Мельница для помола цемента

Размещено на http://allbest.ru

Содержание

Введение

1. Классификация мельниц, применяемых в цементной промышленности

2. Сравнительный анализ основных типов мельниц для тонкого помола твердых материалов

3. Современное помольное оборудование - технология L-esche

Заключение

Список литературы

Введение

Повышение технической вооруженности строительного производства, в том числе, совершенствование и развитие помольного оборудования, является одним из основных условий эффективности данного производства. На строительных предприятиях, производящих сухие строительные смеси, полистербетон, пенобетон, цемент, гипс, известь и другие строительные материалы, использование оборудования для измельчения материалов повышает качество выпускаемой продукции при снижении ее себестоимости. Кроме того, получение некоторых видов современных строительных материалов невозможно без использования высокоэффективного оборудования для измельчения материалов. Тонкий помол материалов (инертных и вяжущих) ведет к существенному улучшению качества новообразованных поверхностей, увеличению показателей удельной поверхности, разрушению структурно нестабильных и ослабленных частиц. Методика активации (тонкого измельчения) хорошо зарекомендовала себя в практике обработки лежалого и низкомарочного цемента с целью повышения полезных свойств и восстановления. Без широкого использования оборудования для измельчения немыслимо современное производство теплоэффективных строительных материалов, например, ячеистого бетона автоклавного твердения.

Область применения оборудования, обеспечивающего измельчение материалов, весьма широка:

- производство строительных материалов (кирпич, газобетоны, пенобетоны и другие);

- помол и активация низкомарочного цемента, производство высокомарочного цемента;

- производство тонкомолотых сухих строительных смесей и их компонентов;

- производство вяжущего низкого водопотребления;

- производство пигментов, лакокрасочных материалов;

- производство тонкомолотых продуктов для стекольной промышленности;

- производство тонкомолотых продуктов для пищевой промышленности;

- производство шлифовальных порошков, узкофракционных абразивных материалов и другое.[2]

В нашей же стране помольное оборудование используется далеко не в полной мере. Тогда как перед отечественными предприятиями, в первую очередь строительной отрасли, как никогда остро стоят проблемы технического перевооружения, расширения ассортимента выпускаемой продукции и увеличения объемов производства при повышении качества изделий. Особый интерес представляют агрегаты, обеспечивающие тонкий помол цемента (увеличение удельной поверхности цемента) и активацию инертных составляющих бетонной смеси. Такие установки позволяют кардинально улучшить основные физико-механические характеристики выпускаемой продукции и значительно снизить расход цемента на производстве.

1. Классификация мельниц, применяемых в цементной промышленности

Для помола цемента, извести и гипса, а также стекла, огнеупорных и других изделий применяют трубные мельницы. Они являются самыми широко используемыми мельницами. Конструкция их и принцип действия зависят от назначения и физико-механических свойств размалываемого материала. Трубные мельницы используют для помола как однородных материалов, так и материалов с различными корректирующими добавками.

Тонкость помола характеризуется удельной поверхностью готового продукта (в см²/г). Тонкость помола клинкера 2800-4500, сырьевых материалов 2800-3000 см²/г.

Трубные мельницы классифицируют:

- по принципу работы - периодического и непрерывного действия;

- по характеру работы - мельницы, работающие по открытому и замкнутому циклу; сюда относятся шаровые мельницы непрерывного действия как мокрого, так и сухого помола;

- по способу помола - сухого и мокрого помола;

- по форме рабочего корпуса - барабанные цилиндрические, конические и трубные цилиндрические;

- по форме мелющих тел - шаровые, стержневые, самоизмельчения (без мелющих тел);

- по способу разгрузки - с механической и пневматической разгрузкой;

- по конструкции загрузочного и разгрузочного устройства - с центральной загрузкой и разгрузкой через пустотелые цапфы, с разгрузкой через торцовую решетку (с диафрагмой), с периферийной разгрузкой через решетку, с загрузкой и разгрузкой через люк в барабане (мельницы периодического действия).

