ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ В ЦЕМЕНТНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПОМОЛА ЦЕМЕНТА

Тонкое измельчение материалов является одним из наибо­лее энергоемких процессов в производстве цемента: на него за­трачивается около 60% всей расходуемой на производство це­мента электроэнергии. Очевидно, поэтому каждое мероприя­тие, способствующее интенсификации процессов измельчения, может в общем масштабе дать весьма значительный экономи­ческий эффект.

Чтобы яснее представить возможные пути интенсификации процессов измельчения материалов в трубных мельницах, рас­смотрим основные факторы, от которых зависит эффективность работы помольного агрегата.

Эти факторы условно можно разделить на три группы.

К первой группе относятся те, которые связаны с кон­струкцией мельниц:

А) схема измельчения (помол в открытом и замкнутом цик­ле, одностадийный, двухстадийный помол и т. д.);

Б) скорость вращения мельницы;

В) профиль и поверхность броневых плит.

Во вторую группу входят факторы, обусловливающие режим работы мельницы:

А) степень заполнения объема мельницы мелющими телами;

Б) качество и ассортимент мелющих тел;

В) интенсивность аспирации рабочего пространства мельниц;

Г) величина и равномерность питания мельниц материалом, автоматизация мельниц.

Третью группу составляют физико-химические свойства размалываемого материала и среды в мельнице, определяющие его сопротивляемость размолу, крупность исходного и конечного продуктов, температуру и влажность, адсорбционные свойства среды.

В настоящее время развитие техники цементного производ­ства идет по пути увеличения тонкости помола.

Бесспорным является положительное влияние тонкого помо­ла, заключающееся в ускорении процессов гидратации и гидро­лиза зерен цемента за счет увеличения его удельной поверхно­
сти, а следовательно, и в повышении прочности в ранние сроки твердения. Вместе с тем тонкое измельчение цемента, как из­вестно, сопровождается снижением производительности мель­ниц, увеличением удельчого расхода электроэнергии, повыше­нием температуры в мельнице и соответственно цемента на вы­ходе из нее. В ряде случаев наблюдаются явление ложного схватывания, изменение зернового состава порошка и т. д.

Одной из основных причин снижения эффективности про­цесса измельчения по мере повышения его тонкости является наряду с увеличением сопротивляемости размолу клинкера ухудшение условий процесса помола в результате налипания на мелющие тела мельчайших частиц цемента! и агрегирования их между собой. При этом мелющие тела и внутренняя по­верхность мельницы покрываются довольно прочным слоем це­мента, что снижает кинетическую энергию удара мелющих тел, увеличивает количество работы трением и повышает темпера­туру материала в мельнице. Агрегирование при тонком помоле выражается в образовании из мельчайших частиц «агрегатов» (пластинок, комочков), и это приводит к значительному умень­шению удельной поверхности готового продукта. При гидрата­ции агрегаты ведуг себя, как одна крупная частица, уменьшая тем самым скорость взаимодействия цемента с водой.

Практика показала, что налипание и агрегирование частиц цемента являются серьезным препятствием при тонком помоле. Природа этих явлений изучена еще мало. Между тем устране­ние налипания (хотя бы частичное) могло бы явиться важным фактором интенсификации процесса помола.

Давно уже было замечено, что если при помоле твердых материалов в мельницу вводить в небольших количествах такие добавки, как каменный уголь, канифоль, лигнин или поверхност но-активные вещества (ПАВ)—триэтаноламин, соапсток, мыло­нафт, контакт Петрова и др., то налипания размалываемого ма­териала не происходит, он измельчается интенсивнее и произво­дительность мельницы повышается. Эти интенсификаторы помо­ла "действуют по-разному на процесс измельчения. Такие, как каменный уголь, канифоль и лигнин, взятые в соответствующих количествах, устраняют налипание (при небольшом содержании получается малый эффект, а при избытке (0,3—0,5%), в некото­рых случаях снижается качество цемента); иногда эти добавки слишком дороги.

