1. Выбор рациональной технологической схемы помола сырьевых материалов

Процесс тонкого измельчения (помол) увеличивает поверхность взаимодействия материалов и их реакционную способность. Чем тоньше измельчены сырьевые материалы, тем скорее происходят физико-химические процессы в зонах контакта взаимодействующих частиц.

Для тонкого измельчения материалов применяют различные типы мельниц: шаровые, вертикальные среднеходные, мельницы самоизмельчения. В настоящее время для помола с одновременной сушкой сырьевых материалов в цементной промышленности наиболее часто используют шаровые мельницы, работающие в открытом или замкнутом цикле. Причиной этого является традиционность и совершенство конструкции помольного агрегата, большое количество выпускаемых типоразмеров мельниц.

К недостаткам шаровых мельниц можно отнести низкий коэффициент полезного действия. По разным данным не более 20% энергии, потребляемой мельницей, идет непосредственно на измельчение материала; остальная энергия расходуется на перемещение мелющих тел, трение между элементами конструкции, генерацию тепла, звука, вибраций и т. п. По отношению длины корпуса к его диаметру различают трубные (отношение L:D изменяется в пределах 3:1 – 5:1) и барабанные (отношение L:D – в пределах 1,5:1 – 2,5:1) мельницы.

В технологических схемах помола, работающих по замкнутому циклу, весь размалываемый материал при прохождении через мельницу измельчается до заданной тонкости и выходит из нее в виде готового продукта. Применение открытого цикла помола не требует привлечения дополнительного оборудования, организация работы таких мельниц более проста. Однако для получения высокой тонкости измельчения сырья необходимо длительное время его пребывания в мельнице, что приведет либо к увеличению габаритов (длины) мельницы, либо к снижению ее производительности. Кроме того, измельченный материал имеет неоднородный зерновой состав, что отражается на его реакционной способности в процессах дальнейшей переработки. В технологических схемах, работающих по замкнутому циклу, помол материала сопровождается его классификацией в сепараторе с выделением грубо молотого (крупки) и тонкого продукта; при этом крупка возвращается в мельницу для домола.

Применение замкнутого цикла помола позволяет:

• Увеличить производительность мельницы на 25 – 50% из-за постоянного удаления тонкой фракции (она не мешает помолу);

• Улучшить зерновой состав измельчаемого продукта;

• Сократить удельный расход энергии на измельчение материала.

Но организация замкнутого цикла требует использования дополнительного оборудования – сепараторов, элеваторов, транспортеров и т. п., которые также потребляют определенное количество электроэнергии. Поэтому экономия электроэнергии при переходе с открытого на замкнутый цикл измельчения материала может быть сравнительно небольшой.

При сухом способе производства портландцементного клинкера влажность материала, подаваемого в силоса сырьевой муки, не должна превышать 1 – 2%. Высокая естественная влажность сырьевых компонентов, особенно глин, мелов, мергелей, вызывает необходимость их сушки, как перед помолом, так и в процессе его осуществления.

Предварительная сушка сырьевых материалов может осуществляться в сушильных барабанах, вихревых сушилках или сушилках кипящего слоя, а также в процессе дробления материала в молотковых или ударно-отражательных дробилках-сушилках. В качестве сушильного агента при этом используются дымовые газы вращающихся печей, избыточный вторичный воздух колосниковых клинкерных холодильников, а также газы, полученные в специальных так называемых выносных топках. Последний способ имеет ряд преимуществ, так как устраняет зависимость процессов функционирования вращающейся печи и помольно-сушильной установки, а также позволяет получать сушильный агент с желаемой температурой и прочими характеристиками, обеспечивающими более полную сушку материала. С другой стороны, использование отходящих газов вращающихся печей позволяет полнее утилизировать их тепло и приводит к существенной экономии топлива.

Температура сушильного агента на выходе из помольно-сушильной установки должна на 80 – 100 ˚С превышать температуру точки росы. Газоходы к сепараторам, обеспыливающему оборудованию, а в некоторых случаях и сами сепараторы обычно покрываются теплоизоляцией, чтобы избежать резкого снижения температуры сушильного агента и конденсации содержащихся в нем водяных паров. Практически температура сушильного агента на выходе из мельницы принимается 120 – 150 ˚С.