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초미립 시멘트 제조를 위한 고효율 공기 흐름 분류기와 볼 밀의 통합 공정

시멘트는 건설 산업에서 없어서는 안 될 시멘트 재료로 광범위한 용도와 요구 사항을 가지고 있습니다. 최근 몇 년 동안 건물 구조물의 안전 성능에 대한 수요가 증가함에 따라 시멘트의 압축 강도에 대한 요구 사항이 높아졌습니다. 연구에 따르면 적절한 양의 초미립 시멘트를 첨가하면 시멘트의 입자 크기 분포를 효과적으로 변경하고 시멘트와 콘크리트의 성능을 향상시킬 수 있습니다 [1-4]. Chen Changjiu 등은 시멘트 입자 크기 분포가 콘크리트의 압축 강도에 미치는 영향을 연구하고 시멘트 입자 크기 분포를 최적화하여 콘크리트의 가장 높은 압축 강도를 얻을 수 있는 최적의 양의 초미립 시멘트가 있음을 발견했습니다 [5]. Kong Deyu 등은 고성능 콘크리트를 제조하기 위해 일반 시멘트에 초미립 시멘트를 첨가했습니다 [6]. 이러한 연구는 시멘트 혼화제로서 초미립 시멘트가 시멘트 및 콘크리트의 압축 강도를 효과적으로 향상시킬 수 있음을 나타냅니다.

 

새로운 기류 분류기는 대용량 처리 용량과 초미세 정제, 높은 분류 효율성, 낮은 에너지 소비, 넓은 범위에 걸친 조절 가능한 제품 입자 크기 분포, 다양한 제품, 특히 좁은 입자 크기 분포의 요구 사항을 충족하는 장점이 있습니다[7-10]. 이 기사에서는 Mianyang Liuneng Powder Equipment Co., Ltd.가 개발한 LNHC-960A 고효율 기류 분류기를 예로 들어 볼 밀의 꼬리에서 배출되는 시멘트에 대한 분류 테스트를 수행하고 고효율 기류 분류기를 볼 밀과 통합하여 초미립 시멘트를 제조하는 가능성을 탐구합니다.

1. 프로세스 소개

초미립 시멘트 생산 시스템은 주로 볼밀, 시멘트 분말 선택기, 고효율 기류 분류기, 사이클론 집진기, 챔버 펄스 제트 집진기, 유도 통풍기 및 기타 운반 및 계량을 위한 보조 장비를 포함합니다(그림 1 참조). 주요 공정 흐름은 다음과 같습니다. Φ 3.2m × 14m 볼밀과 분말 선택기로 구성된 시멘트 최종 분쇄 시스템에서 생산된 시멘트는 생산 용량이 40-50t/h인 사이클론 집진기에 의해 수집됩니다. 제품 1인 사이클론 집진기의 배기 가스는 1번 유도 통풍기를 통과하여 주요 기류 순환을 위해 볼밀로 돌아갑니다.

 

동시에 제품 1은 분류 테스트를 위해 10t/h의 속도로 LNHC-960A 고효율 기류 분류기로 보내졌습니다.LNHC-960A 고효율 기류 분류기의 구조 원리는 그림 2에 나와 있습니다.고효율 기류 분류기 하단에 있는 버터플라이 밸브를 열어 기류가 바닥에서 들어오도록 하여 시멘트 입자가 분류 챔버에 들어가기 전에 완전히 분산되도록 합니다.자유로운 소용돌이 모양의 기류는 분산을 통해 형성되어 분류기의 분류 챔버로 들어갑니다.분류 챔버에는 수평으로 배치된 분류 휠 로터가 있어 분류 휠 로터의 회전을 통해 회전 기류장을 생성합니다.동시에 유도 통풍 팬의 작용으로 샤프트의 중공 부분이 형성되어 음압을 형성합니다.완전히 분산된 시멘트 입자는 음압 하에서 분류기 로터의 가장자리를 따라 등급 휠로 들어가 터빈 중심을 향해 나선형으로 이동합니다[11-12]. 굵은 시멘트 입자는 공기 흐름에 의해 생성된 점성 저항보다 큰 원심력으로 인해 그레이딩 휠에서 튕겨져 나가고, 완제품 2로서 굵은 분말 출구에서 배출됩니다. 미립자 시멘트는 공기와 함께 로터 중앙으로 빨려 들어가 챔버 펄스 제트 집진기로 완제품 3으로서 수집됩니다. 공기 누출을 방지하기 위해 집진기는 배출을 위해 이중층 플랩 배출 밸브를 채택하고, 배출물은 즉시 완제품 창고로 보내져 밀봉되어 초미립 시멘트의 축적을 피하고 전체 시스템의 부하를 증가시킵니다. 시스템의 총 유량은 주로 고압 유도 통풍 팬의 속도, 주 공기 유량 대 보조 공기 유량의 비율을 제어하여 조정하고, 초미립 시멘트의 입자 크기는 분류기 주파수 변환기의 주파수를 조정하여 제어합니다. 전체 시스템은 먼지 오염 없이 음압 하에서 운반되며 안정적으로 작동합니다.

