Máquina de moer - Rawmill

Um moinho de rolos de processo seco de tamanho médio

Um rawmill é o equipamento utilizado para moer matéria-prima em " mistura bruta " durante o fabrico de cimento . De mistura bruta é então alimentada para um forno de cimento , que o transforma em clinquer , o qual é depois moído para fazer cimento no moinho de cimento . A fase rawmilling do processo define efectivamente a química (e, por conseguinte, propriedades físicas) do cimento acabado, e tem um grande efeito sobre a eficiência de todo o processo de fabrico.

História

A história do desenvolvimento da tecnologia de moagem de matérias-primas define o início da história da tecnologia de cimento. Outras etapas de fabrico de cimento utilizada tecnologia existente nos primeiros dias. Materiais hidráulicos precoces, como cales hidráulicas , cimentos naturais e de Parker cimento romano foram todos baseados em matérias-primas "naturais", queimado "como cavados". Uma vez que estas misturas naturais de minerais ocorrem apenas raramente, os fabricantes estavam interessados em fazer uma mistura artificial de grãos finos de minerais facilmente disponíveis, tais como o calcário e de argila que podem ser usados da mesma maneira. Um problema típico seria fazer uma mistura íntima de 75% de giz e 25% de argila, e gravar esta para produzir um “cimento artificial". O desenvolvimento do método de 'molhado' de produção de grão fino argila na cerâmica indústria proporcionou um meios de fazer isto. Por este motivo, a indústria de início de cimento utilizado o "processo húmido", em que as matérias-primas são trituradas em conjunto com água, para produzir uma pasta, contendo 20-50% de água. Ambos Louis Vicat e James Frost utilizados esta técnica no início do século 19, e manteve-se a única maneira de fazer mistura bruta de cimento Portland até 1890. uma modificação da técnica utilizada pela indústria no início foi "double-queima", em que um calcário duro seria queimado e apagada antes de combinar com a pasta de argila. Esta técnica evitada a trituração de pedra dura, e foi empregado por, entre outros, Joseph Aspdin . tecnologia de moagem precoce era pobre, e primeiros lamas foram feitas fina, com um alto teor de água. a suspensão foi então deixada para ficar no la reservatórios rge ( "slurry-costas") durante várias semanas. As grandes partículas, un-terra iria cair para o fundo, e o excesso de água aumenta para o topo. A água foi decantada periodicamente até um bolo duro, com a consistência de argila cerâmica, foi deixada. Esta foi cortado para cima, descartando o material grosseiro na parte inferior, e queimado no forno. Moagem úmida é relativamente eficiente em termos energéticos, e por isso, quando um bom equipamento seco de moagem tornou-se disponível, o processo molhado continuou em uso durante todo o século 20, o equipamento, muitas vezes empregando que Josiah Wedgwood teria reconhecido.

chão materiais

Rawmixes são formuladas para conter uma química correctamente equilibrada para a produção de silicatos de cálcio ( alite e belite ) e fluxos ( aluminato e ferrite ) no forno. Os dados da análise química de fabrico de cimento são expressos em termos de óxidos, e o mais importante destes na concepção de mistura bruta são SiO ₂ , Al ₂ O ₃ , Fe ₂ O ₃ e de CaO. Em princípio, qualquer material que possa contribuir qualquer destes óxidos podem ser usados como um componente de mistura bruta. Porque a maior óxido necessário é CaO, o componente de mistura bruta é mais prevalente pedra calcária , enquanto os outros estão na maior parte contribuiu por argila ou xisto . Ajustamentos menores à química são feitas por adições menores de materiais, tais como aqueles mostrados abaixo.

analisa componente de mistura bruta típica química:

Nota: LoI ₉₅₀ é a perda por ignição a 950 ° C, e representa (aproximadamente) os componentes perdidos durante o processamento do forno. É constituída essencialmente por CO ₂ a partir de carbonatos, H ₂ O de hidratos de argila, e de carbono orgânico.

O uso desses materiais, rawmixes típicos poderia ser composto:

• Misturar 1: de finalidade geral de cimento: 88,0% de calcário cinza, 8,9% de argila, 2,2% de areia e 0.9% calamina.
• Mistura 2: Sulfato resistentes ao cimento: 87,6% de calcário cinza, 5,2% de argila, 5,0% de areia e 2.2% calamina.
• Misturar 3: O cimento branco : 82,3% de calcário branco, 6,8% de caulino e 10,9% de areia.

