CN1433987A - 高活性胶凝材料制备工艺及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及粉料制备工艺及其装置。高活性胶凝材料制备工艺,其特征是计量设备(2)称取准确高活性胶凝材料的重量给螺旋输送系统(3),高活性胶凝材料由螺旋输送系统(3)输送给离心偏心振动磨机组(5)振磨成粉粒,同时雾化装置(4)采用具备助磨和化学激发双重功效的表面活性剂对粉粒进行雾化实现颗粒自动分级,最后高活性胶凝材料颗粒由绞刀输送装置(6)输送入成品仓(7),整个工艺过程由自动控制系统(1)实现自动化控制。高活性胶凝材料制备装置,它由械力活化设备、雾化装置(4)、自动计量和输送系统、自动控制系统(1)组成。实现即增加水泥等胶凝材料产量,又提高其质量的目的;实现粉磨工艺自动化。
Description
技术领域
本发明涉及到化工、建材、非矿物质加工及冶金等行业生产中的重要工业流程——粉料制备工艺及其装置。
背景技术1、粉磨设备现状
众所周知,制粉工程中最为关键技术是粉磨设备的先进性。就水泥工业而言,目前国际上粉磨作业主要有四种方式,即圈流管磨、辊压机半终式粉磨、CKP型磨和立式辊磨。球磨机以结构简单、运转平稳和处理量大的优点,是我国水泥工业粉磨作业中的主导设备。但是球磨机机体庞大笨重,基建费用高,钢耗和电耗高(占水泥整个电耗的2/3以上),能量利用率低的缺点是制约其进一步拓宽使用的主要技术障碍。它虽可以对已经较细颗粒进行超细粉磨,但能量损失率将大幅度提高,对研磨介质损耗进一步加大,因此限制了其在超细粉磨作业中的应用,也就实现不了水泥颗粒的级配优化以及部分颗粒超细化,这就限制了材料纳米复合技术以及工业废渣大掺量技术在水泥工业中的推广应用。当前一般采用振动磨等粉磨设备来实现颗粒超细化,该设备因机体小,电耗低、产品细度小上的优点越来越受到青睐,但由于其产量低,动力学稳定性差,产品质量不稳定而受到了大规模应用限制。2、助磨剂技术现状
在粉磨过程中加入少量助磨剂,可消除细粉粘附聚集现象,是提高粉磨效率,改善胶材活性最有效手段之一。助磨剂品种主要有木质素磺酸盐类、多元醇、胺及盐类、脂肪酸及其类等。目前除了发达国家使用率达到98%以外,在其它国家使用率很低(我国使用率还不到5%)。总体上看,助磨剂功能较为单一、操作工艺复杂、价格昂贵,和目前水泥混凝土常用化学外加剂适应性差,甚至削弱水泥混凝土材料耐久性性能而受到限制,难以推广应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是改变当前我国落后的水泥工业传统的粉磨工艺流程,借助机械力—化学活化技术、自动化技术应用,实现即增加水泥等胶凝材料产量,又提高其质量的目的。提高工业废渣的大掺量水平,通过不同系列粉磨半成品复合生产不同标号水泥,从而达到降低成本,提高经济效益,引起传统粉磨设备更新和粉磨工艺变革。
本发明的技术方案是:高活性胶凝材料制备工艺,其特征是计量设备2称取准确高活性胶凝材料的重量给螺旋输送系统3,高活性胶凝材料由螺旋输送系统3输送给离心偏心振动磨机组5振磨成粉粒,同时雾化装置4采用具备助磨和化学激发双重功效的表面活性剂对粉粒进行雾化实现颗粒自动分级,最后高活性胶凝材料颗粒由绞刀输送装置6输送入成品仓7,整个工艺过程由自动控制系统1实现自动化控制。
高活性胶凝材料制备装置,它由械力活化设备、雾化装置4、自动计量和输送系统、自动控制系统1组成,其特征是所述的自动计量和输送系统由计量设备2、螺旋输送系统3、绞刀输送装置6组成,计量设备2由螺旋输送系统3与械力活化设备相连接,雾化装置4位于械力活化设备的离心偏心振动磨机尾物料入口处左上方,械力活化设备由绞刀输送装置6与成品仓7相连接,自动控制系统1与自动计量和输送系统相联。
所述的械力活化设备为离心偏心振动磨机组5,其激振中心偏离机体重心。
所述的自动控制系统1主要由电子感应装置和录像监视系统组成。
本发明通过机械力活化与化学活化相结合的技术途径,对传统粉磨工艺,通过外挂雾化装置系统实现助磨和催化的功能,同时选用高效超细粉磨设备,实现颗粒超细化、级配优化的效果。
通过带用微机控制无级变速电动机的螺旋输送机和自动控制系统实现两元颗粒组分以上的准确配料和计量。通过不同的给料速度和物料流量控制,实现多元组分的研磨细度控制。
