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据统计,我国钢渣产生量已超10亿吨,但其利用率不足30%。大量排放的钢渣造成了土地侵占和环境污染,研究表明将钢渣超细粉碎至D50<10μm,能有效提高活性,作为矿物掺和料资源化利用。但现行的超细粉碎设备效率低、单机规模小,制约了超细钢渣粉的应用。本文利用钢厂余热蒸汽作为动力,对钢渣进行超细粉碎,为钢厂余热的利用,钢渣的低成本、规模化超细粉碎提供新的工艺与设备。利用CFD软件建立蒸汽动能磨粉碎腔(喷嘴喉径d_c=3.5mm)的数值模型,研究粉碎腔内流场及颗粒加速特性;对其配套的分级机及除尘器进行系统设计,建立蒸汽动能磨的中试试验平台并进行试验;在此基础上,放大模拟了大流量喷嘴的颗粒加速特性,以指导蒸汽动能磨的工业化设计。结论如下:(1)通过喷嘴(喉径d_c=3.5 mm)加速的蒸汽气流速度大于空气,入料粒度50~200μm的颗粒,经蒸汽工质加速达到最大的无因次距离(气流喷射距离与喷嘴出口直径的比)为15~21倍,粒度越大加速距离越长;颗粒群在轴心的加速速度最大,相对体积分数最低,但沿射流轴心向外加速速度越低,相对体积分数越高。(2)蒸汽动能磨易将钢渣粉碎至D50(指50%通过粒径)=4~10μm;当分级机转速一定,粉碎粒度D50=7.1μm时,随着入料粒度的增加,粉碎钢渣的产量下降,说明入料粒度对钢渣粉的产量有明显的影响,这与数值模拟中颗粒加速的特性一致;(3)喷嘴喉径d_c=8 mm、d_c=16 mm、d_c=24 mm、d_c=32 mm条件下,d=100μm的颗粒加速达到的最大无因次距离均为17倍左右,与喷嘴喉径d_c=3.5 mm时相近,说明增大喷嘴喉径,颗粒加速的无因次距离基本不变,表明蒸汽动能磨放大时,可通过无因次距离来确定粉碎腔的尺寸及相关的结构参数。在相同条件下,过热蒸汽的进口压力越高,颗粒被加速达到的速度越大,加速距离有一定增加;进口温度越高,颗粒被加速达到的速度越高,但加速距离不变。