ЛЕКЦИЯ №16
ТЕМА: ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ КЛИНКЕРА И ДОБАВОК К ЦЕМЕНТУ. ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕМЕНТА ПО ОТКРЫТОМУ И ЗАМКНУТОМУ ЦИКЛУ
Помол клинкера — важный технологический процесс, один из наиболее энергоемких в цементном производстве. Многие свойства цемента (активность, интенсивность нарастания прочности, морозостойкость и др.) зависят не только от химического и фазового состава клинкера, но и от тонкости помола.
Клинкер и добавки измельчают в трубных мельницах открытого и замкнутого цикла.
Схемы помола
1. Одностадийный в открытом цикле (если не требуется высокой уд. поверхности)
2. Двухстадийный в открытом цикле (напр, при получении шлакоПЦ: клинкер грубо молят в короткой мельнице, затем крупку и шлак – во второй мельнице)
3. Одностадийный в замкнутом цикле с сепараторами (наиболее целесообразен для БТЦ и высокопрочных ПЦ: измельченный клинкер подается в сепараторы, крупка возвращается на домол, а готовый продукт – в силосы; эта схема проста и ее можно быстро перевести на открытый цикл; недостаток - перемол)(вариант – сепарирование после первой или второй камеры и отправка крупки во вторую камеру мельницы; эффективность помола, сложность оборудования)
4. Двухстадийный в замкнутом цикле (сепарация после первой и второй мельниц)
На последних стадия измельчения в мельнице развивается высокая температура (до 150-160 оС), производительность падает. Для снижения температуры можно впрыскивать воздушно-водяную смесь (не более 1,5% массы цемента. Могут вводиться ПАВ.
Трубные мельницы сравнительно просты по конструкции, удобны в эксплуатации, обеспечивают высокую степень измельчения, поддаются автоматизации. Однако они имеют существенные недостатки: малы скорости воздействия мелющих тел на материал, в работе измельчения участвует только часть мелющих тел; рабочее пространство барабана используется всего на 35—45%; высокий удельный расход электроэнергии (35— 40 кВт ч/т цемента); значительный износ мелющих тел и футеровки (1—1,2 кг/т цементного клинкера); большая металлоемкость, высокий шум при работе. При этом удельная производительность составляет около 0,1 т/ч на 1 т массы мельницы, к. п. д. 0,005—0,01.
Мельницы загружают мелющими телами на 28—35% их объема. Массу и ассортимент мелющих тел подбирают путем испытаний мельницы, при которых проверяют ее производительность и тонкость помола в отдельных камерах. Износ мелющих тел возмещают периодической догрузкой их через определенные промежутки времени (не реже чем через 100 ч работы). Через длительный срок работы (не реже чем через 1800 — 2000 ч) мелющие тела полностью заменяют. Способность материалов к измельчению оценивается коэффициентом размолоспособности, представляющим собой отношение удельного расхода энергии при измельчении эталонного материала к удельному расходу энергии на измельчение сопоставляемого с ним материала при одинаковой степени их измельчения. Обычно эталоном служит цементный клинкер средней размалываемости, коэффициент размолоспособности которого принимается за единицу. Коэффициент размолоспособности для известняка 1,2—1,8; для доменного шлака (гранул) 0,8—1,1; для сухой глины 1,5—2.
На рисунке показана трубная мельница 2х10,5 с центральным приводом. Барабан 3, установленный в подшипниках 2, приводится во вращение двигателем 9 через редуктор 7 и промежуточный вал 6. Материал подается в барабан по загрузочному устройству 1, а готовый продукт выводится при помощи разгрузочного устройства 5. В средней части барабана размещена разгрузочно-загрузочная межкамерная секция. Мельница снабжена системой централизованной смазки 10 для обслуживания редуктора и подшипников барабана. Для ремонтных работ мельница имеет вспомогательный привод 8. Для понижения температуры и снятия статического электричества, возникающего во второй камере при истирании клинкера с добавками, в мельницу вводится вода из установки 11, состоящей из насоса, распределительной системы, трубопроводов и форсунки.