As análises químicas destes rawmixes seria:

As matérias-primas e misturas mostrados são apenas "típico": variações consideráveis ​​são possíveis, dependendo das matérias-primas disponíveis.

Controle de elementos menores

Para além das principais óxidos (CaO, SiO ₂ , Al ₂ O ₃ e Fe ₂ O ₃ ) as pequenas óxidos são, no melhor dos casos, os diluentes de clínquer, e pode ser prejudicial. No entanto, as matérias-primas de cimento são, na maior parte cavada da crosta terrestre e contém a maior parte dos elementos da tabela periódica de uma certa quantidade. Por conseguinte, o fabricante selecciona materiais de modo a que os efeitos prejudiciais de elementos menores são minimizadas ou mantidas sob controlo. Elementos menores que são frequentemente encontrados são os seguintes:

• Flúor é benéfico para o processo de forno em que ele permite que alite para formar a temperaturas mais baixas. No entanto, a níveis acima de 0,25% no clínquer, em diferido e errática cimento resultados tempo de presa.
• Metais alcalinos (principalmente sódio e potássio ) causa problemas de processamento porque eles formam sais voláteis do sistema de forno. Estes evaporar na zona de queima do forno e re-condensar nas regiões mais frias do pré-aquecedor, causando bloqueios. Álcalis também são prejudiciais para betão, potencialmente causando reacção sílica alcalino . Por esta razão, muitos padrões limitar álcalis (tipicamente expressa como "soda total equivalente", que é de Na ₂ O + 0,658 K ₂ O). Limites de especificação típicas estão na gama de 0,5-0,8%.
• MgO provoca problemas em níveis acima de 2,5%. Pequenas quantidades são acomodados em solução sólida nos minerais de clínquer, mas acima de 2,5%, "livre" MgO existe no clínquer como periclásio . Isto pode hidratar-se lentamente para Mg (OH) ₂ com expansão no betão endurecido, causando rachaduras. Processamento cuidadoso do clínquer para manter o periclásio numa forma microcristalina permite níveis de até 5% a ser gerido sem consequências graves. Todas as normas limitar MgO, limites típicos estando no intervalo de 4-6%.
• P ₂ O ₅ a níveis acima de 0,5% começa a causar ajuste lento e baixa reactividade clínquer.
• Cloro produz sais muito voláteis e consequentes bloqueios pré-aquecedor, e está geralmente limitada a menos de 0,1% em mistura bruta.
• TiO ₂ é ubíqua, mas raramente está presente em níveis (~ 1%) que possam causar problemas.
• Crómio pode acabar como cromatos (Cr [VI]) em cimento, particularmente quando o clínquer é elevado em sulfato. Cromatos causar dermatite de contacto alérgica em utilizadores de cimento, e por esta razão cimento Cr conteúdo [VI] é limitado em muitas normas de 0,0002%. Rawmixes naturais típicos contêm cerca de 0,01% de Cr ₂ O ₃ , e, a este nível, Cr formação [VI] pode ser controlada. Crómio presente no cimento como Cr [III] não tem consequência.
• Mn ₂ O ₃ não é deletério, actuando como um substituto para o ferro. Mas contribui com mais de cor para o cimento de ferro, e de alto Mn ₂ O ₃ cimentos (> 1%) são quase preto.
• ZnO é encontrado em alguns aditivos de mistura bruta (bem como pneus usados como combustível de forno). A níveis superiores a 0,2%, faz com que ajuste lento e baixa reactividade clínquer.
• Estrôncio e bário ato como substitutos de cálcio, e só começa a reduzir a reactividade de clínquer em níveis de 1,5% e 0,2% respectivamente.
• Metais pesados tóxicos : entre estes, os baixos níveis de arsénico , selénio , cádmio , antimónio e tungsténio não é um problema, porque eles são absorvidos na estrutura de clínquer de base como aniões. Por outro lado, mercúrio , tálio e chumbo deve ser cuidadosamente controlada, porque eles podem ser emitidos como halogenetos voláteis nos gases de escape do forno.

rawmills molhadas

moagem húmida é mais eficiente do que a moagem a seco porque os revestimentos de água superfícies recém-formados de partículas quebradas e evita a re-aglomeração. O processo de mistura e homogeneização da mistura bruta é também muito mais fácil quando se está na forma de pasta. A desvantagem é que a água na pasta resultante tem de ser removido posteriormente, e isto requer geralmente uma grande quantidade de energia. Enquanto a energia era barata, moagem úmida era comum, mas desde 1970 a situação mudou dramaticamente, e nova planta de processo molhado agora é raramente instalado. moagem a húmido é realizada por dois meios distintos: washmills e ballmills.

