，随时间延长微裂纹很快消失而难以直接磨成C级料细粉。纯B级料的粉碎速度在开始一段时间内随时间的增加（即B级料质量分数的减少）而增大。随时间的延长，虽然B级料的总量减少但较细粒级含量增加而使速度加大。当B级料的总量降低到一定程度且较细粒级含量增加到大时速度达到大，之后较细粒级含量随B级料总量的降低而降低使粉碎速度逐步降低。因此，B级料粉碎速度与该级粒度分布有关，其直接影响到时间指数mB.由以上分析，当粒级范围宽时，由于各粒度的粉碎动力学参数不同则其不同的粒度分布将导致该粒级范围的动力学规律出现差异，因此确定粒级组分时应尽量采用窄的粒级范围。

　　5结论通过对石英原料球磨粉碎试验及相应的动力学分析，得出以下结论。

　　常规一级动力学描述石英原料粉碎速度在理论上不够明晰，此时动力学参数并非常数，而与时间有关。

　　修正时间动力学可较为清晰地表达其粉碎速度，拟合的回归方程对各粒级瞬时浓度预测精度高，且得到了动力学常数。

　　分析了不同粒级组分粉碎速度差异及原因，特别对于宽粒级组分，由于粒级内粒度分布及逐级粉碎作用，可造成速度随时间（或该级总浓度）变化出现峰值。

　　时间指数不仅与物料性质及粉碎条件有关，还与该粒级组分中的粒度分布有关。为预测准确，在划分粒级组分时应尽量使其粒度范围小，即细划。

　　对于连续球磨过程，尚须测定不同粒级颗粒在球磨机中的停留时间分布，结合获得的动力学方程，由离集流模型即可预测粉碎结果。

　　还应当说明的一点是实验室条件下测定石英原料在研磨7.5h后，250目筛余达11.8已符合大生产细度要求，但实际大生产研磨时间在llh以上，问题除了所谓小试放大到工业规模造成差别外，还告诉我们应调节工艺步骤，如进料先处理到一定粒度再入磨以减少料与料之间的再次破碎从而保证石英原料颗粒料在泥浆中的骨架作用等。