CC BY
99УДК 691.215.1
Й. РАЙХАРДТ, главный технолог Герб. Пфайффер СЕ (Германия)
Сушка-помол, сепарирование и гидратирование известняка и извести на оборудовании компании Гебр. Пфайффер
Известняк (CaCO3), негашеная известь (CaO) и гид-ратная известь (Ca(OH)2) разной тонкости помола используются в промышленности строительных материалов, металлургии, сельском и лесном хозяйстве, химической промышленности, для десульфуризации газов теплоэлектростанций, на предприятиях водоочистки и в качестве наполнителя в различных продуктах.
Уже несколько десятилетий компания Gebr. Pfeiffer (Гебр. Пфайффер) поставляет на предприятия в разные страны агрегаты для помола, сепарации, сушки и гидратации известьсодержащих материалов. Основной продукцией компании являются вертикальные валковые мельницы типа MPS, сепараторы типов SLV или SUV/ SUT производительностью до 100 т/ч, сушильные барабаны TRT производительностью до 200 т/ч, гидраторы извести KLV производительностью свыше 60 т/ч, а также шаровые мельницы с приводом до 1000 кВт. При использовании в цементной отрасли мельницы MPS могут перерабатывать до 800 т/ч продукта (рис. 1).
Вертикальные валковые мельницы MPS
Конструкция мельницы MPS для известняка и негашеной извести аналогична конструкции мельниц, которые компания выпускает с 1960 г. для помола цементного сырья и угля (рис. 2). В них имеются три помольных валка, которые вращаются вокруг своей оси, но статично закреплены по отношению к корпусу мельницы. Они прижимаются к столу помола прижимной рамой и расположенными снаружи тягами. При запуске системы или при проведении техобслуживания мелющие валки приподнимаются при помощи цилиндров натяжения.
Измельчение материала происходит под воздействием сил давления и сдвига, действующих между валками и столом помола, который вращается собственным двигателем с редуктором. Воздух или горячие газы подаются в мельницу через сопловое кольцо, расположенное между столом помола и корпусом мельницы, что позво-
Гидратор К1_0
Рис. 1. Оборудование компании Гебр. Пфайффер для переработки извести
ляет высушивать находящийся внутри мельницы материал. Вместе с газами размолотый материал поднимается вверх, в высокоэффективный сепаратор SLS, установленный наверху мельницы. Частички заданного размера проходят через вращающийся ротор, а более крупные в виде неотсепарированной крупки возвращаются обратно в мельницу на домол. Тонина помола задается скоростью вращения ротора сепаратора. Подача сырья и неотсепарированной крупки по центру стола помола обеспечивает их хорошее перемешивание и равномерное распределение по столу. Для извести и известняка в качестве устройств подачи обычно используются поворотные затворы, которые обеспечивают и воздухонепроницаемое уплотнение.
Мельница MPS 140 B для помола обожженной извести до остатка 1—3% на сите 0,09 мм с 2005 г. работает на заводе в Саудовской Аравии (рис. 3). Гарантированная производительность такой мельницы 10 т/ч, фактически она выдает 11 т/ч.
Линия помола известняка или обожженной извести, работающая с вертикальной валковой мельницей MPS, состоит из следующих компонентов (рис. 4):
— система подачи и дозирования материала;
— вертикальная мельница MPS с высокоэффективным сепаратором;
— газопровод;
— система сбора пыли и отвод готовой продукции. Известняк, имеющий влажность выше 2%, при помоле в мельнице одновременно высушивается. Для этого в мельницу подаются горячие газы от генератора горячего газа. Для удаления из мельницы неотсепариро-ванной крупки предусмотрен особый шнек (рис. 5). Поэтому кроме тонкомолотого готового продукта (тониной, например, менее 0,09 мм) можно получить и еще несколько фракций готового продукта от 0,1 до 1 мм. Далее его рассеивают на необходимые фракции и реализуют потребителю.
Таким образом, на вертикальной валковой мельнице MPS получают готовый продукт тониной от 20 до 90 мкм, а на шнеке — молотую известь с размером частичек от 0,1 до 1 мм.
Из-за незначительной величины износа внутренних помольных поверхностей обеспечивается выпуск продукта с равномерными качественными показателями в течение всего срока эксплуатации мельницы, что во многих случаях является определяющим фактором при принятии решения об использовании различных систем помола — молотковой мельницы, ударной мельницы или вертикальной валковой.
