Τεχνολογία Παραγωγής Τσιμέντου και Σκυροδέματος. Ενότητα 8 η Προ-ομογενοποίηση στην Τσιμεντοβιομηχανία

Transcript

1 Τεχνολογία Παραγωγής Τσιμέντου και Σκυροδέματος Διδάσκων: Κωνσταντίνος Γ. Τσακαλάκης Καθηγητής Ε.Μ.Π. Ενότητα 8 η Προ-ομογενοποίηση στην Τσιμεντοβιομηχανία

2 Άδεια Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άδεια χρήσης άλλου τύπου, αυτή πρέπει να αναφέρεται ρητώς.

3 Προ-ομογενοποίηση - Εισαγωγή 3 Είναι γνωστό ότι στην παραγωγική διαδικασία του κλίνκερ τσιμέντου, εκτός των άλλων, σημαντικότατη επίδραση έχουν τα φυσικομηχανικά χαρακτηριστικά των κύριων πρώτων υλών (ασβεστόλιθος, αργιλοπυριτικά πετρώματα). Και τούτο επειδή, εκτός της χημικής και ορυκτολογικής καταλληλότητας του υλικού τροφοδοσίας της καμίνου η οποία εξασφαλίζεται μέσω των τιμών των δεικτών ποιότητας κλίνκερ (LSF, SR, AR), για την προσαρμογή στις απαιτήσεις του μείγματος των Π.Υ, είναι απαραίτητη η κατάλληλη προετοιμασία του υλικού και από πλευράς κοκκομετρίας, ώστε να διευκολύνεται η εψησιμότητα.

4 Προ-ομογενοποίηση - Αναγκαιότητα 4 Η εξασφάλιση ομοιομορφίας στην κοκκομετρική σύνθεση της τροφοδοσίας της καμίνου δεν είναι πάντοτε εύκολη, επειδή τα διάφορα ορυκτά (ασβεστίτης, χαλαζίας, αργιλικά ορυκτά) δεν έχουν ομοιόμορφη συμπεριφορά κατά την άλεση στο μύλο της «φαρίνας» (raw mill) με αποτέλεσμα τα πιο δυσάλεστα και δύστηκτα χαλαζιακά ορυκτά να παραμένουν χονδρομερέστερα (μεγάλο ποσοστό τεμαχίων > 45 μm), οπότε παράγεται ανομοιογενές υλικό τροφοδοσίας της Π.Κ. (φαρίνα) και δημιουργούνται προβλήματα κατά την έψηση. Π.Κ. = περιστροφική κάμινος Διακυμάνσεις στη μέση σύσταση του τροφοδοτούμενου υλικού στην τσιμεντοβιομηχανία, οφείλονται: 1. Στην πιθανότητα ανεπιθύμητης «ανάμειξης» με το στείρο κατά την εξόρυξη (ανατίναξη ή μηχανική εξόρυξη) ή και κατά τη μηχανική φόρτωση στο δάπεδο της βαθμίδας του ορυχείου (πιθανόν και λόγω ατελούς αρχικής οριοθέτησης του κοιτάσματος).

5 Προ-ομογενοποίηση - Αναγκαιότητα 5 2. Στον τύπο και τη γεωμετρία του κοιτάσματος. 3. Σε πιθανές τεκτονικές διαταραχές (ρήγματα, διακλάσεις, εφιππεύσεις κλπ.) που διαφοροποιούν κατά θέσεις το κοίτασμα. 4. Σε προβλήματα που έχουν σχέση αποκλειστικά με τις γεωλογικές συνθήκες γένεσης, από τις οποίες εξαρτώνται τα φυσικοχημικά και - μηχανικά χαρακτηριστικά του κοιτάσματος (π.χ. φακοί διαφορετικού υλικού εντός του κοιτάσματος). Η αραίωση που προκύπτει λόγω των παραπάνω αιτίων κυμαίνεται από 5-10%. Για την αντιμετώπιση των παραπάνω προβλημάτων, δεν είναι πάντοτε συμφέρουσα ούτε και αποδοτική η εφαρμογή μεθόδων εκλεκτικής εξόρυξης.

6 Προ-ομογενοποίηση - Πλεονεκτήματα 6 1. Δημιουργία μεγάλης ποσότητας υλικού ( τόννων), ομοιόμορφης σύστασης (χημική, ορυκτολογική, κοκκομετρική) με «διασπορά» των βλαπτικών και «αραίωση» εντός του σωρού. 2. Επάρκεια τροφοδοσίας της καμίνου με υλικό ομοιόμορφης σύστασης, για σχετικά μεγάλο χρονικό διάστημα (χρονική «αυτάρκεια»). 3. Σταθερότητα στη λειτουργία της καμίνου με ελαχιστοποίηση ενδεχόμενων δυσμενών επιπτώσεων κατά την παραγωγική διαδικασία. 4. Ευνοϊκές συνθήκες παραγωγής προϊόντων (κλίνκερ και τσιμέντο) σταθερής ποιότητας.

