Представляем обзор азиатского рынка гранулированного шлака и использования вертикаль-ных валковых мельниц в Китае и Южной Корее.

Гранулированный доменный шлак, побочный продукт производства чугуна, использовался в качестве важного компонента шлакопортландемента на протяжении многих лет благодаря своим латентным гидравлическим свойствам.

Замена определенной части клинкера доменным шлаком позволяет не только экономить сырьевые материалы и тепловую энергию при пирометаллургической обработке, но также использовать  и положительные параметры шлакопортландементов:

• Низкая теплота деградации позволяет предотвратить образование трещин в бетоне из-за температурных нагрузок,

• Высокая устойчивость к воздействию сульфатов,

• Высокая устойчивость к реакции между щелочными составляющими цемента и заполни-телями бетона,

• Высокая вяжущая способность хлоридов в цементном тесте с доменным шлаком,

• Низкая электрическая проводимость бетона, изготовленного из шлакопортландемента, которая обеспечивает повышение защиты от коррозии арматуры железобетона.1,2

Совместный помол – раздельный помол

На протяжении длительного времени применяемые стандарты позволяли осуществлять со-вместный помол в трубчатых шаровых мельницах цементного клинкера и гранулированного доменного шлака, но именно при использовании трубчатых мельниц клинкер преимущест-венно скапливается в виде мелкой фракции, в то время как гранулированный шлак собирает-ся в виде грубой фракции (Рисунок 1).

Рисунок 1: Влияние методов помола на распределение гранулометрического состава 

Поскольку порошкообразный доменный шлак составляет большую часть в шлакопортланд-цементе, шлак, в результате, может лишь частично участвовать в процессе гидратации. Ре-зультатом является потеря качества. Совместный помол в валковой мельнице обеспечивает практически такое же распределение гранулометричекого состава для клинкера и шлака, обеспечивая, тем самым, и более высокое качество шлакопортландемента.3 Результаты, ос-нованные на исследованиях, проведенных Швите и Далбором в 1963 г., уже показали поло-жительное воздействие на нарастание прочности при перемалывании гранулированных до-менных шлаков до получения очень тонкого порошка (Рисунок 2).

В связи с этим не вызывает сомнения тот факт, что необходимо перемалывать гранулирован-ные доменные шлак и  до получения очень мелкого порошка для того, чтобы получать хоро-шие параметры прочности.

Совместный помол клинкера и гранулированного доменного шлака неизбежно  требует энер-гетически неблагоприятного перемалывания клинкера в более мелкий порошок, чем требует-ся. Единственным способом избежать этого является раздельный помол клинкера и шлака.

Для выбора конструкции установки для помола шлака необходимо учитывать особенности свойств гранулированного доменного шлака. Гранулированный доменный шлак обладает влажностью, абразивностью, он тонко измельчен, и его трудно перемалывать. Он также нуж-дается в очень тонком помоле. На рынке имеется несколько систем для помола, которые со-ответствуют требованиям, предъявляемым к помолу шлака, но на протяжении прошедшего десятилетия ни одна из систем для помола не имела такого большого значения, как верти-кальная валковая мельница.

Валковая мельница Polysius

На рисунке 3 показана валковая мельница Polysius. Основными компонентами валковой мельницы Polysius являются: плита для помола, две пары валков, которые могут передвигать-ся вертикально, а также с круговым движением вокруг ведущих осей, корпус, регулируемое сопловое кольцо, узел привода и двигателя, а также сепаратор.

Параметры валковой мельницы Polysius

Двухручьевые канавки для помола используют определенный зазор между валками и канав-кой для того, чтобы избежать выхода материла по бокам. Это позволяет сократить удельную потребляемую мощность. Размалывающие валки могут перемещаться в вертикальном на-правлении, и следовать профилю износа, обеспечивая, тем самым, равномерный профиль из-носа и постоянную толщину  пласта материала. Каждый размалывающий ролик можно пово-рачивать на 180°, т. е. это означает, что внутренний валок может превращаться во внешний, так что профиль износа и, следовательно, пропускная способность, остаются практически по-стоянными на протяжении всего периода эксплуатации. Это сводит к минимуму исходную рециркуляцию в мельнице и стабилизирует загрузку материала. Сокращается также скорость газового потока в сопловом кольце, и это дает экономию энергозатрат. Лучше всего исполь-зовать установку с внешней материальной сетью.

