So sánh máy nghiền bi và máy nghiền con lăn đứng để nghiền xi măng

Email In PDF.

Hiệu qủa nghiền của máy nghiền con lăn đứng kết hợp với khả năng sấy khô và phân loại sản phẩm trong cùng một máy nghiền làm cho máy nghiền con lăn đứng có những ưu điểm có tính quyết định hơn máy nghiền bi.

1. Lời nói đầu

Đối với ngành công nghiệp sản xuất xi măng, máy nghiền bi đã thực sự là một khám phá lớn lao trong khoảng 80 năm qua, nó là loại máy nghiền chiếm ưu thế để nghiền bột liệu và nghiền than và ngày nay nó hầu như vẫn là loại máy nghiền được sử dụng nhiều nhất để nghiền xi măng. Tuy nhiên, hơn 3 thập kỷ qua, máy nghiền con lăn đứng đã trở thành loại máy nghiền được yêu thích hơn để nghiền bột liệu. Hiệu qủa nghiền của máy nghiền con lăn đứng kết hợp với khả năng sấy khô và phân loại sản phẩm trong cùng một máy nghiền làm cho máy nghiền con lăn đứng có những ưu điểm có tính quyết định hơn máy nghiền bi. Mặc dù có các tính năng như vậy nhưng hiện nay để nghiền xi măng máy nghiền con lăn vẫn chưa được sử dụng thịnh hành hơn máy nghiền bi.

Hình 1: Các bộ phận nghiền của máy nghiền OK


Máy nghiền bi hai ngăn hoạt động theo chu trình kín có phân ly hiệu suất cao vẫn đuợc sử dụng thích hợp để nghiền xi măng mặc dù máy nghiền con lăn đứng hiện nay đã nổi lên như một sự lựa chọn có thể chấp nhận được thay thế hệ thống máy nghiền bi và đóng góp vào thị trường các máy nghiền xi măng trong hơn thập kỷ qua. Có một số giải thích về tình trạng này liên quan đến giải quyết một số vấn đề như giá, vận hành dễ dàng, chi phí lắp đặt và dễ duy tu bảo dưỡng, chất lượng sản phẩm, khả năng tận dụng lại như đảo đầu tấm lót.....
Sau đây sẽ trình bày sự so sánh giữa hai hệ thống nghiền đứng và nghiền bi.

2. Qui trình nghiền

Qui trình nghiền giữa máy nghiền bi và máy nghiền con lăn căn bản rất khác nhau. Trong máy nghiền bi, quá trình nghiền diễn ra bởi va đập và cọ sát. Trong máy ngiền con lăn quá trình nghiền diễn ra bởi áp lực nghiền cao để đập vỡ các hạt trong lớp đệm nghiền. Vì vậy,  cần thiết phải có lớp đệm nghiền thích hợp và ổn định được định dạng giữa bàn nghiền và con lăn trong máy nghiền đứng. Lớp đệm nghiền ổn định luôn đạt được một cách dễ dàng khi nghiền bột liệu trong một máy nghiền đứng có phân ly hiệu suất cao. Tuy nhiên, để có lớp đệm nghiền ổn định khi nghiền xi măng có nhiều khó khăn hơn vì:

- Xi măng được nghiền mịn hơn so với bột liệu
- Việc cấp liệu tới máy nghiền xi măng thông thường khô hoàn toàn và nghiền xi măng khó khăn hơn khi bột liệu.
-Nhu cầu về phân bố cỡ hạt khi nghiền xi măng khắt khe hơn khi nghiền bột liệu

Sự khác nhau giữa việc nghiền xi măng và nghiền bột liệu tạo ra một thách thức lớn nhằm đạt được hiệu quả tốt khi nghiền xi măng bằng máy nghiền con lăn đứng. Tuy nhiên, hiện nay máy nghiền OK, một kiểu máy nghiền con lăn đứng do FLSmidth chế tạo đã trở thành một thiết kế mẫu đã khắc phục được các điệu kiện nghiền khắt khe để nghiền clinker ximăng và các sản phẩm tương tự.

Máy nghiền OK này do các công ty Onoda Cement, công ty tư vấn và công nghệ Onoda và và công ty Kobe Steel chế tạo ở Nhật Bản vào những năm 1980. Năm 1993 hãng FLSmidth-Fuler đã  được  quyền chế tạo và bán máy nghiền này ra thị trường.

Về khía cạnh xác định lớp đệm nghiền ổn định, thiết kế con lăn và bàn nghiền được cấp bằng sáng chế của máy nghiền OK là một phát minh quan trọng lớn đáng tự hào. Như thể hiện ở hình 1, các con lăn của máy nghiền OK có dạng hình cầu và có một rãnh nằm ở giữa. Bàn nghiền cũng được làm cong hình thành một vùng nghiền và nén có dạng hình chêm giữa các con lăn và bàn nghiền. Đây là một thiết kế tối ưu để nghiền clinker vì nó cung cấp hai vùng khác nhau,  vùng áp suất thấp và vùng áp suất cao như được thể hiện ở hình 2

 
Hình 2 Phân bố áp suất hướng kính trong vùng làm việc của máy nghiền OK


Vùng áp suất thấp phía dưới mặt cong phía trong có tác dụng giữ khí và làm cứng vững vật liệu khi nghiền. Quá trình nghiền thích hợp diễn ra ở vùng áp suất cao bên dưới, phía ngoài con lăn. Rãnh nằm giữa  con lăn có tác dụng giữ khí làm cho lớp vật liệu cứng vững.