调整雾化装置腔内气压大小,加速细微粉向磨尾流动,减少颗粒团聚,实现颗粒自动分级;通过颗粒表面活化组分的雾化和带有微机控制系统进行准确的计量,实现颗粒的高度表面活化和分散均匀化以及超细化,并避免喷嘴堵塞;
采用高效大偏心离心振动磨,大幅度提高对物料的研磨能力。通过不同研磨介质球径大小的变化,可以实现粉磨的优化,同时具有对颗粒机械活化的性能,进一步节约电能。研磨式偏心离心振动磨及其组合,可以同时实现同一物料的不同粒度自动控制,又可以实现不同组分粒度的相互匹配;
采用先进电子感应技术和录像监视系统两部分合成,适时控制着电子秤计量、无级变速电动机的转速、雾化系统腔内气压大小、振动磨的振幅、频率等系统粉磨参数。实现粉磨工艺自动化。
通过先进粉磨设备的选用、改装以及材料表面活化技术,同时采用先进电子感应技术和录像监视系统两部分合成自动控制系统,适时控制着电子秤计量、无级变速电动机的转速、雾化系统腔内气压大小、振动磨的振幅、频率等。本发明的核心技术是借助振动设备和雾化装置及其相关配套组件,实现机械力—化学活化理论在粉磨作业中的具体实践应用。本粉磨系统投资少,能耗低,操作简便,噪音低,扬尘小,文明作业,可以单独或与球磨机等多种大中型粉磨设备联合使用,该系统能够进一步优化颗粒级配和超细化,增强胶凝材料的活性,改善胶凝材料的性能,同时提高工业废渣掺加量。本发明必将促使传统粉磨设备更新与粉磨工艺流程变革,必然带来可观的经济和社会效益。
本发明可以根据厂家、生产部门不同的特征,因地制宜地设计合理的材料复合工艺,来调整粉磨流程。本发明的核心技术是借助振动设备和雾化装置及其相关设备,实现机械力—化学活化在粉磨作业中的具体应用,势必使得材料性能的进一步提高,通过工业废渣掺加量水平的提高,必然带来可观的经济和社会效益。
附图说明
图1是本发明的离心偏心振动磨机结构图
图2是本发明的工艺流程图
图3本发明以生产矿渣水泥为例的第一种工艺流程图
图4本发明以生产矿渣水泥为例的第二种工艺流程图
图5本发明以生产矿渣水泥为例的第三种工艺流程图
图6为本发明的实施例水泥砂浆抗压强度值效果图
其中1-自动控制系统、2-计量设备、3-螺旋输送系统、4-雾化装置、5-离心偏心振动磨机组、6-绞刀输送装置、7-成品仓、8-不锈钢磨筒、9-激振器、10-电机、11-缓冲器、12-机架、13-基础、14-熟料、15-矿渣、16-石膏、17-球磨机、18-成品或半成品、19-本发明系统、20-深加工产品、21-粉煤灰、22-细碎。
具体实施方式
如图2所示,高活性胶凝材料制备工艺,计量设备2称取准确高活性胶凝材料的重量给螺旋输送系统3,高活性胶凝材料由螺旋输送系统3输送给离心偏心振动磨机组5振磨成粉粒,同时雾化装置4采用具备助磨和化学激发双重功效的表面活性剂对粉粒进行雾化实现颗粒自动分级,最后高活性胶凝材料颗粒由绞刀输送装置6输送入成品仓7,整个工艺过程由自动控制系统1实现自动化控制。
高活性胶凝材料制备装置,它由械力活化设备、雾化装置4、自动计量和输送系统、自动控制系统1组成,所述的自动计量和输送系统由计量设备2、螺旋输送系统3、绞刀输送装置6组成,计量设备2由螺旋输送系统3与械力活化设备相连接,雾化装置4位于械力活化设备的离心偏心振动磨机尾物料入口处左上方,采用压力方式使雾化设备中化学试剂均匀喷洒在物料颗粒表面,械力活化设备由绞刀输送装置6与成品仓7相连接,自动控制系统1与自动计量和输送系统相联,自动计量和无级变速电机等输送系统工艺参数由自动控制系统集成控制和调整,整体布局如图2所示。
所述的械力活化设备为离心偏心振动磨机组5,其激振中心偏离机体重心。
所述的自动控制系统1主要由电子感应装置和录像监视系统组成。1、械力活化设备
在本发明中选择和改装当前最先进的第三代振动磨:偏心离心振动磨(如图1所示)。其实质是将激振中心偏离机体重心,使机体产生一种变主轴的椭圆运动轨迹,强化了介质的摩擦和冲击效果。振动强度可达5-10g,撞击次数比球磨机多出万倍,可以使初碎物料变细,通过微粒晶格畸变和缺陷,晶体无定形化程度加大,促使粉体表面活化。本发明将对振动磨进行性能改进,克服动力学稳定性差、产量不高,空腔体积小的缺陷,及时动态地实施应力释放,配置安装双管或三管腔道,实现振幅及振动频率可调,通过不同研磨介质球径大小的变化,实现粉磨颗粒级配优化(产品颗粒的均匀化、密实化、超细化),节能降耗,提高产质量。同时由于本粉磨设备机体小,采用多功能高效吸音材料安置可拆卸式防护罩,进一步降低了噪音和粉尘,减少了对作业人员的身体损害和环境污染,实现文明作业。2、雾化装置
