Центробежно-ударные мельницы для измельчения сырьевых материалов в производстве ячеистых бетонов

Разрабатываемые и изготавливаемые УП «НПО "Центр"»ударно-центробежные мельницы находят широкое применение для измельченияразличных материалов и во многих процессах с успехом заменяют традиционные шаровыемельницы, обладая по сравнению с ними рядом преимуществ:

—удельное энергопотребление ниже на 15–30 %;

—низкий намол металла в готовый продукт;

—при помоле материал приобретает изометрическую форму зерна с хорошо развитойповерхностью;

—узкий гранулометрический состав измельченных материалов (низкое содержаниекрупных и мелких частиц);

— грансостав измельченного продукта не зависит отизноса футеровочных элементов;

—низкие капитальные и эксплуатационные затраты.

Применительнок производству ячеистых бетонов возможно использование ударно-центробежныхмельниц в операциях измельчения цемента, песка, извести.

При механическомизмельчении этих материалов с помощью мельниц ударного действия происходит разрывхимических связей собразованием на поверхности частиц свободных атомных групп и радикалов. За счет этогоповышается поверхностная активность частиц, создаются благоприятные условия дляпротекания физико-химических процессов на границе раздела фаз. Дисперсность вяжущихматериалов определяет кинетику их твердения. Таким образом, меняя степень измельчения материалов,можно влиять как на технологические параметры производства вяжущих, так и на их свойства.

Образование новой поверхностиобычно сопровождается возникновениемэлектрических зарядов. По мере измельчения вшаровой мельнице энергетические потенциалы частиц настолько возрастают, что происходитсамопроизвольное их агрегирование суменьшением удельной поверхности и увеличением комковатости исходного продукта. В результате этогобольш?я часть энергии затрачиваетсяне на измельчение исходного материала,а на разрушение вновь образующихся агломератов.Поэтому целесообразно вводить определенныеограничения, устанавливающие степень измельчения каждого материала в зависимости от его назначения.

Конструкцияцентробежно-ударных мельниц производства УП «НПО «Центр» (рис. 1–2) позволяетоперативно, без остановки оборудования, регулировать грансостав готовых продуктов,что дает требуемую тонину помола без переизмельчения материала.

Рис. 1–2. Центробежно-ударные мельницы

Принцип работы центробежноймельницы показан на рис. 3. Исходный материал поступает в центральную часть вращающегося ускорителя и, двигаясь по каналамот центра к периферии, разгоняется до скорости,обеспечивающей разрушение материала(85–120 м/с). При столкновении с отбойными элементами, расположенными на некотором расстоянии по периметру вокруг ускорителя,передняя часть частицы материала резкоостанавливается, силы инерции развивают внутри частицы значительные напряжения,превышающие механическое сопротивлениевнутренних связей, в результате чегопередняя часть частицы рассыпается впорошок, а от точки контакта вдоль поверхностей наименьшего сопротивления начинаютобразовываться трещины, по которымпроисходит дальнейшее разрушение частицы.

Рис. 3. Схема работы центробежно-ударноймельницы

Измельченныйматериал подхватывается воздушным потоком, создаваемым вентилятором, и направляется в зону классификации, где происходит выделение фракций требуемой тонины, а недоизмельченный материал направляется в ускоритель для дальнейшегоизмельчения.

Такимобразом, в центробежно-ударноймельнице осуществляется непрерывный отводизмельченного материала и возврат крупных частиц на домол. Крупностьготового продукта может легко регулироваться в процессе работы без остановки оборудования.

Опытами установлено, что при динамическом нагружении материалов возникающие напряжения вдвое больше, чем при статическом. Средняя работа измельчения ударом составляет приблизительно 50 % от работы измельчения раздавливанием, так как при ударе сила сжатия в определенном сечении возникает так быстро, что трещина образуется до установления равновесного распределения энергии, результатомчего является уменьшение количестваэнергии, необходимой для разрушения частицыматериала.

Пример структурной схемыизмельчительного комплекса, созданного на базе центробежно-ударной мельницы, представлен на рис. 4.