- по принципу измельчения - шаровые, шнековые (дробилки), бисерные, струйные, молотковые, дисковые, центробежно-ударные, вихревая мельница, вальцевая мельница, стержневая мельница.[4]

В промышленности строительных материалов применяют в большинстве случаев мельницы непрерывного действия, работающие по открытому или замкнутому циклу, сухим или мокрым способом. При вращении мельницы мелющие тела, прижимаемые центробежной силой к стенкам барабана, поднимаются на некоторую высоту. Под действием силы тяжести, преодолевающей вертикальную составляющую силы инерции и вызываемой ею силы трения мелющих тел о футеровку, мелющие тела падают на слой материала, дробят его и частично истирают. Цильпебсы продолжают измельчать мелкораздробленный материал истиранием.

В мельницах открытого цикла материал проходит через рабочее пространство мельницы только один раз, не классифицируется и крупные частицы не возвращаются в мельницу на домол. В мельницах замкнутого цикла материал после помола в мельнице направляется в классификационные (сепарирующие) устройства, где разделяется на готовый продукт (измельченный до требуемой тонкости) и более грубый (крупку), который возвращается в мельницу на домол.

Работа мельницы по замкнутому циклу более рациональна, так как готовый продукт своевременно удаляется (отсасывается) из рабочего пространства мельницы, буферная подушка не создается, помол остальной массы не затрудняется и материал не пере измельчается. Мельницы, работающие по замкнутому циклу, более производительны и экономичны (рис. 1).

Трубные мельницы сравнительно просты по конструкции, удобны в эксплуатации, обеспечивают высокую степень измельчения, поддаются автоматизации. Однако они имеют существенные недостатки: малы скорости воздействия мелющих тел на материал, в работе измельчения участвует только часть мелющих тел; рабочее пространство барабана используется всего на 35-45%; высокий удельный расход электроэнергии (35 - 40 кВт ч/т цемента); значительный износ мелющих тел и футеровки (1-1,2 кг/т цементного клинкера); большая металлоемкость, высокий шум при работе. При этом удельная производительность составляет около 0,1 т/ч на 1 т массы мельницы, к. п. д.0,005-0,01.

Рис. 1. Схема циклов

Мельницы загружают мелющими телами на 28-35% их объема. Массу и ассортимент мелющих тел подбирают путем испытаний мельницы, при которых проверяют ее производительность и тонкость помола в отдельных камерах. Износ мелющих тел возмещают периодической догрузкой их через определенные промежутки времени (не реже чем через 100 ч работы). Через длительный срок работы (не реже чем через 1800 - 2000 ч) мелющие тела полностью заменяют. Способность материалов к измельчению оценивается коэффициентом размол способности, представляющим собой отношение удельного расхода энергии при измельчении эталонного материала к удельному расходу энергии на измельчение сопоставляемого с ним материала при одинаковой степени их измельчения. Обычно эталоном служит цементный клинкер средней размалываемости, коэффициент размол способности которого принимается за единицу. Коэффициент размол способности для известняка 1,2-1,8; для доменного шлака (гранул) 0,8-1,1; для сухой глины 1,5-2. Зная производительность мельницы при измельчении одного материала и коэффициент размол способности, можно определить производительность этой мельницы при размоле другого материала.[7]

2. Сравнительный анализ основных типов мельниц для тонкого помола твердых материалов

Для тонкого измельчения как в промышленности, так и в лабораторной практике чаще всего применяют мельницы четырех типов - вращающиеся барабанные, шаровые, вибрационные, дезинтеграторные и струйные. Эффективность работы этих мельниц, экономичность и диапазон дисперсности, в котором они дают лучшие показатели, зависят от многих факторов. Среди них важное значение имеют материалы стенок и мелющих тел, размеры и количество шаров, в случае струйной - скорость и запыленность газа, в случае вибрационной - частота и амплитуда колебаний. Многое определяет сопряженный с мельницей агрегат загрузки и выгрузки измельченного материала. На основании известных в настоящее время данных можно утверждать, что не имеется такой одной мельницы, которая могла бы всегда и во всех случаях заменить все другие даже в сравнительно узкой области дисперсности. Поэтому для промышленных целей или исследовательской работы мельницы выбирают с учетом конкретных свойств измельчаемого материала и условий его применения.

