Изучены процесы измельчения электротермофосфорного (ЭТФ) шлака в шаровой мельнице. В ходе исследования степень дисперсности ЭТФ шлака оценивали как традиционными методами, так и нетрадиционными способами.
УДК 666.9.052
М.К. ХАСАНОВА, канд. техн. наук, доцент, Х.Х. КАМИЛОВ, канд. техн. наук, доцент, Аг.А. МУХАМЕДБАЕВ, магистр, младший научный сотрудник, Ташкентский архитектурно-строительный институт, Республика Узбекистан
Ключевые слова: помол, электротермофосфорный шлак, шаровая мельница, удельная поверхность, гранулометрия
Keywords: grinding, electrothermophosphoric slag, ball mill, the specific surface, granulometry
Процесс измельчения крупных кусков на более мелкие и дальнейший тонкий помол являются одним из основных в производстве большинства строительных материалов. К их числу можно отнести цемент, гипс, известь, наполнители, песок, твердые отходы производств и т.д.
Известно [1], что процесс производства цемента связан с существенными затратами электроэнергии – в среднем 110 кВт∙ч на 1 т цемента. При этом добыча и усреднение сырья требует расхода 5,5 кВт∙ч/т, измельчение сырьевой муки – 26,4, усреднение сырьевой муки – 6,6, производство клинкера – 24,6, помол цемента – 41,8, а при транспортировании, упаковке и погрузке цемента расходуется 5,5 кВт∙ч/т цемента. Процесс измельчения пылеугольного топлива требует затраты 4 кВт∙ч/т цемента.
Harder Joachim отмечает [2], что в 2004-2005 годах цементная промышленность закупила 365 мельниц, в том числе 60,5% – вертикальных, 32,1% – шаровых, 6,0% – валковых прессов и 1,4% – горизонтальных мельниц.
Но несмотря на большие продажи вертикальных мельниц, шаровые мельницы до сих пор остаются в качестве основных агрегатов для помола на предприятиях Республики Узбекистан и в странах СНГ.
До сегодняшнего дня во всем мире ведутся исследовательские работы по вопросам помола в следующих направлениях:
– использование и влияние поверхностно-активных веществ [4];
– усовершенствование конструкции помольных агрегатов [5];
– нахождение оптимальных загрузок шаров различного диаметра [6];
– усовершенствование сепараторов [7];
– влияние среды внутри агрегата на процесс измельчения [8];
– использование и влияние минеральных добавок на процесс помола [9];
– перевод системы открытого помола на замкнутый цикл [10];
– электронейтрализация [11];
– и т.д.
Наши исследования были направлены на изучение изменения дисперсности гранулированного электротермофосфорного (ЭТФ) шлака в зависимости от продолжительности помола. Гранулометрический состав ЭТФ шлака приведен в табл. 1.
Таблица 1. Гранулометрический состав Джамбульского ЭТФ шлака
| № сита | Частные остатки, % | Полные остатки, % | Модуль крупности |
| 2,5 | 7 | 7 | 2,93 |
| 1,25 | 24 | 31 | |
| 0,63 | 38 | 69 | |
| 0,315 | 23 | 92 | |
| 0,14 | 7 | 99 | |
| дно | 1 |
Химический состав ЭТФ шлаков близок к составу доменных. ЭТФ шлак имел следующий химический состав, масс. %: SiO2 – 42,71; Al2O3 – 2,54; Fe2O3 – 0,25; CaO – 45,92; MgO – 3,24; Р2О5 = 2,25; SO3 – 0,5; п.п.п. – 0,07.
Процесс помола ЭТФ шлака осуществляли в лабораторной шаровой мельнице. Шаровая загрузка одной камеры мельницы составляла 55 кг, что соответствует коэффициенту заполнения φ=0,25, а также мощности мелющих тел Nм.т.=0,25 кВт (см. рис. 1 и 2). Процесс помола в основном оценивали по остатку на сите № 008 и удельной поверхности. Удельную поверхность определяли с помощью прибора Т-3. Также изучали гранулометрический состав продуктов помола ситовым анализом.