Рис. 4. Примерструктурной схемы измельчительного комплекса для помола извести производительностью10 т/ч. 1 — бункерисходного материала, 2 — мельница МЦ-1,25, 3 — циклон групповой, 4 — вентилятортранспортный, 5 — шибер регулировочный, 6 — фильр рукавный, 7 — вентилятораспирационный, 8 — шкаф управления, 9 — питатель шлюзовый, 10 — питательленточный, 11 — элеватор ковшовый.

Измельчительный комплекссостоит из установленных на единой рамной конструкции центробежно-ударноймельницы и вспомогательного оборудования, позволяющего обеспечить процесс загрузки,выгрузки, измельчения и пылеочистки в автоматизированном режиме.

Внастоящее время разработаны и серийно выпускаются измельчительные комплексыразличных производительностей, технические характеристики которых приведены в табл.1.

Модель	КИ-0,4	КИ-0,63	КИ-1,0	КИ-1,25	КИ-1,6
Производительность, т/ч	0,2–0,8	0,5–3,0	1,0–5,0	3–10	8–15
Крупность питания, мм, не более	10	20	40	40	50
Крупность измельченного продукта (регулируется), мм	0,05–0,3	0,02–0,5	0,02–0,5	0,02–0,5	0,04–0,5
Габаритные размеры, м	2,0?1,3?3,2	10,5?4,0?8,7	10,6?7,3?7,0	14,0?7,0?8,5	14,5?7,2?8,5
Масса, т	3	16,5	21,5	19	22

Таблица 1. Технические характеристики измельчительных комплексов,выпускаемых УП «НПО «Центр»

Большойобъем работ, проведенных УП «НПО «Центр» совместно с НИИЦемент (Москва), НИИСМ (Минск),БелНИИС (Минск), ЗАО «Забудова» (Минск) и с другими предприятиями и институтамистроительного профиля, подтверждают целесообразность и эффективностьиспользования мельниц ударного принципа действия для получения молотых компонентовячеистых бетонов.

Приизмельчении цементного клинкера прочность образцов из цемента, полученного наударно-центробежной мельнице, превышала прочность образцов из цемента шаровогопомола на 10–15 % при одинаковой удельной поверхности молотого цемента. Приэтом снижается энергоемкость процесса измельчения и намол металла в готовыйпродукт. Сравнительные показатели свойств цементов, полученных при шаровом иударном помолах, приведены в табл. 2.

Измельчитель	Вещественный состав цемента, %		Остатки на ситах, %			Удельная поверхность, см2/г	Предел прочности через 28 сут., ПМа
	клинкер	гипс	0,08 мм	0,06 мм	0,04 мм		на изгиб	на сжатие
МЦ	95	5	10,4	19,8	34,5	2540	4,9	32,1
МЦ	95	5	3,0	10,1	25,0	2660	5,0	32,3
МЦ	95	5	1,9	8,5	25,5	2780	5,5	43,2
МЦ	95	5	0,3	3,3	17,3	2810	6,4	47,3
МЦ	95	5	0,2	0,9	3,7	3500	5,7	50,1
МШ	95	5	27,6	38,8	47,8	2520	4,3	25,1
МШ	95	5	15,4	27,8	39,7	2950	5,2	33,9
МШ	95	5	12,7	21,6	32,2	3510	6,0	45,5

Таблица 2. Сравнительные показатели свойств цементов, полученныхпри шаровом и ударном помолах. МЦ — мельница центробежная, измельчение ударом. МШ— мельница шаровая, измельчение истиранием.