1. Feed hopper; 2. 전자기 진동 공급기; 3. Ball mill; 4. Powder selection machine; 5. Cyclone dust collector; 6.1 Induced Draft Fan; 7. LNHC-960A 고효율 기류 분류기; 8. Chamber Pulse Jet Dust collector; 9.2 Induced Draft Fan

2. 현장 테스트

2.1 장비 및 사양

초미립 시멘트 생산 공정에 따라 LNHC-960A 고효율 기류 분류기를 테스트했습니다. 주요 테스트 장비에는 LNHC-960A 고효율 기류 분류기(전력 55kW), No.2 유도 통풍기(9-18-8D 유형, 전력 75kW, 모터 전류 150A, 최대 풍량 12000-13000m3/h, 총 압력 16000-17000Pa), 챔버 펄스 제트 집진기(총 여과 면적 313.5m2, 유효 여과 면적 261m2, 유효 여과 풍속 0.77-0.83m/min, 작동 압력 차이 1000-1200Pa), 전원 제어 캐비닛, 주파수 변환기 등이 포함됩니다.

2.2 결과 및 분석

고효율 기류 분류기는 초미립 시멘트 생산 산업에 적용되며, 초미립 시멘트의 생산은 보통 시멘트 생산 라인에 초미립 분류 시스템을 연결하여 동시에 달성됩니다. BT-2001 레이저 입도 분석기(건식법)를 사용하여 분석한 결과, 보통 시멘트 제품 1의 입자 크기 d50은 16.661μm인 것으로 나타났습니다. D90=66.743μM(특성 입자 크기 d50 및 d90은 50% 및 90%의 누적 부피 분율에 해당하는 입자 크기)이며, 비표면적은 332.8m2/kg, 수율은 46.277t/h입니다. 제품 1은 10t/h의 속도로 초미세 분류 시험을 거쳤으며, LNHC-960A 고효율 기류 분류기는 1102r/min, 928r/min, 667r/min의 속도로 회전했습니다. 초미세 시멘트 입자 크기, 비표면적 및 수율 시험의 결과는 표 1에 나와 있습니다.

표 1 다양한 등급 휠 속도의 테스트 결과

표 1에서 보인 바와 같이, 분류기의 등급 휠 속도를 줄이면 분리된 시멘트의 입자 크기가 증가하고 비표면적이 감소하며 생산량이 증가합니다. 이는 등급 휠의 속도가 감소하고 분류기의 절단 입자 크기가 증가하고 블레이드의 시멘트 입자에 대한 강제력이 감소하기 때문입니다. 입자가 얻는 원심 속도가 감소하여 조립 입자가 분류기를 통과할 확률이 증가합니다. 따라서 분류기의 배출 밸브에서 얻은 초미립자 시멘트의 생산량도 증가합니다. 볼밀의 꼬리에서 배출되는 시멘트의 경우 초미립자 시멘트 입자의 d50은 효율적인 공기 흐름 분류기로 분리할 수 있으며 범위는 4.472~9.831μm이고 d90은 11.823~30.510μm입니다. 초미립자 시멘트는 입자 크기가 작고 분포 범위가 좁으며 상한 입자 크기 제어가 안정적이며 출력이 높습니다. 전체 시스템이 안정적으로 작동합니다. 고효율 기류 분류기는 기존의 시멘트 분말 선별 기계와 비교해 분류 정확도가 더 높고, 분류 입자 크기가 더 작으며, 출력은 감소하지 않으면서도 입자 크기 분포가 좁습니다.