7 Προ-ομογενοποίηση 7 Σχήμα 8.1 Διαδικασία Προ-ομογενοποίησης. Επιβάλλεται η προ-ομογενοποίηση, όταν η τυπική απόκλιση s > 2% CaCO 3. Όταν η τυπική απόκλιση είναι s 2% CaCO 3, τότε επαρκεί η ομογενοποίηση που γίνεται στο silo του αλεσμένου μείγματος των Π.Υ. (Σχήμα) Η προομογενοποίηση γίνεται μετά τα στάδια πρωτογενούς και δευτερογενούς θραύσης του ασβεστολιθικού υλικού (μέγεθος τεμαχίων mm), το οποίοσυμμετέχει περίπου κατά 75-80% στο μείγμα των Π.Υ. παραγωγής κλίνκερ τσιμέντου.

8 Αποτελέσματα Προ-ομογενοποίησης Αριθμός Στρωμάτων Απόθεσης 8

9 Διαδικασία Προ-ομογενοποίησης 9 Το θραυσμένο υλικό αποτίθεται και αποθηκεύεται κατά καθορισμένο τρόπο, συνήθως με τη βοήθεια μεταφορικών ταινιών ή ειδικών αποθετών, σε σωρούς (επιμήκεις ή κυκλικού σχήματος) μεγάλου όγκου (15-50 χιλιάδων m 3 ) αμέσως μετά την ολοκλήρωση των σταδίων της πρωτογενούς και δευτερογενούς θραύσης (δηλ. όταν το μέγεθος τεμαχίων προϊόντος θραύσης mm).

10 Σωροί Προ-ομογενοποίησης 10 Σχήμα 8.2 Σωροί Προ-ομογενοποίησης.

11 Γωνία Απόθεσης, Angle of repose 11 Σημαντική επίπτωση στην απόθεση έχουν οι ρεολογικές ιδιότητες του κοκκώδους υλικού, οι οποίες επηρεάζουν τη γωνία απόθεσης (α). Αυτές οι ιδιότητες είναι: Η κοκκομετρική κατανομή των τεμαχίων της τροφοδοσίας. Η μορφή (επιμήκη, πεπλατυσμένα κλπ.) και το σχήμα των τεμαχίων (ακανόνιστο, γωνιώδες, αποστρογγυλεμένο). Η χημική και ορυκτολογική σύσταση των τεμαχίων. Η υγρασία. Η θερμοκρασία του υλικού και επίσης Η μορφή της επιφάνειας απόθεσης (αδρή ή λεία). Από τη γωνία (α) εξαρτώνται οι διαστάσεις του σωρού (επιφάνεια έδρασης και ύψος του σωρού) και πιθανόν και η μέθοδος δημιουργίας του (μεθοδολογία δημιουργίας σωρού απόθεσης).

12 Γωνία Απόθεσης, Angle of repose 12 Σχήμα 8.3 Γωνίες απόθεσης και κοκκομετρία.

13 Σχέση Γωνίας Απόθεσης και Μορφής-Μεγέθους Τεμαχίων Όσο πιο αποστρογγυλεμένο είναι ένα υλικό τόσο μικρότερη γωνία απόθεσης έχει. 2. Το θραυσμένο πέτρωμα (crushed rock), το οποίο περιέχει μεγάλο εύρος μεγεθών και ακανόνιστης μορφής τεμάχια, εμφανίζει μεγαλύτερη γωνία απόθεσης. Αυτό συμβαίνει προφανώς, επειδή γίνεται αλληλεμπλοκή των τεμαχίων μεταξύ τους, η οποία δυσκολεύει την παράσυρση λόγω βαρύτητας και τη μείωση της γωνίας απόθεσης. Σχήμα 8.4 Διάγραμμα γωνίας απόθεσης και μέσου μεγέθους τεμαχίων.

14 Όγκος Επιμήκους Σωρού 14 Σχήμα 8.5 Όγκος Επιμήκους Σωρού.

15 Διαστάσεις σωρού - Παράδειγμα 15 Σχήμα 8.6 Επιμήκης σωρός υλικού.

16 Μέθοδοι Δημιουργίας Σωρών Προ-ομογενοποίησης Η στρωματοειδής μονόπλευρη απόθεση (Strata method). 2. Η στρωματοειδής αμφίπλευρη απόθεση (Chevron method), με απόθεση του υλικού κατά μήκος της κορυφής του σωρού. Ευνοείται η απόμειξη (segregation) του υλικού. 3. Η μέθοδος Windrow κατά την οποία η απόθεση των διαφόρων στρωμάτων γίνεται με συγκεκριμένη αλληλουχία για την επίτευξη καλής ανάμειξης. 4. Η μέθοδος ConeShell απόθεσης διαδοχικών κωνικών σωρών σε σειρά. 5. Η μέθοδος Chevcon κυκλικής απόθεσης κατά μήκος της (ελικοειδούς) κορυφής του σωρού με αμφίπλευρη απόθεση. Οι εργασίες απόθεσης και απόληψης υλικού γίνονται στον ίδιο σωρό. Μειονέκτημα η αδυναμία μελλοντικής επέκτασης σε περίπτωση ανάγκης αύξησης όγκου.