Работыпо домолу стандартного портландцемента, проведенные совместно с БелНИИСМ, показалиследующее:

— удельнаяповерхность вяжущего повысилась с 2800 до 3400 см2/г;

— активностьвяжущего после его дополнительного помола в центробежной мельнице производства УП«НПО "Центр"» увеличивается на 15–20 %;

— потериактивности цемента 7-суточного хранения практически не наблюдается, но прихранении в течение 14 сут. и более начинается значительный спад прочности, и к28 сут. падение активности достигает 10 %, то есть эффект активации сходит нанет;

— срокисхватывания обычного и активированного портландцемента практически не отличаются,домол вяжущего не влечет за собой изменение технологических режимовприготовления бетонов;

— бетон,изготовленный на доизмельченном портландцементе, твердеющий внормально-влажностных условиях, имеет на 20–25 % б?льшую прочность, чем изготовленныйна обычном цементе;

— пропаренныйбетон имеет аналогичную закономерность в приросте прочности, как и бетон,твердеющий в нормально-влажностных условиях;

— кинетиканабора прочности бетона на активированном цементе аналогична приросту прочностибетона во времени на обычном портландцементе.

Измельчениеизвести на ударных мельницах позволяет получать продукт требуемого гранулометрическогосостава при минимальных эксплуатационных затратах. Частицы извести обладают высокойреакционной способностью, так как они не зашламованы микронными фракциями.

Благодаряударному методу измельчения и использованию в мельнице воздушного классификаторапродукт, получаемый в процессе измельчения, отличается узким гранулометрическимсоставом. На гранулометрический состав измельченного продукта не оказываетвлияния износ рабочих органов мельницы. Крупность готового продукта можнорегулировать в процессе работы без остановки оборудования.

Исследованияпо помолу комовой извести производства ПРУП «Белорусский цементный завод», проведенныесовместно с МРА «Силикат» (Минск), показали следующее:

— материалы,измельченные в центробежной мельнице, имеют меньшее количество крупных частиц,чем при помоле в шаровой мельнице (при более высокой удельной поверхностимолотого материала в шаровой мельнице количество крупной фракции известипревышает более чем в 10 раз количество крупки в продукте ударного помола);

—удельный расход электроэнергии на помол комовой извести в центробежной мельницене превышает 18 кВт•ч/т;

— времягашения извести после измельчения 4 мин;

— степеньдисперсности на сите № 02 — 99,54 %, на сите № 008 — 98,59 %.

Данныеисследования были полностью подтверждены после установки ударно-центробежныхмельниц на ОАО «Железобетон» (г. Старая Купавна, Россия) и на АО «АктобеСтройИндустрия»(г. Актобе, Казахстан). Получаемая известь имеет неизменно высокие показателикачества при низких эксплуатационных затратах.

На Бобруйском КСМ были проведены исследования поизучению влияния добавок песка, измельченного на центробежной мельнице, на прочностьбетонных блоков. Были изготовлены массивы мелких ячеистых блоков по принятойтехнологии, без изменения параметров, с добавкой от 0 до 100 % песка,измельченного на центробежной мельнице, вводимого взамен песка из песчаногошлама. Полученные результаты свидетельствуют об увеличении прочности бетона сувеличением количества вводимого песка, измолотого на установке УП «НПО "Центр"»при 20 % песка — на 43 %; при 30 % песка — на 75 %; при 100 % песка — на 173 %,что дает возможность снизить плотность бетона.

Постоянствогранулометрического состава измельченных продуктов и малое содержание (по сравнениюс шаровым помолом) частиц крупностью менее 5 мкм позволяют повысить эффективностьпроцесса смешивания шихтовых компонентов, что, в свою очередь, позволяетполучать ячеистые бетоны с минимальными колебаниями свойств.

Внастоящее время изготавливается комплекс для измельчения отходов производства ячеистогобетона. Исследования, проведенные совместно с ОАО «Забудова», показали, что припомоле отходов ячеистого бетона на ударно-центробежных мельницах до крупностименее 0,1 мм,получаемый продукт может быть возвращен в основную технологию в качественаполнителя. Это позволяет снизить затраты на производство за счет снижениярасхода закупаемого наполнителя и за счет снижения затрат по утилизацииотходов.

Такимобразом, использование центробежно-ударных мельниц УП «НПО "Центр"»позволяет получать измельченные компоненты с различными свойствами дляпроизводства широкой гаммы высококачественных ячеистых бетонов.