Để vận hành ổn định hơn với độ rung nhỏ, máy nghiền OK này có một phân ly hiệu suất cao. Điều này dẫn đến chu trình tuần hoàn bột liệu mịn bên trong máy nghiền giảm và tốc độ cấp liệu cao tương ứng. Bột liệu trên đường nghiền vì vậy sẽ thô hơn và vì vậy sẽ ít linh động hơn và như vậy sẽ hiệu quả hơn.

Kinh nghiệm trong lĩnh vực công nghiệp đã cho thấy rõ ràng rằng do thiết kế các bộ phận nghiền và phân ly hiệu quả cao, máy nghiền OK (hình 3) đã chỉ ra một cách đầy đủ tất cả  các trạng thái nghiền phức tạp để nghiền xi măng và các sản phẩm tương tự, cho phép hiệu suất nghiền cao và hoạt động ổn định. Tuy nhiên, mặc dù nhìn chung máy nghiền con lăn được sử dụng tốt để nghiền xi măng và các sản phẩm tương tự, máy nghiền này vẫn kém  máy nghiền bi về độ mịn và tỉ lệ cấp liệu cho máy nghiền


Hình 3. Máy nghiền OK tiêu biểu


3. Chất lượng sản phẩm

Hệ thống nghiền có mục tiêu là nghiền bột liệu tới độ mịn đáp ứng yêu cầu về mặt cường độ xi măng. Độ mịn của sản phẩm xi măng luôn luôn được kiểm soát theo phương pháp Blaine hoặc theo lượng sót sàng. Tuy nhiên, hiệu quả về chất lượng của hệ thống máy nghiền này có thể phức tạp hơn khi phản ánh theo Blaine hoặc theo lựơng sót sàng. Chúng bao gồm các yếu tố sau:

- Phân bố kích cỡ hạt
- Độ háo nước của thạch cao pha vào xi măng
- Sự hydrat hóa sớm và các bo nát hóa của các chất tạo khoáng trong clinker

3.1 Phân bố kích cỡ hạt

Một đặc tính của máy nghiền con lăn đứng là năng lượng tới bột liệu qua rãnh cán giữa con lăn và bàn nghiền là nhỏ, do vậy cần có  một số rãnh lớn nhằm đạt được năng lượng cụ thể cần thiết. Điều này làm cho yếu tố tuần hoàn bột liệu bên trong máy nghiền rất cao. Yếu tố tuần hoàn bột liệu cao luôn luôn dẫn tới đường cong phân bố cỡ hạt có dạng bậc thang nếu quá trình phân ly có hiệu quả. Vì vậy cần thiết có các dụng cụ đo lường đặc biệt để giảm độ nghiêng của đường cong phân bố cỡ hạt nhằm đạt được chất lượng xi măng tương tự như chất lượng xi măng nghiền bằng máy nghiền bi. Có một số phương pháp điều chỉnh độ nghiêng đường cong phân bố cỡ hạt để nghiền xi măng bằng máy nghiền OK.

 
Hình 4. Vành chặn có thể dễ dàng điều chỉnh độ cao


Để giảm tuần hoàn, đường nghiền trên bàn nghiền có dạng hình cong hướng lên trên nhằm giữ một lượng bột liệu tối thiểu phía dưới con lăn. Tại chu vi của bàn nghiền được làm thêm một vành chặn có thể điều chỉnh được ( Hình 4). Một vành chặn cao hơn sẽ làm cho lớp đệm nghiền cao hơn tương đương với thời gian giữ bột liệu trên bàn nghiền lâu hơn. Như vậy bột liệu sẽ nhận năng lượng cao hơn trước khi rời bàn nghiền, làm cho vòng tuần hoàn thấp hơn qua phân ly và vì vậy đường cong phân bố cỡ hạt có độ nghiêng thấp hơn.

Áp suất nghiền cũng ảnh hưởng đến phân bố cỡ hạt. Áp suất nghiền càng cao, đầu vào năng lương càng cao qua các rãnh giữa con lăn và bàn nghiền và yếu tố tuần hoàn càng thấp và do vậy độ nghiêng của đường cong phân bố cỡ hạt càng thấp.

Một ví dụ về ảnh hưởng của độ cao vành chặn và áp suất nghiền vào độ nghiêng của đường cong phân bố cỡ hạt được thể hiện ở hình 5. Khuynh hướng được thể hiện là hoàn toàn điển hình, trong khi các thông số được thể hiện có thể thay đổi phụ thuộc vào một số các yếu tố khác và phương pháp áp dụng để phân tích cỡ hạt

Hình 5. Sự phụ thuộc của độ nghiềng trong đồ thị RRSB vào áp suất nghiền, tốc độ phân ly, độ cao vành chặn và lưu lượng gió