Характер влияния подобных добавок на процесс измельчения до конца не выяснен. Однако можно считать установленным, что при добавках поверхностно-активных веществ процесс из­мельчения в трубных мельницах протекает весьма интенсивно. Интенсифицирующее действие малых количеств ПАВ при по­моле клинкера может быть объяснено, с одной стороны, адсорб­ционным снижением его твердости (механизм этого процесса показан в ряде работ Ребиндера [49]), а с другой, — уменынени - ем и даже предотвращением налипания и агрегирования це­мента.

Эффективность действия интенсифицирующих добавок в большой мере зависит от способа их введения в мельницу.

Обычно интенсифицирующие добавки подаются в клинкер на питательной тарелке. Однако такой способ малоэффективен. Пока интенсифицирующая добавка равномерно распределится по поверхности всего материала, потребуется довольно продол­жительное время и материал успеет пройти в камеру тонко­го измельчения. В таких условиях функция интенсификатора в основном сводится к устранению налипания.

Если же Поверхностно-активные вещества вводить в первую камеру мельницы в токкодисперсном виде, то их действие бу­дет значительно эффективнее. Введенные даже в малых дозах (сотых долях процента), они в этом случае с самого начала процесса измельчения соприкасаются со вновь обнаженными поверхностями размалываемого материала, адсорбируются на них и действуют как понизители твердости. В НИИЦементе проведена большая работа в этом направлении, разработаны условия подачи ПАВ в первую камеру мельницы, определены оптимальные дозировки некоторых наиболее активных ПАВ. Установлено, что при таком способе введения ПАВ в мельни­цу оптимальная их дозировка будет в десятки раз меньше при­меняемой при обычной подаче их вместе с материалом на пи­тательную тарелку.

Проведенные исследования позволили также установить, что интенсифицирующее действие некоторых ПАВ проявляется тогда, когда их вводят в весьма малых количествах, иногда в сотых долях процента по отношению к весу размалываемого материала, причем диапазон активных дозировок весьма узок. При повышенных дозировках по сравнению с установленным оп­тимальным значением некоторые ПАВ, даже весьма активные в случае их применения в больших количествах, практически прекращают интенсифицировать процесс измельчения. В силу таких свойств ПАВ при введении их в мельницу вместе с мате­риалом в концентрированном виде интенсифицирующее их дей­ствие проявляется только частично и на отдельных этапах из­мельчения.

Наилучшие условия введения ПАВ в мельницу в распылен­ном виде создаются в том случае, если они растворены в воде. Водный раствор ПАВ, легко распыляемый с помощью специ­альной установки, обеспечивает соприкосновение интенсифика­тора с большой поверхностью размалываемого материала в самом начале процесса измельчения. Этот способ применения ПАВ эффективен еще потому, что минералы цементных клин­керов обладают высокой гидрофильностью и сильно адсорбиру­ют воду на вновь образующихся поверхностях. Уже сама во­да вызывает значительное адсорбционное понижение прочно­сти клинкерных минералов при их измельчении.

Введение в первую камеру водного раствора добавки ПАВ сопровождается не только понижением твердости размалыва­емого материала. Адсорбированные поверхностно-активные ве­щества создают оболочку вокруг частичек материала и тем самым препятствуют агрегированию и налипанию. Некоторые ПАВ, например водный раствор триэтаноламина, поданный в первую камеру в распыленном состоянии в количестве 0,02— 0.0jl% к весу цемента, повышают производительность мельницы на 20—25% и больше.

В НИИЦементе разработана типовая схема установки для подачи ПАВ в первую камеру мельницы. В схему установки (рис. 82) входят приемные бачки 1, в которые переливают по-

Ступающие на завод ТЭА и ССБ. Из них насосом 2 производи­тельностью 3—5 мг/ч добавки перекачивают в смесительно- дозировочный бак 3, в котором осуществляются дозирование (по объему) ПАВ и воды, а также перемешивание сдозирован - ного раствора сжатым воздухом. Готовый раствор самотеком поступает в основной расходный бак 4, емкость которого равна примерно суточной потребности цеха в ПАВ. Из расходного ба­ка через коллектор раствор подают индивидуальными шесте­ренчатыми насосами 5 к форсункам 6. Сюда же по воздушной магистрали поступает сжатый воздух под давлением 2—3 атм, который, разбивая струю раствора в форсунке, образует тон­кодисперсную туманообразную смесь. Длину выходящей из форсунки струи и угол распыления при постоянном давлении воздуха и раствора регулируют изменением величины воздуш­ного кольцевого зазора в форсунке. Для контроля и регулиро­вания работы установки используется следующая контрольно - измерительная аппаратура.

