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Integrierter Prozess aus hocheffizientem Luftstromklassierer und Kugelmühle zur Herstellung von ultrafeinem Zement
Zement hat als unverzichtbarer zementartiger Werkstoff in der Bauindustrie ein breites Anwendungsspektrum und wird vielfältig eingesetzt. In den letzten Jahren sind mit den steigenden Anforderungen an die Sicherheitsleistung von Baustrukturen auch die Anforderungen an die Druckfestigkeit von Zement gestiegen. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Zugabe einer geeigneten Menge ultrafeinen Zements die Partikelgrößenverteilung von Zement wirksam verändern und die Leistung von Zement und Beton verbessern kann [1-4]. Chen Changjiu et al. untersuchten die Auswirkung der Zementpartikelgrößenverteilung auf die Druckfestigkeit von Beton und fanden heraus, dass es eine optimale Menge ultrafeinen Zements gibt, um die Zementpartikelgrößenverteilung zu optimieren und so die höchste Druckfestigkeit von Beton zu erzielen [5]. Kong Deyu et al. fügten gewöhnlichem Zement ultrafeinen Zement hinzu, um Hochleistungsbeton herzustellen [6]. Diese Studien zeigen, dass ultrafeinen Zement als Zementzusatz die Druckfestigkeit von Zement und Beton wirksam verbessern kann.
Die neue Luftstromklassierungsmaschine bietet die Vorteile einer großen Verarbeitungskapazität und ultrafeinen Verfeinerung, einer hohen Klassifizierungseffizienz, eines geringen Energieverbrauchs, einer über einen großen Bereich einstellbaren Produktpartikelgrößenverteilung und der Erfüllung der Anforderungen verschiedener Produkte, insbesondere einer engen Partikelgrößenverteilung [7-10]. In diesem Artikel wird der von Mianyang Liuneng Powder Equipment Co., Ltd. entwickelte hocheffiziente Luftstromklassierer LNHC-960A als Beispiel verwendet, um Klassifizierungstests an dem aus dem Ende der Kugelmühle ausgetragenen Zement durchzuführen, und die Machbarkeit der Integration des hocheffizienten Luftstromklassierers in die Kugelmühle zur Herstellung von ultrafeinem Zement untersucht.
1. Prozesseinführung
Das Produktionssystem für ultrafeinen Zement umfasst hauptsächlich Kugelmühlen, Zementpulverselektoren, hocheffiziente Luftstromklassierer, Zyklonstaubsammler, Kammer-Pulsstrahlstaubsammler, Saugzuggebläse und andere Zusatzgeräte zum Fördern und Dosieren, wie in Abbildung 1 dargestellt. Der Hauptprozessablauf ist: Φ Der von der Zementendmahlanlage, bestehend aus einer 3,2 m × 14 m großen Kugelmühle und einem Pulverselektor, produzierte Zement wird von einem Zyklonstaubsammler mit einer Produktionskapazität von 40–50 t/h gesammelt. Als Produkt 1 strömt das Abgas des Zyklonstaubsammlers durch das Saugzuggebläse Nr. 1 und kehrt zur Kugelmühle zurück, um den Hauptluftstrom zu zirkulieren.
Gleichzeitig wurde Produkt 1 mit einer Rate von 10 t/h zum Klassifizierungstest an den hocheffizienten Luftstromklassierer LNHC-960A gesendet. Das Konstruktionsprinzip des hocheffizienten Luftstromklassierers LNHC-960A ist in Abbildung 2 dargestellt. Öffnen Sie die Absperrklappe an der Unterseite des hocheffizienten Luftstromklassierers, damit der Luftstrom von unten eintreten kann. Dadurch wird sichergestellt, dass die Zementpartikel vollständig dispergiert sind, bevor sie in die Klassifizierungskammer gelangen. Durch Umleitung wird ein freier, wirbelförmiger Luftstrom gebildet, der in die Klassifizierungskammer des Klassierers gelangt. In der Klassifizierungskammer befindet sich ein horizontal angeordneter Klassifizierungsradrotor, der durch die Drehung des Klassifizierungsradrotors ein rotierendes Luftstromfeld erzeugt. Gleichzeitig wird durch die Wirkung des Saugzuggebläses im hohlen Teil der Welle ein Unterdruck erzeugt. Die vollständig dispergierten Zementpartikel gelangen unter dem Unterdruck entlang der Kante des Klassifizierungsrotors in das Sortierrad und bewegen sich spiralförmig in Richtung der Turbinenmitte [11-12]. Grobe Zementpartikel werden aufgrund der Zentrifugalkraft, die größer ist als der durch den Luftstrom erzeugte viskose Widerstand, aus dem Sortierrad geschleudert und als Fertigprodukt 2 aus dem Auslass für grobes Pulver ausgestoßen; feinkörniger Zement wird zusammen mit der Luft in die Mitte des Rotors gesaugt und von einem Kammer-Pulsstrahl-Staubsammler als Fertigprodukt 3 gesammelt. Um Luftlecks zu verhindern, verfügt der Staubsammler zum Ausstoßen über ein doppellagiges Klappenauslassventil, und der Ausstoß wird umgehend zur Versiegelung in das Fertigproduktlager geschickt, wodurch die Ansammlung von ultrafeinem Zement und eine Erhöhung der Belastung des gesamten Systems vermieden werden. Die Gesamtdurchflussrate des Systems wird hauptsächlich durch Steuern der Geschwindigkeit des Hochdruck-Saugzuggebläses, des Verhältnisses der Hauptluftdurchflussrate zur Sekundärluftdurchflussrate eingestellt und die Partikelgröße des ultrafeinen Zements wird durch Einstellen der Frequenz des Klassifizierer-Frequenzumrichters gesteuert. Das gesamte System wird unter Unterdruck und ohne Staubverschmutzung transportiert und arbeitet stabil.