Tỉ lệ giữa tốc độ dòng khí và tốc độ phân ly cũng ảnh hưởng đến phân bố cỡ hạt. Một tốc độ dòng khí thấp hơn sẽ dẫn đến độ nghiêng của đường cong phân bố cỡ hạt thấp hơn. Bằng phương pháp này có thể đạt được phân bố cỡ hạt để nghiền xi măng trong máy nghiền OK tương tự như nghiền trong máy nghiền bi (hình 6). Tuy nhiên, cần phải chú ý rằng vận hành nhằm đạt được một phân bố cỡ hạt thích hợp phải có chi phí. Các phương pháp này được thực hiện nhằm đạt đợc độ nghiêng của đường cong phân bố cỡ hạt thấp. ví dụ một vành chặn cao, áp suất nghiền cao với tốc độ cấp liệu không thay đổi và tốc độ dòng khí thấp, tất cả những điều này dẫn đến hiệu quả nghiền thấp hơn và do đó dẫn đến tiêu thụ năng lượng cụ thể cao hơn.....
 

Hình 6. So sánh sự phân bố cỡ hạt trong biểu đồ sản phẩm RRSB  nghiền trong máy nghiền bi và máy nghiền OK


3.2 Sự mất nước của thạch cao

Nhiệt lượng được tích tụ và gia nhiệt cho xi măng tăng lên trong suốt quá trình nghiền. Nhiệt độ xi măng khi rời máy nghiền phụ thuộc vào nhiệt độ nguyên liệu (đặc biệt là clinker) cấp vào máy nghiền, các đặc điểm của máy nghiền và qui trình nghiền. Nhiệt độ tiêu biểu nằm trong phạm vi 90-120 0C. Ở nhiệt độ này nước trong tinh thể thạch cao sẽ bị mất đi một phần, nghĩa là thạch cao sẽ bị khử đi một phần nước. Tính mất nước sẽ làm tăng tính tan của thạch cao và như một chất làm chậm phản ứng aluminate trong xi măng và vì vậy kiểm soát được quá trình đông kết hiệu quả hơn và kết quả nói chung là làm tăng cường độ trong suốt quá trình đông cứng của xi măng. Tuy nhiên, một hàm lượng quá cao thạch cao có thể làm kết tủa sớm các tinh thể thạch cao nằm giữa các hạt xi măng và làm cho chúng đông kết sớm (đông kết giả). Pha thêm thạch cao luôn có ưu điểm, nhưng quá nhiều thạch cao sẽ có thể gặp  một số vấn đề rắc rối trong quá trình đông kết.
Khi năng lượng nghiền sử dụng để nghiền xi măng tới độ mịn cần thiết trong một máy nghiền OK thấp và thời gian lưu lại trong máy nghiền này ngắn hơn, xi măng sẽ không bị nóng lên nhiều bằng như nghiền trong máy nghiền bi. Điều này có nghĩa là thạch cao có tính mất nước thấp hơn sẽ phải được tính đến. Có thể sẽ không gặp rắc rối nếu thạch cao đủ để kiểm soát các phản ứng đông kết trong trường hợp bình thường, trong trường hợp đặc biệt không đúng như vậy thì có thể áp dụng các phương pháp khác để khắc phục như:

- Pha thêm thạch cao ( nếu  SO3 còn nằm trong giới hạn)
- Tăng sự mất nước của thạch cao bằng cách gia thêm nhiệt cho hệ thống máy nghiền này
-Pha loại thạch cao phản ứng mạnh hơn

Để đảm bảo tính mất nước của thạch cao phù hợp, sơ đồ tổng quan hệ thống một máy nghiền con lăn đứng (hình 7) có tính đến sự hồi lưu khí thải nóng của máy nghiền tới đầu vào để duy trì nhiệt độ thích hợp trong chu trình nghiền. Nếu clinker lạnh hoặc phụ gia ẩm ướt thì có thể gia nhiệt thêm cho máy nghiền bằng hệ thống lò đốt phụ. Nếu nhiệt độ clinker cấp vào máy nghiền rất cao, một van khí lạnh tại đầu vào máy nghiền hoặc trong trường hợp nhiệt độ quá lớn có thể  phun nước vào máy nghiền dể kiểm soát nhiệt độ đầu ra máy nghiền.

Hình 7. Sơ đồ công nghệ một trạm nghiền hiện đại có trang bị máy nghiền con lăn đứng nghiền Clilker và xỉ


3.3 Sự hydrat hoá sớm của các khoáng có trong clinker

Một khía cạnh hóa học khác được xem xét đến liên quan đến nghiền xi măng là sự hydrát hóa sớm của các hạt xi măng có thể xảy ra trong suốt quá trình nghiền. Độ ẩm để hydrát hóa sớm có thể đến từ độ ẩm có trong bột liệu, từ hệ thống làm mát bên trong và/hoặc đến từ thạch cao mất nước. Trường hợp sau trở thành một vấn đề chính liên quan đến dự trữ xi măng nóng trong silo. Hiện tượng hydrat sớm vượt quá mức có thể dẫn tới khả năng phản ứng của xi măng bị giảm và vì vậy thời gian đông kết lâu hơn và giảm cường độ, đặc biệt cường độ sớm. Sự hydrát hóa cũng có thể làm tăng khuynh hướng đông kết giả trong xi măng với với hàm lượng thạch cao  mất nước cao.

