1. สาเหตุที่ผงตะกรันมีกิจกรรมต่ำ
Many factors contribute to the low activity of slag powder. A high proportion of crystalline phases and a complete crystal structure are primary factors. Furthermore, a high content of acidic oxides like SiO2 and a low content of basic oxides like CaO further reduce activity. When analyzing What Are the Causes of Slag Powder Grinding inefficiency, chemical composition is the first hurdle.
Secondly, specific surface area, particle morphology, and particle size distribution play vital roles. Specific surface area is a necessary prerequisite for activity. However, higher surface area does not always mean higher activity. Grinding equipment and processes influence activity by changing particle shapes. For optimal strength, 80%–85% of slag particles should fall within the 0–12 μm range. Additionally, more than 95% should be smaller than 30 μm.
2. อุปกรณ์บด และกระบวนการบด
ปัจจุบัน อุปกรณ์บดหลักที่ใช้ในการผลิตผงตะกรันในประเทศจีน ได้แก่ เครื่องบดลูกบอลและเครื่องบดลูกกลิ้งแนวตั้ง อุปกรณ์บดและกระบวนการบดส่งผลโดยตรงต่อความละเอียด รูปร่างอนุภาค และการกระจายขนาดอนุภาคของผงตะกรัน การวิเคราะห์เบื้องต้นมีดังต่อไปนี้.
2.1 โรงงานลูกบอล
กระบวนการผลิตผงตะกรันโดยการบดด้วยลูกบอลแบ่งออกเป็นระบบบดแบบวงปิดและระบบบดแบบวงเปิด.
ระบบการเจียรแบบวงจรปิด
The power consumption of a closed-circuit ball mill slag grinding system is lower than that of an open-circuit system. Although the product fineness can be controlled to a very fine level, larger slag powder particles are still easily selected into the finished product under the action of negative pressure airflow. Since the particle sizes of slag powder are similar, this results in an unreasonable particle size distribution. The classification principle belongs to gravity classification, that is, particles are retained or removed according to their weight. A relatively large number of particles above 30 μm will enter the finished product, and these particles contribute relatively little to strength development.
ระบบการเจียรแบบวงจรเปิด
ผู้ผลิตผงตะกรันในประเทศส่วนใหญ่ยังคงใช้เครื่องบดลูกบอลแบบระบบเปิด ผงตะกรันที่ผ่านกระบวนการด้วยเครื่องบดลูกบอลจะมีสัดส่วนของอนุภาคละเอียดสูงและมีการกระจายขนาดที่กว้าง และดัชนีการทำงานของผงตะกรันจะค่อนข้างสูง เมื่อบดตะกรันจนได้ความละเอียด 480 ตารางเมตรต่อกิโลกรัม การกระจายขนาดอนุภาคจะอยู่ในระดับที่เหมาะสม โดยอนุภาคส่วนใหญ่จะกระจายอยู่ในช่วง 0–30 ไมโครเมตร สำหรับตะกรันคุณภาพเดียวกัน การบดด้วยเครื่องบดลูกบอลแบบระบบเปิดจะส่งผลให้ดัชนีการทำงานสูงขึ้น.
ในระบบเครื่องบดลูกบอลแบบวงจรเปิดที่ไม่มีอุปกรณ์บดเบื้องต้น การใช้พลังงานค่อนข้างสูง โดยทั่วไปจะอยู่ที่ระหว่าง 65–95 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อตัน เมื่อพื้นที่ผิวถึง 420 ตารางเมตรต่อกิโลกรัม โครงสร้างภายในของเครื่องบดลูกบอลมีความสำคัญอย่างยิ่ง ปัจจัยต่างๆ เช่น การกระจายความยาวของห้องบดและการจัดเรียงแผ่นไดอะแฟรมส่งผลโดยตรงต่อผลิตภัณฑ์ นอกจากนี้ การคัดขนาดของเม็ดบดยังส่งผลต่อพื้นที่ผิวจำเพาะและการกระจายขนาดอนุภาค องค์ประกอบเหล่านี้ร่วมกันกำหนดดัชนีการทำงานขั้นสุดท้ายของผงตะกรัน.