Уровень ПАВ и воды в смесительно-дозировочном баке ре­гулируется с помощью сигнализатора уровня СУ-1 7. Поддер­жание необходимого количества воды в смесительно-дозировоч­ном баке осуществляется с помощью запорного вентиля 8.

Уровень в расходном баке контролируется с помощью элек­тросигнализатора уровня ЭСУ-2А 9. Для измерения расхода раствора ПАВ используют дистанционный электрический рота­метр РС-5 10. Давление раствора и воздуха определяется ма­нометрами. Если установка обслуживает группу мельниц, т© регулировка подачи ПАВ на каждую мельницу осуществляется регулировочными кранами с электроприводом РК.-3 И.

Понижение твердости размалываемого материала в самом начале процесса (при введении в распыленном состоянии вод­ного раствора ПАВ в первую камеру мельницы) обусловливает снижение средневзвешенного диаметра шара за счет удаления из ассортимента загрузки шаров больших размеров.

Интенсифицирует помол и небольшое количество влаги. Из­вестно, что при помоле клинкера с добавками влаги (в преде­лах 1 % к весу подаваемой в мельницу шихты) уменьшается или полностью предотвращается налипание и агрегирование мелких частиц цемента. Возможно, это объясняется тем, что образую­щиеся на частицах цемента мономолекулярные гидратные обо­лочки оказывают изолирующее действие, локализуя электроста­тические заряды и предотвращая таким образом их взаимодей­ствие. С увеличением же влажности материала свыше 1 % эф­фективность измельчения резко снижается. Однако налипания на мелющие тела не наблюдается даже при довольно высоких значениях влажности (свыше 2%) и удельной поверхности 3000—3500 см2!г, либо оно очень незначительно. Из этого сле­дует, что налипание и агрегирование при тонком помоле вызы­вается не повышенной влажностью материала. Напротив, влаж­ность, даже относительно большая (2%)> предотвращает этот нежелательный процесс. Установлено, что эффективность про­цесса измельчения снижается вследствие изменения свойств размалываемого материала, которое выражается в уменьшении подвижности цемента, потере им «текучести», вследствие чего процесс измельчения замедляется. По мере дальнейшего из­мельчения и развития поверхности материала подвижность его снова восстанавливается. Это явление объясняется тем, что при образовании полимолекулярных слоев и их сцепления («склеи­
вании») возникает структура из гидратных оболочек и частиц цемента, обладающая некоторой прочностью. Особенно сильно это проявляется в начале процесса, в области грубого измель­чения, где удельная поверхность материала сравнительно не­велика.

Необходимо отличать явление налипания, которое надо рас­сматривать как следствие действия электростатических зарядов на поверхности частиц, возникающего при высоких значениях удельной поверхности, от явления уменьшения подвижности («склеивания») цемента вследствие образования коагуляцион - ных структур из гидратных оболочек и частиц цемента. Именно это уменьшение подвижности материала при повышенной его влажности в начале процесса и приводит к «замазыванию», «запариванию» в первых камерах мельниц.

Исследования показали, что возрастание по мере повышения температуры сопротивляемости материала размолу (рис. 83)

Происходит в основном из - за увеличения агрегирова­ния и налипания его на ме­лющие тела и броневые плиты. Повышение темпе­ратуры особенно сильно сказывается при высоких значениях удельной поверх­ности материала.