Bảng 1: So sánh các sản phẩm nghiền bằng máy nghiền xi măng và máy nghiền bi

Trạm nghiền

Trạm nghiền A

Trạm nghiền B

Trạm nghiền C

Loại xi măng

OPC

Hỗn hợp

Hỗn hợp

loại máy nghiền

OK*

Bi**

OK-1

OK-1

Bi-1

Bi-1

OK

Bi

Độ mịn

 

 

 

 

 

 

 

 

Tính theo Blaine(cm2/g)

3370

3750

3990

3760

3990

4360

3850

4370

Theo lượng sót sàng 45 (%)

1,3

5,3

7,4

4,5

5,4

5,6

3,2

2,4

Hydrat hóa sớm

 

 

 

 

 

 

 

Thạch cao (%)

2

0,1

2,5

4,0

2,0

2

3,5

4,0

Hydrat hóa sớm (%)

0,15

0,25

 

 

 

 

0,2

0,29

Thử xi măng

 

 

 

 

 

 

 

 

Nhu cầu về nước(%)

26,5

27

31

32,5

29

29

27,5

27,5

Đông kết ban đầu(h:min)

1:50

2:05

3:05

3:15

2:35

2:25

1:45

1:20

Đông kết cuối(h:min)

2:40

2:50

4:00

4:20

3:20

3:10

2:30

2:30

Cường độ chịu nén sau 1 ngày(MPa)

18,8

19

10,6

10,2

13,8

12,1

14,8

15,5

Cường độ chịu nén sau 2 ngày(MPa)

28,8

27,6

 

 

 

 

32,5

32,1

Cường độ chịu nén sau 3 ngày(MPa)

 

 

26,9

28,8

29,8

28,4

 

 

Cường độ chịu nén sau 7 ngày(MPa)

42,8

39,0

35,7

37,5

39,4

36,1

41,7

39,8

Cường độ chịu nén sau 28 ngày(MPa)

60,3

60,5

49,2

50,3

50

47,9

52,0

50,5

 Các máy nghiền OK*, máy nghiền bi** hoạt động theo chu trình kín


Bình thường sự hydrát sớm trong máy nghiền OK không thể thấy trước được bằng trong máy nghiền bi  có hệ thống làm mát bên trong. Tuy nhiên, nếu xi măng được chế tạo ở nhiệt độ cao tương ứng và vẫn chứa nhiều thạch cao không bị mất nước thì phải biết rằng có thể sự mất nước của thạch cao kết hợp với hydrat hoá clinker sớm, điều này có thể diễn ra trong suốt quá trình chứa trong silo, nếu xuất hiện một trong vấn đề thuộc loại này, có thể xử lí bởi một hoặc vài trong những lựa chọn sau:

- Đảm bảo xi măng được làm nguội tới nhiệt độ thấp hơn trước khi đưa vào silo
- Đảm bảo có một mức mất nước của thạch cao cao hơn trong máy nghiền (xem bên trên)
- Thay thế phần thạch cao bằng thạch cao khan tự nhiên

3.4 So sánh sản phẩm từ máy nghiền OK và máy nghiền bi

Để có ấn tượng về sự tương tự hoặc khác nhau giữa các sản phẩm xi măng có thành phần giống nhau nhưng được nghiền trong máy nghiền OK và máy nghiền bi tương ứng, các mẫu thử xi măng lấy từ các nhà máy có cả hai loại máy nghiền này nghiền cùng một loại sản phẩm đã được tập hợp và thử. Các máy nghiền bi sử dụng đều là các máy nghiền theo chu trình kín. Các kết quả chính yếu để so sánh đợc thể hiện ở bảng 1

Một kết luận rút ra từ việc so sánh chính là chất lượng xi măng được nghiền trong máy nghiền OK rất giống với chất lượng nghiền trong máy nghiền bi hoạt động theo chu trình kín và có phân ly hiện đại. Với sản phẩm nghiền bằng máy nghiền OK, có một khuynh hướng tiến tới là mức khử nước của thạch cao thấp hơn trong xi măng và sự phân bố cỡ hạt dạng bậc thang, nhưng nhìn chung các thuộc tính của xi măng kết thúc rất giống nhau.

Để nghiền xi măng OPC bằng máy nghiền bi tới độ mịn cần thiết khoảng 3600cm2/g (Blaine) th¬ường không cần chất trợ nghiền. Tuy nhiên một máy nghiền con lăn đứng để nghiền xi măng nói chung cần chất trợ nghiền nhằm đạt đ¬ợc vận hành hiệu quả cao nhất với một lớp đệm nghiền ổn định và độ rung thấp

4. Chi phí vận hành

4.1. Tiêu thụ năng lượng cụ thể

Ưu điểm đáng kể nhất của máy nghiền con lăn so với máy nghiền bi là tiêu thụ điện năng được thể hiện ở bảng 2 cho thấy số liệu thực hiện từ các nhà máy nghiền bằng máy nghiền OK cũng như máy nghiền bi.

Các bảng này thể hiện tiêu thụ điện năng của hệ thống máy nghiên OK là thấp hơn 25-40% so với một hệ thống máy nghiền bi. Lợi ích của máy nghiền OK đặc biệt khi nghiền tới độ mịn cao và/hoặc khi nghiền xi măng xỉ.