17 Μέθοδοι Απόθεσης 17 Σχήμα 8.7 Μέθοδος Strata (μονόπλευρη απόθεση). Σχήμα 8.8 Μέθοδος Chevron (αμφίπλευρη απόθεση).

18 Μέθοδος Windrow 18 Αριστερά Σχήμα 8.9 Μέθοδος Windrow, Απόθεση-Απόληψη. Δεξιά Σχήμα 8.10 Αληλουχία απόθεσης υλικού κατά την μέθοδο Windrow.

19 Μέθοδος ConeShell 19 Σχήμα 8.11 Μέθοδος απόθεσης Coneshell.

20 Μέθοδος Chevcon κυκλικής απόθεσης 20 Σχήμα 8.12 Μέθοδος Chevcon-κυκλικής απόθεσης.

21 Διάταξη Επιμήκων Σωρών Απόθεσης 21 Σχήμα 8.13 Διάταξη επιμήκων σωρών απόθεσης. Οι επιμήκεις σωροί διατάσσονται είτε σε σειρά, είτε σε παράλληλη τοποθέτηση μεταξύ τους, ανάλογα με τη διαθέσιμη ελεύθερη επιφάνεια έδρασης των σωρών και τη διάταξη του εργοστασίου. Στον ένα σωρό γίνεται απόθεση και από τον άλλο γίνεται απόληψη υλικού.

22 Κατάλογος Αναφορών Σχημάτων (1/3) 22 Σχήμα 8.1 Διαδικασία Προ-ομογενοποίησης, ABB Raw_Mix_Preparation.pdf, (επεξεργασία Κ. Τσακαλάκης, Καθηγητής Ε.Μ.Π.) Σχήμα 8.2 Σωροί Προ-ομογενοποίησης, CP Stockyard.pdf, Claudius Peters Technologies, Σχήμα 8.3 Γωνίες απόθεσης και κοκκομετρία, angle-of-repose.html (επεξεργασία Κ. Τσακαλάκης, Καθηγητής Ε.Μ.Π.). Σχήμα 8.4 Διάγραμμα γωνίας απόθεσης και μέσου μεγέθους τεμαχίων, (επεξεργασία Κ. Τσακαλάκης, Καθηγητής Ε.Μ.Π.). Σχήμα 8.5 Όγκος Επιμήκους Σωρού, CP Stockyard.pdf, Claudius Peters Technologies, Σχήμα 8.6 Επιμήκης σωρός υλικού, MEC/VAN/Holcim/Preblending%20of%20Raw%20Materials.pdf (επεξεργασία Κ. Τσακαλάκης, Καθηγητής Ε.Μ.Π.).

23 Κατάλογος Αναφορών Σχημάτων (2/3) 23 Σχήμα 8.7 Μέθοδος Strata (μονόπλευρη απόθεση), FAM.de, Foerderanlagen Magdenburg, f%20conroy-%20aumund%20corp.%20-% pdf (επεξεργασία Κ. Τσακαλάκης, Καθηγητής Ε.Μ.Π.). Σχήμα 8.8 Μέθοδος Chevron, (αμφίπλευρη απόθεση), FAM.de, Foerderanlagen Magdenburg, f%20conroy-%20aumund%20corp.%20-% pdf (επεξεργασία Κ. Τσακαλάκης, Καθηγητής Ε.Μ.Π.). Σχήμα 8.9 Μέθοδος Windrow, Απόθεση-Απόληψη, FAM.de, Foerderanlagen Magdenburg, f%20conroy-%20aumund%20corp.%20-% pdf (επεξεργασία Κ. Τσακαλάκης, Καθηγητής Ε.Μ.Π.). Σχήμα 8.10 Αληλουχία απόθεσης υλικού κατά την μέθοδο Windrow, FAM.de, Foerderanlagen Magdenburg, onlinks/geoff%20conroy-%20aumund%20corp.%20-% pdf (επεξεργασία Κ. Τσακαλάκης, Καθηγητής Ε.Μ.Π.).

24 Κατάλογος Αναφορών Σχημάτων (3/3) 24 Σχήμα 8.11 Μέθοδος απόθεσης Coneshell, FAM.de, Foerderanlagen Magdenburg, f%20conroy-%20aumund%20corp.%20-% pdf (επεξεργασία Κ. Τσακαλάκης, Καθηγητής Ε.Μ.Π.). Σχήμα 8.12 Μέθοδος Chevcon - κυκλικής απόθεσης, FAM.de, Foerderanlagen Magdenburg, f%20conroy-%20aumund%20corp.%20-% pdf (επεξεργασία Κ. Τσακαλάκης, Καθηγητής Ε.Μ.Π.). Σχήμα 8.13 Διάταξη επιμήκων σωρών απόθεσης, f%20conroy-%20aumund%20corp.%20-% pdf (επεξεργασία Κ. Τσακαλάκης, Καθηγητής Ε.Μ.Π.)

25 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα Ε.Μ.Π.» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.