Влияние температуры на процессы налипания и агре­гирования можно объяснить следующим образом. В ходе измельчения цемента мел­кие его частицы адсорбиру­ют на своей. поверхности воздух, и образующиеся воз­душные оболочки препятст­вуют контакту частиц, т. е. как бы изолируют действие электростатических заря­дов. При температуре свы­ше 100°С воздушные оболочки разрушаются, и частицы, сопри­касаясь под влиянием электростатических зарядов, образуют прочные агрегаты. Кроме того, в процессе измельчения в ре­зультате ударных воздействий на поверхности мелющих тел также возникает электрический потенциал, и шары, соприкаса­ясь с мелкими частицами, притягивают их.

Исследования процесса помола клинкера и изучение влия­ния на сопротивляемость размолу влажности и температуры позволяют сделать следующий вывод: введение определенного' количества влаги в полость мельницы может оказаться эффек­
тивным средством интенсификации процесса помола вследствие возникновения адсорбционного эффекта, уменьшения твердости материала, сокращения налипания и снижения температуры.

На основании этих данных лабораторией помола НИИЦе - мента была проверена эффективность введения воды в цемент­ную мельницу. Воду подавали в последнюю камеру мельницы в тонкодисперсном виде (воздушно-водяная смесь) [50]. Это обусловлено тем, что в камерах тонкого измельчения материал находится в высокодисперсном состоянии, а температура и ве­личина налипания максимальные. Подача распыленной воды в область высоких температур и больших значений удельной по­верхности обеспечивает эффективный отбор тепла и интенсив­ное испарение влаги, а также предотвращает снижение под­вижности материала, которое возникает при введении тех же количеств воды на первоначальной стадии процесса помола.

Кроме того, распыленная вода, подаваемая в мельницу, по­зволяет поддерживать большую влажность аспирационного воз­духа, просасываемого через полость барабана. Как известно, воздух при сильном увлажнении обладает хорошей электропро­водностью. Но в мельнице в результате трения мелющих тел значительная часть энергии, затрачиваемой на помол, превра­щается в тепловую, которая нагревает не только размалывае­мый материал, мелющие тела и мельницу, но и проходящий че­рез нее аспирационный воздух. При нагревании электропровод­ность воздуха резко снижается, так как уменьшается его отно­сительная влажность. Если, например, температура воздуха пе­ред входом в мельницу равна + 10°С, а насыщение его івлагой со­ставляет 80%, то при температуре +80°С относительная влаж­ность его будет не более 5% и, следовательно, он становится плохим проводником электричества.

Искусственное увлажнение воздуха путем испарения вводи­мой в мельницу воды отбирает значительную часть тепла. Ко­нечно, количество добавляемой воды не должно быть больше того, чем это нужно для испарения. При добавке воды в мель­ницу в количестве 1 % на тонну цемента необходимо испарить 10 кг воды, на что затрачивается около 6000 ккал тепла. Если же в мельницу подается горячий клинкер, то дополнительно вносится много тепла, в связи с чем количество подаваемой в мельницу воды необходимо увеличивать порой на короткие про­межутки времени до 2%-

Как это установлено, на некоторых заводах температура клинкера, подаваемого в мельницу, колеблется в широких пре­делах— от 150 до 215°С. При этом температура цемента иэ выходе из мельницы составляет 160—190°С (в летних условиях); при прочих равных условиях температура цемента на выходе находится в прямой зависимости от температуры клинкера.

Проведенные в НИИЦементе исследования дали возмож­ность установить, что с охлаждением цемента в мельнице уменьшаются агрегирование, налипание и улучшаются условия процесса измельчения. Это было достигнуто в результате введе­ния воды в камеру тонкого измельчения. Были изучены условия диспергирования воды и сконструирована автоматическая ус­тановка для введения воздушно-водяной смеси в полость мель­ницы, снабженной периферийным приводом (рис. 84).

