Blog
Quy trình tích hợp máy phân loại luồng khí hiệu suất cao và máy nghiền bi để chế tạo xi măng siêu mịn
Xi măng, là vật liệu xi măng không thể thiếu trong ngành xây dựng, có nhiều ứng dụng và nhu cầu khác nhau. Trong những năm gần đây, với nhu cầu ngày càng tăng về hiệu suất an toàn của các công trình xây dựng, đã có những yêu cầu cao hơn đối với cường độ nén của xi măng. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc bổ sung một lượng xi măng siêu mịn thích hợp có thể thay đổi hiệu quả sự phân bố kích thước hạt của xi măng và cải thiện hiệu suất của xi măng và bê tông [1-4]. Chen Changjiu và cộng sự đã nghiên cứu ảnh hưởng của sự phân bố kích thước hạt xi măng đến cường độ nén của bê tông và thấy rằng có một lượng xi măng siêu mịn tối ưu để tối ưu hóa sự phân bố kích thước hạt xi măng, do đó đạt được cường độ nén cao nhất của bê tông [5]. Kong Deyu và cộng sự đã thêm xi măng siêu mịn vào xi măng thông thường để chế tạo bê tông hiệu suất cao [6]. Các nghiên cứu này chỉ ra rằng xi măng siêu mịn như một phụ gia xi măng có thể cải thiện hiệu quả cường độ nén của xi măng và bê tông.
Máy phân loại luồng khí mới có ưu điểm là công suất xử lý lớn và độ tinh chế siêu mịn, hiệu quả phân loại cao, mức tiêu thụ năng lượng thấp, phân phối kích thước hạt sản phẩm có thể điều chỉnh trong phạm vi lớn và đáp ứng các yêu cầu của các sản phẩm khác nhau, đặc biệt là phân phối kích thước hạt hẹp [7-10]. Bài viết này lấy máy phân loại luồng khí hiệu suất cao LNHC-960A do Công ty TNHH Thiết bị Bột Mianyang Liuneng phát triển làm ví dụ để tiến hành các thử nghiệm phân loại xi măng thải ra từ đuôi máy nghiền bi và khám phá tính khả thi của việc tích hợp máy phân loại luồng khí hiệu suất cao với máy nghiền bi để chế tạo xi măng siêu mịn.
1. Giới thiệu quy trình
Hệ thống sản xuất xi măng siêu mịn chủ yếu bao gồm máy nghiền bi, máy chọn bột xi măng, máy phân loại luồng khí hiệu suất cao, máy thu bụi dạng xyclon, máy thu bụi dạng xung buồng, quạt gió cưỡng bức và các thiết bị phụ trợ khác để vận chuyển và định lượng, như thể hiện trong Hình 1. Luồng quy trình chính là: Φ Xi măng được sản xuất bởi hệ thống nghiền xi măng cuối cùng bao gồm máy nghiền bi 3,2m × 14m và máy chọn bột được thu gom bằng máy thu bụi dạng xyclon có công suất sản xuất 40-50 tấn/giờ. Là sản phẩm 1, khí thải từ máy thu bụi dạng xyclon chảy qua quạt gió cưỡng bức số 1 và quay trở lại máy nghiền bi để lưu thông luồng khí chính.
Đồng thời, sản phẩm 1 được đưa đến máy phân loại luồng khí hiệu suất cao LNHC-960A với tốc độ 10 tấn/giờ để thử nghiệm phân loại. Nguyên lý cấu trúc của máy phân loại luồng khí hiệu suất cao LNHC-960A được thể hiện ở Hình 2. Mở van bướm ở phía dưới máy phân loại luồng khí hiệu suất cao để luồng khí đi vào từ phía dưới, đảm bảo các hạt xi măng được phân tán hoàn toàn trước khi vào buồng phân loại. Một luồng khí hình xoáy tự do được hình thành thông qua sự chuyển hướng và đi vào buồng phân loại của máy phân loại. Có một rôto bánh xe phân loại được đặt nằm ngang trong buồng phân loại, tạo ra trường luồng khí quay thông qua sự quay của rôto bánh xe phân loại. Đồng thời, phần rỗng của trục được hình thành do tác động của quạt gió cảm ứng để tạo thành áp suất âm. Các hạt xi măng phân tán hoàn toàn đi vào bánh xe phân loại dọc theo mép rôto máy phân loại dưới áp suất âm và di chuyển theo hình xoắn ốc về phía tâm của tuabin [11-12]. Các hạt xi măng thô bị văng ra khỏi bánh xe phân loại do lực ly tâm lớn hơn lực cản nhớt do luồng khí tạo ra và được thải ra từ cửa xả bột thô dưới dạng thành phẩm 2; Xi măng hạt mịn được hút vào tâm của rôto cùng với không khí và được thu thập bởi bộ thu bụi xung buồng dưới dạng thành phẩm 3. Để ngăn ngừa rò rỉ không khí, bộ thu bụi sử dụng van xả cánh hai lớp để xả và xả nhanh chóng đến kho thành phẩm để niêm phong, tránh tích tụ xi măng siêu mịn và tăng tải của toàn bộ hệ thống. Tổng lưu lượng của hệ thống chủ yếu được điều chỉnh bằng cách kiểm soát tốc độ của quạt gió áp suất cao, tỷ lệ giữa lưu lượng khí chính và lưu lượng khí thứ cấp và kích thước hạt xi măng siêu mịn được kiểm soát bằng cách điều chỉnh tần số của bộ biến tần phân loại. Toàn bộ hệ thống được vận chuyển dưới áp suất âm, không gây ô nhiễm bụi và hoạt động ổn định.
