عنوان پایان‌نامه
مطالعه بررسی و بهینه سازی مدارهای خردایش کارخانه سیمان اردبیل
- رشته تحصیلی
- مهندسی معدن -فرآوری موادمعدنی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 1911;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 48171
- تاریخ دفاع
- ۱۱ اسفند ۱۳۸۹
- دانشجو
- ابراهیم قاسمی اردی
- استاد راهنما
- اکبر فرزانگان
- چکیده
- کارخانه‌ی سیمان اردبیل دارای دو مدار مشابه مجزا برای خردایش کلینکر در بخش پایانی مدار تولید است، که به اصطلاح، Z1 و Z2 نامیده می‌شوند. هر یک از این مدارها شامل یک «آسیای گلوله‌ای لوله‌ای دو اطاقکی» در مدار بسته با یک جداکننده هوایی است. برای شبیه‌سازی مدارهای آسیاکنی پایانی این کارخانه، نمونه‌های بسیاری از جریان‌های موجود در مدارها، در مراحل مختلف برداشته شد. همچنین پس از توقف کامل مدار، از داخل آسیاها و در امتداد محور طولی، از نقاط با فاصله‌ی یکسان از یکدیگر، نمونه‌برداری شد. سپس دانه‌بندی نمونه‌ها با استفاده از آنالیز سرندی و پراش‌سنجی لیزری به دست آمد و به همراه دبی جریان‌های مختلف موازنه جرم شدند. بعلاوه اندیس کار باند و تابع شکست نمونه‌ی بار ورودی به آسیا (مخلوط کلینکر، پوزولان و گچ) در آزمایشگاه تعیین شدند. در ادامه تابع انتخاب صنعتی با استفاده از تابع شکست به دست آمده و نرم‌افزار NGOTC تعیین شد، بعد از تعیین تابع شکست، تابع انتخاب، پارامترهای توزیع زمان ماند مواد داخل آسیا و همچنین پارامترهای مدل وایتن برای جداکننده‌های هوایی و دیافراگم میانی آسیاها، از این داده‌ها برای کالیبراسیون مدلهای مورد استفاده در شبیه‌سازی استفاده شد. برای شبیه‌سازی مدارها از نرم‌افزار BMCS که قادر است مدارهای مختلف خردایش را شبیه‌سازی کند استفاده شد. در این تحقیق، مدلهای ریاضی آسیای گلوله‌ای و منحنی کارآیی جدایش برای شبیه‌سازی آسیاهای لوله‌ای و مدل منحنی کارآیی جدایش برای شبیه‌سازی جداکننده هوایی به کار گرفته شدند. برنامه BMCS در شبیه‌سازی آسیای گلوله‌ای از مدل «موازنه جمعیت» برای توصیف ریاضی فرآیند شکست و «مدل مخازن به دنبال هم» برای توصیف ریاضی توزیع زمان ماند و در شبیه‌سازی دیافراگم میانی و جداکننده هوایی از «مدل وایتن» برای توصیف ریاضی منحنی کارآیی جدایش استفاده می‌کند. پارامترهای مدل وایتن نیز با استفاده از جعبه ابزار «الگوریتم ژنتیک» نرم‌افزار MATLAB تعیین شد. همخوانی نزدیک نتایج شبیه‌سازی و داده‌های واقعی نشان دهنده دقت نمونه‌برداری، مدلهای مورد استفاده و کالیبراسیون آن‌ها و اعتبار پیش‌بینی‌ها توسط شبیه‌ساز است. در انتها با تغییر پارامترهای مختلف و شبیه‌سازی‌های جدید بر اساس این پارامترها، شرایط بهینه آسیا تعیین شد و پیشنهاد گردید پارامترهای عملیاتی جداکننده‌های هوایی مورد بازرسی و اصلاح قرار گیرد. ثابت شد که وضعیت عملیاتی و کارکرد جدایشی جداکننده های هوایی مدارها از لحاظ دقت (تیزی) جدایش، حد جدایش، و بار برگشتی خوب نبوده و می بایست، اصلاحات که از نوع جداکننده راندمان ) ،Z اساسی در این بخش از مدار صورت گیرد تا برای جداکننده ی هوایی مدار 1 از 97 میکرون به 40 ،Z بالا است) حد جدایش از 53 میکرون به 30 میکرون و برای جداکننده ی هوایی 2 95 ) به t/h میکرون کاهش یابد، در این صورت ظرفیت خوراک تازه ورودی آسیای این مدارها (از حداکثر 105 قابل افزایش بوده و نسبت بار در گردش این مدارها نیز از 57 درصد و t/h تا 110 و (Z و 2 Z ترتیب ( 1 22 درصد (که بسیار پایین تر از حد معمول است) به مقدار 118 درصد و 127 درصد افزایش می یابد.
- Abstract
- Clinker grinding section in Ardabil cement plant consists of two production lines, namely Z1 and Z2. The grinding circuit in each production line is formed by a two-compartment tube ball mill in closed circuit with an air separator. To simulate these grinding circuits, several samples were collected from streams around the processing units and inside the tube mill in various stages. Then, tube mill was crash stopped in order to collect samples from inside, along the mill axis, at specified distances. Particle size distributions of collected samples were determined with dry sieve and laser analyses. Results of particle size distribution analyses and flow rates of all streams were mass balanced before being used in modeling and simulation studies. Bond work index and breakage function for each size fraction of mill feed (consisting of clinker, pozzolan and gypsum) were determined in laboratory. Then, industrial-scale selection functions were estimated using NGOTC (Numerical Grinding Optimization Tools in C) based on obtained breakage function. After determination of breakage functions, selection functions, residence time distribution parameters and Whiten model parameters for air separator and the diaphragms between the two compartments, calibration of simulation models were done. BMCS (BMCS-based Modular Comminution Simulator) software was used to simulate circuits for a given throughput and feed particle size distribution. For simulation of ball mill, BMCS uses population balance model for mathematical description of breakage processing, Weller’s model for residence time distribution, and Whiten model for efficiency curve in simulation of intermediate diaphragm and air separator. Parameters of Whiten model were determined by GA (Genetic Algorithm) toolbox of MATLAB. A good match between measured data and simulated results shows the accuracy of sampling, used models, calibration step and reliability of predictions by the simulator. The results of circuit simulations show that cut point of Z1 air separator can be reduced from 53 micron to 30 micron and Z2 air separator cut point can be reduced from 97 micron to 40 micron. Therefore, capacity of fresh feed input to tube mills (Z1 and Z2) can be set on 110 and 105 t/h based on BMCS simulations, respectively and presently low circulating load ratios can be increased from 57% and 22% to 118% and 127% for Z1 and Z2, respectively.