Bảng 2: So sánh tiêu thụ năng lượng

 

Trạm nghiền

AA

BB

CC

DD

Loại xi măng

OPC

OPC

OPC

xi măng xi

Kiểu máy nghiền

Bi

OK

Bi

OK

Bi

OK

Bi

OK

Độ mịn theo Blain(cm2/g)

3200

3200

3700

3700

3880

3900

3640

3640

Tiêu thụ điện năng kwh/t

Máy nghiền

32,5

22,5

39,2

21,1

35,2

18,3

34,4

17,2

Tổng

38,5

28,9

42,3

32,2

42,4

25,7

40,0

27,7

 

4.2. Chất trợ nghiền

Để nghiền xi măng OPC bằng máy nghiền bi tới độ mịn cần thiết khoảng 3600cm2/g (Blaine) thường không cần chất trợ nghiền. Tuy nhiên một máy nghiền con lăn đứng để nghiền xi măng nói chung cần chất trợ nghiền nhằm đạt đợc vận hành hiệu quả cao nhất với một lớp đệm nghiền ổn định và độ rung thấp. Các máy nghiền con lăn đứng nghiền xi măng OPC có độ mịn thấp ví dụ khoảng 3000cm2/g có thể nghiền không cần trợ nghiền, nhưng thậm chí khi nghiền tới độ mịn thấp, chất trợ nghiền  cải thiện năng suất cũng như tiêu thụ điện năng. Kinh nghiệm đã chỉ ra rằng nước có tác dụng tương tự như một chất trợ nghiền. Nếu các điều kiện ví dụ như kết hợp về nhiệt độ của clinker, tiêu thụ năng lượng, nhiệt độ môi trường, cho phép hoặc cần thiết phun nước vào máy nghiền thì chất trợ nghiền có thể được thay thế bằng nước. Lượng chất trợ nghiền có thể thay thế bằng nước phụ thuộc vào cỡ hạt, độ ẩm của nguyên liệu cấp vào máy nghiền và độ mịn của sản phẩm. Tiêu thụ chất trợ nghiền khi nghiền xi măng OPC bằng máy nghiền đứng nằm trong phạm vi từ 100-300g /tấn xi măng. Vì vậy hệ thống máy nghiền bi có ưu điểm so với máy nghiền con lăn về khía cạnh sử dụng nghiền có trợ nghiền để nghiền xi măng OPC.

Nhìn chung không cần chất trợ nghiền để nghiền xỉ hoặc xi măng xỉ trong máy nghiền đứng

4.3 Nhiên liệu để kiểm soát nhiệt độ đầu ra máy nghiền

Để đảm bảo thạch cao mất nước phù hợp khi nghiền xi măng OPC từ clinker nguội trong một máy nghiền đứng cần có lò đốt phụ để cấp đủ khí nóng cho chu trình nghiền. Điều này không luôn cần thiết với máy nghiền bi vì tiêu thụ năng lượng cao hơn của nó dẫn đến nhiệt độ dủ cao trong máy nghiền.

Nghiền xi măng hỗn hợp có phụ gia ẩm ướt cần nhiệt phụ cung cấp từ lò đốt phụ mà không cần quan tâm đén máy nghiền bi hay máy nghiền con lăn đứng. Rõ ràng là, trong trường hợp này máy nghiền con lăn đứng sẽ cần cung cấp nhiều nhiệt hơn so với máy nghiền bi từ lò đốt phụ. Ví dụ thể hiện ở bảng 3 cho thấy tiêu thụ nhiên liệu để kiểm soát nhiệt độ cho hai hệ thống nghiền này khi nghiền xi măng OPC và xi măng hỗn hợp

Bảng 3: So sánh tiêu thụ nhiên liệu chi tiết để kiểm soát nhiệt độ  trong máy nghiền OK và máy nghiền bi

 

Nhiệt độ Clinker(độ c)

Kiểu máy nghiền

Tiêu thụ nhiên liệu

Cho lò đốt phụ(kg/txm)

OPC

95% clinker

5% thạch cao

3200cm2/g

Xi măng hỗn hợp

75% Clinker

5% thạch cao

8% độ ẩm

20% phụ gia

4000 cm2/g

30

Bi

0

1,3

OK

0,9

2,5

100

Bi

0

0,5

OK

0

1,4

 

4.4 Phun nước để kiểm soát nhiệt độ máy nghiền

Với máy nghiền con lăn đứng không phải lúc nào cũng cần phun nước để kiểm soát nhiệt độ máy nghiền. Nhiệt độ tích tụ do quá trình nghiền là thấp vì nghiền có hiệu quả cao, tất cả khí đưa tới đầu vào máy nghiền có thể là không khí của môi trường và lượng khí qua máy nghiền đứng sẽ phải cao hơn qua máy nghiền bi.

Với một máy nghiền bi, nhiệt tích tụ do quá trình nghiền cao và lượng khí qua máy nghiền thấp tương ứng. Hầu hết máy nghiền bi nghiền xi măng OPC vì vậy có bộ phận làm mát bằng nước bên trong máy nghiền. Lượng nước cần thiết không những phụ thuộc vào nhiệt độ clinker mà còn phụ thuộc và hoạt động của phân ly. Chu trình phân ly có thể được thiết kế có thể làm mát không khi từ 0-100% khí  môi trường đối với qúa trình nghiền này. Khí hoàn toàn làm mát trong phân ly của máy nghiền bi, ví dụ: 100% khí môi trường tới phân ly không chỉ giảm nhu cầu làm mát bằng nước mà còn làm mát cho các sản phẩm thừa.

