Общие сведения. Помол клинкера и добавок — завершающая стадия производства портландцемента. Измельчают клинкер в трубных мельницах открытого и замкнутого цикла. Конструкции мельниц и основные схемы помола аналогичны рассмотренным в гл.IV.

Отличительные особенности измельчения клинкера по сравнению с помолом сырьевых материалов при сухом способе производства портландцемента обусловлены более высокой твердостью клинкера. Кроме того, для получения качественного цемента размалываемые зерна должны иметь заданный зерновой состав. Цемент, содержащий в определенном сочетании мелкие и относительно крупные зерна, обладает наиболее высокими показателями физико-механических свойств.

Твердость клинкера и его размолоспособность зависят от режима и способа обжига (в шахтных или вращающихся печах), а также от минералогического состава сырья. Способность клинкера к измельчению характеризуется коэффициентом размолоспособно- сти. Его принимают равным 1 для клинкеров вращающихся печей средней размолоспособности, 0,8—0,9 — с повышенной и 1,1 —с пониженной размолоспособностью. Клинкер шахтных печей более пористый, так как из гранул выгорает уголь, поэтому сопротивление размолу такого клинкера оказывается меньше и коэффициент размолоспособности его принимают равным 1,15—1,25. Чем выше коэффициент размолоспособности, тем быстрее измельчается клинкер и тем больше производительность мельницы.

При очень быстром охлаждении клинкера размолоспособность его понижается в результате значительного содержания в клинкере клинкерного стекла — не успевшего закристаллизоваться расплава. Примерно так же на свойства клинкера влияет содержание двух- кальциевого силиката по сравнению с трехкальциевым. Последний, имея более хрупкие кристаллы, размалывается быстрее.

Тонкость помола цемента, характеризуемая остатком на сите № 008, составляет 8—12% для большинства цементов (согласно стандарту этот остаток не должен повышать 15%); удельная поверхность такого цемента равна примерно 250—300 м2/кг. Расход электроэнергии на получение 1 т цемента при измельчении клинкера с коэффициентом размолоспособности 1 составляет 35—40 кВт-ч. С повышением тонкости помола затрата электроэнергии возрастает в значительно большей степени, чем степень измельчения. Так, увеличение тонкости помола на каждый 1% уменьшения остатка на сите № 008 повышает расход электроэнергии на 4—6% и снижает производительность мельницы на 3—5%.

Применение замкнутого цикла помола повышает производительность мельницы на 10—20%. Причина этого заключается в систематическом отделении от общей массы размалываемого в мельнице материала мельчайших зерен, которые налипают на мелющие тела и снижают размалывающую способность последних.

Для сепарации цемента применяют в основном центробежные сепараторы. Трубная мельница работает в замкнутом цикле чаще всего с двумя сепараторами. Производительность сепаратора зависит от тонкости помола. Так, увеличение удельной поверхности с 250 до 300 м2/кг уменьшает производительность сепаратора в 1,5 раза, а до 500 м2/кг — в 2 раза. ,

Сепараторы применяют диаметром от 2800 до 5500 мм, их производительность при удельной поверхности цемента 250 м2/кг составляет соответственно от 18 до 100 т/ч.

При замкнутом цикле помола получают цемент более устойчивого качества и с более высокими показателями физико-механических свойств как в отношении марочной прочности, так и в отношении скорости твердения в начальный период. Например, по этой

схеме получают особо быстротвердеющий цемент. Повышение показателей физико-механических свойств цемента при замкнутом цикле помола обусловливается однородным зерновым составом и уменьшением среднего размера цементного зерна. Из сепаратора выходит цемент постоянного зернового состава и с заданной удельной поверхностью, что достигается соответствующим регулированием работы сепаратора.

Обогащение цемента мельчайшей фракцией, задерживаемой в фильтрах для очистки аспирационного воздуха мельницы, также позволяет получать быстротвердеющий цемент. Этот способ применяют при помоле в открытом цикле, добавляя к части цемента пыль из фильтра.

Для охлаждения цемента применяют холодильники, представляющие собой вертикальные или горизонтальные винтовые конвейеры с герметическим корпусом, орошаемые водой. При перемещении цемента в винтовом конвейере он интенсивно перемешивается лопастями и охлаждается, соприкасаясь с холодным корпусом конвейера.

Особое влияние на качество помола и производительность цементной мельницы оказывает выбор ассортимента мелющих тел, которые подбираются в процессе эксплуатации в зависимости от физической характеристики размалываемых материалов.