采用具备助磨和化学激发双重功效的表面活性剂,通过雾化装置,适时准确地根据下料速度自动调整掺量比例均匀地喷射到振动磨机头部下料处。掺加量大小通过调节雾化系统腔内气压大小实现,并避免喷嘴堵塞。本附加系统将进一步加速颗粒向磨尾流动,减少颗粒团聚,实现颗粒自动分级,降低粉磨能耗,提高产量。3、自动计量和输送系统
本工艺流程通过改装双管或三管振动磨,或者通过并联多台单管振动磨,形成振动磨机组。采用自动计量设备和无级变速电动机螺旋输送系统,实现多元组分准确配料和计量,通过给料速度的控制,实现不同组分颗粒研磨细度的控制,优化颗粒级配,同时也可以实现单一组分不同粒度要求的控制。4、自动控制系统
自动控制系统采用先进电子感应技术和录像监视系统两部分合成,适时控制着电子秤计量、无级变速电动机的转速、雾化系统腔内气压大小、振动磨的振幅、频率等。降低了人力资源的使用率,安全保质保量生产,提高生产效力和经济效益。
对图3进一步说明:此流程发挥了本发明系统单元组分或多元组分粒度可调的粉磨特色。对此工艺流程,可以做出几种调整方式,其一是可以放宽球磨机出料粒度,比如0.08筛余放宽到30%~40%,粉磨半成品完全通过本粉磨系统进行深加工处理,可以达到生产同等水泥标号的要求,通过电耗和产量及水泥质量等因素比较来看,效益可观。其二是在原有球磨机水泥成品中提出5%~30%通过本系统深加工处理,再和剩下70%~95%原产品进行混合,或者把球磨机粉磨成品和粉煤灰、矿渣等工业废弃物按照一定掺量比例进入本系统进行粉磨,(即实现工业废弃物的二次添加)可以生产不同标号调粒水泥,与原有生产相同等级水泥成本比较来看,可以大幅度降低生产成本,放宽了对熟料的品质要求,同时可以进一步提高工业废弃物掺量,在满足力学性能条件下,优化了水泥工作性及长期耐久性能。
本发明以图3工艺流程为具体实施示例,采用第二种调整方式进行试验。试验采用单台单管偏心离心振动磨(由胡传东高级机械工程师发明:功率22KW,振幅为20mm,尺寸L2.2m×φ325mm,详见相关专利。)抛开雾化、智能操作等配套系统,仅为验证采用这种工艺流程对胶凝材料性能改进、活化复合技术途径是否可行,同时考核此振动磨的粉磨效率。
让球磨机粉磨成品32.5级矿渣水泥按照规定的每小时吨产量(分别为0.5、1、1.5、2;)要求调整相对应的下料速度进入此振动磨进行深加工粉磨处理。出磨产品编号分别为:L1、L2、L3、L4及原样L0。采用图像分析仪进行颗粒分布测试,测试结果如下表1:
表1:不同产量下的粉磨效果比较
颗粒细度分布(%)
编号 平均粒径 比表面积
≤5μm 5~10μm ≥10μm (μm) (cm2/g)
L0 38.59 57.99 6.42 5.455 3823
L1 65.79 33.77 0.44 4.002 5311
L2 60.73 38.05 1.22 4.294 5069
L3 58.19 40.43 1.38 4.354 4252
L4 50.34 47.28 2.38 4.658 4172
表2:不同产量下力学强度的比较
(备注:L0’为洋房牌普硅42.5级水泥)
编号 | 配合比(%) | 水泥砂浆抗折/抗压强度(MPa) | |
L0 L0’ L1 L2 L3 L4 | 3d | 28d | |
N1N2N3N4N5N6N7N8N9N10 | 100 0 0 0 0 00 100 0 0 0 00 0 100 0 0 00 0 0 100 0 00 0 0 0 100 00 0 0 0 0 1000 80 20 0 0 00 80 0 20 0 00 80 0 0 20 00 80 0 0 0 20 | 2.98/11.244.45/22.004.33/17.963.92/15.943.15/13.103.17/12.874.93/20.164.53/19.814.27/17.963.98/17.53 | 7.66/38.958.02/55.108.82/53.808.90/52.408.25/48.408.21/48.308.23/53.608.22/52.48.45/52.08.08/51.6 |