1. Phễu nạp liệu; 2. Máy nạp rung điện từ; 3. Máy nghiền bi; 4. Máy tuyển bột; 5. Máy thu bụi lốc xoáy; 6.1 Quạt hút gió cảm ứng; 7. Máy phân loại luồng khí hiệu suất cao LNHC-960A; 8. Máy thu bụi phun xung buồng; 9.2 Quạt hút gió cảm ứng
2. Kiểm tra tại chỗ
2.1 Thiết bị và thông số kỹ thuật
Theo quy trình sản xuất xi măng siêu mịn, máy phân loại luồng khí hiệu suất cao LNHC-960A đã được thử nghiệm. Thiết bị thử nghiệm chính bao gồm máy phân loại luồng khí hiệu suất cao LNHC-960A (công suất 55kW), quạt gió cảm ứng số 2 (loại 9-18-8D, công suất 75kW, dòng điện động cơ 150A, lưu lượng khí tối đa 12000-13000m3/h, tổng áp suất 16000-17000Pa), bộ thu bụi xung buồng (tổng diện tích lọc 313,5m2, diện tích lọc hiệu quả 261m2, tốc độ gió lọc hiệu quả 0,77-0,83m/phút, chênh lệch áp suất vận hành 1000-1200Pa), tủ điều khiển công suất, bộ biến tần, v.v.
2.2 Kết quả và Phân tích
Máy phân loại luồng khí hiệu suất cao được áp dụng cho ngành sản xuất xi măng siêu mịn và việc sản xuất xi măng siêu mịn được thực hiện đồng thời bằng cách kết nối hệ thống phân loại siêu mịn trên dây chuyền sản xuất xi măng thông thường. Sử dụng máy phân tích kích thước hạt laser BT-2001 (phương pháp khô) để phân tích, thấy rằng kích thước hạt d50 của sản phẩm xi măng thông thường 1 là 16,661 μ m. D90 = 66,743 μ M (kích thước hạt đặc trưng d50 và d90 là kích thước hạt tương ứng với các phần thể tích tích lũy của 50% và 90%), với diện tích bề mặt riêng là 332,8m2/kg và năng suất là 46,277 tấn/giờ. Sản phẩm 1 đã được thử nghiệm phân loại siêu mịn ở tốc độ 10t/h, với máy phân loại luồng khí hiệu suất cao LNHC-960A quay ở tốc độ 1102 vòng/phút, 928 vòng/phút và 667 vòng/phút. Kết quả thử nghiệm kích thước hạt xi măng siêu mịn, diện tích bề mặt riêng và năng suất được thể hiện trong Bảng 1.
Bảng 1 Kết quả thử nghiệm các tốc độ bánh xe san lấp khác nhau
Như thể hiện trong Bảng 1, việc giảm tốc độ của bánh xe phân loại của máy phân loại sẽ dẫn đến tăng kích thước hạt của xi măng tách ra, giảm diện tích bề mặt riêng và tăng sản lượng. Điều này là do tốc độ của bánh xe phân loại giảm, kích thước hạt cắt của máy phân loại tăng và lực cưỡng bức của lưỡi dao lên các hạt xi măng giảm. Tốc độ ly tâm mà các hạt thu được giảm, làm tăng khả năng các hạt thô đi qua máy phân loại. Do đó, sản lượng xi măng siêu mịn thu được từ van xả của máy phân loại cũng sẽ tăng. Đối với xi măng thải ra từ đuôi máy nghiền bi, d50 của các hạt xi măng siêu mịn có thể được tách ra bằng máy phân loại luồng khí hiệu quả, dao động từ 4,472 đến 9,831 μ Giữa m và d90 giữa 11,823 và 30,510 μ Giữa m, xi măng siêu mịn có kích thước hạt nhỏ, phạm vi phân phối hẹp, kiểm soát kích thước hạt giới hạn trên ổn định và sản lượng cao. Toàn bộ hệ thống hoạt động ổn định. So với các máy phân loại bột xi măng truyền thống, máy phân loại luồng khí hiệu suất cao có độ chính xác phân loại cao hơn, kích thước hạt phân loại nhỏ hơn và phân bố kích thước hạt hẹp hơn mà không làm giảm sản lượng.
