بهبود عملکرد جداکننده هوایی دینامیکی کارخانه گندله‌سازی شرکت معدنی و صنعتی گل‌گهر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

بخش مهندسی معدن، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران

چکیده

این تحقیق با استفاده از ترکیب روش‌های شبیه‌سازی مانند CFD و DEM، اندازه‌گیری‌های آزمایشگاهی و مشاهدات میدانی، به توصیف دقیق، تحلیل عملکرد و عیب‌یابی جداکننده هوایی به‌عنوان یکی از تجهیزات اصلی مدار خردایش خشک کارخانه گندله‌سازی گل‌گهر پرداخته است. تأثیر عوامل مختلف عملیاتی بر کارایی جداکننده و میزان حساسیت آن به هر عامل در آزمایش‌هایی بررسی شد. در یک آزمایش، دو استراتژی مختلف کنترلی برای تعیین تأثیر سرعت چرخش قفس بر کیفیت محصول مقایسه شدند. نتایج نشان دادند در حالتی که دور قفس ثابت بود، عدد بلین (میزان ریزی) محصول جداکننده نسبت به حالتی که دور قفس متغیر بود، از 240±1154 به 72 ±1195 سانتی‌مترمربع بر گرم رسید. به‌عبارت‌دیگر، انحراف معیار نسبی آن از 11 درصد به 3 درصد کاهش یافت که نشان‌دهنده محصول ریزتر با نوسان کمتر بود. با تصویربرداری و مشاهده مستقیم مشخص شد که تجمع ذرات ریز با ابعاد متوسط 7 میکرون در محفظه حلزونی اتفاق افتاده است. ازجمله علل آن می‌توان به عدم کارکرد صحیح دریچه تخلیه و ورود هوای اضافی از ته‌ریز سیکلون، چینش نامناسب صفحات دمپر و کاهش سرعت جریان هوا، افت کارایی غبارگیر کیسه‌ای و توزیع غیریکنواخت هوا در محفظه حلزونی اشاره کرد. برای کاهش اثر این مشکلات، اقداماتی نظیر تنظیم وزنه روی دریچه تخلیه ته‌ریز سیکلون، تغییر چینش صفحات دمپر جهت توزیع یکنواخت و افزایش سرعت هوا، افزایش مکش غبارگیر کیسه‌ای با مسدود کردن ورودی‌های اضافی هوا و تغییر بازشدگی صفحات راهنمای دور قفس جهت توزیع یکنواخت هوا انجام شدند. پس از پایش 10 ماهه بعد از اعمال این تغییرات، میزان نشست مواد در محفظه حلزونی اندازه‌گیری و مشخص شد که از 30 درصدِ سطح مقطع به 10 درصد کاهش‌یافته است. در بررسی دیگری با استفاده از شبیه‌سازی DEM، نحوه توزیع خوراک روی صفحه توزیع‌کننده به‌عنوان عامل کلیدی در تعیین کارایی جدایش مطالعه شد. در طرح اصلی، توزیع خوراک غیریکنواخت بود و بار به‌صورت یک‌طرفه روی قفس توزیع می‌شد. جهت رفع این مشکل، طرح جدیدی پیشنهاد شد و تحلیل نتایج شبیه‌سازی نشان داد که توزیع خوراک به‌صورت یکنواخت‌تر درآمده و انحراف معیار نسبی توزیع ذرات در اطراف صفحه با 95 درصد اطمینان از 30 درصد به 5 درصد بهبود و کاهش یافت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Improving the performance of the dynamic air separator of the pelletizing plant of the GoleGohar Mining and Industrial Company

نویسندگان [English]

  • Mohammad Ansari
  • Payman Khademi
  • Amir Ali Pourkhosravani
  • Ali reza Ghasemi
  • Vahid Karbakhsh
  • Samad Banisi
Dept. of Mining Engineering, Faculty of Engineering, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran
چکیده [English]