В ходе проведения исследований помола ЭТФ шлака наряду с измерением удельной поверхности была определена насыпная плотность полученных порошков. Нами установлена возможность определения удельной поверхности молотых порошков с помощью межзерновой пустотности последних. Межзерновую пустотность определяли по общеизвестной методике.
Полученные результаты исследований влияния продолжительности помола ЭТФ шлака на удельную поверхность, насыпную плотность и межзерновую пустотность представлены на рис. 3, 4.
Как и ожидалось, увеличение продолжительности помола (рис. 3) привело к повышению удельной поверхности полученного помолом порошка и уменьшению остатка на сите № 008.
Исследованиями влияния продолжительности помола установлено, что с увеличением удельной поверхности молотого порошка его насыпная плотность понижается. Соответственно, понижение насыпной плотности приводит к увеличению межзерновой пустотности тонкомолотого ЭТФ шлака (рис. 4).
Это объясняется тем, что с увеличением времени помола в шаровой мельнице увеличивается дисперсность материала, которая, в свою очередь, приводит к повышению количества частичек примерно одинаковых размеров, которое увеличивает межзерновую пустотность мелкодисперсного материала, полученного помолом.
Как видно из рис. 5, картина изменения зернового состава шлака с увеличением тонкости помола становится одинаковой. Это говорит о том, что при сверхтонком измельчении для определения и оценки зернового состава шлака нужно использовать несколько дополнительных сит наименьших размеров, чем сито № 008.
Рис. 5. Частные (1) и полные (2) остатки ЭТФ шлака при: а) Sуд=1264 см2/г; б) Sуд=1966 см2/г; в) Sуд=2650 см2/г; г) Sуд=2972 см2/г; д) Sуд=3698 см2/г; е) Sуд=4498 см2/г
Таким образом, установлено, что при определении и оценке тонкости помола материалов можно использовать дополнительные альтернативные характеристики тонкомолотых материалов (насыпная плотность и межзерновая пустотность) для повышения уровня контроля и степени достоверности о тонкости помола.
Библиографический список
1. Stroiber W. Comminution Technology and Energy: consumption. Part 1 // Cement International, № 2, 2003, pp. 44-52.
2. Harder Joachim. Entwicklungen bei der Rohmaterial-, Klinker- und Schlackevermahlung // Zement-Kalk-Gips Int., № 3, 2007, pp. 33-34.
3. 10th European Symposium on Comminution // Zement-Kalk-Gips Int., № 10, 2002, pp. 20.
4. Lefebvre F., Bessaad H. Improving performance // Int. Cem. Rev., July, 2000, p. 39-40.
5. Фадин Ю.М., Тынников И.М., Келасов И.Н. Мельницы нового поколения для получения цемента // Международная конференция «Промышленность стройматериалов и стройиндустрия, энерго- и ресурсосбережение в условиях рыночных отношений» (14-е научные чтения). – Белгород. 1997, с. 177-179.
6. Патент RU № 2477659. Шаровая загрузка барабанной мельницы / Барбанягрэ В.Д. // Заяв. 25.05.2010; опубл. 20.03.2013. Б.И. – № 8.
7. Карзунке Уве. Лидируя в технологиях помола и сепарации (Доклад на Международной научно-практической конференции «Цемстрой-5», – Новороссийск, 18-21 сентября 2006) // ИнформЦемент, № 5, 2006, с. 17-18.
8. Seemann S., Muller-Pfeiffer M. Influence of the grinding system and grinding atmosphere on the properties of cement // Cement International, № 2, 2007, pp. 66-68.
9. Lu Difen, Tao Longzhong, Li Ning, Hu Haipeng. Grinding characteristics of multi-component cement-based material // J. Wuhan Univ. Technol. Mater. Sci. Ed., № 1, 2005, pp. 126-129.
10. Богданов В.С., Шарапов Р.Р., Трондин А.Н. Повышение эффективности работы мельниц замкнутого цикла измельчения // Международная конференция «Промышленность стройматериалов и стройиндустрия, энерго- и ресурсосбережение в условиях рыночных отношений» (14-е научные чтения). – Белгород, 1997, с. 157-161.
11. Глухарев Н.Ф. Сухое измельчение в условиях электронейтрализации. – Санкт-Петербург. Изд. Политехнического университета, 2014, – 194 с.
