Công nghệ nghiền xi măng bằng máy nghiền bi pps

Độ mịn của vật liệu ở đầu ra phụ thuộc chủ yếu vào thời gian vật liệu lưu trong máy nghiền, chủ yếu được quyết định bởi chiều dài.. Thôngthường bi thép trong ngăn 1 có kích cỡ từ

Tài Liệu về công nghệ nghiền xi măng Nhà máy xi măng trắng BMT

Nội Dung

1 Giới Thiệu 3

2 Các Hệ Thống Nghiền Khác Nhau 3

3 Kích Thước Máy Nghiền 3

4 Quá Trình Đập Nghiền Bên Trong Máy Nghiền 4

4.1 Ngăn 1: 4

4.2 Ngăn 2 5

4.3 Tốc độ tới hạn của máy nghiền 5

4.4 Ảnh hưởng của tốc độ tới hạn, độ đầy bi đến hiệu quả đập nghiền 5

5 Những Đặc Điểm Chính Trong Cấu Tạo Máy Nghiền 6

5.1 Tấm lót đầu máy nghiền 6

5.2 Tấm lót thân máy nghiền 7

5.3 Vách ngăn trung gian 9

5.4 Vách ngăn đầu ra 12

6 Kiểm Soát Máy Nghiền 15

6.1 Tải Máy Nghiền 15

6.1.1 Các vấn đề cơ bản 15

6.1.2 Các biện pháp kiểm soát tải vật liệu 16

6.2 Vận hành bình thường và các thông số 16

6.2.1 Các thông số vận hành và ảnh hưởng khi điều chỉnh 17

6.2.2 Ý nghĩa của các thông số vận hành 18

6.3 Chế độ vận hành 22

6.4 Một vài sự cố bất thường trong vận hành 22

7 Thông gió máy nghiền và phân ly động 24

7.1 Thông gió máy nghiền 24

7.2 Thông gió separator25

8 Phân Ly Động- Separator 25

8.1 Phân ly động thế hệ thứ ba 26

8.2 Phương pháp tính toán chung 29

1.1 Hệ thống nghiền kín29

1.2 Các phương trình cân bằng vật chất cơ bản: 29

1.3 Tính toán tải hồi lưu của separator: 30

1.4 Hiệu suất separator: 30

1.5 Các đặc tính của đường cong Tromp 31

8.3 Thủ tục đánh giá hoạt động của phân ly động 33

1 Mục tiêu và các điều kiện 33

2 Lấy mẫu và thời gian test 33

3 Phân tích sót sàng 34

9 Chế Độ Bi Nghiền 35

9.1 Tổng quát về kích thước bi35

9.2 Tính toán chế độ bi 35

6 Bổ sung bi 38

7 Quản lý bi 38

Hệ thống kín (có phân ly)

Hệ thống kín có tiền nghiền

Hình 2: Các loại hệ thống nghiền

3 Kích Thước Máy Nghiền

3.1 Tỷ lệ chiều dài/kích thước

Tỷ lệ này phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau:

Năng suất

Loại vật liệu

Độ mịn của sản phẩm

Máy nghiền hệ thống hở hay kín

Kích cỡ vật liệu nạp (có tiền nghiền hay không)

Đường kính máy nghiền quyết định năng suất Độ mịn của vật liệu ở đầu ra phụ thuộc chủ yếu vào thời gian vật liệu lưu trong máy nghiền, chủ yếu được quyết định bởi chiều dài Do đó tỷ lệ L/D là một thông số quan trọng trong thiết kế máy nghiền

Hệ thống nghiền xi-măng Tỷ lệ L/D Ghi chú

Máy nghiền có tỷ số thấp sẽ có tải hồi lưu lớn

Hệ kín có tiền nghiền 2.8-3.5

Trang 2 of 37

Semi-finish Open circuit (OC)