Вода распыляется форсункой /, к которой по двойной тру­бе 2 подаются сжатый воздух от компрессора под давлением 1,5—3 атм (избыточных) и вода под давлением 1,5—2 атм. Во­да поступает по внутренней трубке, воздух — по внешней. Двойная труба закрепляется на ложе 3, которое изготовляют из обычного углового железа 50X50 мм. Часть трубы консоль­но входит в аспирационную коробку и разгрузочную цапфу так, чтобы форсунка попадала в центральное аспирационное отвер­стие выходной решетки. С наружной стороны аспирационной коробки двойная труба с форсункой неподвижно крепится к ложу зажимной шайбой 4 и болтом. Труба устанавливается строго по оси мельницы, иначе форсунка будет касаться решет­ки и ее во время работы может срезать. Ложе прикрепляется к стойкам аспирационной коробки растяжками 5. Вода подает­ся через два электромагнитных вентиля 6 типа ЭМВ-15 или СВМ-15, перед которыми установлены обычные вентили 7. Для удобства вентили и трубы соединены эластичными резиновыми шлангами 8. Давление воды, подаваемой в мельницу перед двойной трубой, замеряется манометром 9, количество подава­емой воды — водомером 10.

Принятый способ крепления трубы с форсункой обеспечивает Надежную и бесперебойную работу установки, позволяет в слу­чае необходимости извлекать трубу из мельницы, не останав­ливая ее.

Количество воды, подаваемой в мельницу, в основном за­висит от температуры цемента на выходе; она, следовательно, является основным параметром при автоматическом регулиро­вании подачи воды в полость мельницы. Но абразивность це­мента и его сравнительно высокая температура не позволяют погружать воспринимающий орган термосигнализатора непо­средственно в струю цемента. В связи с этим возникает необхо­димость найти другой параметр, который был бы равнозначен основному и обеспечивал надежность измерений. Таким пара­метром является температура аспирационного воздуха на вы­ходе из мельницы, которая практически равна температуре це­мента.

Уже упоминалось о том, что в качестве регулируемых эле­ментов в автоматической установке подачи воды используются электромагнитные вентили марки ЭМВ-15 или СВМ-15. При температуре цемента выше 115°С включается один электромаг­нитный вентиль, который может подать от 100 до 270 л воды в час, а если этого недостаточно и температура поднимается до 135°С, то включается второй электромагнитный вентиль. При понижении температуры поочередно отключаются электромаг­нитные вентили, и подача воды в мельницу прекращается.

Введение 1—2% воды в распыленном виде в камеру тонко­го помола цементной мельницы снижает температуру цемента на выходе до 115—116°С.

Снижение температуры аспирационного воздуха и повыше­ние его влагосодержания благоприятно отражается на работе электрофильтра. Установлено, что для хорошей работы элект­рофильтров требуются значительное охлаждение газов-—до 50°С — и повышение относительной влажности до 90%. Факти­ческая температура аспирационного воздуха перед входом в электрофильтр без введения воды в мельницу достигает 130— 150°С, а в отдельных случаях — и более высоких значений. При этом, как правило, напряжение составляет 200—230 в, а ток короны — 2,6 ма. С введением же 1—2% воды в мельницу (к весу цемента) в результате снижения температуры аспираци­онного воздуха и повышения его влагосодержания режим ра­боты электрофильтра резко улучшается: напряжение увеличи­вается до 280—300 е, а ток короны до 10—20 ма. Это наиболее хорошие показатели работы электрофильтра Ц-13.

Испытания установки НИИЦемента показали, что введение воды в мельницу улучшает условия измельчения размалываемо­го материала. Производительность мельницы при введении воз­душно-водяной смеси в камеру тонкого помола увеличивалась в среднем на 10%, а влажность цемента на выходе из мельни­цы даже при максимальном количестве подаваемой воды (2—2,5%) не превышала 0,1%.

Таким образом, повышение эффективности процесса помола в цементной мельнице при введении распыленной воды в каме­ру тонкого помола происходит за счет интенсифицирующего действия небольших количеств влаги, которое выражается в адсорбционном понижении прочности размалываемого материа­ла и уменьшении налипания цемента на мелющие тела; этому в значительной мере способствует и понижение температуры в мельнице.

Большое влияние на показатели работы мельницы оказыва­ет предварительное дробление клинкера, обеспечивающее пи­тание мельниц более однородным по размеру материалом. При этом повышается эффективность действия мелющих тел, умень­шаются колебания тонкости помола и часовой производитель­ности.

