» Trong sản xuất xi măng, công đoạn nghiền clinker để ra xi măng thành phẩm luôn nhận được sự quan tâm lớn của các nhà đầu tư. Hiện nay, nhất là trong xu thể đa dạng hóa sản phẩm, giảm phát thải bằng cách giảm hệ số clinker và tiết kiệm năng lượng, công nghệ nghiền xi măng càng được quan tâm đặc biệt.
Hiện nay, thiết bị nghiền xi măng thành phẩm trên thế giới có thể quy về bốn nhóm công nghệ chính và một số sơ đồ lai ghép. Cần phân biệt giữa “loại máy nghiền” và “sơ đồ công nghệ”: ví dụ, máy ép con lăn + máy nghiền bi là một hệ thống lai ghép, không phải một loại máy nghiền độc lập.
1. Các chủng loại máy nghiền xi măng phổ biến
Các dải trên là dải công suất sản phẩm cuối mang tính kỹ thuật - thương mại, không phải giá trị cố định. Cùng một máy, năng suất có thể thay đổi mạnh theo độ nghiền clinker, độ mịn Blaine, tỷ lệ xỉ hoặc pozzolan, độ ẩm phụ gia và hiệu suất phân ly. Chính Fuller cũng lưu ý công suất thực tế của OK Mill phụ thuộc độ mịn, tính nghiền và thành phần phối liệu.
2. Máy nghiền bi
Cấu hình phổ biến
Máy nghiền bi xi măng hiện đại thường là máy ống nằm ngang, gồm hai ngăn:
• Ngăn thứ nhất dùng bi lớn để đập và nghiền thô.
• Ngăn thứ hai dùng bi nhỏ hơn để nghiền mịn.
• Sản phẩm được đưa qua phân ly động hiệu suất cao; hạt thô quay lại máy nghiền.
Dải phổ biến nhất của một máy nghiền bi kín hiện nay khoảng 50 - 180 tấn/giờ. Các trạm nhỏ có thể chỉ 15 - 30 tấn/giờ, còn máy đường kính khoảng 4,6 - 5,0 m có thể đạt 150 - 250 tấn/giờ, tùy độ mịn. Christian Pfeiffer có dự án máy bi đường kính 4,8 m thiết kế 150 tấn/giờ và dự án nghiền xi măng xỉ 84 tấn/giờ.
Mức 300 - 400 tấn/giờ thường chỉ đạt được khi:
• Lắp thêm roller press nghiền sơ bộ;
• Thay phân ly thế hệ cũ bằng phân ly hiệu suất cao;
• Tăng thông gió và cải tạo vách ngăn;
• Hoặc sử dụng hai máy song song.
KHD từng nâng một hệ thống từ 212 tấn/giờ lên 408 tấn/giờ ở độ mịn 4.000 Blaine, nhưng đây là dự án nâng cấp hệ thống nghiền, không nên hiểu là năng suất thông thường của một máy nghiền bi độc lập.
Sơ đồ công nghệ của hệ thống nghiền bi truyền thống.
Ưu và nhược điểm
Ưu điểm: vận hành ổn định, dễ thích nghi với nhiều loại clinker, kiểm soát nhiệt độ và phân bố cỡ hạt tốt; xi măng thường có đường cong phân bố hạt rộng, thuận lợi cho một số yêu cầu về cường độ sớm và tính công tác.
Nhược điểm: tiêu hao điện cao, thiết bị dài và nặng, lượng bi nghiền và tấm lót lớn, tiếng ồn cao.
Máy nghiền bi vẫn chiếm số lượng lớn nhất trong các nhà máy đang hoạt động do cơ sở thiết bị lịch sử rất lớn. Tuy nhiên, đối với dự án mới công suất cao, máy bi đơn thuần ngày càng ít được lựa chọn.
