WikiDer > Rawmill - Википедия

Валковая мельница для сухого процесса среднего размера

А сырьевая мельница это оборудование, используемое для измельчения сырья в "Rawmix"при изготовлении цемент. Rawmix затем подается в цементная печь, что превращает его в клинкер, который затем измельчается, чтобы сделать цемент в цементная мельница. Стадия измельчения сырья процесса эффективно определяет химический состав (и, следовательно, физические свойства) готового цемента и оказывает большое влияние на эффективность всего производственного процесса.

История

История развития технологии измельчения сырья определяет раннюю историю цементной технологии. На других этапах производства цемента на первых порах использовались существующие технологии. Ранние гидравлические материалы, такие как гидравлическая известь, натуральные цементы и Паркер Римский цемент все были основаны на «натуральном» сырье, обожженном «на месте». Поскольку эти природные смеси минералов встречаются редко, производители были заинтересованы в создании мелкозернистой искусственной смеси легкодоступных минералов, таких как известняк и глина, которые можно было бы использовать таким же образом. Типичной задачей было бы приготовить однородную смесь из 75% мела и 25% глины и сжечь ее для получения «искусственного цемента». Разработка «мокрого» метода производства мелкозернистой глины в керамика промышленность предоставила средства для этого. По этой причине в ранней цементной промышленности использовался «мокрый процесс», при котором сырье измельчали ​​вместе с водой для получения суспензии, содержащей 20–50% воды. Обе Луи Вика и Джеймс Фрост использовали эту технику в начале 19 века, и это оставалось единственным способом создания rawmix для портландцемент до 1890 г. Модификацией техники, использовавшейся в ранней индустрии, было «двойное обжигание», при котором твердый известняк обжигали и гашили перед соединением с глиняной суспензией. Этот метод позволяет избежать шлифования твердого камня и использовался, среди прочего, Джозеф Аспдин. Технология раннего измельчения была плохой, а ранние суспензии делались жидкими с высоким содержанием воды. Затем суспензии давали возможность постоять в больших резервуарах («задних стенках для суспензии») в течение нескольких недель. Крупные, не измельченные частицы падали на дно, а избыток воды поднимался наверх. Воду периодически декантировали до тех пор, пока не осталась плотная лепешка консистенции гончарной глины. Его разрезали на части, выбрасывая крупнозернистый материал на дне, и сжигали в печи. Влажное измельчение сравнительно энергоэффективно, поэтому, когда появилось хорошее оборудование для сухого измельчения, мокрый процесс продолжался в течение всего 20 века, часто с использованием оборудования, которое Джозайя Веджвуд признал бы.

Материалы шлифованные

Rawmixes содержит правильно сбалансированный химический состав для производства силикатов кальция (алит и белите) и флюсы (алюминат и феррит) в печи. Данные химического анализа при производстве цемента выражаются в оксидах, и наиболее важными из них при проектировании rawmix являются SiO.₂, Al₂О₃, Fe₂О₃ и СаО. В принципе, любой материал, который может вносить какой-либо из этих оксидов, может быть использован в качестве сырьевого компонента. Поскольку основным необходимым оксидом является CaO, наиболее распространенным компонентом rawmix является известняк, а остальные в основном вносят глина или же сланец. Незначительные корректировки химического состава вносятся небольшими добавками материалов, таких как показанные ниже.

Типичный химический анализ компонентов rawmix:

Примечание: LoI₉₅₀ это Потери при возгорании при 950 ° C и представляет собой (приблизительно) потери компонентов во время обработки в печи. Он состоит в основном из CO₂ из карбонатов, H₂O из глинистых гидратов и органического углерода.

Используя эти материалы, можно составить типичные сырые смеси:

• Смесь 1: Цемент общего назначения: 88,0% серого известняка, 8,9% глины, 2,2% песка и 0,9% окалины.
• Смесь 2: сульфатостойкий цемент: 87,6% серого известняка, 5,2% глины, 5,0% песка и 2,2% окалины.
• Смешайте 3: Белый цемент: Белый известняк 82,3%, каолин 6,8%, песок 10,9%.

