Теоретические основы измельчения материала в шаровых мельницах

Помол клинкера - завершающая стадия производства портландцемента.

Клинкер является только полуфабрикатом. Для того чтобы получить из него портландцемент, клинкер следует измельчить с добавкой гипса, а также с гидравлической добавкой, применяемой в большинстве случаев.

Одно из важнейших требований к портландцементу - это определённая степень измельчения - тонкость помола. От него зависит прочность цемента, и скорость его твердения.

Измельчают клинкер в трубных мельницах. При этом применяют как открытый цикл помола «на проход “, так и замкнутый, с промежуточной сепарацией измельченного продукта.

Отличительной особенностью измельчения клинкера по сравнению с измельчением сырьевых материалов при сухом способе производства портландцемента является более высокая твёрдость клинкера. Кроме того, для получения портландцемента размалываемые зёрна должны иметь заданный гранулометрический состав. Последними исследованиями установлено, что цемент, содержащий в определённом сочетании мелкие и относительно крупные зёрна, обладает наиболее высокими физико-химическими характеристиками.

Тонкость помола цемента, характеризуемая остатком на сите N 008 (размер ячейки в свету 0,08 мм), составляет 8 - 12 % для большинства отечественных цементов (согласно стандарту этот остаток не должен превышать 15 %); удельная поверхность такого цемента составляет примерно2500 - 3000 см²/ г. Расход электроэнергии на получение одного килограмма при измельчении клинкера с коэффициентом размолоспособности 1,0 составляет соответственно 32 - 36 кВт. Ч. С повышением тонкости помола затрата электроэнергии возрастает в значительно большей степени, чем степень измельчения. Так, увеличение тонкости помола на 1 % (уменьшение остатка на сите) повышает расход электроэнергии на 4 -6 % и соответственно снижает производительность мельницы.

Применение замкнутого цикла помола существенно повышает производительность мельницы, на 10 - 20 % и более. Причина заключается в систематическом отделении от общей массы, размалываемого в мельнице материала мельчайших зёрен, которые налипают на мелющие тела и снижают размалывающую способность последних.

Для сепарации цемента применяют в основном центробежные сепараторы. Трубная мельница работает в замкнутом цикле с двумя сепараторами. Производительность зависит от тонкости помола, выделяемого при сепарации цемента. Так увеличение удельной поверхности с 2500 см \ г до 3500 см\г уменьшают производительность сепаратора в 1,5 раза, а до 5000 см\ г - в 2 раза.

При замкнутой схеме помола получают цемент более устойчивого качества и более высоких физико-механических свойств, как в отношении марочной прочности, так и в отношении скорости твердения в начальный период. Повышение физик - механических свойств цемента при замкнутом способе помола обуславливается однородным зерновым составом и уменьшением среднего размера цементного зерна. Из сепаратора выходит цемент постоянного зернового состава и с заданной удельной поверхностью, что достигается регулировкой работы сепаратора.

Обогащение цемента мельчайшей фракцией, задерживаемой в фильтрах для очистки аспирационного воздуха мельницы, также позволяет получать быстротвердеющий цемент. Этот способ помола применяют при производстве цемента открытым способом помола, добавляя к части цемента пыль из фильтров.

Чтобы на мелющие тела и футеровку не налипала пыль, применяют интенсификаторы помола: уголь, сажу. Сейчас для этой цели стали впрыскивать распыленную воду в последнюю камеру мельницы в количестве 0,5 - 1,0 % от веса цемента. Это позволяет значительно снизить температуру цемента до 70 - 80 вместо 100 - 150 градусов. Воду подают автоматически, при достижении температуры цемента на выходе из мельницы до 100 - 110 гр.

Снижение температуры достигается также охлаждением корпуса мельницы и интенсивной аспирацией. При аспирации из мельницы удаляют наиболее тонкие фракции цемента, снижающие, как отмечалось, размалывающую энергию мелющих тел. Большие объёмы холодного воздуха (до 300 м³ на 1 тонну цемента) просасываемого через мельницу и охлаждающего футеровку корпуса, мелющие тела и цемент.

Охлаждение цемента необходимо, во - первых, для того чтобы сократить сроки его выдерживания 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 падает её производительность. Поэтому охлаждение мельницы положительно сказывается на её производительности. По этим причинам запрещено подавать в мельницы клинкер с температурой более 80 градусов.

Для охлаждения цемента применяют специальные холодильники, представляющие собой вертикальные или горизонтальные шнеки с герметичным корпусом, орошаемые водой. При перемещении цемента в шнеке он интенсивно перемешивается лопастями и охлаждается, соприкасаясь с холодным корпусом шнека. Особое влияние на качество помола и производительность цементной мельницы оказывает выбор ассортимента мелющих тел.