从表1可以看出,随着提高振动磨的生产量,出磨颗粒细度呈增加趋势,比表面积呈下降趋势。即使将产量提高到2T/h时,但颗粒细度仍比球磨机原样下降14.6%,比表面积增加10%。就L0和L1比表面积来,达到同等粉磨效果:球磨机电耗在120~160度;立式磨80~120度;本系统则在20~40度,可见本系统电耗能够大幅度降低。总的说,经过深加工粉磨后的颗粒级配向小颗粒转化,粒度分布趋向合理。可见从比表面积和平均粒径来表征此振动磨的粉磨效果是十分明显的。
考查粉磨后水泥颗粒力学强度(水泥砂浆强度,依据国标法检测)如表2所示
通过表2,可以得到许多有价值的信息:首先,经过深加工处理过的矿渣32.5级水泥3天强度明显高出原样L0,其次采用普硅42.5级水泥分别和深加工后的水泥按4∶1比例混合的配方虽然3天抗压强度值均低于普硅42.5级水泥,但降低的幅度很小,抗折强度大体相当;最后可以明显看出随着对振动磨产量要求的提高,出料颗粒细度以及力学性能逐渐变化,总的趋势是细度逐渐变大,但要比L0小,强度逐渐降低,但要比L0大;
由图6可以直观地得出以下信息:比较N1、N2、N3、N4、N5、N6可知,随着对振动磨产量要求的提高,粉磨成品的力学强度越来越低,(抗折强度基本不变)但明显高于空白样(球磨机产品L0),基本上提高了一个标号;比较N2、N7、N8、N9、N10可知,把42.5级水泥和粉磨成品按4∶1混合后,强度逐渐降低,但降低幅度不大,基本上仍达到同等标号要求。从常规技术途径来看,若要使矿渣32.5级水泥变成42.5级水泥,或者提高42.5级水泥产量,一般都是采用提高熟料强度质量或降低混合材掺加量来实现。本试验结果表明:采用此振动磨对水泥进行深加工粉磨也可以达到提高标号或产量的目的,并且生产技术成本远远小于前者,易于操作和控制。
可见本发明系统依赖的材料复合技术路线是确实可行的。此振动磨粉磨效果也是十分明显的。采用多管或并联管道可以消除振动磨产量低的缺陷,同时配置于本系统的雾化装置,可以进一步提高产量和活性。
本发明应用的三种具体实例如下:
如图3所示,描述的是本系统和当前我国传统球磨机粉磨工艺结合流程图,即后置工艺图(本发明系统放置在球磨机后)。
如图4所示,描述的是前置工艺流程图(本发明系统放置在球磨机之前),此流程发挥了本系统对多元组分粉磨特色,对工业废弃物进行超细处理,可以提高其掺量,同时也可以缩短球磨机粉磨时间。
如图5所示,描述的是完全采用本粉磨系统的工艺流程图。
Claims (4)
1、高活性胶凝材料制备工艺,其特征是计量设备(2)称取准确高活性胶凝材料的重量给螺旋输送系统(3),高活性胶凝材料由螺旋输送系统(3)输送给离心偏心振动磨机组(5)振磨成粉粒,同时雾化装置(4)采用具备助磨和化学激发双重功效的表面活性剂对粉粒进行雾化实现颗粒自动分级,最后高活性胶凝材料颗粒由绞刀输送装置(6)输送入成品仓(7),整个工艺过程由自动控制系统(1)实现自动化控制。
2、高活性胶凝材料制备装置,它由械力活化设备、雾化装置(4)、自动计量和输送系统、自动控制系统(1)组成,其特征是所述的自动计量和输送系统由计量设备(2)、螺旋输送系统(3)、绞刀输送装置(6)组成,计量设备(2)由螺旋输送系统(3)与械力活化设备相连接,雾化装置(4)位于械力活化设备的离心偏心振动磨机尾物料入口处左上方,械力活化设备由绞刀输送装置(6)与成品仓(7)相连接,自动控制系统(1)与自动计量和输送系统相联。
3、根据权利要求2所述的高活性胶凝材料制备装置,其特征是所述的械力活化设备为离心偏心振动磨机组(5),其激振中心偏离机体重心。
4、根据权利要求2所述的高活性胶凝材料制备装置,其特征是所述的自动控制系统(1)主要由电子感应装置和录像监视系统组成。
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CN102241487A (zh) * | 2011-03-29 | 2011-11-16 | 丁立峰 | 改性石膏制备方法和制备系统及改性石膏 |
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