Công nghệ nghiền đứng trước yêu cầu mới về độ mịn và vật liệu bổ sung

Công nghệ nghiền đứng đang phải thích ứng với yêu cầu ngày càng cao về độ mịn và sự đa dạng của vật liệu bổ sung cho xi măng. Bên cạnh năng suất và tiêu hao năng lượng, khả năng duy trì vận hành ổn định, kiểm soát dòng khí và hiệu quả phân ly ngày càng có vai trò quan trọng.

Công nghệ nghiền đứng phải đáp ứng yêu cầu mới về độ ổn định, độ mịn và sử dụng vật liệu bổ sung cho xi măng. (Nguồn: Loesche)

Yêu cầu mới đối với quá trình nghiền xi măng

Trong nhiều năm, hiệu quả của một hệ thống nghiền thường được đánh giá thông qua năng suất, độ mịn sản phẩm, mức tiêu hao năng lượng, độ mài mòn và khả năng vận hành liên tục. Tuy nhiên, những yêu cầu mới đối với sản xuất xi măng đang khiến các tiêu chí này cần được xem xét trong mối liên hệ chặt chẽ hơn.

Việc giảm tỷ lệ clinker làm tăng vai trò của các vật liệu bổ sung cho xi măng (SCM) trong hệ thống nghiền. Những vật liệu này có đặc tính về độ ẩm, độ cứng, khả năng nghiền và kích thước hạt khác nhau, từ đó làm thay đổi điều kiện hình thành lớp liệu cũng như yêu cầu đối với quá trình phân ly.

Ở chiều ngược lại, một số loại xi măng có yêu cầu độ mịn cao hơn để đáp ứng các chỉ tiêu về cường độ và tính năng của bê tông. Khi vật liệu đầu vào thay đổi và độ mịn sản phẩm tăng, máy nghiền phải duy trì được trạng thái vận hành ổn định trong một khoảng điều kiện rộng hơn thay vì chỉ đạt hiệu suất tối ưu tại một điểm vận hành nhất định.

Điều này đặt ra yêu cầu kiểm soát đồng thời lực nghiền, lớp liệu, dòng khí và quá trình phân ly. Nếu trạng thái nghiền không ổn định, rung động có thể xuất hiện, năng suất giảm hoặc mức tiêu hao năng lượng tăng. Vì vậy, việc mở rộng vùng vận hành ổn định trở thành một trong những yêu cầu đáng chú ý đối với công nghệ nghiền đứng.

Mở rộng vùng vận hành ổn định của máy nghiền đứng

Một trong những vấn đề cần kiểm soát ở máy nghiền đứng là rung động tự kích thích. Hiện tượng này có thể xuất hiện khi sự tương tác giữa bàn nghiền, con lăn và lớp liệu làm hệ thống mất ổn định. Khi điều kiện vận hành thay đổi, đặc biệt trong trường hợp tăng lực nghiền hoặc thay đổi đặc tính vật liệu, khả năng duy trì trạng thái ổn định của máy trở nên quan trọng hơn.

Theo hướng nghiên cứu được Loesche phát triển trong hơn một thập kỷ, việc kết hợp dữ liệu từ hàng trăm hệ thống nghiền công nghiệp với nghiên cứu tại các trường đại học, mô hình bản sao số của hệ thống nghiền (Digital Twin) và các phương pháp phân tích có hỗ trợ trí tuệ nhân tạo giúp đánh giá sâu hơn mối quan hệ giữa điều kiện vận hành và trạng thái ổn định của máy nghiền.

Một trong những hướng cải tiến là thiết kế Dual Module nhằm giảm xu hướng xuất hiện rung động tự kích thích. Cùng với đó, hình học của vùng nghiền được thiết kế lại nhằm ổn định quá trình và mở rộng vùng vận hành mà máy có thể duy trì trạng thái nghiền ổn định.

Vùng vận hành ổn định rộng hơn tạo thêm dư địa cho việc điều chỉnh điều kiện nghiền. Trong cùng một hệ thống, khoảng vận hành này có thể được khai thác để tăng lực nghiền, nâng năng suất hoặc đạt độ mịn sản phẩm cao hơn, tùy theo yêu cầu của từng loại xi măng.