จากการตรวจสอบพบว่า บริษัทผลิตผงตะกรันแห่งหนึ่งใช้เครื่องบดลูกบอลแบบวงจรเปิดร่วมกับสารช่วยบด แต่ค่ากิจกรรมของผงตะกรันต่ำมาก และพื้นที่ผิวจำเพาะสูงสุดเพียง 450 ตารางเมตรต่อกิโลกรัม เครื่องบดลูกบอลนี้มีสามห้อง และห้องที่สามใช้ชิ้นส่วนเหล็กขนาดเล็กที่มีร่องบุภายใน ห้องที่สามเป็นห้องบดซึ่งมีความสำคัญต่อการเพิ่มพื้นที่ผิวจำเพาะและปรับปรุงค่ากิจกรรม การติดตั้งชิ้นส่วนเหล็กขนาดเล็กที่มีร่องบุภายในในห้องนี้ขัดกับวิธีการปฏิบัติทั่วไป ด้วยวิธีการบดเช่นนี้ จะสามารถเพิ่มพื้นที่ผิวจำเพาะ มั่นใจได้อย่างไรว่าการกระจายขนาดอนุภาคเหมาะสม และค่ากิจกรรมของผงตะกรันดีขึ้น?
2.2 เครื่องบดลูกกลิ้งแนวตั้ง
When using a vertical roller mill (VRM) to grind slag powder to a specific surface area of about 420 m²/kg, the mill output is high and the power consumption is about 40 kWh/t. The grinding power consumption is relatively low, making it popular among users.
จากประสบการณ์ที่ผ่านมา พบว่าสำหรับคลินเกอร์ชนิดเดียวกันและพื้นที่ผิวจำเพาะเท่ากัน ซีเมนต์ที่ผลิตโดยเครื่องบดแนวตั้งจะมีกำลังรับแรงอัดที่ 3 วันต่ำกว่าซีเมนต์ที่ผลิตโดยเครื่องบดลูกบอลประมาณ 3 MPa แล้วข้อบกพร่องเดียวกันนี้จะเกิดขึ้นกับผงตะกรันที่บดด้วยเครื่องบดแนวตั้งหรือไม่?
เช่นเดียวกับระบบเครื่องบดลูกบอลแบบวงปิด เครื่องบดแนวตั้งก็มีอุปกรณ์คัดแยกเพื่อเก็บผงละเอียด หากใช้งานไม่ถูกต้องหรือหากไม่ได้ควบคุมพารามิเตอร์ของระบบอย่างเหมาะสม อาจมีอนุภาคขนาดใหญ่กว่า 30 ไมโครเมตรจำนวนมากปะปนอยู่ในผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป ส่งผลให้ช่วงการกระจายขนาดอนุภาคแคบลงและลดค่าดัชนีการทำงานของผงตะกรันลง ประการที่สอง กลไกการบดของเครื่องบดแนวตั้งนั้นใช้แรงเฉือนเป็นหลัก และรูปร่างของอนุภาคก็ส่งผลต่อการพัฒนาความแข็งแรงด้วย ทำให้ค่าดัชนีการทำงานลดลง.
อีกประเด็นหนึ่งที่มักถูกมองข้ามคือ กระบวนการที่ใช้ก๊าซอุณหภูมิสูงในการอบแห้งตะกรันโดยตรงภายในโรงบด กล่าวคือ อนุภาคตะกรันละเอียดขนาด 0–12 ไมโครเมตร ต้องผ่านก๊าซอุณหภูมิสูงประมาณ 250 องศาเซลเซียส ก่อนที่จะเข้าสู่ไซโลผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป ซึ่งเทียบเท่ากับการนำตะกรันที่ผ่านการดับด้วยน้ำไปผ่านกระบวนการอบชุบด้วยความร้อนสูงอีกครั้ง ส่งเสริมการเจริญเติบโตของผลึกและลดข้อบกพร่องในตะกรัน ส่งผลให้ค่าแอคทีฟลดลง.
หากการทำงานและการจัดการของเครื่องบดแนวตั้งได้รับการควบคุมอย่างดี โดยมีการควบคุมอุณหภูมิ ความดันอากาศ และอัตราการไหลของอากาศอย่างเหมาะสม การลดลงของกิจกรรมของผงตะกรันก็จะลดลงได้ค่อนข้างน้อย อย่างไรก็ตาม การควบคุมที่ไม่ดีจะทำให้การลดลงของกิจกรรมรุนแรงขึ้น.