Closed circuit (CC) Pregrinding

3.2 Chiều dài các ngăn

Số ngăn % Chiều dài hữu dụng các ngăn

Hình 3: Chiều dài hữu dụng các ngăn của máy nghiền 2 ngăn

4 Quá Trình Đập Nghiền Bên Trong Máy Nghiền

Chủ yếu là để đập vỡ các hạt clinker và vật liệu khác có kích cỡ từ khoảng 30mmxuống 0.5mm-2mm Để tăng hiệu quả đập, ngăn 1 có các tấm lót nâng Thôngthường bi thép trong ngăn 1 có kích cỡ từ 50mm đến 90mm

Bi đập trong ngăn 1 chuyển động như một “thác nước dốc” nhờ vào tốc độ quay đủ lớn, mức đổ đầy bi thích hợp, kích thước bi lớn và các tấm lót nâng

Chiều cao nâng bi còn bị ảnh hưởng bởi ma sát giữa tấm lót và bi, ma sát giữa các viên bi với nhau

Quá trình đập và làm giảm cỡ hạt của vật liệu thô trong ngăn 1, xảy ra chủ yếu tại vùng A trong hình vẽ 4, hầu như toàn bộ năng lượng rơi của khối bi tập trung ở đây Vật liệu khi chuyển sang ngăn 2 thường có có cỡ hạt <2mm

Một trong những tiêu chuẩn sót sàng thường được dùng để đánh giá hiệu quả đậpcủa ngăn 1:

R 2mm < 5% đối với máy nghiền kín không có tiền nghiền

R 2mm = 0% đối với máy nghiền kín có tiền nghiền

4.2 Ngăn 2

Bi trong ngăn 2 có kích thước từ 15-50 [mm] Các tấm lót phân loại bi được sử dụng

để tách các bi lớn về phía vách ngăn và đưa bi nhỏ về phía đầu ra máy nghiền

Chuyển động dạng “thác xuôi” của khối bi tạo ma sát lớn hơn phù hợp cho nghiền

mịn.Có thể thay đổi dạng chuyển động của bi đạn bằng cách thay đổi thiết kế của

tấm lót, thành phần của bi, mức độ đổ đầy

Hình 4: Sự chuyển động của bi trong máy nghiền

Chuyển động dạng “thác dốc” Chuyển động dạng “thác xuôi”

Với mức đổ đầy thấp <20% và tốc độ máy nghiền thấp <80% tốc độ tới hạn, hiệu

suất đập nghiền thấp

Trang 4 of 37

Fc: lực ly tâm (N)

Fg: lực trọng trường (N)Di: đường kính trong tấm lót của máy nghiền (m)

w: tốc độ góc (1/s)g: gia tốc trọng trường

Tốc độ tới hạn là tốc độ mà khi đó lực ly tâm

có thể ép lớp ngoài cùng của khối bi quay cùng lớp lót:

ncrit =

Di

3 42

k: % tốc độ vận hành/ tốc độ tới hạnTốc độ vận hành của máy nghiền:

n = k x ncrit

Với mức đổ đầy cao 40% và tốc độ máy nghiền >80% tốc độ tới hạn, hiệu suất đập nghiền cũng thấp do lực ly tâm lớn của khối bi đạn.

Hiệu suất đập nghiền có thể tốt với máy nghiền với mức đổ đầy thấp và tốc độ máy nghiền cao nhưng bi đạn và lớp lót sẽ bị mòn rất nhanh

Hiệu suất đập nghiền cao nhất trong khoảng 65%-75% tốc độ tới hạn

Hình 5: Hình ảnh về sự chuyển động của khối bi tùy thuộc vào mức đổ đầy và tốc độ máy nghiền

5 Những Đặc Điểm Chính Trong Cấu Tạo Máy Nghiền

5.1 Tấm lót đầu máy nghiền

Đầu máy nghiền thường có dạng hình côn hoặc phẳng Các tấm lót của khu vực này

bị mòn do chuyển động tương đối giữa bi và tấm lót hoặc do va đập của bi vào tấm lót Khu vực thường bị mòn nhiều nhất là các tấm lót ở giữa

5.2 Tấm lót thân máy nghiền

Bảng dưới đây cho biết các dạng mòn khác nhau trong máy nghiền và yêu cầu chất lượng của tấm lót