Для получения цемента повышенной прочности в первые сроки твердения требуется размалывать клинкер до удельной поверхности 5 = 4000-7-5000 см2/г, причем, как уже говорилось, достижение такой тонкости помола в мельнице с однократным прохождением материала связано с большим снижением ее производительности и перерасходом энергии на помол.

В этой связи большое значение приобретает вопрос о созда­нии благоприятных условий для эффективной работы мелю­щих тел в мельницах.

Обычно в камеры трубной мельницы для грубого и среднего измельчения загружают шары восьми или девяти размеров. При этом в ассортимент загрузки включают шары таких раз­меров, которые обеспечивают измельчение наиболее крупных кусков материала. В мельницах с цилиндрической бронефуте­ровкой шары разных размеров перемешаны, причем наблюда­ется переход крупных шаров к разгрузочному концу камеры. Поэтому подбор шаров постепенно убывающих размеров обес­печивает не столько измельчение соответствующих по размеру кусков материалов, сколько компактность упаковки дробящей загрузки. Действительно, можно ли говорить о соответствии размеров кусков материала и мелющих тел по длине камеры с цилиндрической бронефутеровкой, когда вся загрузка представ­ляет собой хаотическую смесь мелющих тел с преобладанием крупных шаров в конце камеры, где материал, как правило, уже раздроблен до мелкой крупки. При этом крупные зерна клинкера (или другого твердого материала) попадают под уда­ры мелких и крупных шаров так же, как и мелкие зерна. Но мелкие шары, падая на крупные зерна клинкера, не разруша­ют их с первого удара. В то же время тяжелые шары легко разрушают мелкие зерна материала. Между тем такой же ре­зультат может быть получен с помощью шаров меньшего разме­ра или при падении больших шаров с меньшей высоты.

Очевидно, максимальный эффект при измельчении будет до-
стигнут в том случае, когда имеется соответствие между разме­рами шаров и зернами размалываемого материала.

В первой камере от шаровой загрузки требуется главным образом ударное действие. Чтобы обеспечить оптимальные ус­ловия работы шаров наибольшего размера, которыми загружа­ется первая камера, мельница должна работать с большей, чем обычно принято в производственных условиях, скоростью. На практике принимается такая скорость вращения мельницы, при которой не происходит переброски шаров через «пяту». Это значит, что в лучшем случае работа шаров только одного раз­мера (из общего ассортимента загрузки) протекает в оптималь­ных условиях, остальные же, и главным образом крупные, ра­ботают с пониженной эффективностью.

В то же время нельзя загружать в одну и ту же камеру (с цилиндрической бронефутеровкой) слишком крупные и мелкие шары, так как это приводит к весьма значительному расслое­нию мелющих тел, что снижает эффективность их работы и тормозит нормальное движение материала вдоль камер.

Чтобы обеспечить эффективный помол клинкера в трубных мельницах иногда предварительно измельчают его до крупности минус 3, минус 1 мм в коротких мельницах большого диаметра или дробят до крупности минус 10 мм в специальных дробилках.

При этом создается возможность сократить ассортимент за­гружаемых в каждую мельницу мелющих тел до двух-трех размеров и тем самым обеспечить оптимальные условия работы мелющих тел путем подбора их размеров в соответствии со ско-. ростью вращения мельницы и профилем броневых плит.

В зарубежной практике применяют агрегаты двухступенча­того помола, работающие в открытом цикле: однокамерную мельницу для грубого или предварительного измельчения и мельницу для тонкого измельчения. При установке мельниц для предварительного измельчения, как видно из данных табл. 50» повышается производительность и снижается расход энергии на помол.