В самых общих чертах из названных мельниц четырех типов при помоле абразивных материалов вращающаяся шаровая мельница наиболее экономична, позволяет получить продукт такой же тонкости, что и струйная, но меньшей чем вибрационная. Вибрационные мельницы предназначены для очень тонкого измельчения, однако измельчаемый в них материал загрязняется продуктом износа мелющих тел. В струйной мельнице износ минимален, но велики затраты энергии и потери материала, уносимого отработанным газом. Дезинтеграторы пригодны для измельчения только сравнительно мягких материалов, абразивность которых достаточно мала.[2]

Вращающиеся мельницы с мелющими телами являются наиболее распространенными. Состоят из пустотелого барабана, имеющего торцовые крышки с полыми цапфами, которые установлены в подшипниках. Помольная камера на 25-40% объема заполнена мелющими телами (стальные шары, стержни, цильпебс, кремневая галька) и измельчаемым материалом. При вращении мелющие тела увлекаются силой трения и центробежного эффекта стенками барабана, поднимаются на некоторую высоту и падают вниз, измельчая частицы в зоне соприкосновения шаров (рис. 2). Материал перемещается вдоль барабана за счет естественного напора при непрерывной его подаче. При мокром помоле материал увлекается жидкостью. В случае сухого помола через барабан можно продувать воздух для выделения наиболее мелких частиц. Подача горячего воздуха позволяет совместить помол с сушкой. Производительность вращающихся мельниц пропорциональна их геометрическим размерам, а удельная (на единицу объема) производительность возрастает лишь пропорционально диаметра помольной камеры. В связи с этим высокопроизводительные вращающиеся мельницы имеют весьма большие размеры (диаметр до 4-5 м, длина до 24-30 м). Невозможность повышения энергонапряженности вращающейся мельницы иным путем кроме как увеличение диаметра особенно сказывается при сверхтонком измельчении. Продолжительность измельчения во вращающихся мельницах лабораторного типа для достижения необходимой тонкости материала составляет иногда десятки часов.[5]

Рис. 2. Мельница шаровая СМ6008А с центральной разгрузкой и решёткой

Малая энергонапряженность вращающихся мельниц вызвала необходимость создания машин, в которых движение мелющих тел осуществляется с ускорениями, значительно превышающими ускорение сил тяжести. Из машин такого рода наибольшее признание и распространение получили вибрационные мельницы. Принцип действия вибрационных мельниц основан на приведении массы шаров и измельчаемого материала в круговое колебательное движение посредствам вибратора, сопряженного с электродвигателем. Частицы материала, попадая в пространство между шарами, разрушаются. Во вращающихся и вибрационных мельницах измельчение осуществляется ударом, истиранием и сдавливанием частиц материала свободными мелющими телами.

Большой массой тел, необходимой для эффективного измельчения, обусловлен значительный вес таких мельниц и загрязнение измельчаемого материала продуктами износа. Стремление избавиться от этих недостатков привело к созданию струйных мельниц. В струйных мельницах частицами измельчаемого материала кинетическая энергия передается потоком газа, воздуха, пара или продуктов сгорания. Измельчение осуществляется либо при столкновении встречных потоков частиц материала, либо при их ударе об отбойную плиту. Некоторая доля частиц измельчается ударами о внутренние поверхности установки при разгоне или при транспортировке по трактам пневмоклассификационной системы. Возможности струйной мельницы ограничены, с одной стороны, трудностью разгона крупных кусков материала, а с другой - необходимостью развития больших скоростей для измельчения очень мелких частиц и сложностью улавливания продуктов их измельчения. Опыт показывает, что эти мельницы наиболее эффективны для среднетонкого измельчения хрупких материалов с частицами размером менее 5 мм до 10-40 мкм. Дезинтераторы, как и струйные мельницы, относятся к числу машин ударного действия. Но измельчение в них производится ударом вращающихся бил по свободно падающим частицам материала. Дезинтератор содержит в своем кожухе два вращающихся навстречу один другому диска с насаженными с внутренней стороны по окружности рядами бил цилиндрической формы. Ряды бил обоих дисков расположены на разных радиусах вращения и входят с некоторым зазором один в другой. Важное значение для работы дезинтегратора имеет качество материала бил. Их износ является самым уязвимым местом дезинтераторов, определяющим период межремонтной работы. Их используют в основном для измельчения малообразивных материалов - мел, каолин, пластмассы, уголь, пигменты.[1]