1. Einfülltrichter; 2. Elektromagnetischer Vibrationsförderer; 3. Kugelmühle; 4. Pulverauswahlmaschine; 5. Zyklonstaubsammler; 6.1 Saugzuggebläse; 7. LNHC-960A Hochleistungs-Luftstromklassierer; 8. Kammer-Pulsstrahlstaubsammler; 9.2 Saugzuggebläse
2. Vor-Ort-Tests
2.1 Ausstattung und Spezifikationen
Gemäß dem Herstellungsprozess von ultrafeinem Zement wurde der hocheffiziente Luftstromklassierer LNHC-960A getestet. Die wichtigsten Testgeräte umfassen den hocheffizienten Luftstromklassierer LNHC-960A (Leistung 55 kW), einen Saugzugventilator Nr. 2 (Typ 9-18-8D, Leistung 75 kW, Motorstrom 150 A, maximales Luftvolumen 12000–13000 m3/h, Gesamtdruck 16000–17000 Pa), einen Kammer-Pulsstrahl-Staubsammler (Gesamtfilterfläche 313,5 m2, effektive Filterfläche 261 m2, effektive Filterwindgeschwindigkeit 0,77–0,83 m/min, Betriebsdruckdifferenz 1000–1200 Pa), einen Leistungsschaltschrank, einen Frequenzumrichter usw.
2.2 Ergebnisse und Analyse
Der hocheffiziente Luftstromklassierer wird in der Industrie zur Herstellung von ultrafeinem Zement eingesetzt, und die Herstellung von ultrafeinem Zement wird gleichzeitig erreicht, indem das ultrafeine Klassifizierungssystem an die Produktionslinie für gewöhnlichen Zement angeschlossen wird. Unter Verwendung des Laserpartikelgrößenanalysators BT-2001 (Trockenmethode) zur Analyse wurde festgestellt, dass die Partikelgröße d50 des gewöhnlichen Zementprodukts 1 16,661 μm beträgt. D90 = 66,743 μm (die charakteristischen Partikelgrößen d50 und d90 sind die Partikelgrößen, die den kumulierten Volumenanteilen von 50% und 90% entsprechen), mit einer spezifischen Oberfläche von 332,8 m2/kg und einer Ausbeute von 46,277 t/h. Produkt 1 wurde einem Feinstklassierungstest mit einer Leistung von 10 t/h unterzogen, wobei der hocheffiziente Luftstromklassierer LNHC-960A mit Drehzahlen von 1102 U/min, 928 U/min und 667 U/min rotierte. Die Ergebnisse der Tests für Feinstzementpartikelgröße, spezifische Oberfläche und Ausbeute sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Tabelle 1 Testergebnisse bei unterschiedlichen Sortierradgeschwindigkeiten
Wie in Tabelle 1 gezeigt, führt eine Verringerung der Geschwindigkeit des Sortierrads des Klassierers zu einer Erhöhung der Partikelgröße des abgetrennten Zements, einer Verringerung der spezifischen Oberfläche und einer Produktionssteigerung. Dies liegt daran, dass die Geschwindigkeit des Sortierrads abnimmt, die Schnittpartikelgröße des Klassierers zunimmt und die Kraft, die die Klingen auf die Zementpartikel ausüben, abnimmt. Die von den Partikeln erreichte Zentrifugalgeschwindigkeit nimmt ab, wodurch die Wahrscheinlichkeit steigt, dass grobe Partikel durch den Klassierer gelangen. Daher steigt auch die Produktion von ultrafeinem Zement, der aus dem Auslassventil des Klassierers gewonnen wird. Bei dem Zement, der aus dem Ende der Kugelmühle ausgetragen wird, kann der d50-Wert ultrafeiner Zementpartikel durch einen effizienten Luftstromklassierer getrennt werden. Zwischen 4,472 und 9,831 μm und dem d90-Wert zwischen 11,823 und 30,510 μm hat ultrafeiner Zement eine kleine Partikelgröße, einen engen Verteilungsbereich, eine stabile Kontrolle der Partikelgröße der Obergrenze und eine hohe Leistung. Das gesamte System arbeitet stabil. Im Vergleich zu herkömmlichen Zementpulversortiermaschinen weist der hocheffiziente Luftstromklassierer eine höhere Klassifizierungsgenauigkeit, kleinere Klassifizierungspartikelgrößen und eine engere Partikelgrößenverteilung auf, ohne dass die Leistung abnimmt.
