Công nghệ nghiền hoàn thiện POLYCOM® hiệu suất cao (P2)

1. Nhà máy nghiền hoàn thiện xi măng đầu tiên tại Bỉ năm 1993, Công ty S.A.

Cimenteries CBR - ngày nay là một phần của Heidelberg Cement - đã quyết định xây dựng một nhà máy nghiền hoàn thiện POLYCOM^® tại phân xưởng Lixhe của mònh ở gần Liège (Bỉ). Nhà máy đi vào hoạt động tháng 4 năm 1995.

Sơ đồ nhà máy được cho trong Hình 1.


Như ta thấy, có nhiều loại nguyên liệu thô có thể được tiếp vào hệ thống. Ngoài clinker và thạch cao còn có xỉ lò cao, tro bay và bụi lò được sử dụng làm vật chiết. Nguyên liệu mới được vận chuyển cùng liệu hồi lưu từ phân ly bằng một băng tải chung dẫn đến phễu cấp liệu POLYCOM^®. Sau khi được nghiền, nguyên liệu được dẫn tới tổ hợp máy đánh rời (disagglomerator) DEGPOL^® - máy phân ly bằng một máy gàu nâng đôi công suất 1.000 tấn/ giờ. Quá trình đánh rời nguyên liệu kết dính diễn ra trong một máy đập xung dẫn động bằng đai truyền được đặt ngay bên trên lồng rô-to của bộ phân ly. Do vậy, dẫn động rô-to của SEPOL^® IP (IP – impact/ xung) cần được lắp đặt bên dưới. Sản phẩm rời bộ phân ly cùng với dòng khí của hệ thống được thu thập trong bộ lọc túi tiếp sau. Một phần khí hệ thống có thể được tuần hoàn để có khả năng kiểm soát nhiệt độ bên trong bộ phân ly. Sản phẩm sau đó được chuyển tới xilô bằng bơm xi măng.

Nhà máy nghiền thay thế cho 5 hệ thống nghiền bi đã lỗi thời đã sản xuất 4 loại xi măng khác nhau. Các kết quả đầu tiên được báo cáo năm 1996 [6]. Bức ảnh ghi lại công tắc lắp đặt được thể hiện trong Hình 2. Các dữ liệu liên quan của máy POLYCOM^® chính và bộ phân ly SEPOL^® như sau:



























Như đã mô tả trước, nhà máy nghiền sản xuất các loại xi măng khác nhau với nhiều loại phụ gia được nghiền khác nhau. Các loại xi măng chính gồm xi măng tro bay CEM II B-V 32.5 theo tiêu chuẩn Châu Âu EN 196 với tỷ lệ tro bay 22% và bụi lò 5% (khối lượng/diện tích bề mặt riêng theo Blaine: 3.600 cm²/g) cũng như xi măng xỉ CEM III A 32.5 với 50% xỉ và 5% bụi lò (3.700 cm²/g). Nhưng đồng thời, một loại POLYCOM^® CEM I 42.5 (3.400 cm²/g) và một loại POLYCOM^® CEM I 42,5 LA (2.800 cm²/g) kiềm thấp cũng được sản xuất. Phân chia mức tiêu thụ năng lượng riêng cho 3 loại xi măng này được cho trong Hình 3.

Nhà máy nghiền thay thế cho 5 hệ thống nghiền bi lỗi thời đã sản xuất 4 loại xi măng khác nhau.



Các con số này rất thấp và thậm chí còn có thể thấp hơn nếu không bị ảnh hưởng bởi nhu cầu năng lượng lớn của bơm xi măng Claudius-Peters. Những con số như vậy không thể cắt giảm được nếu sử dụng bất cứ máy nghiền nào khác có trên thị trường. Mức độ tiết kiệm năng lượng so với một hệ thống nghiền bi nằm trong khoảng 34 tới 51%.

Mối quan ngại chính của khách hàng là đặc tính của các loại xi măng được sản xuất bằng hệ thống nghiền hoàn thiện của cán ép. Do vậy, những khảo sát sâu rộng đã được tiến hành đối với cả vữa và xi măng. Hình 4 so sánh đặc tính của loại POLYCOM^® CEM I 42.5 R truyền thống được sản xuất tại một nhà máy nghiền bi tại Lixhe với sản phẩm có được với hệ thống nghiền hoàn thiện bằng cán ép POLYCOM^®. Số trị của độ dốc n của bản phân bố hạt RRSB cho thấy với độ mịn 3.400 cm²/g, sự phân bổ kích cỡ hạt cao hơn. Điều này dẫn tới sự gia tăng nhu cầu nước xi măng từ 26 lên 29 %. Tuy nhiên, những sự chênh biệt này không thể hiện trong thuộc tính của bê tông. Như thấy trong Hình 4, không có sự chênh biệt nào về tỷ lệ nước/xi măng hoặc cường độ nén đo được. Kết quả tương tự cũng có được với xi măng xỉ lò cao CEM III A 32.5. Điều này phù hợp với những nghiên cứu sâu rộng được Viện Nghiên cứu Công nghiệp xi măng [7].

2. Hệ thống nghiền hoàn thiện nguyên liệu thô POLYCOM® đầu tiên tại Cementos Lima/Peru

Nhà máy nghiền nguyên liệu thô tại Cementos Lima (Peru) được thiết kế với công suất 275 tấn/h với độ mịn 18% sót sàng 90μm hay công suất 310 tấn/h với độ mịn 26% sót sàng 90μm. Độ ẩm nguyên liệu thô nhỏ hơn 1%. [2, 3]

Phối liệu thô được vận chuyển bằng băng tải và gàu nâng tới băng cấp liệu chính của cán ép POLYCOM®. Hồi lưu từ máy phân ly cũng được tiếp vào băng cấp liệu chính này. Một máy phân ly kim loại từ, một bộ dò kim loại và một van 2 ngả được lắp đặt tại băng tải cấp liệu chính này. Sau đó, nguyên liệu được dẫn ra đi qua điểm tách kim loại thứ hai và chỉ một lượng nhỏ tạp liệu được loại ra khỏi quy trình.