Из-за короткого времени пребывания материала внутри мельницы (1—3 мин) легко пе-
научно-технический и производственный журнал Q'/PCJyf'J'^/JiillbJ^ 34 февраль 2012 ~ Л1] ®
Рис. 2. Вертикальная валковая мельница MPS
Рис. 3. Мельница MPS 140B для помола обожженной извести. Установлена на заводе в Саудовской Аравии
L Готовый продукт
Рис. 4. Технологическая схема линии с мельницей MPS
Рис. 5. Мельница MPS с отводом крупки и ее последовательным рассеиванием
реключаться с производства одного вида продукта на другой, при этом объем промежуточного продукта невелик. Переход осуществляется при помощи изменения скорости вращения сепаратора, скорости подачи материала в мельницу и объема подаваемого горячего газа. Это является еще одним аргументом (наряду с низким энергопотреблением и одновременной сушкой с помолом) в пользу линии с вертикальной валковой мельницей.
В зависимости от характеристик размалываемого материала, даже если тонина готового продукта одинакова, удельное энергопотребление мельниц и линий в целом могут существенно отличаться. Для разработки проектов компания Гебр. Пфайффер определяет свойства материалов в ходе тестового помола репрезентативного образца на собственной полупромышленной установке в Германии. Результаты испытаний, а также длительный опыт расчетов таких установок являются прочной базой, обеспечивающей технический и экономический успех новых помольных линий.
В настоящее время известковая промышленность требует мельниц производительностью до 100 т/ч. Это существенно ниже, чем аналогичные показатели в цементной промышленности, где перерабатывается не менее 400 т/ч сырья. Поэтому существующие типоразмеры мельниц MPS для извести имеют большой резерв по мощности.
В зависимости от требований заказчика объем поставок компании может варьировать от нескольких единиц оборудования до всей технологической линии, включая отвод крупки и ее фракционирование, как это реализовано на заводе в Польше (рис. 6).
Гидраторы извести типов KLV и KLE
В гидраторах извести негашеная обожженная известь СаО вступает в реакцию с водой и образует гашеную известь Ca(OH)2 (рис. 7). Готовый продукт имеет влажность около 1%. Процесс гидратации является экзотермической реакцией. Чтобы стабилизировать процесс термически на основании замеров температуры, внутри гидратора добавляется больше воды, чем требуется для химической реакции. Эта вода выпаривается теплотой протекания реакции. Образующийся водяной пар обеспыливается в рукавных фильтрах, установленных наверху гидратора или же в мокрых скрубберах.
Оснащенный смесительной камерой, где протекает реакция, и двумя камерами созревания, трехступенчатый гидратор KLV используется для производства 5—60 т/ч гашеной извести; одноступенчатый гидратор KLE производит менее 5 т/ч гидрата. Агрегат KLV 800/4 работает на заводе «Придонхимстрой Известь» (г. Россошь Воронежской обл.), имеет мощность 6,5 т/ч (рис. 8). Гидраторы небольшой производительности типа KLE используются для десульфуризации топочных газов на угольных ТЭЦ или на электростанциях, рабо-
rj научно-технический и производственный журнал
J^J ® февраль 2012 35
Voronezh, Russia - hydrator KLV 800/4
СаО + н2о - Са(ОН)2
(quicklime) (water) (dry hydrate)
product moisture: < 1 % product rate: 6,5 t/h
Рис. 6. Технологическая схема линии по переработке известняка с фракционированием крупки
Водяной пар 0,4 т
1 m негашеной извести+ 0,65 m СаО
Рис. 8. Гидратор KLV 800/4, установлен на ООО «Придонхимстрой Известь»
1,25 m гидрата извести Са(ОН)2 влажность около 1 %
Рис. 7. Трехступенчатый гидратор KLV
тающих на отходах. Прибыльность таких небольших установок основывается на незначительных транспортных расходах по подаче негашеной извести. Насыпная плотность обожженной извести примерно в два раза больше плотности гашеной извести (около 500 кг/м3).
Сепараторы типов SLV и SUV/SUT
Высокоэффективный сепаратор SLV производительностью 2—100 т/ч используется для получения готового продукта тониной 10—100 мкм (рис. 9). Материал подается внутрь сепаратора сверху, по центру, проходит через пустотелый вал и распределительный стол и попадает в зону сепарирования между ротором и фиксированными пластинками жалюзи, через которые внутрь сепаратора подается воздух. Вместе с воздухом тонкий продукт проходит через ротор и отделяется от несущего его воздуха в расположенной снаружи улавливающей установке. Крупка под действием гравитационной силы падает вниз и удаляется при помощи поворотного затвора. Желаемая тонина продукта задается изменением скорости ротора. На рис. 10 показаны два таких сепаратора.
