1.7 Помол клинкера с добавками (получение цемента).

Помол клинкера – завершающая стадия производства цемента. Измельчают клинкер в трубных мельницах открытого типа.

Цемент, содержащий в определенном сочетании мелкие и относительно крупные зерна, обладают наиболее высокими физико-механическими показателями.

На ОАО Сухоложскцемент, в цехе помола цемента установлены шесть трубных мельниц.

На рис. 16 изображена технологическая схема помола цемента на Сухоложском цементном заводе в трубной мельнице размером 3, 2х15м.

Рис. - 16 Технологическая схема помола портландцемента:

1-сборный шнек, 2- ячейковые разгружатели, 3- аспирационный вентилятор, 4- рукавные фильтры, 5- циклоны, 6- расходные бункера, 7- весовые дозаторы, 8- расходный банк для ПАВ, 9- поршневой насос, 10- мельница, 11- аспирационная шахта, 12-редуктор, 13- электродвигатель, 14-пневмокамерные насосы.

Мельница имеет двухкамерную конструкцию и оснащена четырьмя контрольными люками. Вал мельницы доработан с учетом возможности впрыска воды во вторую камеру. В состав привода мельницы входит основной и вспомогательный привод. Основной привод состоит из тихоходного электродвигателя СДМ20-49-60, Р=2000кВт, n=100об/мин, U=6000В, f=50 Гц и редуктора с передаточным состоянием i=59. Вспомогательный привод состоит из электродвигателя Р=30кВт, n=735об/мин, U= 380В, f=50Гц и редуктора.

При эксплуатации мельницы с главным приводом её обороты составляют 16, 94 об/мин, а со вспомогательным приводом 0, 197 об/мин.

Цементный клинкер подаётся ковшовым транспортёром из цеха «Обжиг». Гипс и добавки с помощью ленточного транспортёра поступают из сушильного отделения в расходные бункера 6 мельницы. Весовыми дозаторами 7 с автоматическим управлением, материалы из расходных бункеров 6 равномерно подаются в мельницу 10 и, тщательно измельченные, поступают через полную цапфу мельницы в аспирационную шахту 11, а из нее- в расходный бункер цемента, из которого пневмокамерными насосами 14 готовый цемент перекачивается на склад в цементные силосы.

С целью интенсификации помола мельница аспирируется. Поступающий из барабана мельницы сильно запыленный цементной пылью воздух вначале частично очищается в аспирационной шахте 11, затем в циклонах 5 и окончательно в рукавных фильтрах 4. Цемент, осажденный в циклонах и электрофильтре, собирается сборными шнеком 1 и направляется в расходный бункер цемента. Обогащением цемента мельчайшей фракцией, задерживаемой в фильтрах для очистки аспирационного воздуха мельницы, также позволяет получать быстротвердеющий цемент.

При получении цемента марки 400 удельный расход электроэнергии равен 32 кВт ч/т, а цемента марки 500-соответственно 43кВт ч/т.

При грубом и тонком измельчении куски и зерна материалов в различных механизмах подвергаются преимущественно действию сжимающих сил с двух сторон. В результате воздействия сжимающих сил в кусках и зернах материала возникают растягивающие напряжения, приводящие при достижении предельных значений к разрыву с образованием более мелких частиц. Но так как материалы, измельчаемые при производстве вяжущих веществ, характеризуются обычно прочностью на сжатие в 6 – 12 раз превосходящей прочность при растяжении, то при их измельчении в перечисленных механизмах расходуется энергии во много раз больше, чем необходимо по теоретическим расчетам.

В частности, в шаровых мельницах на полезную работу измельчения расходуется не более 1, 5 – 10% энергии, практически затрачиваемой при помоле. Остальная часть энергии переходит в безвозвратно теряемое тепло. Указанное вызывает необходимость в разработке автоматизированной системы управления технологическим процессом, но пока остановимся на мероприятиях, связанных с улучшением работы шаровых мельниц, которые описаны ниже.

Для облегчения помола клинкера или при производстве пластифицированного или гидрофобного цемента к клинкеру при его измельчении добавляют поверхностно-активные вещества (ПАВ), триэтаноламин (ТЭА), сульфитно-спиртовую барду (ССБ), смеси ТЭА и ССБ (1: 1), мылонафт ил другие добавки. Добавки попадают в мельницу в виде водного раствора распыленного на поступающий материал. Из расходного бака поршневым насосом 9 поверхностно-активные вещества распыляются форсункой. Различные добавки входят в количестве 0, 02 – 0, 5% массы. Они повышают эффективность измельчения клинкера, так как понижают его сопротивляемость помолу, а также способствует уменьшению агрегации участками частичек цемента.

Для снижения температуры цемента, повышающейся в результате перехода кинетической энергии падающих шаров в тепловую, в последнюю камеру мельницы впрыскивают распыленную воду в количестве 1, 0 – 2, 5% от массы цемента. Это позволяет значительно снизить температуру цемента до 70 – 80^оС вместо 100 – 150^оС. Воду подают при достижении цементом на выходе из мельниц температуры выше 100 – 110^оС. Это позволяет повысить производительность мельницы на 10% и повысить степень очистки аспирационного воздуха. Вода, вводимая в распыленном состоянии, способствует не только значительному снижению температуры материала, но и резко уменьшает агрегацию его частичек и их налипание на мелющие тела. Многие исследователи объясняют такое действие следующим образом. Во время измельчения на поверхности частичек материала возникают мозаично расположенные электрические заряды обоих знаков, поскольку клинкер и добавки являются – диэлектриками. Это способствует сцеплению наиболее тонкиз частичек и образованию достаточно устойчивых агрегатов. Создание на активных на активных участках поверхности частичек мономолекулярных пленок воды и поверхностно-активных веществ устраняет причины для агрегации и слипания. Поэтому сейчас считается целесообразным направлять на помол материал не абсолютно сухой, а с влажностью около 1 – 1, 5%. Более высокое содержание влаги уменьшают подвижность цемента, замедляет процесс измельчения, а иногда приводи к замазыванию решеток. Повышение температуры материала в мельнице до 100^оС и более способствует испарению из него воды и увеличению склонности сухих частичек к агрегации.

Снижение температуры цемента достигается также интенсивной аспирацией. При аспирации из мельницы удаляют наиболее тонкие фракции цемента, снижающие, как отмечалось, разламывающую способность мелющих тел. Большие объемы холодного воздуха (до 300м³ на 1т цемента), просасываемые через мельницу, охлаждают футеровку корпуса, мелющие тела и цемент.

Охлаждение цемента необходимо, во-первых, для того, чтобы сократить сроки его выдерживание на складе. Отпускать горячий цемент запрещено, так как он очень быстро схватывается и его невозможно применять в бетоне до полного охлаждения. Установлено также, что с увеличением температуры цемента в мельнице производительность ее снижается. Поэтому охлаждение мельницы благоприятно сказывается и на ее производительность. По этим причинам запрещено подавать в мельницу клинкера или добавки с температурой выше 80 .

Комплекс оборудования подлежащий автоматизации:

- Мельницы, а также механизм, обеспечивающие их нормальную и бесперебойную работу;

-Расходные бункера для создания некоторого запаса материала перед мельницей;

-Дозаторы, обеспечивающие равномерное питание мельницы исходными материалами;

-Аспирационную установку с пылеосадительными аппаратами, способствующую повышению производительности мельницы;

-Транспортирующие механизмы, подающие измельченный продукт от мельницы в силосы;

-Для дальнейшей автоматизации необходимо рассмотреть основные оборудование, изучить принципы работы, выявить технологические особенности, закономерности, найти методы повышения производительности и качества.