КОМБИНИРОВАННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОКОМПОНЕНТНОГО ЦЕМЕНТА

Полезная модель относится к промышленности строительных материалов и может применяться на цементных заводах при производстве различных видов цементов: общестроительных, низкой водо-потребности, малоклинкерных и специальных.
Известны промышленные установки помола цемента, состоящие из мельницы грубого помола и мельницы тонкого помола («Помол цементов. Сборник переводов» НИИцемент, М.: 1961, 37-43), которые позволили повысить производительность по сравнению с многокамерными мельницами. Эта схема с предварительным измельчением в короткой мельнице большого диаметра и последующим тонким помолом в сепараторной мельнице успешно применяется во многих странах. Установка характеризуется высокой производительностью (120 т/час) при минимальном расходе электроэнергии (22 кВт-час/т). Важнейшей составной частью таких агрегатов является бункер за мельницей грубого помола, из которого питаются в соответствии с их оптимальной производительностью мельницы тонкого помола.
Однако удельная поверхность цемента так же, как и в случае высокой производительности многокамерных мельниц, составляет 2500-3000 см/г по Блейну, вследствие чего клинкерная часть остается грубо молотой. Причиной ограниченности технических возможностей установок является несоответствие конструктивного назначения короткой мельницы с функцией тонкого дробления.
1
В альтернативном варианте схемы помола (см. патент на изобретение КЕ №2033984, С04В 7/02, Э02С 23/12, 1995) предполагается вместо мельницы грубого помола использовать конусную инерционную дробилку с классификатором, выделяющим на доизмельчение частицы материала крупнее 3,0 мм. При достижении некоторого улучшения зернового состава цемента, данной установке, которая является наиболее близкой по технической сущности к полученной модели (прототипом), присущи все конструктивные и эксплуатационные сложности, связанные с использованием обычных цементных мельниц и их громоздкого вспомогательного оборудования.
К общим недостаткам известных установок относятся низкий коэффициент полезного действия шаровых и валковых мельниц и низкая реологическая активность клинкерных частиц цемента.
Технической задачей, на достижение которой направлена заявленная полезная модель, является упрощение конструкции установки помола цемента с достаточно высокой активной поверхностью.
Указанная цель достигается комбинированной установкой для получения многокомпонентного цемента, включающей установку для получения портландцемента, установку для обработки влажных и неабразивных материалов и установку для обработки трудно-размалываемых и абразивных компонентов цемента, причем выходы этих установок являются входами смесителя активного типа, при этом установка для получения портландцемента включает соединенные между собой ударно-отражательную дробилку, ударную (роторную) верткальную дробилку, ударную дробилку с вертикальным валом, статический сепаратор или классификатор, накопительный бункер и роторный дезинтегратор-активатор; установка для обработки влажных и неабразивных материалов включает соединенные между собой молотковую сушилку-дробилку, статический сепаратор, накопительный бункер и струйную мельницу; установка для обработки трудноразмалываемых и абразивных компонентов цемента включает соединенные между собой струйную дробилку, сепаратор, бункер и активатор.
На фиг.1 изображена установка для получения портландцемента.
Условные обозначения:
1 - ударно-отражательная дробилка;
2 - роторная дробилка
3 - ударная дробилка с вертикальным валом;
4 - статический сепаратор;
5 - роторный дезинтегратор-активатор.
На фиг.2 изображена установка для обработки влажных и неабразивных материалов и установка для обработки трудноразмалываемых и абразивных компонентов цемента.
Условные обозначения:
6 - молотковая сушилка-дробилка;
7 - генератор горячего воздуха;
8 - струйная мельница;
9 - струйная дробилка;
10 - сепаратор;
11 - активатор;
12 - смеситель активного типа.
Принцип работы установки для получения портландцемента заключается в многостадийном измельчении и механохимическом активировании клинкера и гипса в аппаратах ударного и струйного типа. Каскадно действующие ударные дробилки 1, 2 ударно-отражательная и роторная вертикальная в замкнутом цикле осуществляют операции грубого и тонкого дробления по механизму разрушения по дефектам макроструктуры частиц силами деформации сдвига, возникающих при одностороннем характере ударов. Результирующая крупка состоит из частиц мельче 3,0 мм, характеризующихся оскольчатой и «щебеночной» формой. Развитая поверхность частиц крупки обуславливает снижение энергозатрат на последующую операцию предварительного сверхтонкого дробления, которая осуществляется в дробилке струйного типа, например, в ударной дробилке с вертикальным валом 3, разработанной фирмой Бамак. Из продукта дробления встроенным в этот аппарат классификатором или с помощью статического сепаратора 4 выделяется фракция размером менее 0,1 мм. При этом частицы тонкой крупки обладают преимущественно «щебеночной» или кубковидной формой.
За последней дробилкой устанавливается накопительный бункер, из которого полуфабрикат цемента дозируется в аппарат окончательного помола. Здесь осуществляется заключительная стадия сверхтонкого дробления клинкера при помощи струйных мельниц, работающих по механизму воздействия большой механической энергии, например, ударно-центробежная мельница или роторный дезинтегратор-активатор 5.
