آلة طحن الرماد الفحمي لمعدات إنتاج الأسمنت ومعالجته

مقدمة في استخدام رماد الفحم في إنتاج الأسمنت

رواسب الفحم، وهي نفايات صلبة تنتج أثناء عمليات تعدين وغسل الفحم، أصبحت موردًا ذا قيمة متزايدة في إنتاج الأسمنت. من خلال المعالجة السليمة، يمكن تحويل رواسب الفحم إلى مواد مساعدة أسمنتية عالية الجودة، مما يقلل من التأثير البيئي وفي الوقت نفسه يعزز استدامة عملية تصنيع الأسمنت. المفتاح لإطلاق هذا الإمكان الكبير يكمن في تقنيات الطحن المتقدمة، التي يمكنها معالجة رواسب الفحم بكفاءة لتحقيق الدقة المطلوبة للأداء المثالي في تطبيقات الأسمنت.

خصائص وتحديات طحن رواسب الفحم

تشكل رواسب الفحم تحديات فريدة لمعدات الطحن بسبب تركيبتها المتغيرة وصلابتها ومحتوى الرطوبة فيها. تحتوي رواسب الفحم عادةً على نسبة تتراوح بين 30% و60% من السيليكا و15% إلى 40% من ألومينا، وغالبًا ما يكون مؤشر العمل الخاص بها (Bond Work Index) بين 12 و25 كيلوواط ساعة لكل طن (kWh/t)، مما يجعلها مادة ماكرة إلى حد ما وتتطلب استهلاكًا كبيرًا للطاقة أثناء عملية الطحن. كما أن طبيعة هذه المادة غير المتجانسة تتطلب من أنظمة الطحن أن تكون قادرة على التعامل مع التقلبات في خصائص المواد الداخلة إلى العملية مع الحفاظ على جودة المنتج المطلوبة بشكل ثابت.

يتطلب معالجة رماد الفحم بنجاح لاستخدامات الأسمنت التحكم الدقيق في توزيع حجم الجزيئات، نظرًا لأن التفاعل الكيميائي وخصائص رماد الفحم الأسمنتية تعتمد بشكل كبير على درجة نعومة الجزيئات. تتراوح درجة النعومة المطلوبة للحصول على أداء أمثل للأسمنت عادةً بين 300 و500 متر مربع لكل كيلوغرام من المساحة السطحية لـ “بلين” (Blaine surface area)، وهو ما يعادل تقريبًا ما بين 325 و800 شبكة من حيث حجم الجزيئات.

اختيار تقنية الطحن لمعالجة رواسب الفحم

اختيار معدات الطحن المناسبة أمر بالغ الأهمية لعملية معالجة رواسب الفحم بكفاءة في إنتاج الأسمنت. توفر أنواع الطواحين المختلفة مزايا متنوعة اعتمادًا على حجم الإنتاج ودرجة النعومة المطلوبة والمتطلبات التشغيلية الخاصة.

آلات الطحن بالأسطوانات العمودية للتطبيقات على نطاق واسع

لقد أصبحت آلات الطحن بالأسطوانات العمودية (Vertical Roller Mills – VRMs) الحل المفضل لطحن الرماد الفحمي على نطاق واسع في مصانع الأسمنت. تتميز هذه الآلات بكفاءة طحن عالية، واستهلاك منخفض للطاقة، وقدرتها على التعامل مع المواد الرطبة، مما يجعلها مثالية لهذا الغرض. تعمل آلات VRM وفقًا لمبدأ الطحن عبر الضغط الهيدروليكي، حيث يتم طحن المواد بين طاولة دوارة وأسطوانات طحن.

بالنسبة لمصانع الأسمنت التي تحتاج إلى معالجة كميات كبيرة من رواسب الفحم، فإن منتجاتنا…آلة طحن بالأسطوانات العمودية من سلسلة LMتوفر هذه المعدات خصائص أداء استثنائية. مع إمكانية استيعاب أحجام مدخلات تصل إلى 50 مم، ويمكن تعديل دقة المخرجات بين 30 و325 شبكة (وتصل بعض الطرازات الخاصة إلى 600 شبكة)، فإن قدرتها على المعالجة تتراوح بين 3 و250 طنًا في الساعة، وذلك حسب إعدادات الطراز المحدد.