Химический анализ этих сырых смесей будет следующим:

Показанные сырье и смеси являются только «типичными»: возможны значительные различия в зависимости от доступного сырья.

Контроль второстепенных элементов

Помимо основных оксидов (CaO, SiO₂, Al₂О₃ и Fe₂О₃) второстепенные оксиды в лучшем случае являются разбавителями клинкера и могут быть вредными. Однако цементное сырье по большей части выкапывается из земной коры и содержит большинство элементов в периодическая таблица в некотором количестве. Поэтому производитель выбирает материалы таким образом, чтобы вредное воздействие второстепенных элементов было минимальным или контролировалось. Незначительные элементы, которые часто встречаются, следующие:

• Фтор полезен для печного процесса тем, что позволяет алиту образовываться при более низкой температуре. Однако при содержании в клинкере более 0,25% время схватывания цемента замедляется и неравномерно.
• Щелочных металлов (в первую очередь натрий и калий) вызывают проблемы при обработке, поскольку они образуют летучие соли в системе печи. Они испаряются в зоне обжига печи и повторно конденсируются в более холодных областях подогревателя, вызывая закупорку. Щелочи также вредны для бетона, потенциально вызывая щелочная кремнеземная реакция. По этой причине многие стандарты ограничивают щелочи (обычно выражаются как «общий эквивалент соды», который представляет собой Na₂O + 0,658 К₂О). Типичные пределы спецификации находятся в диапазоне 0,5–0,8%.
• MgO вызывает проблемы на уровнях более 2,5%. Небольшие количества находятся в твердом растворе клинкерных минералов, но выше 2,5% «свободный» MgO присутствует в клинкере в виде периклаз. Это может медленно гидратироваться до Mg (OH).₂ с расширением в затвердевшем бетоне, вызывающим растрескивание. Тщательная обработка клинкера для сохранения периклаза в микрокристаллической форме позволяет управлять уровнями до 5% без серьезных последствий. Все стандарты ограничивают MgO, типичные пределы находятся в диапазоне 4-6%.
• п₂О₅ при уровнях выше 0,5% начинает вызывать медленное схватывание и низкую реакционную способность клинкера.
• Хлор образует очень летучие соли и, как следствие, засорение подогревателя, и обычно не превышает 0,1% в rawmix.
• TiO₂ встречается повсеместно, но редко присутствует на уровнях (~ 1%), которые могут вызвать проблемы.
• Хром может образовывать хроматы (Cr [VI]) в цементе, особенно когда клинкер содержит большое количество сульфатов. Хроматы вызывают аллергический контактный дерматит у потребителей цемента, и по этой причине содержание Cr [VI] в цементе ограничено во многих стандартах до 0,0002%. Типичные натуральные сырые смеси содержат около 0,01% Cr.₂О₃, и на этом уровне можно контролировать образование Cr [VI]. Хром, присутствующий в цементе в виде Cr [III], не имеет значения.
• Mn₂О₃ не вреден, действуя как заменитель железа. Но он придает цементу больше цвета, чем железо, и с высоким содержанием марганца.₂О₃ цементы (> 1%) почти черные.
• ZnO встречается в некоторых добавках rawmix (а также в шинах, используемых в качестве топлива для печей). При уровнях выше 0,2% он вызывает медленное схватывание и низкую реакционную способность клинкера.
• Стронций и барий действуют как заменители кальция и начинают снижать реактивность клинкера только на 1,5% и 0,2% соответственно.
• Токсичные тяжелые металлы: среди них низкие уровни мышьяк, селен, кадмий, сурьма и вольфрам не представляют проблемы, потому что они абсорбируются в основной структуре клинкера в виде анионов. С другой стороны, Меркурий, таллий и вести должны тщательно контролироваться, поскольку они могут выделяться в виде летучих галогенидов в выхлопных газах печи.