Washmill

Isto representa a tecnologia mais antiga rawmilling, e foi usado para moer materiais macios, tais como giz e argila. É bastante semelhante a um processador de alimentos. É constituída por uma bacia grande (até 15 m de diâmetro) no qual as (para menos do que 250 mm) de matérias-primas trituradas estão inclinados, juntamente com um fluxo de água. O material é agitada por rotação conjuntos de grades . As paredes exteriores da bacia consistem em grelhas ou placas perfuradas através das quais o produto fino pode passar. Moagem é em grande parte autógeno (isto é, que tem lugar por colisão entre pedaços de matéria-prima), e é muito eficiente, produzindo pouco calor perdido, desde que os materiais são macios. Normalmente, dois ou três washmills estão ligados em série, sendo estes fornecida com perfurações de saída sucessivamente mais pequenos. Todo o sistema pode produzir pasta com as despesas de tão pouco como 5 kW-h de energia por tonelada seca. Relativamente minerais duros (tais como pederneira) na mistura, são mais ou menos intacto pelo processo de moagem, e estabelecer-se na base do moinho, a partir de onde são periodicamente cavada.

Ballmills e washdrums

O moinho de bolas permite moagem dos calcários mais duras que são mais comuns do que giz. Um moinho de bolas é constituída por um cilindro horizontal que gira sobre o seu eixo. Ele mantém esférica, cilíndrica ou meio de moagem semelhante a haste de tamanho de 15-100 mm que pode ser de aço ou de uma variedade de materiais cerâmicos, e ocupam 20-30% do volume do moinho. O manto exterior do moinho é revestido com placas de aço ou de borracha. Moagem é efectuada por impacto e de atrito entre o meio de moagem. Os vários componentes minerais da mistura bruta é alimentada ao moinho a uma velocidade constante, juntamente com a água, e a suspensão é executado a partir da extremidade de saída. O washdrum tem um conceito semelhante, mas contém meios pouca ou nenhuma moagem, moagem ser autógeno, pela acção em cascata das peças em bruto de material de maiores dimensões. É apropriado para materiais macios, e em particular para giz pedregoso, em que a pedra não moídas actua como meio de moagem.

finura de lodo e teor de humidade

Um tanque de armazenamento de 1500 metros cúbicos de lama, misturados e impedido de sedimentação por um braço rotativo injecção de ar comprimido

É essencial que as partículas grandes (> 150 um para o carbonato de cálcio e> 45 um para o quartzo) deve ser eliminada da mistura bruta, para facilitar a combinação química no forno. No caso de lamas, as partículas maiores pode ser removido por hidrociclones ou dispositivos de peneiração. Estes exigem uma certa quantidade de energia, fornecida pela bombagem de alta pressão. Este processo, e o movimento e mistura da suspens, requerem um controlo cuidadoso da viscosidade da pasta. Claramente, uma lama mais fina é facilmente obtida pela adição de mais água, mas à custa de consumo de energia elevada para a sua remoção subsequente. Na prática, a suspensão é, por conseguinte, feita tão espessa quanto o equipamento de planta pode manipular. Cimento suspensões de mistura bruta são Bingham plásticos que podem também exibem tixotrópico ou rheopectic comportamento. A energia necessária para bombear a suspensão a uma taxa desejada é controlada principalmente pela suspensão do limite de elasticidade , e esta por sua vez, varia mais ou menos exponencialmente com a relação de sólidos de polpa / líquido. Na prática, desfloculantes são muitas vezes adicionados a fim de manter a capacidade de bombagem em baixos teores de humidade. Desfloculantes comuns utilizados (a taxas de dosagem típicas de 0,005-,03%) são carbonato de sódio , silicato de sódio , polifosfatos de sódio e lignossulfonatos . Sob condições favoráveis, suspensões bombeáveis com água inferior a 25% podem ser obtidos.