Ngăn 1- Nghiền thô Ngăn 2- Nghiền mịn

Vật liệu Thành phần Độ cứng Ghi chú

Thép măngan 12-14% Mn 40 Ở máy nghiền lớn xảy ra biến dạng

tấm lótĐề nghị dùng cho máy nghiền nhỏThép hợp kim

thấp crom

2-3% Cr 40-42 Ít bị biền dạng hơn so với thép

mănganThép hợp kim cao

crom

12-15% Cr 50-55 Sử dụng phổ biến cho cả máy nghiền

lớn và nhỏ

5.2.1 Tấm lót nâng

Loại tấm lót này được lắp trong ngăn 1 dùng để nâng bi lên một độ cao thích hợp tạo

ra lực đập đủ lớn để đập vỡ các hạt vật liệu khi rơi xuống Nếu bi được nâng lênquá cao, khi rơi xuống sẽ đập vào tấm lót, hiệu quả đập vật liệu sẽ thấp, bi và tấm lót

cỡ hạt một cách hiệu quả, ít ma sát nhưng nhiều va đập

Dần tới đầu ra của ngăn nghiền mịn, bi nhỏ được sử dụng để tạo ra diện tích bề mặtlớn, nhiều ma sát tương ứng với việc nghiền vật liệu mịn hơn có tỷ diện lớn hơn Do

đó tấm lót phân loại thường được lắp trong ngăn nghiền mịn để tách bi lớn về phíađầu vào và bi nhỏ dần về phía đầu ra Nguyên lý phân loại được mô tả trong hình 6

Dạng bậc có gợn sóng Dạng cánh nâng

Dạng thanh

Số lượng và hình dạng của tấm lót phân loại tùy thuộc vào kích cỡ máy nghiền.Thông thường tấm lót nâng và phân loại được lắp ở đầu vào, chỉ có tấm lót phân loạiđược lắp ở đầu ra.

Hình 9: Nguyên lý phân loại bi

5.2.3 Tuổi thọ của tấm lót

Thép hợp kim cao crôm thường được sử dụng để chế tạo tấm lót Các nguyên liệuphụ gia như pozzolan và xỉ gây ra độ mòn cao do tính mài mòn và ăn mòn bởi độ ẩmcao

Nghiền thô Nghiền mịnXi-măng Portland (3000 cm2/g) 25,000-30,000 50,000-60,000Xi-măng Portland với ít phụ gia nguyên liệu 23,000-27,000 46,000-54,000

5.3 Vách ngăn trung gian

Loại vách đôi bao gồm các bộ phận sau:

 Tấm lót vách ngăn có khe

 Lưới trung tâm

Vách ngăn đôi với cánh nâng Vách ngăn Combidan FLS

 Chức năng

Vách ngăn trung gian chia máy nghiền thành 2 ngăn với thành phần bi và chế

độ nghiền khác nhau Vật liệu sau khi nghiền ở ngăn 1 đi qua các khe trêntấm lót mặt trước và vào ngăn 2

 Vách ngăn điều chỉnh được dòng vật liệu

Giúp thay đổi thời gian lưu của vật liệu tại ngăn 1 nhằm đạt được hiệu suấtnghiền tối đa Hình 11 trình bày nguyên lý làm việc của loại vách ngăn này.Bằng cách giảm lưu lượng vật liệu thoát qua vách ngăn, mức liệu và thời gianlưu liệu trong ngăn 1 sẽ tăng lên, vật liệu sẽ được nghiền mịn hơn

Hình 12 minh họa dòng vật liệu đi từ ngăn 1 sang ngăn 2 với vách ngănkhông điều chỉnh

Hình 11:

Lưới trung tâm

Côn chuyển hướng

Tấm lót vách ngăn có khe Cánh nâng Tấm lót vách ngăn bít kín

Khung đỡ

Lưới

Cánh nâng

Buồng phân tách hạt Tấm lót bảo vệ lưới

Dòng vật liệu được kiểm soát

Dòng vật liệu không được kiểm soát

Vách ngăn có thể điều chỉnh được dòng liệu

Hình 13 : Các hệ thống vách ngăn điều chỉnh dòng vật liệu

 Khe của tấm lót vách ngăn trung gian

Chiều rộng của khe phụ thuộc vào:

 Vật liệu nghiền

 Cỡ bi

 Chiều dài ngăn 1

 Lưu lượng thông gió

Một vài ví dụ về dạng khe vách ngăn trong hình 32

Thiết kế khe vách ngăn cần thỏa mãn các điều kiện sau:

 Chiều rộng khe không đổi với quá trình mòn liên tục

Trang 10 of 37

Hình 12: Dòng vật liệu đi từ ngăn 1 sang ngăn 2 với vách ngăn không điều chỉnh

Dòng liệu thoát qua

Điều chỉnh ống tube

Điều chỉnh ống tube

Dòng liệu thoát qua

Muỗng múc điều chỉnh được

Một phần Toàn bộ

Mặt bích điều chỉnh được

Cánh điều chỉnh được

 Trở lực thấp với gió và dòng vật liệu

 Chịu được khả năng khe bị nứt vỡ

 Không bị nghẹt do vật liệu hoặc do va đập của bi nghiền

Các khe có thể bố trí theo hướng bán kính hoặc tiếp tuyến với trục máynghiền Các khe hướng tâm có thể làm giảm khả năng nghẹt trong khi khetiếp tuyến tạo ra dòng vật liệu di chuyển tốt hơn qua vách ngăn

Hình 14 ví dụ thiết kế khe của vách ngăn trung gian

5.4. Vách ngăn đầu ra

 Vách ngăn thông thường

Hình 15 mô tả các bộ phận của vách ngăn đầu ra thông thường

Lưới trung tâm

Phần tiếp xúc bạc đỡ

Tấm lót phân loại

Đầu ra của máy nghiền FLS với kiểu Combidan khác với thiết kế các máynghiền khác Buồng đầu ra rất nhỏ được nối với ngăn nghiền mịn Một vòngchặn có tấm lót để bảo vệ lưới đầu ra tránh mòn do bi đạn.

Hình 16: Vách ngăn đầu ra Combidan

 Khe vách ngăn đầu ra

Khe của vách ngăn đầu ra thường rông hơn khe của vách trung gian và nhỏ hơn kích thước của bi nhỏ nhất trong ngăn nghiền mịn Đối với máy nghiền xi-măng, chiều rộng khe thường từ 7-10mm

5.5.Bi

 Tổng quát

Thông thường đối với nghiền thô, cỡ bi từ 50mm-100mm; nghiền mịn, cỡ bi từ15mm-50mm Cỡ bi lớn nhất và nhỏ nhất, thành phần bi phụ thuộc vào nhiều yếu tố như sau:

 Cỡ hạt tối đa của vật liệu nạp vào

 Độ mịn của sản phẩm

 Đường kính và chiều dài máy nghiền

 Khả năng nghiền và cấu trúc khoáng của vật liệu nạp vào

 Hệ thống nghiền (hệ thống hở/kín, số ngăn, tải hồi lưu)

Tùy thuộc vào các bước trong quá trình nghiền, bi đạn phải chịu những tác động:

 Lực va đập giữa các viên bi với nhau ( trong ngăn nghiền thô)

 Mòn do ma sát giữa bi và tấm lót

Áp dụng cho vật liệu không mài mòn

Độ cứng bề mặt 25-65HRC

Thép đúc trắng 2.8-3.3% C

0.1-0.4% Mn0.1-0.4% Cr0.4-0.8% Si

Sử dụng đặc biệt cho nghiền ướt, chất lượng dao động lớn

Chỉ sử dụng cho MN đường kính <3.5m và chỉ sử dụng cho nghiền mịn

Độ cứng 45-50HRCThép đúc cao

Cr

2.0-3.0% C12-17% Cr

Dùng cho nghiền xi-măngChịu mòn cao

Bi thép đúc trắng không thể sử dụng trong ngăn đập do bị vỡ nhiều.