 
Рисунок 3, слева: валковая мельница Polysius

В валковой мельнице Polysius с самого начала использовался ковшовый элеватор для воз-вращения рециркуляционного материала. Это сокращает объемы рециркуляции по воздуху внутри мельницы, что уменьшает потери давления и повышает плавность эксплуатации мельницы. Ковшовый элеватор очень полезен при осуществлении работ по материально-техническому обслуживанию.

Типовая схема технологического процесса установки для помола шлака  с помощью валковой мельницы Polysius

Схема технологического процесса, представленная на Рисунке 4, дает типовую организацию установки для помола шлака с помощью валковой мельницы Polysius.  Зеленый шлак, и ино-гда гипс, перемещаются от хранилища до питательных бункеров мельницы с помощью кон-вейерных лент.  После выпуска из питателей подаваемый в мельницу материал дозируется конвейерными весами, и перемещается в мельницу лентами конвейера. Подвесной магнит-ный сепаратор обеспечивает здесь защиту от металлических включений. На конвейерной ли-нии устанавливается детектор металлов для того, чтобы удалять металлические предметы. Нагретая задвижка грубой подачи используется в качестве воздушного шлюза в оборудова-нии подачи материала.

Питательный желоб очень сильно наклонен и, в целом, интегрирован в хвостовой конус вы-сокоэффективного сепаратора. Внешняя материальная сеть является закрытой системой, со-стоящей из ковшового элеватора, вибрирующего желоба, магнитного барабана и питательно-го желоба к хвостовому конусу. Для того чтобы избежать слеживания в рециркуляционном ковшовом элеваторе, осуществляется доставка нужного количества горячего воздуха с помо-щью специально установленного вентилятора. Он также нагревает вибрирующий желоб и магнитный барабан. Удаление пыли осуществляется с помощью самой мельницы. Горячий воздух, который используется для высушивания, вырабатывается генератором горячего газа. Готовый материал транспортируется циркулирующим в мельнице воздухом непосредственно в мешочный фильтрующий пылеуловитель, в котором он собирается, а затем доставляется в бункер для хранения порошкообразного шлака. Часть циркулирующего в мельнице воздуха возвращается в мельницу, что позволяет сэкономить тепловую энергию.

 
Рисунок 2, сверху: Предел прочности при сжатии в зависимости от тонкости помола клинке-ра и шлака.

Рисунок 4, внизу: Схема технологического процесса установки для помола шлака с помо-щью валковой мельницы.

Изоляция и нагревание

Еще одним соображением, которое следует принять во внимание, является то, что у выхлоп-ного газа установки для помола высокое содержание водяного пара. В этой связи необходимо не давать температуре опускаться ниже температуры конденсации и, в этой связи,  необхо-димо тщательно изолировать все компоненты установки, такие как циркулирующие ковши элеватора, желоба и пневматические поддонные конвейеры, или даже нагревать их для того, чтобы избегать засоров.

Установка для размола шлака с валковой мельницей в Квангуане, Корея

Первая валковая мельница для этого применения была введена в эксплуатацию в Корее в 1995 г. Polysius спроектировала и поставила валковую мельницу типа RMS-51/26 с интегри-рованным высокоэффективным сепаратором SEPOL RMS-435. Производительность мельни-цы составляла 76 т/ч при тонкости помола 4840 см2/г, по данным прибора Блейна. Осадок на решетке в 44 мм составлял менее 2%. Удельная потребляемая мощность для мельницы соста-вила 33.2 кВтч/т, для вентилятора мельницы 8.7 кВтч/т, а для сепаратора 1.4 кВтч/т, при из-мерении на основе показаний датчиков приводных двигателей. Также необходимо отметить низкий перепад давления в мельнице всего в 34 мбар.

На протяжении последующих лет последовало создание еще целого ряда валковых мельниц различного размера для помола шлака во Франции, Испании и США. Но нигде в мире не бы-ло создано такого количества валковых мельниц для помола гранулированного доменного шлака, как в Китае за последние шесть лет.

Рисунок 5, сверху: Установка для помола шлака в Аншане на последнем этапе строительства

С анализом российского рынка металлургических и топливных шлаков Вы можете познако-миться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок шлаков в России».

www.newchemistry.ru