Ở tốc độ 1102 vòng/phút, 928 vòng/phút và 667 vòng/phút, dòng điện của bộ phân loại lần lượt là 58,2A, 52,0A và 45,5A. Dòng điện của quạt hút gió cảm ứng lần lượt là 110,3A, 122,6A và 133,5A. Hệ số công suất của động cơ bộ phân loại và quạt hút gió cảm ứng đều là 0,7. Công suất tiêu thụ của bộ phân loại và quạt hút gió cảm ứng có thể được tính toán dựa trên công thức tính công suất của động cơ không đồng bộ ba pha và có thể tính toán được công suất tiêu thụ của một đơn vị hệ thống phân loại siêu mịn (bao gồm bộ phân loại và quạt hút gió cảm ứng, công suất tiêu thụ của van xả cánh kép tương đối thấp và có thể bỏ qua). Bảng 2 thể hiện sự so sánh cụ thể. Theo Bảng 2, khi tốc độ của bánh xe san lấp là 1102 vòng/phút, mức tiêu thụ điện năng cần thiết là 63,3 kWh/t. Khi tốc độ của bánh xe san lấp giảm xuống còn 667 vòng/phút, mức tiêu thụ điện năng cần thiết là 29,1 kWh/t, ít hơn 54% so với khi tốc độ của bánh xe san lấp là 1102 vòng/phút. Khi tốc độ của bánh xe san lấp giảm, mức tiêu thụ điện năng cần thiết cũng giảm liên tục.
Bảng 2 Công suất tiêu thụ của các tốc độ bánh xe san lấp khác nhau
3. Cải tiến quy trình
Kết quả của thí nghiệm này chỉ ra rằng bộ phân loại luồng khí hiệu suất cao LNHC-960A có hiệu quả phân loại tốt đối với xi măng siêu mịn. Do đó, chúng tôi đề xuất đưa trực tiếp một phần dòng khí-rắn từ đầu ra của bộ chọn bột vào hệ thống phân loại luồng khí hiệu suất cao LNHC-960A trong quy trình sản xuất xi măng bằng máy nghiền bi hiện có, như thể hiện trong Hình 3. Cải tiến này có hai lợi ích: thứ nhất, nó có thể đảm bảo rằng luồng khí-rắn đi vào bộ phân loại luồng khí hiệu suất cao ở trạng thái phân tán hoàn toàn, có lợi cho việc cải thiện hiệu quả phân loại bột siêu mịn; Thứ hai là việc tách một phần dòng khí-rắn có thể giảm tải cho bộ thu bụi cyclone tiếp theo.
Hình 3 Quy trình cải tiến hệ thống nghiền, phân loại và thu gom xi măng siêu mịn
1. Phễu nạp liệu; 2. Máy nạp rung điện từ; 3. Máy nghiền bi; 4. Máy tuyển bột; 5. Máy thu bụi lốc xoáy; 6.1 Quạt hút gió cảm ứng; 7. Máy phân loại luồng khí hiệu suất cao LNHC-960A; 8. Máy thu bụi phun xung buồng; 9.2 Quạt hút gió cảm ứng
4. Kết luận
1) Máy phân loại luồng khí hiệu suất cao sử dụng cấu trúc đầu vào dưới cùng, cho phép xi măng nghiền được phân tán hoàn toàn trước khi vào buồng phân loại, giảm tải cho máy phân loại và cải thiện độ chính xác và hiệu quả phân loại. Thí nghiệm cho thấy có thể sử dụng quy trình tích hợp của máy phân loại luồng khí hiệu suất cao LNHC-960A và máy nghiền bi để chuẩn bị xi măng siêu mịn.
2) Khi tốc độ bánh xe phân loại của máy phân loại luồng khí hiệu suất cao là 1102 vòng/phút, 928 vòng/phút và 667 vòng/phút, thì d50 có thể phân loại lần lượt là 4,472 μ m. 6,740 μ m. 9,831 μ Xi măng siêu mịn m có công suất sản xuất là 1,225t/h, 1,685t/h và 2,833t/h, với mức tiêu thụ điện là 63,3kWh/t, 47,7kWh/t và 29,1kWh/t.
3) Quy trình tích hợp máy phân loại luồng khí hiệu suất cao LNHC-960A và máy nghiền bi là một cải tiến so với sản xuất xi măng thông thường bằng máy nghiền bi ban đầu. Đối với hệ thống phân loại máy nghiền bi mới, chúng tôi đề xuất đưa trực tiếp một phần dòng khí-rắn từ đầu ra của bộ chọn bột vào hệ thống máy phân loại luồng khí hiệu suất cao LNHC-960A trong quy trình sản xuất xi măng bằng máy nghiền bi hiện có, nhằm đáp ứng yêu cầu sản xuất của ngành công nghiệp và quy mô lớn và đa dạng.
BÀI VIẾT LIÊN QUAN
Tại sao Air Classifier vượt trội hơn các hệ thống phân loại khác