5. Máy nghiền đa tác dụng

Máy nghiền con lăn đứng có nhiều tác dụng với phạm vi nghiền các sản phẩm rộng lớn. Máy nghiền OK đã chứng tỏ phù hợp không những xi măng xỉ, xi măng Portland thông thường mà còn nghiền xi măng hỗn hợp với lượng phụ gia lớn như xỉ, phụ gia Pozzolan, đá vôi và tro bay. Một vài loại máy nghiền OK nghiền hai loại sản phẩm hoặc hơn. Sự thay đổi từ một loại sản phẩm tới loại sản phẩm khác là dễ dàng chỉ với thời gian chuyển đổi rất ngắn. Ưu điểm có tính quyết định của máy nghiền con lăn so với máy nghiền bi là khả năng sấy khô như sấy khô nguyên liệu, xỉ có hàm lượng nước cao. Ngoài ra, các thông số vận hành của máy nghiền con lăn đáp ứng dễ dàng phù hợp với nhiều loại sản phẩm. Thậm chí điều chỉnh vành chặn khi cần sẽ dễ dàng so với điều chỉnh vách ngăn của máy nghiền bi. Về mặt đa tác dụng, máy nghiền con lăn  ưu việt hơn so với máy nghiền bi.

6. Nâng cấp

Hơn hai thập kỷ qua, khá nhiều máy nghiền bi lắp đặt để nghiền xi măng đã được nâng cấp qua việc lắp đặt máy nghiền sơ bộ, hầu hết là lắp đặt máy cán con lăn. Phụ thuộc độ phức tạp, việc nâng cấp công suất hệ thống nghiền có thể tăng khoảng từ 30-100%. Lựa chọn này không chỉ  quan tâm đến lắp đặt máy nghiền bi hiện hành mà còn được xem xét  quan tâm đến các lắp đặt mới bao gồm một chương trình đầu tư hai giai đoạn, ví dụ: Xây dựng giai đoạn một công suất thấp sau đó tới giai đoạn hai là nâng cấp hệ thống.

7. Duy tu bảo dưỡng

Các bộ phận bị mòn trong quá trình nghiền đối với máy nghiền bi, ví dụ như bi nghiền, tấm lót hoặc những bộ phận khác bên trong máy nghiền cũng rất dễ dàng bảo dưỡng hoặc chúng có tuổi thọ lâu dài. Khi tiêu thụ điện năng tăng và công suất máy nghiền giảm chỉ cần nạp thêm bi đạn vào máy nghiền nên có thể tiếp tục quá trình nghiền một cách đơn giản. Các tấm lót và các bộ phận bên trong ở khoang đầu tiên có tuổi thọ điển hình ít nhất 2 năm ( tấm lót ghi) tới khoảng 5 năm ( tấm lót vỏ). Các bộ phận của khoang thứ 2 tồn tại thậm chí lâu hơn khoảng 5 năm đối với ghi đầu ra và khoảng 9 năm đối với tấm lót vỏ.

 Hiệu quả các máy nghiền con lăn cũng sẽ bị ảnh hưởng khi các bộ phận nghiền bị mòn. Điều này không chỉ được phản ánh bởi công suất giảm, mà con tiêu thụ năng lượng cao hơn và độ rung cao hơn. Việc xử lý các chi tiết bị mòn trong máy nghiền OK có thể được thực hiện bằng cách đảo đầu các tấm lót con lăn, gia cứng bề mặt tấm lót con lăn và tấm lót bàn nghiền hoăc thậm chí thay thế các bộ phận bị mòn. Công việc này rõ ràng phức tạp hơn công việc chỉ bổ sung thêm bi đạn vào máy nghiền bi.

 

Hình 8: Quang cảnh một trạm nghiền có trang bị máy nghiền bi được xây tường bao trong nhà nghiền để giảm chất thải

Tuy nhiên tỉ lệ mòn của các bộ phận trong máy nghiền OK rõ ràng là thấp và công việc duy tu bảo dưỡng cũng thấp, ví dụ đảo đầu, làm cứng bề mặt hoặc thay thế tấm lót con lăn và tấm lót bàn nghiền luôn được thực hiện theo kế hoạch một lần trong năm và theo chương trình duy tu bảo dưỡng lò. Tỉ lệ mòn đo được trên một tấn xi măng của máy nghiền bi cao hơn nhiều so với máy nghiền con lăn. Tuy nhiên đơn giá đối với các bộ phận mòn của máy nghiền bi là thấp hơn nhiều so với máy nghiền con lăn.

Với máy nghiền bi nghiền xi măng OPC tới độ mịn khoảng từ 3200-3600cm2/g chi phí của các bộ phận bị mòn (bi, tấm lót, các bộ phận bên trong máy nghiền khác) khoảng 0,15-0,20 g/tấn xi măng

Với máy nghiền OK nghiền sản phẩm tương tự chi phí cho những phụ tùng bị mòn phụ thuộc vào phơng thức duy tu bảo dưỡng, ví dụ xem áp dụng phương pháp làm cứng bề mặt. Nếu không áp dụng phương pháp làm cứng bề mặt chi phí tương tự như đối với một máy nghiền bi, ví dụ như khoảng từ 0,15-0,20 g/tấn xi măng. Nếu áp dụng phương pháp làm cứng bề mặt chi phí sẽ khoảng từ 0,1 – 0,15 g/tấn xi măng.