Bảng bên dưới thể hiện tốc độ mòn của bi của máy nghiền xi-măng OPC Blaine 3,000 và ~30kWh/t

Bi thép tôi g/kWh

g/t

2-1560-450

10-40300-1,200

Bi sắt đúc trắng g/kWh

g/t

5-15150-450

Bi thép cao Cr g/kWh

g/t

0.5-1.515-50

1.0-2.030-70

6 Kiểm Soát Máy Nghiền

Các mục tiêu trong kiểm soát máy nghiền:

 Thiết lập và duy trì một tải vật liệu tối ưu (= mức vật liệu) trong 2 ngăn

 Đạt được sự giảm cỡ hạt tối ưu dọc theo máy nghiền

 Đạt được thời gian từ lúc khởi động đến chế độ vận hành bình thường ngắn nhất và thời gian chuyển đổi sản phẩm ngắn nhất

6.1. Tải Máy Nghiền

6.1.1.Các vấn đề cơ bản

Các nghiên cứu thực nghiệm và kinh nghiệm cho thấy những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến quá trình nghiền như sau:

 Tải vật liệu trong và trên khối bi đạn:

Hiệu suất tốt nhất: Ngăn 1: ½ mặt bi phủ bởi vật liệu

Ngăn 2: ~50mm vật liệu phủ trên bi

Những thông số này không thể kiểm tra trong khi đang vận hành, chỉ có thể kiểm chứng bằng cách đo lớp vật liệu trên khối bi sau khi dừng đột ngột máy nghiền

 Trạng thái chuyển động của khối bi đạn và vật liệu

Mức đổ dầy bi tốt nhất ứng với biên dạng của lớp lót vỏ máy nghiền và tốc độ quay

 Thời gian lưu vật liệu trong máy nghiền bị ảnh hưởng bởi:

 Độ rỗng của khối bi

Trang 14 of 37

 Độ mịn của vật liệu nạp vào máy nghiền

 Nhiệt độ của vật liệu nạp

 Độ ẩm và đặc tính vật liệu

6.1.2.Các biện pháp kiểm soát tải vật liệu

 Thiết lập một tải hồi lưu thích hợp trong hệ thống thông qua thay đổi lưulượng vật liệu nạp (dựa trên thành phần bi hiện có và các thông số đặt ởseparator)

 Thay đổi các thông số sau sẽ thay đổi tính chảy của vật liệu trong máy nghiền (thời gian lưu, mức vật liệu) và như vậy sẽ thay đổi tải vật liệu:

 Lưu lượng nước phun

 Lưu lượng chất trợ nghiền

 Độ ẩm, nhiệt độ của vật liệu nạp

 Mức thông gió

 Điều kiện tiên quyết để có hiệu quả nghiền tốt là lựa chọn thích hợp biên dạngtấm lót, thành phần bi và mức đổ đầy bi, kích thước của vách ngăn trung gianvà đầu ra thích hợp

Hình 18: Tải vật liệu tối ưu

6.2. Vận hành bình thường và các thông số

Vận hành bình thường là vận hành hệ thống máy nghiền hàng ngày với năng suất ổnđịnh và chất lượng xi-măng ổn định

Các điều kiện tiên quyết để có vận hành bình thường là:

 Bảo trì tốt thiết bị trong hệ thống nghiền và các thiết bị đo lường kiểm soát

Mục tiêu:

Tải vật liệu tối ưuGiảm cỡ hạt dọc theo máy nghiền tối ưu

Thông qua:

Tải hồi lưu phù hợpTính chảy của vật liệu phù hợp

Nhiệt độ, độ ẩm phù hợp

 Giảm thiểu dừng vận hành do các yếu tố bên ngoài (thiếu vật liệu, cắt điện, các sự cố dừng khác, v.v…)

 Vận hành trung tâm được đào tạo tốt và hệ thống kiểm soát tự động phù hợpHình 19: Minh họa các thiết bị đo lường kiểm soát của một hệ thống nghiền