3. Máy nghiền đứng con lăn - VRM
Đây là công nghệ đang được ưu tiên trong nhiều dự án mới. Vật liệu được nghiền giữa bàn nghiền quay và các con lăn thủy lực. Khí nóng đồng thời thực hiện sấy và vận chuyển sản phẩm lên phân ly động.
Dải công suất:
• Máy nhỏ và trạm nghiền module: khoảng 30 - 80 tấn/giờ.
• Quy mô trung bình: 80 - 250 tấn/giờ.
• Quy mô lớn: 250 - 450 tấn/giờ.
• Máy rất lớn: 450 - 600 tấn/giờ.
• Một số dòng OK Mill có biểu đồ thiết kế đến khoảng 700 - 800 tấn/giờ, nhưng năng suất thực tế chỉ đạt mức này đối với điều kiện nguyên liệu và độ mịn phù hợp.
Một số ví dụ thực tế:
• Gebr. Pfeiffer MVR 6000 C-6 tại Campuchia đạt 325 tấn/giờ OPC, cao hơn mức bảo đảm 300 tấn/giờ.
• Một số máy Loesche lớn được đặt hàng với yêu cầu khoảng 445 tấn/giờ OPC và 485 tấn/giờ xi măng CEM II.
• MVR 6000 C-6 tại Australia đạt 215 tấn/giờ xi măng portland với tiêu hao riêng của máy khoảng 21,5 kWh/tấn.
• Fuller cung cấp series OK từ OK 28-3 đến OK 81-6, công suất động cơ nghiền xi măng từ khoảng 800 đến 11.000 kW.
Fuller cho biết OK Mill có thể vận hành khi một số con lăn dừng, vẫn duy trì khoảng 60 - 70% năng suất danh nghĩa; máy tích hợp nghiền, sấy, vận chuyển khí động và phân ly trong cùng một thiết bị. Fuller là tên hiện nay của mảng FLSmidth Cement; thương hiệu OK Mill tiếp tục được Fuller sản xuất theo giấy phép của Kobe Steel và Taiheiyo Cement.
Một hệ thống nghiền đứng của hãng Losche (Đức).
Các dòng VRM phổ biến:
• OK Mill: Fuller, trước đây là FLSmidth Cement.
• LM/LM CS: Loesche.
• MVR/MPS: Gebr. Pfeiffer.
• Quadropol® QMC²: thyssenkrupp Polysius.
• UBE Vertical Mill: UBE Machinery.
• TRM: Tianjin Cement Industry Design & Research Institute - Sinoma.
• HRM: Hefei Zhongya/CNBM.
• CK Mill: Kawasaki/Taiheiyo.
• VEM: Christian Pfeiffer.
UBE công bố máy nghiền đứng của hãng thực hiện đồng thời nghiền, sấy và phân ly; mức giảm điện so với máy bi được hãng công bố khoảng 40–50%, tùy ứng dụng.
4. Máy ép con lăn - Roller Press/HPGR
Hai con lăn quay ngược chiều ép lớp vật liệu dưới áp suất cao, tạo ra sản phẩm dạng bánh ép chứa nhiều vết nứt vi mô. Công nghệ này được sử dụng theo 3 dạng.
Nghiền sơ bộ: Roller press đặt trước máy nghiền bi. Toàn bộ sản phẩm ép được đưa vào máy bi. Đây là cách cải tạo đơn giản nhất nhưng mức tiết kiệm điện chưa tối đa.
Nghiền bán hoàn thiện: Phần hạt mịn sau roller press được tách thành sản phẩm; phần hạt thô hoặc một phần sản phẩm tiếp tục qua máy bi. Đây là sơ đồ rất phổ biến tại Ấn Độ, Trung Quốc và các dự án nâng cấp công suất.
Nghiền hoàn thiện: Roller press kết hợp V-separator và phân ly động, không sử dụng máy nghiền bi cho bước nghiền cuối. Hệ thống có điện năng thấp nhưng yêu cầu kiểm soát tốt hiện tượng kết tụ, phân ly và phân bố cỡ hạt.
KHD hiện có dòng RP từ RP7 đến RP24. Theo KHD, RP24 có thể xử lý trên 1.000 tấn/giờ nguyên liệu thô và đến khoảng 280 tấn/giờ clinker.
Các hệ thống COMFLEX của KHD cho UltraTech có công suất:
• 6 hệ thống 330 tấn/giờ;
• 2 hệ thống 245 tấn/giờ;
• Các dự án cải tạo 365 và 390 tấn/giờ;
• Một hệ thống nghiền hoàn thiện xỉ 40 tấn/giờ.
Như vậy, dải hợp lý để xem xét cho một hệ thống roller press nghiền xi măng là khoảng 100 - 350 tấn/giờ, trong khi các hệ thống rất lớn có thể tiến gần hoặc vượt 400 tấn/giờ.
5. Hệ thống lai Roller press + Ball mill
Đây là hệ thống “lai ghép” phổ biến nhất của ngành xi măng. Nó thường được lựa chọn khi doanh nghiệp muốn:
• Tận dụng máy nghiền bi hiện hữu;
• Tăng công suất thêm 50 - 100% mà không thay toàn bộ dây chuyền;
• Giảm tiêu hao điện;
• Vẫn duy trì đặc điểm phân bố cỡ hạt của xi măng nghiền bi;
• Giảm rủi ro kỹ thuật so với chuyển hoàn toàn sang nghiền hoàn thiện bằng Roller press.
Dải công suất phổ biến khoảng 80 - 300 tấn/giờ. Các dự án lớn có thể đạt 330 - 400 tấn/giờ. KHD COMFLEX là một trong những hệ thống có nhiều tham chiếu ở dải này.
Một hệ thống nghiền lai gồm: Máy cán ép và nghiền bi.
Ngoài KHD, các hệ thống tương tự còn có:
• Polycom + Ball mill/sepol: thyssenkrupp Polysius;
• ROP + BAM/QDK: Christian Pfeiffer;
• HFCG + ball mill: Hefei Zhongya;
• Các hệ thống roller press của Sinoma, CITIC HIC và các nhà cung cấp Trung Quốc khác.
6. Horomill - máy nghiền con lăn ngang
Horomill do Fives FCB phát triển, sử dụng một con lăn ép vật liệu vào mặt trong của tang nghiền quay. Xét về nguyên lý, máy nằm giữa Roller press và máy nghiền đứng.
Fives FCB có các trạm FLAG dạng module:
• Horomill 2200: khoảng 20 - 25 tấn/giờ;
• Horomill 2800: khoảng 45 - 50 tấn/giờ.
Ở quy mô lớn:
• Nhà máy Tula sử dụng hai Horomill 3800, mỗi hệ thống khoảng 125 tấn/giờ xi măng.
• Một số dự án của Fives có hệ thống nghiền xi măng khoảng 170 tấn/giờ.
Horomill có ưu điểm là không cần phun nước trong quá trình nghiền, khả năng nghiền xi măng hỗn hợp tốt và tiêu hao điện thấp. Fives FCB công bố mức tiết kiệm điện khoảng 30 - 65% so với máy bi và 10 - 20% so với VRM; đây là số liệu của nhà cung cấp, cần kiểm chứng theo từng loại clinker và thiết kế dây chuyền.
Hạn chế chính là số lượng nhà cung cấp và cơ sở tham chiếu ít hơn VRM, ball mill và roller press.
7. Nhóm nhà cung cấp phổ biến trên thị trường thế giới
Nhóm châu Âu - công nghệ và tham chiếu toàn cầu
• Fuller Technologies, trước đây là FLSmidth Cement: OK Mill, máy nghiền bi, phân ly và hệ thống nghiền trọn bộ.