Bei Drehzahlen von 1102 U/min, 928 U/min und 667 U/min beträgt der Strom des Klassifikators 58,2 A, 52,0 A bzw. 45,5 A. Der Strom des Saugzuggebläses beträgt 110,3 A, 122,6 A bzw. 133,5 A. Die Leistungsfaktoren der Motoren des Klassifikators und des Saugzuggebläses betragen beide 0,7. Der Stromverbrauch des Klassifikators und des Saugzuggebläses kann anhand der Leistungsberechnungsformel des dreiphasigen Asynchronmotors berechnet werden, und der Einheitsstromverbrauch des Feinstklassierungssystems (einschließlich Klassifikator und Saugzuggebläse; der Stromverbrauch des doppellagigen Klappenauslassventils ist relativ gering und kann vernachlässigt werden) kann berechnet werden. Der konkrete Vergleich ist in Tabelle 2 dargestellt. Gemäß Tabelle 2 beträgt der erforderliche Stromverbrauch 63,3 kWh/t, wenn die Drehzahl des Sortierrads 1102 U/min beträgt. Wenn die Drehzahl des Sortierrads auf 667 U/min sinkt, beträgt der erforderliche Stromverbrauch 29,1 kWh/t, was 541 TP3T weniger ist als bei einer Drehzahl des Sortierrads von 1102 U/min. Mit abnehmender Drehzahl des Sortierrads sinkt auch der erforderliche Stromverbrauch kontinuierlich.
Tabelle 2 Leistungsaufnahme bei unterschiedlichen Sortierradgeschwindigkeiten
3. Prozessverbesserung
Die Ergebnisse dieses Experiments zeigen, dass der hocheffiziente Luftstromklassierer LNHC-960A eine gute Klassifizierungswirkung auf ultrafeinen Zement hat. Daher schlagen wir vor, einen Teil des Gas-Feststoff-Stroms vom Auslass des Pulverwählers direkt in das hocheffiziente Luftstromklassierersystem LNHC-960A im bestehenden Kugelmühlen-Herstellungsprozess von Zement einzuführen, wie in Abbildung 3 dargestellt. Diese Verbesserung hat zwei Vorteile: Erstens kann sichergestellt werden, dass der Gas-Feststoff-Strom in einem vollständig dispergierten Zustand in den hocheffizienten Luftstromklassierer eintritt, was der Verbesserung der Klassifizierungseffizienz von ultrafeinem Pulver förderlich ist; Zweitens kann die Trennung eines Teils des Gas-Feststoff-Stroms die Belastung des nachfolgenden Zyklonstaubsammlers verringern.
Abbildung 3 Verbesserungsprozess des Mahl-, Sortier- und Sammelsystems für ultrafeinen Zement
1. Einfülltrichter; 2. Elektromagnetischer Vibrationsförderer; 3. Kugelmühle; 4. Pulverauswahlmaschine; 5. Zyklonstaubsammler; 6.1 Saugzuggebläse; 7. LNHC-960A Hochleistungs-Luftstromklassierer; 8. Kammer-Pulsstrahlstaubsammler; 9.2 Saugzuggebläse
4. Fazit
1) Der hocheffiziente Luftstromklassierer verfügt über eine Bodeneinlassstruktur, die eine vollständige Verteilung des gemahlenen Zements vor dem Eintritt in die Klassifizierungskammer ermöglicht, wodurch die Belastung des Klassierers verringert und die Klassifizierungsgenauigkeit und -effizienz verbessert wird. Das Experiment zeigt, dass es möglich ist, den integrierten Prozess des hocheffizienten Luftstromklassierers LNHC-960A und der Kugelmühle zur Herstellung von ultrafeinem Zement zu verwenden.
2) Wenn die Geschwindigkeit des Klassifizierungsrads des hocheffizienten Luftstromklassierers 1102 U/min, 928 U/min und 667 U/min beträgt, beträgt der klassierbare d50-Wert 4,472 μm, 6,740 μm, 9,831 μm. Der ultrafeine Zement von 1,225 t/h, 1,685 t/h und 2,833 t/h bei einem Stromverbrauch von 63,3 kWh/t, 47,7 kWh/t und 29,1 kWh/t.
3) Der integrierte Prozess des hocheffizienten Luftstromklassierers LNHC-960A und der Kugelmühle stellt eine Verbesserung gegenüber der ursprünglichen Kugelmühlenproduktion von gewöhnlichem Zement dar. Für das neue Kugelmühlenklassierungssystem schlagen wir vor, einen Teil des Gas-Feststoff-Stroms vom Auslass des Pulverselektors direkt in das hocheffiziente Luftstromklassierersystem LNHC-960A im bestehenden Kugelmühlenproduktionsprozess von Zement einzuleiten, um den Produktionsanforderungen von Groß- und diversifizierten Industrien gerecht zu werden.
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