تتميز سلسلة LM بعدة مزايا تقنية مفيدة بشكل خاص لمعالجة رواسب الفحم:

• التصميم المتكاملدمج وظائف السحق والطحن والتصنيف في وحدة واحدة يقلل من مساحة الاحتلال بنسبة 50٪ ويخفض تكاليف البنية التحتية بنسبة 40٪.
• تكاليف تشغيل منخفضةتصميم أسطوانات وطاولات الطحن غير التلامسية يزيد من عمر الأجزاء المتآكلة بثلاث مرات، وفي الوقت نفسه يقلل من استهلاك الطاقة بنسبة 30-40 مقارنة بأنظمة الطاحونة الكروية.
• التحكم الذكينظام التحكم الأوتوماتيكي المتقدم يدعم التبديل بين الوضعين البعيد والمحلي مع مراقبة فورية للمعايير التشغيلية.
• الامتثال البيئييضمن العمل تحت ضغط سلبي مغلق بشكل كامل أن انبعاثات الغبار تقل عن 20 ملغرام/متر مكعب، مع أن مستوى الضوضاء أثناء التشغيل لا يتجاوز 80 ديسيبل أ (dB(A)).

حلول للطحن الفائق الدقة للتطبيقات المتخصصة

بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب مسحوق رماد الفحم فائق النعومة (خاصة عند استخدامه كمادة ملحقة خرسانية عالية الأداء)، يصبح من الضروري استخدام معدات طحن متخصصة. يساعد طحن رماد الفحم إلى درجة فائقة على تحسين خصائصه التفاعلية كمادة خرسانية، مما قد يؤدي إلى استبدال مواد خرسانية أغلى سعرًا، مع تحسين في متانة الخرسانة نفسها.

نحن…آلة طحن فائقة الدقة SCMتمثل هذه المعدات الطراز الرائد في تقنيات معالجة رواسب الفحم على نطاق دقيق للغاية. حيث تستطيع إنتاج مسحوق بدقة تتراوح بين 325 و2500 شبكة (D97≤5μm)، وتتعامل مع المواد الخام بحجم يصل إلى 20 مم، مع قدرات إنتاجية تتراوح بين 0.5 و25 طن في الساعة حسب النموذج المستخدم.

تتضمن سلسلة SCM عدة ميزات مبتكرة تجعلها مثالية بشكل خاص لمعالجة خامات الفحم عالية القيمة:

• كفاءة عالية وتوفير في الطاقةمع قدرة تزيد عن ضعف قدرة طاحونات النفاثات وانخفاض استهلاك الطاقة بنسبة 30٪، يقوم نظام التحكم الذكي تلقائيًا بالتعديل للحفاظ على حجم الجزيئات المطلوب.
• تصنيف عالي الدقةيضمن جهاز التصنيف بالتوربين العمودي قطع دقيقة لأحجام الجزيئات دون تلوث بالمسحوق الخشن.
• تصميم متينتزيد بكرات المواد الخاصة وحلقات الطحن من عمر الخدمة عدة مرات، بينما تضمن غرفة الطحن بالمسمارات خالية من الحاملات تشغيلًا مستقرًا.
• الأداء البيئيتتجاوز كفاءة جمع الغبار بنظام النبضات المعايير الدولية، حيث تكون مستويات الضوضاء أقل من أو تساوي 75 ديسيبل (dB)، وذلك بفضل تصميم الغرفة المعزولة صوتيًا.

مقارنة تقنية لحلول التلطيخ

عند اختيار معدات طحن رواسب الفحم المستخدمة في إنتاج الأسمنت، من الضروري فهم المواصفات التقنية وخصائص الأداء لأنواع المطاحن المختلفة. يسلط المقارنة التالية الضوء على المعايير الرئيسية المتعلقة بتطبيقات الأسمنت.

التكامل بين العمليات في إنتاج الأسمنت

يتطلب دمج عملية طحن رواسب الفحم في إنتاج الأسمنت الاهتمام الدقيق بمعالجة المواد ومتطلبات التجفيف ومراقبة الجودة. عادةً ما تحتوي رواسب الفحم على نسبة رطوبة تتراوح بين 5% و15%، مما قد يتطلب تجفيفاً مسبقاً اعتماداً على نظام الطحن المختار. يمكن لطواحن الأسطوانات العمودية التعامل مع المواد التي تحتوي على نسبة رطوبة تصل إلى 15-20% دون الحاجة إلى تجفيف إضافي، بينما قد تحتاج أنواع أخرى من الطواحن إلى معدات تجفيف إضافية.

يجب تصميم نظام الطحن بحيث يتناسب مع التركيب المتغير لرواسب الفحم، والتي قد تتباين بشكل كبير بين مصادر ودفعات مختلفة. تساعد أنظمة التحكم المتقدمة مع تحليل حجم الجسيمات في الوقت الفعلي على الحفاظ على جودة المنتج المتسقة رغم التغيرات في المواد المستخدمة في العملية.

