ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ В ЦЕМЕНТНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ КЛИНКЕРА И ДОБАВОК

Схемы помола клинкера и добавок за последние десяти­летия претерпели существенные изменения. Вначале в отечест­

Ва

Венной и зарубежной цементной промышленности применялась двухстадийная схема помола по открытому циклу; предвари­тельный помол осуществлялся в оборудованных ситами корот­ких шаровых мельницах с отношением длины к диаметру 1,5— 1,6, а окончательный помол — в однокамерных или двухкамер­ных трубных мельницах.

Применявшиеся на некоторых старых цементных заводах схемы помола в замкнутом цикле с короткими однокамерным» мельницами и центробежными выносными сепараторами {«Коммунар», «Амвросиевский № 1» и «Красный Октябрь») из - за низкой производительности (5—7 т/ч), несовершенства кон­струкции сепараторов и транспортных устройств были замене­ны единым агрегатом для предварительного и окончательного помола — многокамерным'и трубными мельницами открытого цикла. Эти мельницы, простые по конструкции и в эксплуата­ции, в основном, и применяются как у нас, так и в Европе.

В настоящее время помол цемента на заводах СССР в ос­новном осуществляется в многокамерных трубных мельницах размерами 2,2X 13, 2,6Х 13 и ЗХ 14 м.

Производительность мельниц размером 2,6X13 м при помо­ле рядового цемента с удельной поверхностью 2500—3200 см2/г колеблется в пределах от 20 до 30 т/ч, а мельниц размером 2,2X13 м — от 14 до 22 т/ч в зависимости от сопротивляемости материалов размолу, конечной тонкости помола и условий экс­плуатации.

Известно, что тонкий помол цемента в многокамерных мель­ницах связан с большими удельными энергозатратами, а в ря­де случаев он не может быть осуществлен из-за налипания и агрегирования цемента.

Для увеличения производительности и улучшения тонкости помола в многокамерных мельницах в ряде случаев устанавли­вают мельницы предварительного (грубого) помола с примене­нием замкнутого цикла в одной из стадий.

Повышение требованийЛк качеству цемента за последние 15—20 лет явилось причиной внедрения в цементную промыш­ленность замкнутого цикла помола.

На первых порах клинкер измельчали по двухстадийной схеме: грубый помол — в открытом цикле, а тонкий — в замкну­том. В настоящее время на большинстве новых технологических линий и новых заводов применяются одностадийные схемы по­мола в замкнутом цикле. Так, из 45 заводов, построенных после 1946 года в США, на 41 заводе цементные мельницы работают по одностадийной схеме и только на 4 заводах — по двухста­дийной. Для помола клинкера применяются двух - или трехка - мерные трубные мельницы диаметром от 2,9 до 3,96 м и длиной от 9 до 15 м. Кроме того, по одностадийной схеме применяют также короткие барабанные мельницы диаметром от 3,2 до 3,9 м и длиной от 4,5 до 6 м.

За последнее десятилетие в связи с непрерывным повыше­нием требований к тонкости помола цемента и в других странах широко внедряется замкнутый цикл помола.

На заводах СССР по одностадийной схеме помола в замкну­том цикле с сепараторами работают в настоящее время не­сколько цементных мельниц размерами 2,4x10,6 м и мельницы размерами ЗХ14 и 3,2х 15 м.

При помоле в замкнутом цикле измельченный в мельнице материал поступает в сепаратор, который отделяет готовый продукт от крупного класса — «крупки», возвращаемой обрат­но в мельницу для доизмельчения. Крупка циркулирует в си­стеме сепаратор — мельница, пока не измельчается до требуе­мой тонкости.

Условия эксплуатации мельницы, работающей по замкнуто­му циклу с сепараторами, могут быть выражены следующими основными уравнениями:

Aa = Ff + Gg-. М = F; A = F + G = M + G,

Где А—количество материала, поступающего в сепаратор;

F—количество готового продукта;

G — количество «крупки»;

М— количество исходного материала, поступающего в мельницу;

А, /, g—количество тонкой фракции, проходящей через конт­рольное сито, соответственно в материале, поступаю­щем в сепаратор; в готовом продукте, в крупке, в %-

При помоле в замкнутом цикле количество готового продук­та всегда равно количеству исходного материала, вновь посту­пающего на помол. Циркулирующей крупки может быть в не­сколько раз больше, чем исходного материала.