6.2.1.Các thông số vận hành và ảnh hưởng khi điều chỉnh

Để kiểm soát máy nghiền, tối thiểu phải có các giá trị đo đạc của các thông số sau:

 Hồi lưu từ separator [t/h]

 Công suất gàu tải [kW]

 Công suất động cơ máy nghiền [kW]

 Độ ồn ngăn 1

 Chênh áp máy nghiền

 Nhiệt độ đầu ra máy nghiền

Và có các biến số kiểm soát sau:

 Lượng liệu tươi nạp vào máy nghiền

 Tốc độ separator

 Thông gió máy nghiền

 Lưu lượng gió separator

 Lưu lượng nước phun vào máy nghiền

 Lưu lượng gió nóng/nhiên liệu của buồng đốt phụ (nếu áp dụng)

Việc điều chỉnh những thay đổi của các thông số vận hành được thực hiện bằngcách thay đổi một số biến số kiểm soát Các tác động khi thay đổi các biến số kiểmsoát được mô tả trong bảng 5 và hình 20

l/h

Biến số kiểm soát Thông số vận hành Ảnh hưởng đến

Hồi lưu từ separator [t/h]

Thành phần sản phẩm (phân tích hóa: %SO3, Cặn không tan)

Lưu lượng [l/min]

Tải vật liệu trong MNTải hồi lưu

Chất lượng sản phẩm

Tính chảy vật liệuNăng suất máy nghiền

Nhiệt độ đầu ra MN [oC]

Nhiệt độ đầu ra MN [oC]

Nhiệt độ vật liệuMức vật liệuChất lượng thạch caoChất lượng xi-măngSấy/ làm nguộiTốc độ vận chuyển vật liệu

Tính chất sản phẩmHình 20: Các thông số điều chỉnh

6.2.2.Ý nghĩa của các thông số vận hành

Các thông số vận hành (chỉ thị và đo đạc từ dây chuyền) là rất cần thiết để biết tìnhtrạng vận hành của hệ thống và để có các điều chỉnh cần thiết các biến số kiểm soát

Điều cực kỳ quan trọng là các thông số này phải được kiểm tra và chuẩn thường

xuyên, chính xác Các chỉ báo sai sẽ dẫn đến những hư hỏng, vận hành kém hiệu

quả và chất lượng kém

Ý nghĩa các thông số:

 Cân định lượng [%], [t/h]:

 Độ chính xác cao và ổn định là rất quan trọng trong kiểm soát chất

lượng xi-măng (%SO3, cường độ)

 Kiểm soát tải vật liệu của hệ thống

 Thông tin để tính toán năng suất, sản lượng, kWh/t

 Tai nghe đo độ ồn

 Chỉ báo về độ đầy vật liệu trong ngăn 1, tiếng ồn càng lớn thì ngăn 1

càng trống và ngược lại

 Rất giá trị cho việc theo dõi xu hướng mức vật liệu trong ngăn 1

 Vị trí và chất lượng của tai nghe là rất quan trọng để có chỉ báo độ đầy

tin cậy

 Độ ồn đo bởi tai nghe có thể bị ảnh hưởng bởi tiếng ồn từ các thiết bị

khác

 Hầu hết các tai nghe đều được sử dụng như tín hiệu báo động đầy để

giảm liệu nạp vào máy nghiền

 Công suất động cơ máy nghiền

 Khi khởi động, kW máy nghiền đạt cao nhất và giảm xuống khi đã nạp

liệu

 Chỉ thị tải vật liệu trong máy nghiền (trung bình của ngăn 1 và ngăn 2),

kW cao khi máy nghiền trống và ngược lại

 Cách tính toán thực tế công suất động cơ máy nghiền:

Trong đó: c là hệ số tiêu thụ công suất, c = x π

30Trang 18 of 37

time Mill kW

Hình 21: Công suất tại vỏ máy

nghiền

time Mill kW

Mill Start Normal Run time

Mill kW

Mill Start Normal Run

Dãi vận hành bình thường