Помол происходит в следующей последовательности:
Рисунок 16.1 – трубная мельница 2х10,5 м: 1 -загрузочная воронка,2-питатель,3-полый шнек, 4-полая цапфа, 5-межкамерная перегородка, 6-конус, 7-торцевая решетка, 8- лопасти, 9- конус, 10-трубошнек, 11-патрубок, 12-окна, 13-сито, 14-патрубок готового продукта, 15 - патрубок
Материал подается в загрузочную воронку 1 и далее через питатель 2 и полый шнек 3, расположенный в полой цапфе 4, поступает в первую камеру барабана. Измельчаемый материал постепенно, продвигается через первую камеру с шарами, к межкамерной перегородке 5 и через щели в ней и при помощи элеваторных лопастей поднимается и ссыпается на конус 6, который направляет его во вторую камеру с цельпебсами. При необходимости часть материала может быть направлена снова в первую камеру. По мере измельчения материал выходит из мельницы через щели в торцевой решетке 7 и при помощи лопастей 8 и конуса 9 направляется в трубошнек 10. Шнек подает материал в патрубок 11, из которого он, просыпаясь через окна 12, попадает на сито 13. Раздробленные мелющие тела задерживаются на сите и затем отводятся по патрубку 15, а готовый продукт через патрубок 14 направляется на склад. Такой цикл работы называется открытым, а сама мельница называется проходной.
При вращении мельницы мелющие тела, прижимаемые центробежной силой инерции к стенкам барабана, поднимаются на некоторую высоту. Под действием силы тяжести, преодолевающую вертикальную составляющую силы инерции, вызываемой ею силы трения мелющие тела падают на слой материала, дробят его и частично истирают. Цильпебсы продолжают измельчение мелкодробленого материала истиранием.
Барабан мельницы сварной, выполнен из листовой стали М16С. Внутренняя поверхность барабана футерована броневыми плитами из износостойкой легированной стали со звукоизолирующей прокладкой. Первая камера футерована каблучковыми плитами, а вторая − ступенчатыми или волнистыми плитами. В некоторых случаях допускается применять специальную резиновую футеровку.
Внутри барабана посредине установлено разгрузочно-погрузочное устройство, представляющее собой систему перегородок, образующих две полости – разгрузочную и загрузочную. Первая полость имеет в стенках барабана разгрузочные окна. Вторая полость оборудована системой направляющих лопаток и загрузочным конусом. При работе мельницы по открытому циклу разгрузочные окна закрывают специальными крышками
Мельница имеет центральный привод, ведущий вал которого присоединен к выходной цапфе. Электродвигатель и редуктор вынесены в отдельное помещение, чтобы свести к минимуму попадание в них пыли.
ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕМЕНТА ПО ОТКРЫТОМУ И ЗАМКНУТОМУ ЦИКЛУ
Измельчение цементного клинкера на современных цементных заводах производится преимущественно с использованием шаровых мельниц.
В основном используются следующие технологические схемы: помол клинкера по открытому циклу и помол в замкнутом цикле с последующей классификацией получаемого материала.
Технологическая схема по открытому циклу объективно считается устаревшей, хотя на отечественных цементных заводах еще используется достаточно широко.
Трубные шаровые мельницы с открытым циклом измельчения в производстве цемента применяют как для помола сырьевых материалов, так и для окончательного помола цементного клинкера.
Длина шаровых мельниц, работающих по открытому циклу, в 4-5 раз превышает их диаметр. На цементных заводах применяют трубные мельницы размерами 4 х 13.5, 3.2 х 15, 2.6 х 13 метров и др. Их производительность при помоле цементного клинкера до остатка 8-10 % на сите № 008 достигает соответственно 90, 50, 25 т/ч. Такие мельницы приводятся во вращение двигателями соответственно 3200, 2000, 1000 кВт.
Работая в режиме повышенного энергопотребления, имея впечатляющие габаритные размеры и производительность, качество портландцемента, получаемого с использованием трубных мельниц, оставляет желать лучшего.
Рисунок 16.2 - Измельчение цементного клинкера в шаровой мельнице работающей по открытому циклу