8. Chi phí trang thiết bị và xây dựng

Chi phí toàn bộ cho một hệ thống máy nghiền mới được phân chia thành các phần như sau:
Chi phí về trang thiết bị
Chi phí xây dựng
Chi phí lắp đặt
Chi phí tương đối về thiết bị của hai hệ thống nghiền phụ thuộc vào một số các yếu tố như xem xét xem có cần thiết bị sấy khô, phân ly đối với máy nghiền bi hay không, công suất của hệ thống, các nhu cầu về nguồn gốc, xuất xứ của thiết bị, và một số các yếu tố khác. So sánh giá thiết bị được tổng quan trên cơ sở máy nghiền nghiền xi măng OPC, ví dụ không có thiết bị sấy khô, phân ly đối với máy nghiền bi và hầu hết các thiết bị có nguồn gốc từ các nước thuộc EU. Giá thiết bị tương ứng được dự toán trên cơ sở này không đổi không quan tâm đến vị trí lắp đặt.

 

Hình 9: Quang cảnh một trạm nghiền có trang bị máy nghiền OK được lắp đặt ngoài trời

Tương phản với giá thiết bị, các chi phí cho công việc xây dựng và lắp đặt cho thấy có sự thay đổi lớn giữa các vùng miền. Ngoài ra, các chi tiết cụ thể của nhu cầu xây dựng thay đổi từ nhà máy này đến nhà máy khác. Điều kiện khí hậu thuận lợi cũng có tác động đến thiết kế xây dựng và móng cũng như các nhu cầu tổng quan khác giữa máy nghiền bi và máy nghiền con lăn khác nhau đáng kể.

Nhìn chung các hệ thống nghiền bi được xây dựng tường bao nằm trong một tòa nhà không quan tâm đến vị trí địa lý hoặc các điều kiện thời tiết. Tòa nhà phải quan tâm đến giảm bớt tiếng ồn. Độ ồn của máy nghiền bi thông thường khoảng 100 dBA. Với việc xây trong nhà có thể kiểm soát được tiếng ồn của máy nghiền phát ra môi trường xung quanh. Hình 8 cho thấy bên ngoài tòa nhà máy nghiền bi. Kích thước của tòa nhà cho hệ thống máy nghiền theo móng và độ cao thiết bị. Móng của hệ thống nghiền bao gồm các bệ đỡ máy nghiền, bộ truyền động, giảm tốc và quạt gió.

Các máy nghiền con lăn đứng không hoàn toàn xây dựng trong nhà (hình 9). Trong nhiều trường hợp máy nghiền có mái che để bảo vệ bộ truyền động của phân ly. Độ ồn của máy nghiền đứng thấp hơn độ ồn của máy nghiền bi đáng kể và nằm trong khoảng 80-85 dBA và vì vậy không cần phải bảo vệ tiếng ồn phát ra môi trường. Trong vùng có điều kiện khí hậu khắc nghiệt như băng giá cần xây tường bao quanh nhưng tùy từng trường hợp. Chân móng đối với máy nghiền con lăn đứng vững chắc hơn chân móng của máy nghiền bi. Chỉ cần một móng đơn cho máy nghiền và một móng đơn cho quạt gió máy nghiền.

8.1 So sánh tương đối về giá

 So sánh về giá bao gồm

Một máy nghiền bi có bộ truyền động một phía chu trình kín và có phân ly hiệu suất cao xây dựng trong nhà có công suất động cơ máy nghiền bi 7430kw và công suất máy nghiền 220t/h.

Một máy nghiền con lăn đứng được lắp đặt có các công việc xây dựng tối thiểu như được thể hiện ở hình 9 có công suất động cơ máy nghiền 3570kw và công suất máy nghiền 204t/h.

So sánh này không tính đến bố trí  cấp liệu máy nghiền, các silo bột liệu, vận chuyển xi măng và silo xi măng vì các hạng mục này là giống nhau đối với cả hai hệ thống. Trọng lượng và giá của máy nghiền bi và máy nghiền con lăn được liệt kê ở bảng 4.
Cần chú ý rằng các bộ phận để nghiền chiếm khoảng 40% trọng lượng của thiết bị mua và lắp đặt cho hệ thống máy nghiền bi, điều này giải thích tại sao đơn giá thiết bị và lắp đặt  máy nghiền con lăn đứng cao hơn đáng kể so với máy nghiền bi.

Vì giá lắp đặt và giá xây dựng thay đổi lớn theo vùng nên không thể so sánh tổng giá áp dụng toàn cầu. Tuy nhiên (hình 10) đã thể hiện về cơ bản giá cho thiết bị và lắp đặt cũng như xây dựng thuộc châu âu nhằm đưa ra một ví dụ về tổng giá tương ứng. Giá cho công việc lắp đặt và xây dựng có thể thấp hơn đáng kể ở nhiều nước.