За счет высокой линейной скорости соударения частиц в рабочем пространстве аппарата раскрываются глубинные слои зерен клинкера по микротрещинам и дефектам структуры составляющих минералов, частицы цементного порошка сохраняют кубковидную и «щебеночную» формы, превалирующие в исходной тонкой крупке, причем активная поверхность продукта значительно превосходит удельную поверхность по Блейну. Гранулометрический состав портландцемента выгодно отличается от полученного помолом в стандартных шаровых или валковых мельницах: при удельной поверхности 4200 см" по Блейну содержание малополезной фракции 0-5 мк не превышает 10-15%, а количество активных зерен размерами 5-30 мк составляет 75-80%. Наряду с протеканием механо-химической активации внутренних структурных слоев цементных частиц с подачей непосредственно в активатор добавок поверхностно-активных веществ, достигается легирование их поверхности.
Влажные и неабразивные материалы подвергаются одновременной механической обработке и мгновенной сушке в современных молотковых сушилках-дробилках 6, которые разработаны и успешно внедряются мировыми поставщиками цементного оборудования (компания Смидт и Полизиус) для подготовки цементного сырья к обжигу. Источником тепла могут служить генератор 7 горячего воздуха, устройство подачи печных газов или горячего избыточного воздуха из клинкерного холодильника. С их помощью молотковая мельница продувается горячими газами, при этом допускается обработка материалов с влажностью, превышающей 30%. В сушилке молотковой мельницы происходит эффективное измельчение и мгновенная сушка материала за счет принудительной теплопередачи от горячих газов. Большая часть материала измельчается до соответствующей тонины и выносится воздухом в сепарирующий циклон, где его влажность становится менее 1%. Грубые частицы отбрасываются в сепарационной камере дробилки для повторного помола. Если требуется большая тонкость измельчения (например, фракции мельче 0.2 мм) после сушилки дробилки устанавливается статический сепаратор
Измельченный и высушенные материалы целесообразно складировать в накопительном бункере, что придает системе достаточную гибкость (дозирование материала на окончательный помол не зависит от его исходной влажности и теплопотерь).
Обработка материалов завершается в струйной мельнице 8, куда они дозируются совместно с добавками в оптимальных количествах. На этом этапе завершается операция сверхтонкого дробления и осуществляется механо-химическая активация компонентов, придающая им новые свойства.
Трудноразмалываемые и абразивные компоненты цемента (доменные шлаки, известняковый щебень твердых пород, кварцевый песок и др.) подвергаются одновременно операциям сушки и сверхтонкого дробления в струйной дробилке 9 (например, фирмы Бамак), работающей в закрытом цикле с сепаратором 10. Полученный полуфабрикат также складируется в бункере, возможно, кондиционируется, а затем окончательно обрабатывается в активаторе 11.
Для получения многокомпонентного цемента тонкодисперсные материалы включая приготовленный портландцемент, подаются в смеситель активного типа 12, посредством которого достигается тщательная гомогенизация цементной смеси.
Таким образом, техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является упрощение конструкции установки помола, как обычного портландцемента, так и многокомпонентных цементов при обеспечении достаточно высокой их активной поверхности.
Указанный результат достигается заменой применяемых в стандартных схемах помола крупногабаритных устройств шаровых (или валковых) мельниц с центробежными сепараторами на сравнительно простые и долговечные в эксплуатации ударные дробилки (роторная вертикальная, струйная с вертикальным валом и современная молотковая сушилка-дробилка) с грохотом, классификатором или статическим сепаратором и роторный дезинтегратор-активатор, которые используются для раздельного помола клинкера и других компонентов цемента, а также смеситель активного типа. Общий вес измельчительного оборудования новой установки не превышает 50 т, и при этом используются моторы низкого напряжения 400 В в отличие от прототипа и стандартных линий помола производительностью от 25 т/час., в которых шаровая мельница типоразмера 2,6×13 м с мелющими шарами имеет вес более 200 т и требует источник напряжения 6000 В. Кроме того предлагаемые статические сепараторы отличаются от динамических, снабженных приводом мощностью более 45 кВт, простотой конструкции и настройки, а также высокой надежностью в эксплуатации и долговечностью, поскольку не содержат вращающихся с высокой скоростью частей. В этом случае процесс измельчения цемента сводится к последовательно проводимым операциям грубого, тонкого и сверхтонкого дробления силами деформации сдвига, возникающих при одностороннем характере ударов, цементные частицы обладают преимущественно «щебеночной» или кубовидной формой с высокой дефектностью и активностью поверхности, а качество получаемого цемента характеризуется высокими показателями.
Достигаемый с использованием предлагаемой полезной модели технический эффект позволит значительно сократить инвестиционные затраты на строительство новых мощностей и обеспечит снижение уровня эксплуатационных затрат на помол цемента.