Molienda de cemento con molinos de bolas y aparatos AVS

Entre los recursos más utilizados en la tierra, el cemento y el hormigón son superados solo por el agua. En promedio, hasta una tonelada de cemento por persona por año. Este material es ampliamente utilizado como componente cementoso en la producción de hormigón, hormigón armado y diversas soluciones de construcción. La demanda de cemento durante la construcción de nuevos edificios y estructuras, así como su reparación y reconstrucción, sigue siendo estable. Y por lo tanto, la molienda de cemento es un tema importante y apremiante.     

El proceso tecnológico de producción de cemento incluye varias etapas y termina con la molienda de clínker con la adición de yeso. La finura de la molienda es una característica muy importante para el cemento, ya que determina la cantidad de material capaz de hidratarse.La tasa de hidratación y el aumento de la fuerza también dependen de ello. Los procesos de molienda consumen energía. Consumen hasta el 20% de la electricidad generada en todo el mundo. Al mismo tiempo, aproximadamente el 70% de la energía consumida en la producción de cemento recae en la molienda del clínker. En base a esto, las tareas importantes de la industria del cemento en la etapa actual de su desarrollo pueden formularse de la siguiente manera:

1. Aumentando la finura de la molienda de materias primas.
2. Implementación de equipos de molienda confiables y fáciles de usar.
3. Reducción de la intensidad energética del proceso de molienda.

El uso del molino de bolas para moler cemento

El principio de funcionamiento de los molinos de bolas es simple. La composición de tales dispositivos incluyen un tambor y medios de molienda (varillas, bolas, etc.). El material a moler se coloca en el tambor. El tambor comienza a girar. En este caso, los medios de molienda y el material primero comienzan a moverse a lo largo de una trayectoria circular junto con el tambor, y luego en algún momento se caen. La molienda del material se logra debido a la fricción (las partículas de material y los cuerpos de molienda se mueven entre sí) y al impacto. Las aplicaciones más comunes de los molinos de bolas en las plantas de cemento son la molienda de materia prima y la molienda fina de cemento.  

El uso generalizado de molinos de bolas en los procesos de molienda de cemento se debe a varios factores, entre los cuales cabe destacar un diseño relativamente simple y una alta productividad.  Sin embargo, tales dispositivos no están exentos de inconvenientes. Entonces, se descubrió que directamente del 2 al 20% de la electricidad consumida se usa para la molienda directa. El resto se gasta en superar la fricción, la vibración, las vibraciones del sonido y se libera en forma de calor.  Los molinos de bolas también requieren mucho material debido al rápido desgaste de los elementos de trabajo. Además, dicho equipo se caracteriza por un alto nivel de ruido.  

¿Existe algún equipo capaz de reemplazar molinos de bolas en procesos de molienda de cemento en un futuro cercano? En este artículo, consideraremos una de las opciones posibles: el uso de dispositivos con una capa de vórtice de partículas ferromagnéticas.  

El principio de funcionamiento del aparato de capa de vórtice

El aparato de capa de vórtice se parece un poco a un molino de bolas, pero en general es un dispositivo con un efecto fundamentalmente diferente sobre la sustancia que se procesa. La primera similitud es la presencia de una cámara de trabajo en la que se produce la molienda. Pero si el tambor se puede mover en un molino de bolas, entonces la cámara de trabajo del aparato de capa de vórtice es inmóvil, de menor tamaño y debe estar hecha de material no magnético. La segunda similitud es la presencia de elementos de trabajo (son de forma cilíndrica y están hechos de material ferromagnético). Pero si en el caso de un molino de bolas, los elementos de trabajo se mueven como resultado del movimiento del tambor, entonces, en los dispositivos de la capa de vórtice, los elementos de trabajo comienzan a moverse a lo largo de caminos complejos bajo la influencia de un campo electromagnético giratorio. Este campo se crea dentro de la cámara de trabajo utilizando bobinados. De hecho, el diseño del aparato de capa de vórtice se asemeja al diseño de un motor de inducción con un rotor extraído, en lugar del cual se coloca una tubería (cámara de trabajo).

El campo electromagnético primario creado por una fuente externa de electricidad interactúa con los campos de partículas ferromagnéticas, lo que resulta en una serie de efectos adicionales que afectan favorablemente la sustancia procesada (cemento):

•  efecto directo de partículas sobre la sustancia;
•  magnetostricción (mecanoestricción);
•  fenómenos electrofísicos, etc.

