Rawmill - Rawmill - Wikipedia

Středně velký válcový mlýn na suchý proces

A syrový mlýn je zařízení používané k drcení surovin na "rawmix "během výroby cement. Rawmix se pak přivádí do a cementová pec, což jej transformuje na slínku, který je poté rozemlet na cement v cementárna. Fáze surového mletí procesu účinně definuje chemii (a tedy fyzikální vlastnosti) hotového cementu a má velký vliv na účinnost celého výrobního procesu.

Dějiny

Historie vývoje technologie mletí surovin definuje ranou historii technologie cementu. V dalších fázích výroby cementu se v raných dobách používala stávající technologie. Brzy hydraulické materiály jako např hydraulické vápna, přírodní cementy a Parker Římský cement všechny byly založeny na „přírodních“ surovinách, spáleny „po vykopání“. Protože se tyto přírodní směsi minerálů vyskytují jen zřídka, měli výrobci zájem o výrobu jemnozrnné umělé směsi snadno dostupných minerálů, jako je vápenec a jíl, které by mohly být použity stejným způsobem. Typickým problémem by bylo vyrobit důkladnou směs 75% křídy a 25% jílu a spálit ji za vzniku „umělého cementu“. Vývoj „mokré“ metody výroby jemnozrnné hlíny v keramika průmysl poskytl prostředky, jak toho dosáhnout. Z tohoto důvodu průmysl raného cementu používal „mokrý proces“, při kterém se suroviny drtí společně s vodou, k výrobě suspenze obsahující 20–50% vody. Oba Louis Vicat a James Frost používal tuto techniku ​​na počátku 19. století a zůstal jediným způsobem výroby rawmixu portlandský cement až do roku 1890. Modifikací techniky používané v časném průmyslu bylo „dvojité vypalování“, při kterém by se tvrdý vápenec pálil a hasil před kombinováním s jílovou kaší. Tato technika zabránila broušení tvrdého kamene a byla použita mimo jiné Joseph Aspdin. Technologie předčasného mletí byla špatná a počáteční kaly byly řídké, s vysokým obsahem vody. Kaše se poté nechala několik týdnů stát ve velkých rezervoářích („kalové zádech“). Velké, nemleté ​​částice klesaly ke dnu a přebytečná voda stoupala nahoru. Voda se periodicky dekantovala, dokud nezůstal tuhý koláč konzistence keramické hlíny. To byl nakrájen na kousky, odhodil hrubý materiál na dně a spálil v peci. Mokré mletí je poměrně energeticky účinné, a tak, když bylo k dispozici dobré mlecí zařízení pro suché mletí, mokrý proces pokračoval v používání po celé 20. století, často za použití zařízení, které Josiah Wedgwood by poznal.

Materiály broušené

Surové směsi jsou formulovány tak, aby obsahovaly správně vyváženou chemii pro výrobu křemičitanů vápenatých (alite a belite ) a tavidla (hlinitany a ferit ) v peci. Údaje o chemické analýze při výrobě cementu jsou vyjádřeny jako oxidy a nejdůležitější z nich v konstrukci rawmixu jsou SiO₂Al₂Ó₃, Fe₂Ó₃ a CaO. V zásadě lze jako surovinovou složku použít jakýkoli materiál, který může přispívat kterýmkoli z těchto oxidů. Protože hlavním požadovaným oxidem je CaO, je nejčastější surovinovou složkou vápenec, zatímco k ostatním většinou přispívá jíl nebo břidlice. Drobné úpravy chemie se provádějí menšími přísadami materiálů, jako jsou ty, které jsou uvedeny níže.

Typické chemické analýzy složek rawmix:

Poznámka: LoI₉₅₀ je Ztráta zapálením při 950 ° C a představuje (přibližně) komponenty ztracené během zpracování v peci. Skládá se převážně z CO₂ z uhličitanů, H₂O z jílových hydrátů a organického uhlíku.

S použitím těchto materiálů lze skládat typické směsi surovin:

• Směs 1: Univerzální cement: 88,0% šedého vápence, 8,9% jílu, 2,2% písku a 0,9% mědi.
• Směs 2: Síranovzdorný cement: 87,6% šedého vápence, 5,2% jílu, 5,0% písku a 2,2% ve vodním měřítku.
• Mix 3: Bílý cement: 82,3% bílého vápence, 6,8% kaolinu a 10,9% písku.