This study focuses on improving the performance of a dynamic air separator in the pelletizing plant of GoleGgohar Mining and Industrial Company. The research combines simulation tools such as Computational Fluid Dynamics (CFD) and Discrete Element Method (DEM), laboratory measurements, and field observations to analyze the separator's performance and identify operational issues. The study investigates the impact of various operational parameters on the separator's efficiency and sensitivity to each parameter. Two control strategies for adjusting the cage rotation speed were tested, revealing that constant cage speed resulted in a finer product with less fluctuation in the Blaine number in compare with the variable cage speed (from 1154±240 to 1195±72 cm²/g). The accumulation of fine particles (average size of 7 μm) in the volute chamber was identified, attributed to issues such as improper discharge valve operation, uneven air distribution, and reduced bag filter efficiency. Corrective measures, including adjusting the cyclone discharge valve, repositioning damper plates, increasing air velocity, and modifying the cage guide vanes, reduced material deposition in the volute chamber from 30% to 10% of the cross-sectional area. DEM simulations highlighted the importance of uniform feed distribution on the separator's efficiency, leading to a proposed design modification that improved feed distribution and improved particle distribution relative standard deviation from 30% to 5%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dynamic air separator
  • CFD
  • DEM
  • Troubleshooting
  • Characterization
  • GoleGohar

مراجع

[1]                 Y. Zhang, A. Kavetsky, T. Napier-Munn, D. Rapson, Effects of separator efficiency on clinker grinding circuits: a computer simulation study, ZKG International: Ausgabe B, 41 (1988) 501-505.
[2]                 M. Shapiro, V. Galperin, Air classification of solid particles: a review, Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 44 (2005) 279-285.
[3]                 O. Altun, H. Benzer, Selection and mathematical modelling of high efficiency air classifiers, Powder Technology, 264 (2014) 1-8.
[4]                 R. Guizani, H. Mhiri, P. Bournot, CFD study of the effect of rotation speed on dynamic air separator flow characteristics and pressure drop, 2014 5th International Renewable Energy Congress (IREC), 2014, pp. 1-6.
[5]                 C. Herrmann, Increased Cement Grinding Efficiency by Using High-Efficiency Separators, IEEE Transactions on Industry Applications, IA-22 (1986) 330-337.
[6]                 L. Guo, J. Liu, S. Liu, J. Wang, Velocity measurements and flow field characteristic analyses in a turbo air classifier, Powder Technology, 178 (2007) 10-16.
[7]                 Y. Feng, J. Liu, S. Liu, Effects of operating parameters on flow field in a turbo air classifier, Minerals Engineering, 21 (2008) 598-604.
[8]                 B. Beke, The Process of Fine Grinding, M. Nijhoff/Dr. W. Junk Publishers1981.
[9]                 K. Nageswararao, A critical analysis of the fish hook effect in hydrocyclone classifiers, Chemical Engineering Journal, 80 (2000) 251-256.
[10]             B.C. Flintoff, L.R. Plitt, A.A. Turak, Cyclone modelling: A review of present technology, Canadian Institute of Mining, Metallurgy and Petroleum, 1987.
[11]             A.K. Majumder, P. Yerriswamy, J.P. Barnwal, The “fish-hook” phenomenon in centrifugal separation of fine particles, Minerals Engineering, 16 (2003) 1005-1007.
[12]             Q.L.J.Y.Y. Huang, Turbo air classifier guide vane improvement and inner flow field numerical simulation, Powder Technology, 226 (2012) 10-15.
[13]             C. Eswaraiah, S.I. Angadi, B.K. Mishra, Mechanism of particle separation and analysis of fish-hook phenomenon in a circulating air classifier, Powder Technology, 218 (2012) 57-63.
[14]             M. Esmaeilpour, A. Mohebbi, V. Ghalandari, CFD simulation and optimization of an industrial cement gas–solid air classifier, Particuology, 89 (2024) 172-184.
[15]             P. Cleary, Discrete element modelling of industrial granular flow applications, TASK. Quarterly - Scientific Bulletin, 2 (1998).
[16]             H.P. Zhu, A.B. Yu, A theoretical analysis of the force models in discrete element method, Powder Technology, 161 (2006) 122-129.
[17]             A. EDEM, EDEM 2022 User's Guide, 2022.
[18]             A.R. Ghasemi, A.R. Hasankhoei, G.A. Parsapour, E. Razi, S. Banisi, A combined physical and DEM modelling approach to improve performance of rotary dryers by modifying flights design, Drying Technology, 39 (2021) 548-565.
[19]             A.R. Hasankhoei, M. Maleki-Moghaddam, A. Haji-Zadeh, M.E. Barzgar, S. Banisi, On dry SAG mills end liners: Physical modeling, DEM-based characterization and industrial outcomes of a new design, Minerals Engineering, 141 (2019) 105835.
[20]             S.B. Pope, Turbulent flows, Measurement Science and Technology, 12 (2001) 2020-2021.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 21 بهمن 1403
  • تاریخ بازنگری: 02 فروردین 1404
  • تاریخ پذیرش: 27 فروردین 1404

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار