Технология производства цемента сухим способом

- расходные баки;

- мельницы для получения сырьевой муки и для помола готового продукта;

- насосы для подачи сырья и повторного использования горячего воздуха;

- циклонные теплообменники;

- вращающиеся печи для  обжига;

- пылеосадительные камеры и электрофильтры;

- холодильники;

- бункеры для отработанных  газов;

- конвейеры для подачи  цемента;

- силосы и различные склады для временного сохранения различных составляющих и готовой продукции.

Дробление. В цементном производстве дроблению и помолу подвергают сырьевые материалы, топливо, различные добавки и клинкер. Эти материалы отличаются по своим физическим свойствам (прочности, твердости, хрупкости, вязкости, влажности и т. д.), поэтому для их измельчения применяют аппараты различных типов (дробилки щековые, конусные, валковые, ударно-молотковые и ударно-отражательные).

На дробление и помол тратится примерно 60-80% всей электроэнергии, расходуемой  на производство цемента. Процесс дробления характеризуется степенью или коэффициентом дробления; он показывает отношение максимального размена поступающего в дробилку материала к максимальному размеру выходящих из ее раздробленных кусков.

Учитывая сравнительно небольшой  коэффициент дробления в дробилках, предварительное измельчение (дробление) материалов до кусков размером 3-12 мм целесообразно  осуществлять последовательно в  двух или трех дробилках с предварительным  грохочением на отдельных стадиях дробления для отделения материала, который может быть направлен сразу на следующую стадию. Так, например, при добыче буровзрывным методом известняка в нем содержится до 20-30% камня, который можно подать сразу на вторую стадию дробления. При дроблении в первой дробилке часть кусков можно не дробить во второй дробилке. Предварительное грохочение уменьшает расход энергии на дробление.

Некоторые аппараты, применяемые для  дробления и помола сырья, используют также для дробления и помола угля, клинкера и других материалов.

Наиболее распространенными дробильными  установками являются щековые дробилки. Используются в основном дробилки с  простым и сложным движением  щеки. На рисунке 4.2.1 изображена щековая дробилка с простым движением щеки.

 

1 – корпус, 2 – подвижная щека, 3 – ось, 4 –  маховик, 5 – эксцентриковый вал, 6 – шатун, 7 – распорные плиты, 8 – специальный упор, 9 – прокладка, 10 – пружина, 11 – прилив, 12 – тяга, 13 – сухари, 14 – броневые плиты

Рис. 4.2.1 Щековая дробилка с простым движением щеки

 

Дробилка состоит из корпуса 1 сваренного из двух продольных и двух поперечных листов стали. На корпусе установлены две пары подшипников: одна служит опорой оси 3 с жестко подвешенной к ней подвижной щекой 2, другая – эксцентриковому валу 5 со свободно насаженным на нем шатуном 6. На каждом конце эксцентрикового вала находятся маховики 4.

В нижней части шатуна и подвижной  щеки, а также в специальном  упоре 5, установленном на задней щеке корпуса, закреплены сменные предохранительные детали — сухари 13. Сухари имеют специальные гнезда, в которые входят концы распорных плит 7. Левая плита соединяет шатун с подвижной щекой 2 и передает ей движение от шатуна. Чтобы предотвратить выпадение распорных плит 7 из своих гнезд при работе дробилки, конец подвижной щеки постоянно оттягивается к задней стенке корпуса тягой 12 и пружиной 10, упирающейся в прилив 11.

Размер разгрузочной щели регулируется заменой прокладок 9 между упором и задней стенкой корпуса или между корпусом и неподвижной щекой, а также установкой распорной плиты определенной длины.

Рабочие поверхности щек выполнены  из съемных броневых плит 14. Для дробления мягких пород с пределом прочности 60-80МПа применяют плиты, изготовленные из закаленного чугуна, для дробления более твердых пород – из марганцовистой стали, содержащей до 12% марганца. Плиты из стали служат от 2 до 6 месяцев. /3,4,10/

Митрофановым Е.С., Зиминым А.В., Шульцом П.П. разработана конструкция щековой дробилки с эксцентриситетами эксцентриковых втулок установленных в противофазе эксцентриситету эксцентриковой части приводного вала, что позволяет повысить надежность и увеличить срок службы дробилки. Указанная конструкция изображена на рис. 4.2.2 /8/

 

Рис. 4.2.2 Щековая дробилка сложного качения

 

Наряду со щековыми широко применяются и конусные дробилки. В них куски породы непрерывно разрушаются за счет их перемещения и сжатия между неподвижными и подвижными конусами. По конструкции конусные дробилки разделяются на дробилки с шарнирно-подвешенным и консольным валами. На рисунке 4.2.3 изображена конструкция конусной дробилки с подвешенным валом.