الفوائد الاقتصادية والبيئية

توفر أنظمة طحن رواسب الفحم المنفذة بشكل صحيح مزايا اقتصادية وبيئية كبيرة لمصنعي الأسمنت. يؤدي استخدام رواسب الفحم كمادة لاصقة في إنتاج الأسمنت إلى تقليل نسبة المادة الرابطة في منتج الأسمنت، مما يقلل بشكل مباشر من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون واستهلاك الطاقة المرتبطين بعملية إنتاج هذه المادة الرابطة.

من منظور اقتصادي، تكلفة رواسب الفحم عادة ما تكون أقل بنسبة 30 إلى 70% مقارنة بمواد الأسمنت التقليدية، مما يوفر توفيراً كبيراً في تكاليف المواد الخام. بالإضافة إلى ذلك، تقدم العديد من المناطق حوافز ضريبية أو ائتمانات كربونية لاستخدام المنتجات الثانوية الصناعية، مما يعزز بشكل أكبر الجدوى الاقتصادية لاستخدام رواسب الفحم.

دراسة حالة: مطحنة SCM فائقة الدقة في مصنع الأسمنت

تظهر التجربة الحديثة لتركيب مطحنتنا SCM8021 Ultrafine Mill في إحدى كبرى شركات إنتاج الأسمنت الفوائد العملية لتقنيات طحن رماد الفحم المتقدمة. تقوم المنظومة بمعالجة 12 طنًا من رماد الفحم في الساعة، والذي يحتوي على نسبة رطوبة تبلغ 8٪، وتحويله إلى قوام ناعم يصل إلى درجة النعومة 600 مش (D97=18 ميكرومتر)، لاستخدامه كمادة بديلة للأسمنت بنسبة 15٪.

المؤشرات الرئيسية للأداء التي تم تحقيقها:

• استهلاك الطاقة لكل وحدة منتجة: 42 كيلوواط·ساعة/طن (مقارنةً بـ 55-65 كيلوواط·ساعة/طن لطواحن الكرات التقليدية)
• اتساق المنتج: تباين في مساحة سطح بلين يبلغ ±2%
• عمر جزء الاستخدام: 6000 ساعة عمل لأسطوانات الطحن
• توافر النظام: 96.5% خلال السنة الأولى من التشغيل

أتاحت هذه التركيبة لمصنع الأسمنت تقليل معامل إنتاج الكلينكر بنسبة 12٪، مما أدى إلى تخفيض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون سنويًا بمقدار حوالي 45,000 طن، وفي الوقت نفسه تحقيق توفير في تكاليف المواد الخام بمقدار 850,000 دولار سنويًا.

الاتجاهات المستقبلية في استخدام رواسب الفحم

يشير مستقبل استخدام رواسب الفحم في إنتاج الأسمنت إلى اتجاهات متزايدة في التطور في طرق المعالجة. من بين الاتجاهات الناشئة:

• تقنيات التفعيلدمج التنشيط الميكانيكي (الطحن الدقيق للغاية) مع التنشيط الكيميائي أو الحراري لتعزيز القدرة التفاعلية
• الأنظمة الهجينةدمج تقنيات الطحن المتعددة لتحسين أجزاء حجم الجزيئات المختلفة
• الرقمنةتنفيذ أنظمة التحكم المبنية على الذكاء الاصطناعي لتحسين معايير الطحن في الوقت الفعلي
• دمج الاقتصاد الدائريتطوير أنظمة دورة مغلقة تستخدم فيها مصانع الأسمنت رواسب الفحم المتوفرة محلياً

الخلاصة

يمثل الاستخدام الفعال لرواسب الفحم في إنتاج الأسمنت فرصة كبيرة لتحقيق تحسينات اقتصادية وبيئية. تتيح تقنيات الطحن المتقدمة، وخاصة مطاحن الأسطوانات العمودية وأنظمة الطحن فائقة الدقة، لمنتجي الأسمنت تحويل هذا المنتج الثانوي الصناعي إلى مواد أسمنتية ذات قيمة عالية. يجب أن يتم اختيار معدات الطحن المناسبة بناءً على متطلبات الإنتاج المحددة، وخصائص المنتج المستهدف، واعتبارات التكامل الشامل للمصنع.

مع مواجهة مصنعي الأسمنت ضغوطًا متزايدة لتقليل البصمة الكربونية وتحسين الاستدامة، سيلعب تنفيذ أنظمة طحن نواتج الفحم دورًا متزايد الأهمية في مستقبل هذه الصناعة. ومع التطورات التكنولوجية المستمرة في معدات الطحن، تستمر كفاءة وجدوى اقتصادية استخدام نواتج الفحم في التحسن، مما يجعلها عنصرًا أساسيًا في استراتيجيات إنتاج الأسمنت الحديثة.