Воздушные сепараторы с распределительным столом используются для получения готового продукта тониной примерно 90 мкм (рис. 11). Несмотря на то что их высота больше, чем у высокоэффективных сортировщиков, их преимуществом является встроенный вентилятор и пылесборник. Gebr. Pfeiffer поставляет два типа воздушных сепараторов с распределительным столом — тип SUV с регулируемой скоростью противовеса лопаток и тип SUT (более простая модель с неизменяемой скоростью). Для задания тонины продукта на таком сепараторе необходимо менять количество и форму лопаток. Воздушные сепараторы с распределительным столом обычно применяются для обеспыливания песков в цехе приготовления растворов.
Отвод круп«« f Рис. 9. Высокоэффективные сепараторы типа SLV
Рис. 10. Сепараторы SLV 500 и SLV 800
Шаровые мельницы
Компания Gebr. Pfeiffer изготавливает шаровые мельницы до 1000 кВт для сухого помола (рис. 12). Они обеспечивают возможность загрузки обрабатываемого сырья с обоих концов и отвода готового продукта через регулируемые щели в корпусе барабана. Это позволяет индивидуально регулировать время нахождения материала внутри мельницы, сокращая его до необходимого минимума, тем самым предотвращая эффект избыточного перемалывания и налипания готового продукта. Этот факт очень важен при помоле гашеной извести.
Установки гидратации
В зависимости от того, какой готовый продукт требуется получить, разработаны две концепции построения
научно-технический и производственный журнал Q'/PCJyf'J'^/JiillbJ^ 36 февраль 2012 ~ M ®
Рис. 11. Сепараторы Pfeiffer типов SUV и SUT
Рис. 13. Технологическая схема установки по производству тонкомолотой обожженной извести и гидратированной извести
Рис. 14. Технологическая схема установки по производству тонкомолотой обожженной извести и гидратированной извести
Рис. 12. Шаровая мельница Pfeiffer тип MRD
линии (рис. 13). Если кроме получения гидрата имеется необходимость в размоле обожженной извести до тонины 95% на сите минус 0,09 мм, следует молоть обожженную известь на мельнице MPS и в дальнейшем обрабатывать часть порошкообразной извести в гидраторе KLV для получения гашеной извести. Такая линия работает в Австрии, на ней производится 8 т/ч гидрата.
Если необходимо производить гидратную известь разного качества (рис. 14), на первой стадии необходимо гидратировать обожженную известь, размер подаваемых кусков которой не превышает 20 мм. Готовый продукт, сортируемый далее на первой стадии сепарирования, как правило, имеет высокое содержание Ca(OH)2 и используется там, где требуется продукт высочайшего качества. Примеси, содержащиеся в обожженной извести, в основном остаются и в готовом продукте после второго сепаратора, работающего в закрытом контуре с шаровой мельницей. После этой стадии сепарации продукт имеет меньшее содержание Ca(OH)2 — его можно реализовывать для производства строительных материалов. Обычная тонина помола обоих продуктов находится в пределах 90—99% проходящих сквозь сито 0,09 мм.
Установка, спроектированная по этой концепции, производит 30 т/ч гидрата, работает уже два года в Гвате-
Рис. 15. Технологическая схема установки по производству двух разных типов гидратной извести
мале. Там же в сотрудничестве с компанией März Ofenbau построена еще одна линия гидратирования с ключевым оборудованием нашего производства. Мощность второй линии также 30 т/ч гидратированой извести.
Сушилка TRT
Трехкамерная сушилка TRT (рис. 15) используется для сушки мела, известнякового песка и гравия. Обычная производительность установок от 20 до 50 т/ч может достигать при необходимости 200 т/ч.
Главными преимуществами трехкамерной конструкции с тремя сушильными секциями, вставленными одна в другую, над остальными сушильными барабанами является меньший размер самой установки, удобная доставка тепла до высушиваемого материала и меньшие потери тепла через относительно небольшую внешнюю оболочку. Трехкамерный сушильный барабан TRT имеет очень высокую надежность из-за высокой эксплуатационной гибкости: в одной и той же установке можно высушивать разный материал.
Рис
Рис
Рис мол
Рис
Рис
Рис
Рис
rj научно-технический и производственный журнал
М ® февраль 2012 37