В настоящее время в Советском Союзе применяют кониче­скую бронефутеровку в первой камере мельницы. Коническая бронефутеровка оправдала себя почти повсеместно, поэтому сортирующие плиты являются обязательной принадлежностью хорошо работающей трубной мельницы. Однако следует заме­тить, что самосортировка выгодна только тогда, когда размеры мелющих тел соответствуют величине зерен размалываемого материала в любом сечении корпуса мельницы, а поверхность размалываемого материала находится в правильном соотноше­нии с поверхностью мелющих тел. В противном случае даже при хорошей самосортировке эффективного измельчения не будет [43, 44]. Лишь при оптимальных условиях помола на­грев материала, даже если его измельчают до высокой удель­ной поверхности, будет не особенно большим, агрегирование

Частиц незначительным, а эффективность размола интенсивной. При высокой тонкости помола до удельной поверхности 4000— 5000 см2!г, которую вполне можно получить в многокамерных мельницах, соблюдение этого правила является обязательным, иначе, несмотря на хорошую самосортировку, большая часть энергии мелющих тел будет превращаться не в полезную рабо­ту измельчения, а в тепло. Изменение конечной тонкости помо­ла в многокамерных мельницах в значительных пределах не­возможно без изменения ассортимента загрузки мелющих тел.

В мельнице же с конической бронефут'еровкой сортировка мелющих тел (при правильном сочетании скорости вращения мельницы и характера поверхности футеровки) может оста­ваться практически постоянной, но гранулометрический состав клинкера и его сопротивление размолу будут все же перемен­ными величинами. Особенно большие колебания наблюдаются в гранулометрическом составе. Если клинкер подвергать дроб­лению, то гранулометрический состав его будет примерно по­стоянным или при наличии мелочи наиболее крупные фракции не превысят заданного размера. Но на практике на многих за­водах предварительное дробление клинкера не нашло приме­нения. Поэтому при значительны* колебаниях гранулометриче­ского состава клинкера совмещение грубого и среднего измель­чения в одной камере создает определенные трудности в рабо­те мельницы, вследствие чего требуется особый подбор ассор­тимента загрузки.

Этот ассортимент в первой камере мельницы с сортирую­щей бронефутеровкой необходимо подбирать с таким расчетом, чтобы самые крупные куски клинкера измельчались в зоне круп­ных шаров до размеров, обеспечивающих в последующих зонах соответствие между размерами мелющих тел и крупностью зе­рен размалываемого материала. В противном случае, если в ас­
сортименте мелющих тел мало крупных шаров и в зоне их рабо­ты не обеспечивается последующая подготовка, то крупные куски клинкера переходят в зону средних и мелких шаров, пере­полняют первую камеру и резко снижают эффективность из­мельчения.

В зоне средних и мелких шаров кинетическая энергия ме­лющих тел является недостаточной и не может с первого удара разрушать крупный кусок материала. Чтобы такой кусок в этой зоне раздробить, необходимо какое-то время подвергать его многочисленным ударам шаров, вызвать в нем структурные из­менения, в результате которых и наступает разрушение. Таким образом, при нарушении соответствия между размерами кусков размалываемого материала и размерами мелющих тел мелкие шары выполняют не свойственную им функцию — с малым эф­фектом дробят крупные куски клинкера, вместо того чтобы осу­ществлять процесс дальнейшего измельчения. Это является причиной скопления в конце камеры большого количества круп­ных кусков и крупки, переполнения камеры материалом и сни* жения эффективности измельчения.

Для создания нормальных условий работы мельницы необ­ходимо изменять ассортимент загрузки, увеличивая зону круп­ных шаров с таким расчетом, чтобы крупные куски клинкера не выходили в зону средних шаров.

При помоле клинкера без предварительного дробления в мельницах с сортирующей бронефутеровкой ассортимент за­грузки и размеры мелющих тел в ней следует подбирать в за­висимости от гранулометрического состава и степени сопротив­ления размолу измельчаемого материала. Обычно при помоле клинкера вращающихся печей без предварительного его измель­чения в мельницах с сортирующей бронефутеровкой в ассорти­менте загрузки мелющих тел для первой камеры содержание шаров 100 мм должно составлять 25—35% от веса всей загрузки камеры.

Несмотря на явное преимущество сортирующей броневой футеровки перед цилиндрической, применение ее на некоторых заводах из-за неудачного подбора ассортимента загрузки ме­лющих тел не дало положительного результата.

При помоле шлакопортландцемента особое значение приоб­ретает предварительное измельчение.