Мокрые мельницы

Влажное измельчение более эффективно, чем сухое измельчение, поскольку вода покрывает вновь образованные поверхности разрушенных частиц и предотвращает повторную агломерацию. Процесс смешивания и гомогенизации rawmix также намного проще, когда он находится в форме суспензии. Недостатком является то, что воду из полученной суспензии необходимо впоследствии удалить, а это обычно требует больших затрат энергии. Хотя энергия была дешевой, мокрое измельчение было обычным явлением, но с 1970 года ситуация резко изменилась, и новые установки для мокрого процесса сейчас устанавливаются редко. Мокрый помол выполняется двумя различными способами: промывочными и шаровыми мельницами.

Стиральная машина

Он представляет собой самую раннюю технологию измельчения сырья и использовался для измельчения мягких материалов, таких как мел и глина. Он скорее похож на кухонный комбайн. Он состоит из большой чаши (диаметром до 15 м), в которую вместе с потоком воды опрокидывается измельченное (до менее 250 мм) сырье. Материал перемешивается вращающимися наборами бороны. Наружные стенки чаши состоят из решеток или перфорированных пластин, через которые может проходить мелкий продукт. Измельчение в значительной степени является автогенным (то есть происходит за счет столкновения кусков сырья) и очень эффективно, выделяя мало тепла, при условии, что материалы мягкие. Обычно две или три стиральные мельницы подключаются последовательно, причем выпускные отверстия последовательно уменьшаются. Вся система может производить суспензию с расходом всего 5 кВт · ч электроэнергии на тонну сухого вещества. Относительно твердые минералы (например, кремень) в смеси более или менее не затрагиваются процессом измельчения и оседают в основании мельницы, откуда они периодически выкапываются.

Шаровые мельницы и барабаны

В шаровая мельница позволяет измельчать более твердые известняки, которые встречаются чаще, чем мел. Шаровая мельница состоит из горизонтального цилиндра, который вращается вокруг своей оси. В нее помещаются мелющие тела сферической, цилиндрической или стержневой формы размером 15–100 мм, которые могут быть из стали или различных керамических материалов, и занимать 20–30% объема мельницы. Корпус мельницы футерован стальными или резиновыми пластинами. Измельчение происходит за счет ударов и истирания мелющих тел. Различные минеральные компоненты сырой смеси подают в мельницу с постоянной скоростью вместе с водой, и суспензия течет из выпускного конца. Промывной барабан имеет аналогичную концепцию, но содержит мало мелющих тел или совсем не содержит их, поскольку измельчение является самогенным, за счет каскадного действия более крупных кусков сырья. Он подходит для мягких материалов, в особенности для кремневого мела, где неотшлифованный кремень действует как мелющая среда.

Тонкость суспензии и влажность

Резервуар для хранения навозной жижи объемом 1500 м3, смешанный и предотвращенный от осаждения с помощью вращающегося рычага, нагнетающего сжатый воздух

Важно, чтобы крупные частицы (> 150 мкм для карбоната кальция и> 45 мкм для кварца) были удалены из rawmix, чтобы облегчить химическое соединение в печи. В случае суспензий более крупные частицы можно удалить с помощью гидроциклоны или просеивающие устройства. Для этого требуется определенное количество энергии, подаваемой насосом высокого давления. Этот процесс, а также перемещение и смешивание суспензии требует тщательного контроля вязкости суспензии. Ясно, что более жидкую суспензию легко получить, добавив больше воды, но за счет больших затрат энергии на ее последующее удаление. Таким образом, на практике густота суспензии зависит от оборудования завода. Цементные сырые смеси Пластмассы Бингема который также может выставлять тиксотропный или же реопектический поведение. Энергия, необходимая для перекачивания суспензии с желаемой скоростью, регулируется в основном за счет ее предел текучести, а это, в свою очередь, изменяется более или менее экспоненциально в зависимости от соотношения твердые вещества / жидкость суспензии. На практике, дефлокулянты часто добавляются для поддержания прокачиваемости при низком содержании влаги. Обычные используемые дефлокулянты (при типичных мощностях дозы 0,005–0,03%): карбонат натрия, силикат натрия, полифосфаты натрия и лигносульфонаты. При благоприятных обстоятельствах можно получить перекачиваемые суспензии с содержанием воды менее 25%.