Hồi lưu từ phân ly và phối liệu thô từ băng cấp liệu chính được đưa tới phễu POLYCOM^®. Do phễu được điều khiển bằng mức nạp đầy, Polycom^® vận hành với dòng khối lượng không đổi và sự phân phối nguyên liệu tối ưu hóa giữa cán con lăn cố định và cán con lăn di động. Tại cửa ra của POLYCOM^®, một máy đánh rời (disagglomerator) DEGPOL^® được lắp đặt để phá các mảnh kết dính được tạo ra trong quá trình nghiền. Các mảnh kết dính bị phá được chuyển bằng gàu nâng cầu tuần hoàn tới SEPOL SV^®, tại đây, sản phẩm cuối cùng sẽ được phân ly

3. POLYCOM® và bộ phân ly SEPOL HR^® cho nguyên liệu thô

Ứng dụng công nghiệp đầu tiên của một POLYCOM^® với bộ phân ly tĩnh-động SEPOL HR^® tại dây chuyền sản xuất Xi Măng Vasavadatta III, Sedam (Ấn Độ) khởi công năm 2006 với kết quả vận hành tốt vượt trông đợi. Quy trình được thiết kế với công suất 275 tấn/h với độ mịn 20% sót sàng 90μm. Nồng độ ẩm của nguyên liệu thô tối đa là 4%. [5,6]

POLYCOM^® vận hành với hai bộ phân ly SEPOL HR^® độc lập nhằm tránh tình trạng một bộ phân ly quá lớn trong công trình lắp đặt mẫu này.

Kết quả vận hành của dây chuyền III trong quá trình thi công dây chuyền IV đã dẫn tới một bước logic tiếp theo là sự gia tăng quy mô từ hai SEPOL HR^® cỡ trung bình lên một máy phân ly lớn trong dây chuyền IV. Mức tiêu thụ điện năng vốn đã là kỷ lục tại tiếp tục được giảm bớt trong khi số lượng thiết bị, dẫn động, tín hiệu được hạ xuống và sơ đồ nhà máy và xưởng đạt được mức độ nhỏ gọn. Thiết kế quy trình tối ưu hóa được thể hiện trong Hình 4.


Tại Vasavadatta Cement, hiệu suất cao hơn của cán ép so với nghiền đứng con lăn đã được chứng minh một cách ấn tượng. So với máy nghiền đứng con lăn hiện tại của dây chuyền tại cùng nhà máy, mức tiêu thụ điện năng riêng của hệ thống thấp hơn tới trên 35% (xấp xỉ 6 kWh/tấn). Hình 5 biểu diễn nguyên l. làm việc của bộ phân ly SEPOL HR^®.

Liệu (cả phối liệu và bánh kết) được đưa vào máng cấp liệu. Máng cấp liệu đảm bảo sự phân bố liệu trên toàn bộ bề rộng của bộ phân ly. Phần chính của khâu tĩnh là sàn thông gió, nơi mà khí nóng từ tháp trao đổi nhiệt đi qua để sấy phối liệu.

Các hạt thô được sấy khô trước được tách ra giống như hồi lưu I và rơi vào phễu POLYCOM^®.

Nguyên liệu mịn hơn (0-3mm) được vận chuyển bằng khí nén tới khâu tĩnh và được sấy khô.

Bột thô (ví dụ bột có độ mịn 10-20% sót sàng 90μm) ra khỏi bộ phân ly qua rô-to và được thu trong các xy-clôn được kết nối. Nguyên liệu được loại ra từ rô-to (hồi lưu II) được tuần hoàn trở lại phễu POLYCOM^®. Do hỗn hợp các hồi lưu I và II được sấy khô từ trước, độ ẩm trung bình của liệu POLYCOM® được giảm đáng kể xuống dưới 1% nhằm tránh làm tăng tỷ lệ hao mòn của cán con lăn POLYCOM^®.

----------------------------
Bài viết của TS Robert Schnatz và TS Stefan Diedenhofen, Polysius AG, Beckum/Đức
* Tham khảo:
[1] Rosemann, H., Ellerbrock, H.-G.: “Grinding technology for cement production – development, current situation and outlook”, ZKG international 51 (1998) 2, pp. 51 – 62.
[2] Patron, R.: Grinding of raw material and cement at Cimentos Lima`s Atocongo plant Lima- Peru; IEEE conference, Roanoke, VA, USA (1999).
[3] Patron, R.: 6 Polycom units for raw meal and cement grinding at Cimentos Lima`s Atocongo plant in Lima, Peru; POLYSIUS Zementtag, Hannover, Germany (1999).
[4] Bindra, S; Schnatz, R. et.al.: Operating experience with the new static-dynamic separator for raw material and cement grinding in combination with the high-pressure grinding unit; NCB seminar, Delhi; India (2007).
[5] Menzel, K.: New developments and experience with raw material grinding; AFCM congress, Bangkok, Thailand (2008).
[6] Boulangé, B.: “The new finishgrinding system for cement with integral high-pressure grinding rolls at the Lixhe cement works”, ZKG international 49 (1996) 6, pp. 336 – 343.
[7] Schnatz, R.: “Influencing the workability characteristics of cements finish-ground with high-pressure grinding rolls”, ZKG international 48 (1995) 5, pp. 263 – 271.