Khả năng duy trì trạng thái ổn định cũng có ý nghĩa đối với việc sử dụng nước phun trong máy nghiền. Nước thường được sử dụng ở mức nhất định để hỗ trợ ổn định lớp liệu và kiểm soát nhiệt độ. Nếu quá trình nghiền có thể vận hành ổn định với lượng nước phun thấp hơn, nguy cơ tiền hydrat hóa của sản phẩm có thể được hạn chế, qua đó góp phần duy trì khả năng phản ứng của xi măng.

Tuy nhiên, việc giảm nước phun không thể tách khỏi yêu cầu kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm vật liệu và điều kiện vận hành thực tế. Mục tiêu không phải đơn thuần là giảm lượng nước sử dụng mà là duy trì trạng thái nghiền ổn định với điều kiện phù hợp cho từng hệ vật liệu.

Kiểm soát dòng khí và hiệu quả phân ly

Bên cạnh vùng nghiền, dòng khí bên trong máy nghiền đứng cũng ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình vận chuyển vật liệu và phân ly sản phẩm. Khi yêu cầu về độ mịn tăng lên, việc kiểm soát dòng khí trở nên quan trọng hơn bởi tốc độ và sự phân bố của dòng khí có liên quan đến khả năng đưa vật liệu lên máy phân ly.

Các cải tiến về hệ thống khí tập trung vào việc điều chỉnh đường đi của khí từ cửa vào, qua vùng nghiền và lên máy phân ly. Cấu hình của đường dẫn khí và vòng cánh hướng dòng được thay đổi nhằm tạo ra dòng khí đồng đều hơn quanh vùng nghiền, đồng thời hạn chế các khu vực có vận tốc khí quá cao.

Việc phân bố dòng khí hợp lý có thể giúp giảm tổn thất áp suất trong hệ thống. Khi tổn thất áp suất giảm, quạt của máy nghiền có thể cần ít năng lượng hơn để duy trì lưu lượng khí cần thiết, qua đó góp phần giảm mức tiêu hao điện riêng của hệ thống.

Một yêu cầu khác là duy trì khả năng sấy và vận chuyển vật liệu khi lưu lượng khí được điều chỉnh. Máy nghiền phải bảo đảm lượng khí đủ để đưa vật liệu lên máy phân ly, kiểm soát độ ẩm và duy trì điều kiện làm việc phù hợp, đồng thời tránh sử dụng lượng khí lớn hơn mức cần thiết.

Hiệu quả của máy phân ly cũng có vai trò quan trọng khi sản xuất xi măng có độ mịn cao. Khả năng phân ly tốt giúp kiểm soát kích thước hạt của sản phẩm và hạn chế lượng hạt chưa đạt yêu cầu quay trở lại vùng nghiền. Điều này không chỉ liên quan đến độ mịn mà còn ảnh hưởng đến năng suất và mức tiêu hao năng lượng của toàn hệ thống.

Như vậy, khi giảm tỷ lệ clinker và tăng sử dụng vật liệu bổ sung cho xi măng, yêu cầu đối với máy nghiền đứng không còn dừng ở khả năng nghiền vật liệu với năng suất cao. Hệ thống cần duy trì vùng vận hành ổn định rộng, kiểm soát tốt lớp liệu và lực nghiền, đồng thời tối ưu dòng khí và hiệu quả phân ly.

Những thay đổi này cho thấy công nghệ nghiền đang được điều chỉnh để phù hợp với sự thay đổi của thành phần xi măng và yêu cầu về chất lượng sản phẩm. Việc nâng cao hiệu quả không chỉ nằm ở khả năng nghiền nhỏ vật liệu mà còn ở khả năng kiểm soát toàn bộ quá trình để duy trì độ ổn định, độ mịn và mức tiêu hao năng lượng phù hợp với từng hệ vật liệu.

Nguồn tham khảo: Thomas Fahrland, Loesche GmbH, "Beyond Grinding", World Cement, tháng 8/2026.

Cem.Info (TH)