Установившееся количество циркулирующей крупки называ­ется циркулирующей нагрузкой, которая может быть выражена относительной величиной С, т. е. отношением количества круп­ки, возвращаемой в сепаратор, к количеству готовой продукции или исходного материала:

G п G

= ■— или С = —.

F М

При замкнутом цикле в мельницу поступает комбинирован­ная загрузка, состоящая из исходного материала и циркулиру­ющей крупки; ее относительное значение принято называть кратностью циркуляции (/Сц):

„ A jr А

*ц= — ИЛИ Кц = — .

Кратность циркуляции может быть определена по резуль­татам просева на ситах по формуле

Fg

Кч

A—g

Показатели работы сепаратора характеризуются значением к. п.д., т. е. отношением количества тонких фракций в готовой продукции к количеству их в материале, поступающем в сепа­ратор:

FF

К. п. д.= —-— , аА

■к. п.д. может быть определен по результатам просева на ситах

/ a — g к. п. д. = -£- ■ -—.

A f — 8

При замкнутом цикле измельчения производительность ■мельницы при том же расходе энергии увеличивается с возра­станием кратности циркуляции.

Чем больше кратность циркуляции, тем больше загрузка материала в мельннцу. Так как заполнение материалом мель­ницы практически остается постоянным, то возрастание вели­чины загрузки материала в мельницу в пределах ее пропускной. способности сказывается только на увеличении скорости про­хождения материала через мельницу.

Увеличение скорости прохожденйя материала через мель­ницу при возрастании кратности циркуляции способствует по­вышению эффективности работы шаров, что в свою очередь также вызывает увеличение производительности мельницы.

Механическая работа, производимая шарами на всех участ­ках по длине мельницы, примерно одинакова, но эффектив­ность измельчения меняется в зависимости от содержания крупного класса в измельчаемом материале в разных попереч­ных сечениях мельницы. Содержание крупного класса у загру­зочного конца наиболее высокое, и поэтому эффективность из­мельчения здесь также наиболее высокая. По мере продвиже­ния материала к разгрузочному концу он постепенно измельча­ется, содержание крупного класса в нем непрерывно уменьша­ется и эффективность работы шаров падает. У разгрузочного конца содержание крупного класса в измельчаемом материале будет наименьшее, а условия работы шаров — наихудшие.

С ростом загрузки материала в мельницу при возрастании кратности циркуляции увеличивается скорость прохождения материала через мельницу и сокращается время его пребыва­ния в отдельных зонах по длине мельницы. Вследствие этого материал достигает каждой зоны и даже зоны, находящейся непосредственно у разгрузочного конца, с такой же, в основном благоприятной для эффективного измельчения, крупностью зе­рен, какую он имел при входе в мельницу.

Зависимость производительности мельницы от кратности циркуляции исследована экспериментально авторами: С. Е. Ан­дреевым, В. В. Зверевичем, В. А. Петровым [5]. Установлено, что при незначительной циркуляции заметно увеличивается производительность мельницы. Чрезмерно большая кратность циркуляции менее выгодна, так как производительность при этом возрастает незначительно, в то время как при большой кратности циркуляции (порядка 6—8) приходится устанавли­вать высокопроизводительные транспортные агрегаты и сепара­торы, что экономически невыгодно.

Поэтому для каждого измельчаемого материала должна быть выбрана своя оптимальная кратность циркуляции в зави­симости от его физико-механических свойств.

С. Е. Андреевым и рядом других исследователей установ­лено, что отрицательное влияние низкого коэффициента полез­ного действия сепаратора на производительность мельницы сказывается больше при небольших величинах кратности цир­куляции, чем при высоких ее значениях.

Одним 'из условий нормальной работы центробежных сепа­раторов является их постоянная равномерная загрузка мате­риалом. Неравномерность подачи материала в сепаратор сни­жает качество сепарации и приводит к повышению содержания готовой тонкой фракции в возвращаемой на домол крупке и крупного материала в готовом продукте.