 

1102r/min, 928r/min, 667r/min의 속도에서 분류기의 전류는 각각 58.2A, 52.0A, 45.5A입니다. 유도 드래프트 팬의 전류는 각각 110.3A, 122.6A, 133.5A입니다. 분류기와 유도 드래프트 팬의 모터의 역률은 모두 0.7입니다. 분류기와 유도 드래프트 팬의 전력 소비량은 3상 비동기 모터의 전력 계산 공식을 기반으로 계산할 수 있으며 초미세 분류 시스템(분류기와 유도 드래프트 팬 포함, 이중층 플랩 배출 밸브의 전력 소비량은 비교적 낮아 무시할 수 있음)의 단위 전력 소비량을 계산할 수 있습니다. 구체적인 비교는 표 2에 나와 있습니다. 표 2에 따르면, 그레이딩 휠의 속도가 1102r/min일 때 필요한 전력 소비량은 63.3kWh/t입니다. 그레이딩 휠의 속도가 667r/min으로 떨어지면 필요한 전력 소비량은 29.1kWh/t로 그레이딩 휠의 속도가 1102r/min일 때보다 54% 적습니다. 그레이딩 휠의 속도가 감소함에 따라 필요한 전력 소비량도 지속적으로 감소합니다.

표 2 다양한 등급 휠 속도의 전력 소비량

3. 프로세스 개선

이 실험의 결과는 LNHC-960A 고효율 기류 분류기가 초미립 시멘트에 대한 좋은 분류 효과를 가지고 있음을 나타냅니다. 따라서 그림 3과 같이 기존 시멘트 볼밀 생산 공정에서 분말 선택기 출구에서 LNHC-960A 고효율 기류 분류기 시스템으로 일부 가스-고체 흐름이 직접 도입되도록 제안합니다. 이러한 개선에는 두 가지 이점이 있습니다. 첫째, 가스-고체 흐름이 완전히 분산된 상태로 고효율 기류 분류기에 들어가도록 보장할 수 있어 초미립 분말의 분류 효율을 개선하는 데 도움이 됩니다. 둘째, 가스-고체 흐름의 일부를 분리하면 후속 사이클론 집진기의 부하를 줄일 수 있습니다.

그림 3 초미립 시멘트 분쇄, 선별 및 회수 시스템 개선 프로세스

1. Feed hopper; 2. 전자기 진동 공급기; 3. Ball mill; 4. Powder selection machine; 5. Cyclone dust collector; 6.1 Induced Draft Fan; 7. LNHC-960A 고효율 기류 분류기; 8. Chamber Pulse Jet Dust collector; 9.2 Induced Draft Fan

4. 결론

1) 고효율 기류 분류기는 바닥 입구 구조를 채택하여 분쇄된 시멘트가 분류 챔버에 들어가기 전에 완전히 분산되어 분류기의 부하를 줄이고 분류 정확도와 효율성을 향상시킵니다. 실험 결과 LNHC-960A 고효율 기류 분류기와 볼 밀의 통합 공정을 사용하여 초미립 시멘트를 제조하는 것이 가능하다는 것을 보여줍니다.

 

2) 고효율 기류 분류기의 분류 휠 속도가 1102r/min, 928r/min, 667r/min일 때 분류 가능한 d50은 각각 4.472μm, 6.740μm, 9.831μm이다. 초미립 시멘트의 생산능력은 각각 1.225t/h, 1.685t/h, 2.833t/h이며, 전력 소모량은 63.3kWh/t, 47.7kWh/t, 29.1kWh/t이다.

 

3) LNHC-960A 고효율 기류 분류기와 볼밀의 통합 공정은 기존 시멘트 볼밀 생산에 대한 개선입니다. 새로운 볼밀 분류 시스템의 경우, 우리는 기존 시멘트 볼밀 생산 공정에서 분말 선택기 출구에서 일부 가스-고체 흐름을 LNHC-960A 고효율 기류 분류기 시스템으로 직접 도입하여 대규모 및 다각화된 규모와 산업의 생산 요구 사항을 충족시키는 것을 제안합니다.

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