Chemické analýzy těchto surovin by byly:

Zobrazené suroviny a směsi jsou pouze „typické“: v závislosti na dostupných surovinách jsou možné značné rozdíly.

Ovládání vedlejších prvků

Kromě hlavních oxidů (CaO, SiO₂Al₂Ó₃ a Fe₂Ó₃) minoritní oxidy jsou v nejlepším případě ředidly slínku a mohou být škodlivé. Cementové suroviny jsou však z větší části vykopány ze zemské kůry a obsahují většinu prvků v periodická tabulka v určitém množství. Výrobce proto vybírá materiály tak, aby byly škodlivé účinky vedlejších prvků minimalizovány nebo udržovány pod kontrolou. Drobné prvky, s nimiž se často setkáváme, jsou následující:

• Fluor je prospěšný pro proces pece v tom, že umožňuje alitu tvořit se při nižší teplotě. Při úrovních nad 0,25% ve slínku však dochází ke zpožděnému a nepravidelnému času tuhnutí cementu.
• Alkalické kovy (především sodík a draslík ) způsobují problémy se zpracováním, protože v systému pece tvoří těkavé soli. Odpařují se v zóně spalování pece a kondenzují v chladnějších oblastech předehřívače, což způsobuje ucpání. Alkálie jsou také škodlivé pro beton, což může způsobit reakce alkalického oxidu křemičitého. Z tohoto důvodu mnoho standardů omezuje alkálie (obvykle vyjádřené jako „celková ekvivalentní soda“, což je Na₂O + 0,658 K.₂Ó). Typické limity specifikací jsou v rozmezí 0,5–0,8%.
• MgO způsobuje problémy na úrovních nad 2,5%. Malá množství jsou obsažena v pevném roztoku ve slínkových minerálech, ale nad 2,5% existuje ve slínku „volný“ MgO jako periklasa. To může pomalu hydratovat na Mg (OH)₂ s roztažením ve vytvrzeném betonu, což způsobuje praskání. Pečlivé zpracování slínku, aby se periklasy udržovaly v mikrokrystalické formě, umožňují správu hladin až 5% bez vážného účinku. Všechny standardy omezují MgO, typické limity jsou v rozmezí 4–6%.
• P₂Ó₅ při úrovních nad 0,5% začíná způsobovat pomalé tuhnutí a nízkou reaktivitu slínku.
• Chlór produkuje velmi těkavé soli a následné blokování předehřívače a je obvykle omezeno na méně než 0,1% v rawmixu.
• TiO₂ je všudypřítomný, ale je zřídka přítomen na úrovních (~ 1%), které by mohly způsobit problémy.
• Chrom mohou skončit jako chromany (Cr [VI]) v cementu, zvláště když je ve slínku vysoký obsah síranů. Chromany způsobují alergická kontaktní dermatitida u uživatelů cementu, a z tohoto důvodu je obsah Cr [VI] cementu omezen v mnoha normách na 0,0002%. Typické přírodní směsi obsahují asi 0,01% Cr₂Ó₃a na této úrovni lze kontrolovat tvorbu Cr [VI]. Chrom přítomný v cementu jako Cr [III] nemá žádný dopad.
• Mn₂Ó₃ není škodlivé, působí jako náhrada železa. Ale přispívá více barvy do cementu než železo a vysoký obsah Mn₂Ó₃ cementy (> 1%) jsou téměř černé.
• ZnO se vyskytuje u některých aditiv rawmix (stejně jako u pneumatik používaných jako palivo do pecí). Při úrovních nad 0,2% způsobuje pomalé tuhnutí a nízkou reaktivitu slínku.
• Stroncium a baryum fungují jako náhrady vápníku a začínají snižovat reaktivitu slínku až na úrovních 1,5%, respektive 0,2%.
• Toxické těžké kovy: mezi nimi nízké úrovně arsen, selen, kadmium, antimon a wolfram nejsou problémem, protože jsou absorbovány v základní struktuře slínku jako anionty. Na druhou stranu, rtuť, thalium a Vést musí být pečlivě kontrolovány, protože mohou být emitovány jako těkavé halogenidy ve výfuku pece.