Растворы часто содержат минералы разной твердости, такие как кальцит и кварц. Их одновременное измельчение на сырьевой мельнице неэффективно, потому что энергия измельчения преимущественно используется при измельчении более мягкого материала. В результате образуется большое количество слишком мелкого мягкого материала, который «смягчает» измельчение более твердого минерала. По этой причине песок иногда измельчают отдельно, а затем подают на главную сырьевую мельницу в виде мелкодисперсной суспензии.

Сухие сырьевые мельницы

Шаровая мельница с сухим процессом очистки воздуха

Типовая схема валковой мельницы

Сухие сырьевые мельницы - это обычная используемая сегодня технология, позволяющая минимизировать потребление энергии и CO.₂ выбросы. Как правило, цементное сырье в основном добывается в карьерах и поэтому содержит определенное количество естественной влаги. Попытка измельчить влажный материал безуспешна, потому что образуется трудноразрешимая «грязь». С другой стороны, тонкий материал сушить намного легче, чем грубый, потому что крупные частицы удерживают влагу глубоко в своей структуре. Поэтому на сырьевой мельнице обычно одновременно сушат и измельчают материалы. Для подачи этого тепла может использоваться печь с горячим воздухом, но обычно используются горячие отходящие газы печи. По этой причине мельница обычно размещается рядом с подогревателем печи. Типы сухой сырьевой мельницы включают шаровые мельницы, валковые мельницы и молотковые мельницы.

Шаровые мельницы

Они похожи на цементные мельницы, но часто с большим потоком газа. Температура газа регулируется за счет отвода холодного воздуха, чтобы гарантировать получение сухого продукта без перегрева мельницы. Продукт попадает в воздушный сепаратор, который возвращает негабаритные частицы на вход мельницы. Иногда мельнице предшествует молотковая мельница с горячим воздухом, которая выполняет большую часть сушки и производит сырье для мельницы миллиметрового размера. Шаровые мельницы довольно неэффективны и обычно требуют 10–20 кВт · ч электроэнергии для производства тонны сырой смеси. Мельница Aerofall иногда используется для предварительного измельчения крупных влажных кормов. Это короткая полусамоизмельченная мельница большого диаметра, обычно содержащая 15% по объему очень больших (130 мм) мелющих шаров. Подача может составлять до 250 мм, и большие куски производят большую часть измельчающего действия. Мельница обдувается воздухом, а мелкие частицы уносятся с потоком газа. Дробление и сушка эффективны, но продукт крупный (около 100 мкм) и обычно повторно измельчается в отдельной шаровой мельнице.

Валковые мельницы

Это стандартная форма в современных установках, иногда называемая вертикальные шпиндельные фрезы. В типичном устройстве материал подается на вращающийся стол, на который стальные ролики давят. Вблизи тарелки поддерживается высокая скорость потока горячего газа, так что мелкие частицы уносятся, как только они образуются. Газовый поток переносит мелкие частицы во встроенный воздушный сепаратор, который возвращает более крупные частицы на путь измельчения. Мелкодисперсный материал уносится выхлопными газами и улавливается циклоном перед перекачкой в ​​хранилище. Оставшийся запыленный газ обычно возвращается в основное пылеулавливающее оборудование печи для очистки. Размер загружаемого материала может быть до 100 мм. Вальцовые мельницы эффективны, они потребляют примерно половину энергии, чем шаровая мельница, и, кажется, нет предела доступному размеру. Установлены валковые мельницы производительностью более 800 тонн в час. В отличие от шаровых мельниц, подача в мельницу должна быть регулярной и бесперебойной; в противном случае возникает разрушительная резонансная вибрация.

Молотковые мельницы

Молотковые мельницы (или «сушилки-дробилки»), продуваемые горячими отходящими газами печи, имеют ограниченное применение там, где измельчается мягкое влажное сырье. Простая конструкция означает, что она может работать при более высоких температурах, чем другие мельницы, что обеспечивает высокую сушильную способность. Однако измельчение происходит плохо, и продукт часто повторно измельчают в шаровой мельнице.

Примечания и ссылки