El poder específico de estos efectos es tan grande que permite no solo moler y activar el cemento, sino también intensificar estos procesos. Cada partícula ferromagnética es tanto un molinillo como un mezclador. Moviéndose a lo largo de trayectorias complejas, los elementos de trabajo cubren completamente el volumen completo de la cámara de trabajo; esta es otra diferencia importante entre el aparato de capa de vórtice y el molino de bolas. Si en otros molinos el procesamiento puede durar decenas de minutos y horas, entonces en dispositivos con una capa vorticial de partículas ferromagnéticas, lleva segundos o unos minutos.  

Los siguientes parámetros y características influyen en la eficiencia de la molienda y activación de materiales en plantas con una capa de vórtice:

•  intensidad y velocidad de rotación del campo magnético;
•  volumen de la cámara de trabajo;
•  factores de llenado de la cámara de trabajo con partículas ferromagnéticas y material;
•  la relación de la longitud de una partícula ferromagnética a su diámetro, etc.

La optimización de los parámetros y características enumerados puede llevarse a cabo empíricamente, dependiendo del tipo de material que se procesa.

Comparación de las características del aparato de capa de vórtice y el molino de bolas.

Una comparación de las características de los molinos de bolas y los dispositivos de una capa de vórtice de partículas ferromagnéticas muestra lo siguiente. Los dispositivos de capa de vórtice superan a los molinos de bolas en varios parámetros. En particular, los dispositivos de la capa de vórtice son dispositivos multifuncionales. A diferencia de los molinos de bolas, pueden realizar molienda ultrafina de cemento sin reducir la eficiencia, además de activar adicionalmente las sustancias procesadas debido a la exposición a un campo electromagnético. Al mismo tiempo, todos los procesos necesarios son mucho más rápidos. Por ejemplo, se logra un aumento en la superficie específica de 2800 a 6800 cm2 / g después de 120 segundos de tratamiento con cemento en el aparato. El dispositivo funciona, a diferencia de un molino de bolas, casi en silencio. Es posible activar el cemento sin usar partículas ferromagnéticas simplemente derramándose a través de la cámara de trabajo. En este caso, el rendimiento del proceso será varias veces mayor.

El procesamiento a corto plazo de cemento en el aparato de capa de vórtice proporciona una reducción en el tiempo de endurecimiento del concreto en condiciones naturales, una disminución en el consumo de cemento o un aumento en el grado de concreto, y el logro de una alta plasticidad de las mezclas.

 El uso de cemento activado en todas las composiciones que contienen cemento proporciona altas propiedades físicas, mecánicas y específicas de los productos.

El aparato de capa de vórtice también permite magnetizar agua para mezclar mezclas de concreto. La mezcla de cemento con agua magnetizada conduce a un aumento significativo en la resistencia de la piedra. Cuando se mezcla con agua ordinaria, hay un período de inducción significativo de cristalización de cemento; En el caso de la mezcla con agua magnetizada, la resistencia plástica comienza a crecer activamente casi inmediatamente después de la mezcla.  

Bueno, y quizás, una de las ventajas más importantes de los dispositivos de capa de vórtice es una mayor eficiencia energética. El consumo de energía específico por tonelada de cemento triturado es varias veces menor que el de un molino de bolas.

Características comparativas de los aparatos de capa de vórtice y molinos de bolas como molinos de cemento

Nombre del indicador	Molino de bolas	Aparato de capa de vórtice
El método de influencia sobre el material triturado.	abrasión, golpe	campo electromagnético giratorio, exposición directa a partículas ferromagnéticas, magnetostricción, etc.
Posibles métodos de molienda	mojado, seco	mojado, seco
Superficie específica del cemento, cm2/g	hasta 5000	hasta 8000 y mas
Consumo de energía específico estimado durante la trituración, kW · h / t (dependiendo de la finura requerida de la molienda)	40-70	4-10

Por lo tanto, los dispositivos de la capa de vórtice de partículas ferromagnéticas como dispositivos de molienda permiten tres tareas principales que enfrenta la industria del cemento en la etapa actual: aumentar la finura de la molienda de cemento y reducir el consumo de energía del proceso de molienda, sin dejar de ser confiable y fácil de operar.