Mokré syrové mlýny

Mokré mletí je účinnější než mletí za sucha, protože voda pokrývá nově vytvořené povrchy rozbitých částic a zabraňuje opětovné aglomeraci. Proces míchání a homogenizace rawmixu je také mnohem jednodušší, pokud je ve formě suspenze. Nevýhodou je, že voda ve výsledné kaši musí být následně odstraněna, což obvykle vyžaduje hodně energie. Zatímco energie byla levná, mokré mletí bylo běžné, ale od roku 1970 se situace dramaticky změnila a nová továrna na mokrý proces je nyní zřídka instalována. Mokré mletí se provádí dvěma odlišnými prostředky: pračkami a kulovými mlýny.

Pračka

To představuje nejstarší technologii rawmilling a byla použita k mletí měkkých materiálů, jako je křída a jíl. Je to docela podobné kuchyňskému robotu. Skládá se z velké mísy (do průměru 15 m), do které se společně s proudem vody naklápějí rozdrcené (na méně než 250 mm) suroviny. Materiál se míchá otáčením sad brány. Vnější stěny mísy se skládají z mřížek nebo děrovaných desek, kterými může projít jemný produkt. Mletí je do značné míry autogenní (tj. Probíhá srážkou hrudek suroviny) a je velmi účinné, produkuje malé množství odpadního tepla za předpokladu, že materiály jsou měkké. Typicky jsou dva nebo tři mycí stroje zapojeny do série, které jsou opatřeny postupně menšími výstupními perforacemi. Celý systém může produkovat kejdu s výdajem pouhých 5 kW · h elektřiny na suchou tunu. Relativně tvrdé minerály (například pazourek) ve směsi jsou více či méně nedotčené procesem mletí a usazují se v základně mlýna, odkud jsou pravidelně vykopávány.

Kulové mlýny a bubny

The kulový mlýn umožňuje broušení tvrdších vápenců, které jsou běžnější než křída. Kulový mlýn se skládá z vodorovného válce, který se otáčí kolem své osy. Drží sférické, válcové nebo tyčové brusné médium o velikosti 15–100 mm, které může být ocel nebo různé keramické materiály, a zabírá 20–30% objemu mlýna. Plášť mlýna je obložen ocelovými nebo gumovými deskami. Broušení se provádí nárazem a odíráním mezi mlecím médiem. Různé minerální složky rawmixu jsou přiváděny do mlýna konstantní rychlostí spolu s vodou a suspenze běží od výstupního konce. Prací buben má podobný koncept, ale obsahuje malé nebo žádné mlecí médium, mletí je autogenní, kaskádovým působením větších kusů suroviny. Je vhodný pro měkké materiály, zejména pro jemnou křídu, kde nemletý pazourek funguje jako brusné médium.

Jemnost kalu a obsah vlhkosti

Zásobní nádrž na kejdu o objemu 1500 m³, smíchaná a zabráněná usazování pomocí rotujícího ramene vstřikujícího stlačený vzduch

Je nezbytné, aby byly z rawmixu odstraněny velké částice (> 150 μm pro uhličitan vápenatý a> 45 μm pro křemen), aby se usnadnila chemická kombinace v peci. V případě kalů lze větší částice odstranit pomocí hydrocyklony nebo prosévací zařízení. Vyžadují určité množství energie dodávané vysokotlakým čerpáním. Tento proces a pohyb a míchání kejdy vyžaduje pečlivou kontrolu viskozity kejdy. Je zjevné, že tenčí suspenze se snadno získá přidáním více vody, ale na úkor vysoké spotřeby energie pro její následné odstranění. V praxi je proto suspenze vyrobena tak silná, jak to zařízení dokáže zvládnout. Cementové směsi rawmix jsou Binghamské plasty které mohou také vystavovat tixotropní nebo reopektický chování. Energie potřebná k čerpání kejdy požadovanou rychlostí je řízena hlavně kejdou mez kluzu, a to se zase mění víceméně exponenciálně s poměrem suspenze pevných látek / kapaliny. V praxi, deflokulanty jsou často přidávány z důvodu zachování čerpatelnosti při nízkém obsahu vlhkosti. Běžně se používají deflokulanty (při typické dávce 0,005–0,03%) uhličitan sodný, křemičitan sodný, polyfosforečnany sodné a lignosulfonáty. Za příznivých okolností lze získat čerpatelné kaše s méně než 25% vody.