Rawmixes frequentemente contêm minerais de dureza de contraste, tais como a calcite e quartzo. moagem simultânea destes em um rawmill é ineficiente, porque a energia de moagem é preferencialmente utilizada na moagem do material mais macio. Isso resulta em uma grande quantidade de material macio excessivamente fina, que "almofadas" a moagem do mineral mais difícil. Por esta razão, a areia é, por vezes, em separado, então alimentado ao rawmill principal como uma pasta fina.

rawmills secos

Um processo seco moinho de bolas varrido por ar

layout de moinho de rolos típica

Rawmills secos são a tecnologia normal, instalado hoje, a minimização do consumo de energia e CO ₂ emissões. Em geral, cimento matérias-primas são extraídas principalmente, e assim por conter uma certa quantidade de humidade natural. A tentativa para moer um material molhado é mal sucedida porque um intratáveis formas "lama". Por outro lado, é muito mais fácil de secar um material fino do que um grosseiro, porque as grandes partículas de manter a umidade profunda em sua estrutura. É, por conseguinte, usual para, simultaneamente, secar e moer os materiais no rawmill. Um forno de ar quente pode ser utilizado para fornecer este calor, mas geralmente gases residuais quentes a partir do forno são utilizados. Por esta razão, o rawmill é geralmente colocado na proximidade do pré-aquecedor do forno. Tipos de rawmill seco incluem moinhos de esferas, moinhos de rolos e moinhos de martelos.

moinhos de bolas

Estes são semelhantes para cimentar moinhos , mas muitas vezes com um caudal de gás maior. A temperatura do gás é controlada por frio ao ar sangra para assegurar um produto seco sem sobreaquecimento do moinho. O produto passa para um separador de ar, que retorna as partículas sobredimensionadas para a entrada do moinho. Ocasionalmente, o moinho é precedido por um moinho de martelos-quente ao ar varrida que faz a maior parte da secagem e produz alimentação tamanho milímetros-para o moinho. Os moinhos de bolas são bastante ineficiente, e tipicamente requer 20/10 kW-h de energia eléctrica para fazer uma tonelada de mistura bruta. O moinho Aerofall é por vezes usado para grandes rações húmidas pré-moagem. É uma curta de grande diâmetro moinho semi-autógeno, normalmente contendo 15% em volume de muito grande (130 mm) bolas de moagem. De alimentação pode ser de até 250 mm, e os pedaços maiores produzir grande parte da acção de moagem. O moinho é varrido por ar, e os finos são transportados na corrente de gás. Trituração e secagem são eficientes, mas o produto é grossa (cerca de 100 um), e é normalmente re-moído num moinho de bola separado.

moinhos de rolo

Estas são a forma padrão em instalações modernas, ocasionalmente chamado moinhos de eixo vertical . Numa disposição típica, o material é fornecido para cima de uma mesa rotativa, sobre o qual os rolos de aço pressionar para baixo. Uma alta velocidade de fluxo de gás quente é mantido próximo do prato de modo a que as partículas finas são arrastadas logo que eles são produzidos. O fluxo de gás transporta os finos para um separador de ar integral, que retorna partículas maiores para o percurso de moagem. O material fino é arrastada para fora no gás de exaustão e é capturado por um ciclone antes de ser bombeada para o armazenamento. O gás empoeirado restante é normalmente retornado ao equipamento de forno de poeira de controlo principal para a limpeza. Tamanho de alimentação pode ser de até 100 milímetros. Moinhos de rolo são eficientes, usando cerca de metade da energia de um moinho de bolas, e não parece haver limite para o tamanho disponível. Moinhos de rolo com saída superior a 800 toneladas por hora foram instalados. Ao contrário dos moinhos de bolas, alimentar o moinho deve ser regular e contínuo; de outra forma prejudiciais conjuntos de vibração ressonante.

moinhos de martelo

Moinhos de martelos (ou "secadores triturador") varridas com os gases de exaustão do forno quente têm aplicação em que uma matéria-prima macio, húmido é ser moído limitado. O desenho simples significa que ele pode ser operado a uma temperatura mais elevada do que outras fábricas, dando-lhe a capacidade elevada secagem. No entanto, a ação de moagem é pobre, e o produto é muitas vezes re-terra em um moinho de bolas.

Notas e referências