• Loesche: một trong những nhà cung cấp VRM lớn nhất; nổi bật với LM và LM CS.
• Gebr. Pfeiffer: MVR MultiDrive, MPS và máy bi MRD/MRE.
• KHD Humboldt Wedag: mạnh nhất về roller press và hệ thống COMFLEX.
• thyssenkrupp Polysius: Quadropol VRM, polycom HPGR và hệ thống sepol.
• Fives FCB: Horomill, B-mill và phân ly TSV.
• Christian Pfeiffer: máy nghiền bi, vách ngăn, tấm lót, QDK separator, roller press và VEM.
Christian Pfeiffer hiện cung cấp đồng thời máy nghiền bi BAM, roller press ROP, máy nghiền đứng VEM và các loại phân ly QDK; hãng công bố đã có hơn 1.000 hệ thống phân ly và khoảng 100 máy nghiền được lắp đặt.
Nhóm Nhật Bản
• UBE Machinery: UBE Vertical Mill.
• Kawasaki Heavy Industries/Taiheiyo: CK Mill và nền tảng công nghệ liên quan tới OK Mill.
• Các nhà cung cấp Nhật thường có thế mạnh về độ tin cậy cơ khí, hộp giảm tốc, vật liệu chịu mài mòn và vận hành ổn định.
Nhóm Trung Quốc
• Sinoma International/TCDRI: TRM VRM, Roller press và dây chuyền EPC.
• Hefei Zhongya/CNBM: HRM vertical mill, HFCG Roller press.
• CITIC Heavy Industries: máy nghiền bi lớn, Roller press và truyền động.
• NHI, Jiangsu Pengfei, CHAENG, Zhejiang Tongli: thiết bị nghiền và dây chuyền xi măng với lợi thế giá và tiến độ cung cấp.
Các hãng Trung Quốc hiện đặc biệt phổ biến tại Trung Quốc, Đông Nam Á, Trung Đông và châu Phi nhờ khả năng cung cấp đồng bộ EPC. Tuy nhiên, khi so sánh cần tách riêng chất lượng thiết kế công nghệ, tỷ lệ nội địa hóa, nhà sản xuất hộp giảm tốc, ổ đỡ, hệ thống thủy lực và cam kết tiêu hao điện; cùng mang tên “VRM” nhưng chất lượng vận hành có thể khác nhau khá xa.
8. Xu hướng lựa chọn hiện nay
Có thể khái quát như sau:
• Dự án mới dưới 80 tấn/giờ: máy bi, VRM module hoặc Horomill module.
• 80 - 200 tấn/giờ: máy bi kín vẫn cạnh tranh; VRM và Roller press-hybrid ngày càng phổ biến.
• 200 - 400 tấn/giờ: VRM hoặc Roller press bán hoàn thiện thường có lợi thế.
• Trên 400 tấn/giờ: VRM cỡ lớn hoặc hai hệ thống Roller press/VRM song song.
• Cải tạo nhà máy hiện hữu: Roller press + máy bi là phương án thực dụng nhất.
• Nghiền xỉ và xi măng có tỷ lệ phụ gia cao: VRM, Roller press finish và Horomill có lợi thế về điện năng và sấy.
• Nhà máy sản xuất nhiều chủng loại xi măng, thường xuyên đổi mác: máy bi vẫn có lợi thế về tính linh hoạt và kiểm soát chất lượng.
Xét tổng thể, VRM hiện là lựa chọn chủ đạo cho trạm nghiền mới công suất lớn, Roller press + Ball mill là lựa chọn chủ đạo cho dự án nâng cấp, còn máy nghiền bi vẫn duy trì vai trò quan trọng nhờ số lượng lắp đặt lớn, độ tin cậy và chất lượng sản phẩm quen thuộc. Horomill là công nghệ hiệu suất cao đã được thương mại hóa nhưng thị phần và số nhà cung cấp còn hạn chế hơn.
Cem.Info