Если устранить основные недостатки шлакопортландцемен­та — медленное нарастание прочности в первые сроки твердения и низкую прочность їв пластичном растворе,—то, очевидно, шла­копортландцемент по качеству ни в чем не будет уступать порт­ландцементу.

Исследованиями установлено, что при увеличении тонкости помола шлакопортландцемента до удельной поверхности в 1,5— 1,8 раза против обычной, его прочность (в жестких растворах) повышается, достигая прочности исходного портландцемента
обычного помола. Однако в пластичных растворах прочность нарастает незначительно. Некоторые ученые полагают, что ак­тивность смешанных портландцементов возрастает по мере уве­личения степени измельчения клинкера. Иногда активность та­ких цементов снижается из-за чрезмерного измельчения добав­ки, и потому считают, что наиболее рациональным методом по­лучения смешанных цементов является раздельный помол, при котором можно более тонко измельчать активную часть вяжу­щего.

В свое время было предложено [51] применять такой раз­дельный помол. При этом исходили из того, что реакционная способность шлака невелика, а гидратируется он медленно. Ре­комендовалось применять тонкий помол клинкера и грубый помол шлака. Однако на практике столкнулись с большими трудностями, поскольку помол шлака в трубной мельнице до тонкости рядового цемента сопровождается снижением произ­водительности мельницы почти вдвое. Поэтому от раздельного помола клинкера и шлака отказались.

Практикуемый же совместный помол гранулированного до­менного шлака и портландцементного клинкера в многокамер­ной трубной мельнице приводит, как правило, к переизмельче­нию шлака или недомолу клинкера. При совместном помоле ос­новного доменного шлака мокрой грануляции и портландце­ментного «линкера шлак, как легкоразмалываемый компонент, измельчается лучше. И это даже в какой-то мере препятствует тонкому измельчению клинкера. Было установлено, что в шихте из шлака и клинкера, взятых в соотношении 3 : 7, размолотой в многокамерной мельнице до удельной поверхности 5 = = 3760 см2!г, после разделения на составляющие оказалось, что клинкерный компонент был измельчен до удельной поверх­ности 5=2870 см2/г, а шлаковый компонент — до 5 = 5260 CM2Je, т. е. почти в два раза мельче [52].

Очевидно, что качество такого цемента не может быть вы­соким, поскольку шлак — менее активный компонент, чем клинкер.

Влияние тонкости помола отдельных компонентов шлако­портландцемента — клинкера и шлака — на прочность цемента характеризуется данными табл. 51. В ней приведены прочност­ные показатели шлакопортландцементов, полученных в резуль­тате смешивания в отношении 1 : 1 отдельно размолотого клин­кера Днепродзержинского цементного завода до удельной по­верхности 2000, 3000, 4000 и 6000 см2]г и основного доменного гранулированного шлака, размолотого до удельной поверхности 2000, 3000, 5000 и 6000 см2!г с 5% добавки гипса.

Как видим, во все сроки испытаний большое влияние на прочность шлакопортландцемента оказывала тонкость помола клинкера. При тонкости помола клинкера до удельной поверх­ности 2000 см2!'г и увеличении тонкости помола шлака от 2000

До 6000 см2/г суточная прочность выросла с 30 до 57 кГ/см2. В то же время при удельной поверхности шлака 2000 смУг увели­чение тонкости помола клинкера до 6000 см2/г повышало проч­ность цемента от 30 до 120 кГ/см2.

Следовательно, чтобы повысить активность шлакопортлаид­цемента, особенно в ранние сроки твердения, необходимо, что­бы в этом цементе наиболее тонко был измельчен активный его компонент — клинкер.

При помоле быстротвердеющего шлакопортлаидцемента на базе клинкера и основного доменного шлака наиболее эффек­тивен двухстадийный помол с предварительным измельчением клинкера и дальнейшим домолом его вместе со шлаком. Следу­ет подчеркнуть, что двухстадийная схема помола шлакопорт­лаидцемента имеет существенные технологические и экономиче­ские преимущества перед одноступенчатой.