3. Современное помольное оборудование - технология L-esche

Помол цементного клинкера и гранулированного доменного шлака в валковых мельницах (вертикальные валковые мельницы) - технология, разработанная компанией L-esche. Первая мельница L-esche с диаметром помольного стола всего 1,1 м для помола цементного клинкера была установлена еще в 1935 году. Последующий прорыв в области помола подобных материалов в вертикальных валковых мельницах приходится уже на начало 90-х годов 20 века. С конца 30-х годов 20 века мельницы L-esche стали использоваться также для помола цементного сырьевого материала. В этой области использования большой прорыв был совершен в 60-е годы. Вскоре в цементной промышленности возникла потребность осуществлять помол и конечного продукта - цемента - в вертикальных валковых мельницах, что является более выгодным с точки зрения удельных энергозатрат. При первых практических попытках помола цемента на мельницах L-esche в Азии была отмечена неспокойная работа машины. Причиной тому была недостаточная стабильность постели измельчаемого материала. Использование данных знаний привело к запатентованному решению в виде усовершенствованной мельницы L-esche для тончайшего помола: LM - CS (цемент/шлак). Вспомогательные валки осуществляют подготовку слоя измельчаемого материала, а основные валки - его окончательный помол. Технология L-esche позволила производить продукты, которые соответствуют требованиям действующих норм для цемента во всем мире (рис. 3). Мельница L-esche в считанные минуты настраивается на различные виды конечного продукта.

Рис. 3. Принцип действия мельницы LM-CS

Исходный материал подается в мельницу без доступа воздуха 1 через желоб трубу в центр вращающегося помольного стола 3 (рис. 4). Не связанные в зерне частицы, поддающиеся намагничиванию, отделяются от загрузочного материала магнитным сепаратором перед питателем мельницы 1 и удаляются через ответвленную трубу 2. Под действием центробежной силы материал перемещается по помольному столу и попадает под воздействие гидропневматически подпружиненных помольных валков / основных валков M 4. Под ними происходит помол материала, в то время как более маленькие вспомогательные валки S 5, которые располагаются между валками M, обеспечивают подготовку слоя измельчаемого материала путем деаэрации и предварительного уплотнения. При накатывании валки поднимаются на слой материала. При этом приходят в действие функциональный блок основного валка M 4, рычага качения 6, стержни цилиндров 7 и поршни цилиндров амортизационной системы 8.

Рис. 4. Схема работы мельницы

Поршень вытесняет масло из верхнего отсека цилиндра в наполненный газом пневмогидроаккумулятор 9. Наполненные азотом резиновые колбы в аккумуляторах сжимаются и выполняют роль упругого элемента. Ограничитель хода 10 предотвращает металлический контакт помольного валка с помольным столом. Скребки 18 вычищают крупку из кольцевого канала 20 и направляют её в систему транспортировки крупки 19. Измельчаемый основными валками М материал при вращении помольного стола перемещается к внешнему краю помольного стола. В области жалюзийного кольца 11, которое окаймляет помольный стол 3, подаётся горячий газ 12, который подхватывает перемолотый материал различной тонкости и транспортирует его к сепаратору 13. Сепаратор 13 в зависимости от его настройки отсеивает грубо перемолотый материал, который через сборный конус 14 возвращается на помольный стол 3 для повторного помола. Готовый продукт заданной тонины проходит через сепаратор и покидает мельницу L-esche с потоком газа 15.