Для дробления в цементной промышленности также используются валковые дробилки. В них порода раздавливается между  вращающимися в противоположные  стороны гладкими или зубчатыми  цилиндрическими валками. Двухвалковая зубчатая дробилка изображена на рисунке  4.2.4.

При сухом способе производства сырьевые материалы могут в процессе дробления подвергаться подсушке до влажности 8-12%, после чего они окончательно высушиваются в процессе помола. Это  дает возможность эффективнее применять  сухой способ производства и при  относительно более высокой влажности  исходных материалов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 – станина, 2 – эксцентриковый узел, 3 – стакан, 4 – уплотнение от пыли, 5 –  вал конуса, 6 – корпус конуса, 7 – заливка цинком, 8 – броня  конуса, 9 – неподвижный конус, 10 – броня неподвижного конуса, 11 – траверса, 12 – колпак, 13 –  подвеска подвижного конуса, 14 –  заливка цементом, 15 – шестерни  привода, 16 – приводной вал, 17 –  смазочная система

Рис. 4.2.3 Конусная дробилка с подвешенным валом

 

1- рама  с подшипниками, 2 – отводящая  регулировочная пружина, 3, 6 – валы  зубчатых валков, 4 – подвижный  зубчатый валок, 5 – неподвижный  зубчатый валок, 7 - корпус

Рис.4.2.4 Двухвалковая зубчатая дробилка

Помол. Дробленые материалы тем или иным транспортным устройством подают в бункера, откуда через тарельчатые или весовые дозаторы поступают в мельницы. На цементных заводах применяют двух- или многокамерные трубные мельницы, работающие по открытому или замкнутому циклу. Отношение длины мельницы к ее диаметру у трубных мельниц составляет 3-5, в отличие от шаровых, у которых это отношение не превышает 2.

Схемы работы мельниц указаны на рисунке 4.2.5.

 

а – по открытому циклу при сухом и мокром помоле; б, в, г, д – по замкнутому циклу при сухом помоле, е, ж – то же, при мокром помоле;         1 – подача материала, 2 – мельница, 3 – готовый продукт, 4 – сепаратор, 5 – элеватор, 6 – пневмонасос, 7 – грохот, 8 – гидроциклон

Рис. 4.2.5 Схемы работы мельниц

 

Помол по открытому циклу предусматривает  однократное прохождение материала  через мельницу, где он измельчается до заданной тонкости помола. Помол  по замкнутому циклу характеризуется  многократным прохождением материала через мельницу, соединенную с классификатором для разделения материала на мелкие и крупные фракции, причем крупные возвращаются в мельницу для дополнительного измельчения.

При открытом цикле помола некоторое  количество тонкоизмельченных в  первых камерах мельницы частиц проходит по всей ее длине, налипая при этом на стенки и на мелющие тела. В  результате образуется как бы мягкая, и упругая подушка, затрудняющая процесс помола. Это особенно сказывается  на работе последней камеры шаровой  мельницы, где скапливается больше всего тонкоизмельченных частиц. В мельницах замкнутого цикла  тонкие частицы систематически удаляют  из помольного аппарата, вследствие чего значительно улучшаются условия  помола и уменьшается расход энергии. Продукт помола мельницы открытого  цикла отличается тем, что наряду с порошком требуемой крупности  он всегда содержит некоторое количество как более крупных, так и более  мелких зерен. Мельницы замкнутого цикла  дают более однородный по размеру  зерен продукт и характеризуются  большей удельной производительностью  и меньшей температурой помольного пространства и входящего клинкера. Расход металла на мелющие тела и  футеровку, а также удельный расход энергии в них меньше, но они  требуют больших капитальных  затрат и менее компактны. В них  должно быть установлено больше вспомогательной  аппаратуры и транспортных устройств, поэтому они сложнее в эксплуатации. Диаметр трубных мельниц составляет 2-5, а длина 8-18 м. Мельницы замкнутого цикла короче.

При помоле сырьевых материалов чаще используют трубные мельницы открытого  цикла (рисунок 4.2.6). В первую камеру такой мельницы загружают крупные стальные шары. В ней происходит предварительный размол материала. Вторую камеру загружают стальными шарами меньшего диаметра. Здесь идет более тонкий помол поступающего из первой камеры материала. Последующие камеры предназначены для окончательного помола материала в тончайший порошок. Их загружают стальными цилиндриками— цильпебсом /6/.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1- загрузочная  течка, 2 – корпус мельницы, 3 –  перегородка с отверстиями, 4 - электродвигатель

Рис. 4.2.6 Трубная двухкамерная мельница

 

 

Для измельчения цементного сырья  по сухому способу применяют преимущественно  трубные мельницы. Трубные мельницы сухого помола, работают по замкнутому циклу. В технологических схемах применяют короткие трубные и шаровые мельницы воздушно-проходного типа.