Bảng 4: So sánh về trọng lượng và giá của hệ thống máy nghiền bi và hệ thống máy nghiền con lăn đứng

 

Hệ thống nghiền

Trọng lượng thiết bị

Giá thiết bi

Giá xây dựng

Giá lắp đặt

Máy nghiền bi bao gồm cả bi và tấm lót

100

100

100

100

Máy nghiền con lăn đứng

93

135

73

126

 

Hình 10. So sánh tương đối về giá chi tiết của một trạm nghiền có một máy nghiền bi và một máy nghiền con lăn đứng


9. Kết luận

Máy nghiền con lăn và máy nghiền bi làm việc theo  hai công nghệ khác nhau. Tuy nhiên, hầu hết thuộc tính xi măng được nghiền bằng hai loại máy nghiền này giống nhau và đều thỏa mãn nhu cầu của người tiêu dùng nếu các thông số vận hành của máy nghiền con lăn đứng được điều chỉnh đúng. Mặc dù vậy, hai loại máy nghiền này đều có những phẩm chất đặc biệt riêng của chúng.

Hiệu quả nghiền của máy nghiền con lăn được kết hợp với khả năng nghiền, phân ly và sấy khô (nếu cần) trong cùng một máy nghiền. Khả năng này làm cho máy nghiền con lăn có ưu điểm có tính quyết định hơn một máy nghiền bi. Tuy nhiên, quá trình nghiền thực hiện trong một máy nghiền đứng dễ bị tác động hơn một máy nghiền bi do thay đổi chất lượng cấp liệu và tốc độ cấp liệu máy nghiền, làm cho máy nghiền bi dễ vận hành hơn. Tương tự như vậy, máy nghiền bi cũng`có một ưu điểm hơn một máy nghiền con lăn đứng về mặt dễ duy tu bảo dưỡng.

Ngoài khía cạnh tiêu thụ năng lượng thấp, máy nghiền con lăn đứng cao cấp hơn một máy nghiền bi, mặt khác, như chi phí về chất trợ nghiền, giá nhiên liệu cho lò đốt phụ cấp khí nóng, chi phí về nước làm mát, cũng ảnh hưởng đến chi phí vận hành mặc dù với một phạm vi nhỏ hơn. Chi phí về duy tu bảo dưỡng hoàn toàn tương tự như nhau đối với cả hai loại máy nghiền này và vì vậy chi phí về duy tu bảo dưỡng chỉ là một yếu tố nhỏ đánh giá tương đối về hai hệ thống nghiền này.

Khi so sánh với máy nghiền bi, máy nghiền con lăn đứng là một máy nghiền linh hoạt, phù hợp cho một phạm vi sản phẩm rộng và có thể chấp nhận một cách dễ dàng. Tuy nhiên, khi thực hiện để nâng cấp một máy nghiền bi tới công suất cao hơn thì máy nghiền con lăn đứng không phải là một lựa chọn. Măc dù chi phí cho các công việc lắp đặt và xây dựng cho thấy thay đổi lớn theo vùng nhưng tổng chi phí lắp đặt trong hầu hết các trường hợp thì một hệ thống máy nghiền con lăn đứng khá cao hơn so với một hệ thống máy nghiền bi.

Một số yếu tố được đưa vào xem xét khi thực hiện sự so sánh đánh giá một hệ thống máy nghiền con lăn đứng và một hệ thống máy nghiền bi để nghiền xi măng, tuy vậy, chi phí về tiêu thụ năng lượng điện và tổng chi phí lắp đặt có thể là những chi phí đáng kể nhất. Sự đáng kể của các yếu tố này thay đổi phụ thuộc vào vị trí lắp đặt, vì vậy không thể đánh giá, xếp hạng hai hệ thống nghiền này áp dụng chung trên toàn cầu. Việc đánh giá phải được thực hiện đối với dự án cụ thể khi xem xét thực tế các tác động của các yếu tố khác nhau phụ thuộc vào các điều kiện về vị trí và các nhu cầu cụ thể.

Theo Trung tâm đào tạo xi măng dịch


Tin mới hơn
Các bài đã đăng:
 

KS. NGUYỄN NAM TRUNG (nnamtrung@yahoo.com)


KS. DƯƠNG QUỐC ĐẠT (quocdat.duong@gmail.com)


KS. PHẠM VŨ TRUNG (phamvutrung@gmail.com)


KS. TRẦN ĐỨC TÂM (tranductam@gmail.com)


KS. NGUYỄN DANH VĂN (nguyenvandanh@vnn.vn)


KS. BÁ VĂN HÙNG (bavanhung@gmail.com)


KS. NGUYỄN ÁI QUỐC


CTY CP TƯ VẤN KỸ THUẬT CA TA


CTY CP TV QUY HOẠCH VÀ XÂY DỰNG CPC


CTY TNHH THIẾT KẾ TƯ VẤN XÂY DỰNG D VÀ C


CTY TNHH THÉP XÂY DỰNG LƯỚI HÀN TOÀN TÂM


CTY TNHH ĐẦU TƯ ĐỊA ỐC THÀNH PHỐ


CTY CP PHÁT TRIỂN NHÀ BẮC TRUNG NAM

 

 

Click nghe nhạc sinh nhật

 

Hỗ Trợ 1

Hỗ Trợ 2

 

 

  soxaydung