При помоле смешанных цементов и влажного гранулированного доменного шлака влага, содержащаяся в исходном материале, испаряется при плотном контакте с потоком горячего газа. Поэтому желаемая температура на выходе из мельницы от 80°C до макс. 130°C достигается уже в зоне помола. Портландцемент из чистого клинкера с добавкой ангидрида, кроме начальной фазы, перемалывается в мельнице L-esche без подачи горячего газа. В этом случае минимальное содержание воды испаряется благодаря теплоте, возникающей при помоле. Мельница приводится в действие с помощью планетарного редуктора 17 и электродвигателя 16. Двигатели с более высоким пусковым моментом не требуются. Упорный подшипник в верхней части редуктора принимает усилие валков. Перед запуском привода мельницы основные валки M гидравлически приподнимаются над помольным столом. При этом масляное давление в гидравлических цилиндрах перенаправляется со стороны подвески к противоположной стороне цилиндра. Таким образом, можно запустить пустую или заполненную мельницу с минимальным пусковым моментом прибл. 40 % рабочего момента.

Благодаря ограничителю хода и автоматическому подниманию валков M 4 и валков S 5 при запуске мельницы без материала не происходит металлического контакта между помольными элементами. Так называемый “вспомогательный привод“ для запуска на замедленном ходу не требуется. Подвергающиеся износу помольные элементы - облицовка валков и сегменты помольного стола - можно быстро и без труда заменить. В случаях, если на помольный стол попадают трудно перемалываемые частицы или инородные тела (частицы металла из гранулированного доменного шлака) которые являются причиной локального износа, предлагаются мобильные сварочные агрегаты для твердосплавной наварки, которые устанавливаются внутри рабочей камеры мельницы. Вращение помольных элементов при наварке берет на себя вспомогательный привод 21 с минимальной мощностью. [8]

мельница цементный промышленность

Заключение

Оборудования для измельчения (тонкого помола) материалов должно удовлетворять следующим требованиям:

- быть экономичным;

- быть надежным, долговечным (как следствие - выполняться из новых износоустойчивых материалов);

- обеспечивать гарантируемые сроки и ресурсы работы;

- выполняться с учетом условий конкретных предприятий и существующих технологий.

Технологические условия, рынок a также желания клиентов будут играть решающую роль при разработке последующих типоразмеров. За увеличением технических параметров мельниц естественным образом должны последовать приводы. Также в редукторостроении постепенно, как и для мельниц, применяется модульное исполнение. Оно позволяет увеличить мощность, не разрабатывая при этом новую конструктивную концепцию.

Потребность в сырье покрывается в основном из природных источников. Цементная промышленность, как энергоемкий сектор, форсирует экономию первичного сырья и топлива. Все в большей степени для производства клинкера используется подходящее вторичное сырье, являющиеся отходом других промышленных производственных процессов, напр.,

- известковый ил при очистке питьевой воды,

- зола уноса электростанций и пр.

Чтобы сберечь природные ресурсы топлива и сырья и, тем самым, уменьшить выбросы влияющего на атмосферу диоксида углерода, применяется вторичное сырье, вторичное топливо и, наконец, при помоле цемента - материалы-заменители для частичной замены клинкера. Применение заменителей не только экологически безопасно, но и имеет экономическую основу, поскольку в нормальном случае такие побочные продукты можно приобрести либо произвести по значительно более низкой цене, чем цементный клинкер.

В результате комплекса экспериментальных и теоретических исследований в последние годы в мировой литературе сложились новые взгляды на помол. Считается, что процесс измельчения представляет собой чрезвычайно сложное явление, в котором на ряду с механическими существенное значение имеют физико-химические факторы и окружающая среда. Эти же факторы влияют на изменение технологических свойств материалов в результате измельчения.[7]

Список литературы

1. Акунов В.И., Струйные мельницы, 2 изд., М., 1967;

2. Дешко Ю.И., Креймер М.Б., Крыхтин Г. С., Измельчение материалов в цементной промышленности, 2 изд., М., 1966;

3. Козулин Н.А., Горловский И.А., Оборудование заводов лакокрасочной промышленности, 2 изд., М., 1968.

4. Круглов С.А., Вибропомольные установки. Устройство, назначение, выбор., М., 1956.

5. Моргулис М.Л., Вибрационное измельчение материалов, М., 1957;

6. Олевский В.А., Размольное оборудование обогатительных фабрик, М., 1963;

7. Ребиндер П.А., Физико-химическая механика, М., 1958;

Размещено на Allbest.ru