На рисунке 4.2.7 представлена схема трубной мельницы с проходным сепаратором.

 

1 – корпус  мельницы, 2 – загрузочное устройство, 3 – загрузочная течка, 4 – сушильная  камера, 5 – разбрасывающие лопасти, 6 – элеваторное устройство, 7 –  размольная камера, 8 – разгрузочное  устройство, 9 – винтовой конвейер, 10 – вытяжная труба

Рис. 4.2.7 Трубная мельница с проходным сепаратором

 

В последнее время для совместного  помола и сушки применяют каскадные  мельницы самоизмельчения типа «Аэрофол»  без мелющих тел (рисунок 4.2.8). Они представляют собой короткий вращающийся барабан большого диаметра – 3-10 м при длине 1-3,8 м, футерованный броневыми плитами с лопастями (пересыпными полками) для подъема измельчаемого материала. Барабан закрыт с двух сторон торцовыми днищами с полыми цапфами, одна из которых является загрузочной, а другая – выгрузочной. На торцовых днищах установлены отбойные плиты с выступами. Измельченный материал заносится потоком сушильного агента и выделяется из этого потока в циклонах.

Работа этой мельницы основана на том, что материал измельчается вследствие ударов кусков друг о друга, а также  об отбойные плиты. Размер загружаемых  в мельницу кусков достигает 200-600 мм. Чтобы в барабане не накапливались  куски «критического» размера 2-25 мм, рекомендуется добавлять в мельницу небольшое количество стальных шаров (2-5% от полезного объема барабана). В такой мельнице материал измельчается примерно до 50%-ного остатка на сите с сеткой № 008. Домол производится в трубной мельнице. Мельница «Аэрофол» может работать в замкнутом цикле с сепараторами./3,4/.

1 – барабан, 2 – подшипники, 3 – загрузочное  устройство, 4 – шестерня, 5 – бруски (лопасти), 6 – отбойные броневые  плиты, 7 – полая цапфа, 8 – выходной  патрубок

Рис. 4.2.8 Мельница самоизмельчения «Аэрофол»

 

Производительность мельниц зависит  от особенностей их конструкции, рода измалываемого материала, его крупности  и влажности, правильного питания  мельницы, нормального заполнения мелющими телами, точной установки междукамерных  перегородок, состояния аспирационной  системы, заданной тонкости помола, применением  интенсификаторов помола и ряда других факторов.

Разработан и ряд других мельниц, которые могут применяться в  цементной промышленности. Так Матвеев  А.И. и др. разработали горизонтальную мельницу самоизмельчения, конструкция которой представлена на рисунке 4.2.9 /7/

 

1 – барабан, 2 – тормозящее устройство, 3, 4 –  опоры, 5, 6 – приводы, 7 – зубчатый  венец, 8, 9 – ребра, 10, 11 – винтовые ребра, 12 – загрузочная течка

Рис. 4.2.9 Горизонтальная мельница самоизмельчения

 

Новая конструкция барабанной мельницы представлена на рисунке 4.2.10. За счет изломанности вращающегося барабана повышается эффективность работы мельницы при тех же условиях.

 

Рис. 4.2.10 Барабанная многосекционная мельница

 

 

Основное мероприятия, создающие  условий для успешной работы на помольных  агрегатах: правильно подобранная  загрузка мельницы мелющими телами, периодическая  их догрузка по мере истирания, применение сортирующих броневых плит, оптимальное живое сечение перегородок и правильность их расположения, точная дозировка отдельных компонентов, равномерное питание мельницы дробленным до нужных размеров материалом, исправное состояние механического оборудования и транспортных устройств, интенсивная аспирация, введение интенсификаторов процесса измельчения, проверенная контрольно-измерительная аппаратура, автоматическое регулирование процесса помола.

Количество устанавливаемых для  помола сырьевой смеси мельниц обычно равно числу печей. Лишь при особо  твердых видах сырья ставят еще  одну дополнительную мельницу.

Получение однородной сырьевой смеси. Точная дозировка материалов имеет большое значение для правильного ведения технологического процесса. Дозировка нужна не только при подаче в аппарат различных материалов (при составлении сырьевой смеси), но и при загрузке материала одного вида – для равномерного питания агрегата. Это значительно повышает производительность механизмов и улучшает качество выпускаемого продукта. Дозировать сырьевые материалы при подаче их в дробилку можно вагонетками или, более точно, пластинчатыми питателями. Для питания мельниц и ряда других машин применяют различные дозировочные (питательные) аппараты (тарельчатые, и толкающие питатели, пластинчатые питатели, автоматические весовые дозаторы и т. д.).