Технологическая схема помола портландцемента на цементном заводе с трубной мельницей размером 3,2x15 м, работающей в открытом цикле, изображена на  97. Цементный клинкер и гипс со склада 8 подаются грейферным краном 9 в расходные бункера 6 мельницы. В один из бункеров из сушильного отделения поступают

гидравлические добавки (трепел, опока, туф или др.) или доменный гранулированный шлак. Тарельчатыми питателями 7 с автоматическим управлением материалы из расходных бункеров 6 рав- н жерно подаются в мельницу 13 и, тщательно измельченные, поступают через полую цапфу мельницы в аспирационную шахту 14, л из нее — в расходный бункер цемента 18, из которого насосом 19 ютовый цемент перекачивается на склад в цементные силосы.

Для облегчения помола клинкера или при производстве пластифицированного или гидрофобного цемента к клинкеру при его измельчении добавляют поверхностно-активные вещества (ПАВ): триэтаноламин (ТЭА), сульфитно-спиртовую барду (ССБ), смеси ТЭА и ССБ (1 : 1), мылонафт или другие добавки. Добавки подают в мельницу в виде водного раствора ковшовым питателем 12 или распылительной форсункой.

С целью интенсификации помола мельница аспирируется. Поступающий из барабана мельницы сильно запыленный цементный пылью воздух вначале частично очищается в аспирационной шахте 14, затем в циклонах 5 и окончательно в электрофильтре 4. Цемент, осажденный в циклонах и электрофильтре, собирается сборным винтовым конвейером 1, направляется в передаточный винтовой конвейер 17, а из него в расходный бункер 18 цемента.

В настоящее время для помола клинкера и добавок с целью получения высокомарочных цементов с удельной поверхностью более 350 м2/кг применяют помольный агрегат с сеператорной мельницей 4X13,5 м ( 98). Производительность этого агрегата при работе по замкнутому циклу 100—110 т/ч, общая мощность установленного электрооборудования 3700 кВт, масса без электрооборудования и аппаратуры 585 т.

Главные технологические механизмы помольного агрегата:

трубная мельница, сепаратор, элеватор, двухкамерный пневматический насос. Загрузочная часть трубной мельницы с внутренним диаметром барабана 4 м и длиной рабочей части барабана 13,5 м состоит из течки с тумбой, крышки, облицованной износоустойчивой хромом арганцовистой футеровкой, винтового питателя (трубошнека) с устройством, предотвращающим перетекание из мельницы размалываемого материала.

Сварной барабан мельницы 1 футерован внутри броневыми плитами из хро- момарганцовистой стали и разделен двойной перегородкой на две камеры. Первая камера барабана мельницы загружена шарами, вторая — цильпебсом; общая масса мелющих тел при нормальной загрузке 238 т. Барабан полыми цапфами опирается на сферические самоустанавливающие подшипники и вращается с частотой 16 об/мин от привода с электродвигателем мощностью 3200 кВт.

Мельница снабжена установкой для ввода воды во вторую камеру с целью интенсификации помола.

Смазочная система мельницы и привода — циркуляционная жидкостная, состоит из системы трубопроводов, контрольно-измерительной аппаратуры и двух станций — одна обслуживает привод и главный электродвигатель, вторая — подшипники мельницы. Помольный агрегат снабжен также автоматической станцией, предназначенной для подачи густого смазочного материала в уплотнения мельницы и подшипники сепараторов.

Сепаратор 3— циклонный, диаметр большого циклона равен 5000 мм.

Высота элеватора 10—30 м, его производительность до 400 т/ч. Производительность по цементу двухкамерного пневматического насоса 9 составляет 200 т/ч. Насос способен перекачивать цемент на расстояние до 200 м и на высоту до 35 м.

Помольный агрегат работает следующим образом. Клинкер вместе с добавками поступает в мельницу 1 из силосов по конвейеру 2. Измельченный материал выпадает через полую разгрузочную цапфу мельницы в элеватор 10 и переносится им в сепаратор 3. В сепараторе материал разделяется на мелкую фракцию — цемент и крупку, которая отправляется в мельницу на доизмель- чение, а цемент поступает в камерные насосы 9 и перекачивается на склад цемента.

Для интенсификации помола предусмотрена аспирация барабана мельницы. Аспирационный воздух очищается в циклонах 5 и электрофильтре 6. Очищенный воздух удаляется в атмосферу вентилятором 7.

Помольный агрегат оборудован системой автоматического управления и контрольных измерений, позволяющей дистанционно управлять механизмами, контролировать и регулировать технологические параметры, качество продукции и производительность агрегата, состояние отдельных механизмов.

Помольный агрегат с сепараторной мельницей 4X13,5 может быть оборудован системой автоматического управления всем процессом помола с помощью электронно-вычислительной машины.

Правила эксплуатации цементных мельниц такие же, как и при обслуживании сырьевых, изложенных в гл. IV.