Surové směsi často obsahují minerály kontrastní tvrdosti, jako je kalcit a křemen. Současné mletí těchto surovin v mlýně je neúčinné, protože mlecí energie se přednostně používá při mletí měkčího materiálu. Výsledkem je velké množství nadměrně jemného měkkého materiálu, který „tlumí“ mletí tvrdšího minerálu. Z tohoto důvodu se písek někdy mletí samostatně, poté se přivádí do hlavní surové mlýny jako jemná kaše.

Suché mlýny

Suchý proces vzduchem zametaný kulový mlýn

Typické rozložení válcovny

Suché mlýny jsou dnes běžnou technologií, která umožňuje minimalizaci spotřeby energie a CO₂ emise. Obecně platí, že cementové suroviny se převážně těží, a proto obsahují určité množství přirozené vlhkosti. Pokus o broušení mokrého materiálu je neúspěšný, protože se vytváří nepoddajné „bláto“. Na druhou stranu je mnohem snazší sušit jemný materiál než hrubý, protože velké částice zadržují vlhkost hluboko ve své struktuře. Je proto obvyklé materiály v sušárně současně sušit a brousit. K dodávání tohoto tepla může být použita horkovzdušná pec, ale obvykle se používají horké odpadní plyny z pece. Z tohoto důvodu je surovina obvykle umístěna blízko předehřívače pece. Mezi typy suchého mlýna patří kulové mlýny, válcové mlýny a kladivové mlýny.

Kulové mlýny

Jsou podobné cementárny, ale často s větším průtokem plynu. Teplota plynu je řízena odváděním studeného vzduchu, aby byl zajištěn suchý produkt bez přehřátí mlýna. Produkt prochází do odlučovače vzduchu, který vrací nadměrně velké částice na vstup do mlýna. Občas mlýnu předchází horkovzdušný kladivový mlýn, který provádí většinu sušení a produkuje do mlýna krmivo o velikosti milimetrů. Kuličkové mlýny jsou poměrně neúčinné a k výrobě tuny rawmixu obvykle vyžadují 10–20 kW · h elektrické energie. Mlýn Aerofall se někdy používá k předběžnému mletí velkých mokrých krmiv. Jedná se o krátký poloautogenní mlýn s velkým průměrem, který obvykle obsahuje 15% objemových velmi velkých (130 mm) mlecích koulí. Krmení může být až 250 mm a větší kusy vytvářejí velkou část brusného účinku. Mlýn je zametán vzduchem a jemné částice jsou odváděny v proudu plynu. Drcení a sušení jsou účinné, ale produkt je hrubý (kolem 100 µm) a obvykle se znovu brousí v samostatném kulovém mlýnu.

Válcovny

Jedná se o standardní formu v moderních instalacích, příležitostně nazývanou vertikální vřetenové mlýny. V typickém uspořádání se materiál přivádí na otočný stůl, na který ocelové válce tlačí dolů. V blízkosti misky je udržována vysoká rychlost proudění horkého plynu, takže jemné částice jsou smeteny, jakmile jsou produkovány. Proud plynu nese jemný prach do integrovaného odlučovače vzduchu, který vrací větší částice do drticí dráhy. Jemný materiál je vymetán ve spalinách a před čerpáním do skladu je zachycen cyklonem. Zbývající prašný plyn se obvykle vrací zpět do zařízení pro ovládání prachu z hlavní pece k čištění. Velikost posuvu může být až 100 mm. Válcové mlýny jsou efektivní, využívají asi polovinu energie kulového mlýna a zdá se, že neexistuje žádný limit na dostupnou velikost. Byly instalovány válcovny s výkonem přesahujícím 800 tun za hodinu. Na rozdíl od kulových mlýnů musí být přívod do mlýna pravidelný a nepřerušovaný; jinak se objeví škodlivé rezonanční vibrace.

Kladivové mlýny

Kladivové mlýny (nebo "drtičové sušárny") zametené výfukovými plyny z horké pece mají omezené použití tam, kde se mletí měkká a mokrá surovina. Jednoduchý design znamená, že jej lze provozovat při vyšší teplotě než jiné mlýny, což mu dává vysokou kapacitu sušení. Mlecí účinek je však špatný a produkt se často znovu rozemele v kulovém mlýně.

Poznámky a odkazy