2.3 เครื่องบดลูกกลิ้งแนวนอน
เครื่องบดลูกกลิ้งแนวนอนมีกระบวนการและโครงสร้างภายในที่เรียบง่าย มีปัจจัยที่ลดประสิทธิภาพของผงตะกรันน้อย หลังจากบดแล้ว วัสดุจะมีรูปร่างและขนาดอนุภาคที่เหมาะสม และคุณภาพของผลิตภัณฑ์เชื่อถือได้ ซีเมนต์ที่บดด้วยเครื่องบดลูกกลิ้งแนวนอนมีความแข็งแรงค่อนข้างสูง เมื่อบดผงตะกรันเหล็กให้มีพื้นที่ผิวจำเพาะประมาณ 460 ตารางเมตรต่อกิโลกรัม การใช้พลังงานของมอเตอร์หลักจะอยู่ที่ 33–35 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อตัน ทำให้เป็นหนึ่งในอุปกรณ์ที่นิยมใช้สำหรับการบดผงตะกรัน.
ลักษณะทางสัณฐานวิทยาของอนุภาคซีเมนต์ที่ได้จากเครื่องบดลูกกลิ้งแนวนอนนั้นคล้ายคลึงกับที่ได้จากเครื่องบดลูกบอลมาก (ดูรูปด้านล่าง).
3. วิธีการปรับปรุงประสิทธิภาพของผงตะกรัน
สาเหตุหลักที่ทำให้ผงละเอียดของตะกรันมีกิจกรรมต่ำ
จากการวิเคราะห์ข้างต้น สาเหตุหลักที่ทำให้ผงละเอียดของตะกรันมีกิจกรรมต่ำนั้น เป็นผลมาจากการบำบัดตะกรันด้วยการชุบน้ำ รวมถึงองค์ประกอบทางเคมี รูปร่างของอนุภาค การกระจายขนาดของอนุภาค และลักษณะการดำเนินงานของกระบวนการ.
จะสามารถนำมาตรการกระบวนการที่เหมาะสมมาใช้ได้อย่างไรเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของผงละเอียดตะกรัน?
อิทธิพลโดยรวมของพื้นที่ผิวจำเพาะและลักษณะเฉพาะของอนุภาคต่อกิจกรรม
ตามทฤษฎีแล้ว การบดผงตะกรันต้องมีพื้นที่ผิวจำเพาะมากกว่า 480 ตารางเมตรต่อกิโลกรัม เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุด อย่างไรก็ตาม หากค่าความเป็นด่างของตะกรันอยู่ที่ประมาณ 85% การเพิ่มพื้นที่ผิวต่อไปอาจไม่ช่วยอะไร แม้แต่เครื่องบดลูกบอลแบบวงจรเปิดที่มีพื้นที่ผิวมากกว่า 500 ตารางเมตรต่อกิโลกรัม ประสิทธิภาพก็แทบจะไม่ดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัด เนื่องจากดัชนีประสิทธิภาพไม่ได้ขึ้นอยู่กับพื้นที่ผิวเพียงอย่างเดียว ปัจจัยสำคัญ ได้แก่ รูปร่างของอนุภาคและความเหมาะสมของการกระจายขนาด ซึ่งได้รับอิทธิพลโดยตรงจากกระบวนการบดและอุปกรณ์ที่ใช้ ดังนั้น การปรับปรุงประสิทธิภาพของผงตะกรันขนาดเล็กจึงต้องใช้มาตรการทางเทคนิคที่ครอบคลุม.
การกระตุ้นแบบคู่ทั้งทางกายภาพและทางเคมีเป็นกุญแจสำคัญในการเพิ่มประสิทธิภาพ
เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของผงละเอียดตะกรัน จำเป็นต้องปรับองค์ประกอบทางเคมีของพื้นผิวของผงละเอียดตะกรันภายใต้การกระตุ้นทั้งทางกายภาพและทางเคมี ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของผงละเอียดตะกรันได้.
การปรับปรุงประสิทธิภาพของผงตะกรันสามารถทำได้โดยการปรับทั้งทางเคมีและทางกายภาพ ขั้นแรก ควรปรับสภาพผงตะกรันที่เป็นกรดให้เป็นด่างอ่อนหรือเป็นด่าง จากนั้น วัสดุต้องผ่านกระบวนการบดผงตะกรันอย่างเหมาะสมเพื่อให้ได้ขนาดอนุภาคที่ละเอียดขึ้น กระบวนการนี้จะช่วยขยายช่วงของการกระจายขนาดอนุภาคที่เหมาะสม โดยการทำตามขั้นตอนเหล่านี้ เป้าหมายในการปรับปรุงประสิทธิภาพของผงตะกรันได้อย่างมีนัยสำคัญก็สามารถบรรลุได้.
แนวทางการปฏิบัติด้านเทคโนโลยีสารกระตุ้นของ Siping Cement
บริษัท Siping Cement ได้ทำการวิจัยหาวิธีแก้ไขปัญหาการทำงานที่ต่ำของตะกรันที่เป็นกรด พวกเขายังให้ความสำคัญกับปัญหาที่เกิดจากกระบวนการบดผงตะกรันที่ไม่เหมาะสม เพื่อส่งเสริมการปรับปรุงการทำงาน พวกเขาได้ใช้สารกระตุ้นเหลวจากภายนอกและสารกระตุ้นผงร่วมกัน นอกจากนี้ยังใช้วิธีการกระตุ้นแบบผสมผสานทางกายภาพและเคมี กลยุทธ์แบบผสมผสานเหล่านี้ประสบความสำเร็จในเบื้องต้นในการปรับปรุงประสิทธิภาพของผงละเอียดตะกรันแล้ว.
เมื่อเติมสารกระตุ้นในระหว่างการบดผงตะกรัน จะเกิดการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในองค์ประกอบทางเคมีของผงตะกรันขนาดเล็กที่ได้ (ดูตารางที่ 1).
| วิธีการกระตุ้น | ซิโอ2 | อัล2โอ3 | เฟ2โอ3 | สูง | เอ็มจีโอ | ค่า pH | ปัจจัยคุณภาพ |
| ตะกรัน (ไม่มีสารกระตุ้น) | 39.18 | 14.02 | 1.39 | 39.23 | 6.75 | 0.86 | 1.53 |
| สารกระตุ้นชนิดเหลว | 37.26 | 12.02 | 1.92 | 40.71 | 6.35 | 0.95 | 1.58 |
| สารกระตุ้นชนิดเหลว + สารกระตุ้นชนิดผง | 35.14 | 10.42 | 1.32 | 40.24 | 7.23 | 1.04 | 1.65 |
ตารางที่ 1: การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในองค์ประกอบทางเคมีของผงละเอียดสแลกที่บดด้วยสารกระตุ้น (%).
(หมายเหตุ: ข้อความต้นฉบับไม่ได้ระบุข้อมูลตารางที่เฉพาะเจาะจง ข้อความนี้คงไว้ซึ่งคำอธิบายเดิม)
ตะกรันที่เป็นกรดมีปริมาณ SiO₂ สูงเป็นหลัก ส่งผลให้โครงสร้างมีเสถียรภาพ ซึ่งเป็นปัจจัยหลักที่ทำให้ค่าสัมประสิทธิ์คุณภาพต่ำ.
ผลของสารกระตุ้นต่อการปรับปรุงองค์ประกอบทางเคมีและความเป็นเบส
เมื่อใช้สารกระตุ้นเหลว 0.1% ผสมกับตะกรันเพื่อบดให้เป็นผง พบว่าองค์ประกอบทางเคมีของตะกรันเดิมมี SiO₂ อยู่ที่ 39.18% ซึ่งลดลงเหลือ 37.26% ในผงละเอียดของตะกรันที่ได้ และค่าความเป็นด่างเพิ่มขึ้นจาก 0.86 เป็น 0.95.
เมื่อใช้ทั้งสารกระตุ้นชนิดเหลวและสารกระตุ้นชนิดผงพร้อมกันในระหว่างการบดผงตะกรัน ปริมาณ SiO₂ เดิมที่ 39.18% ลดลงเหลือ 35.14% ในผงละเอียดของตะกรัน ทำให้ค่าความเป็นด่างเพิ่มขึ้นเป็น 1.04 และปรับให้ตรงตามเกณฑ์มาตรฐานของตะกรันด่าง.
ตะกรันอัลคาไลน์นี้ เมื่อนำมาบดให้มีพื้นที่ผิวจำเพาะในระดับหนึ่งโดยวิธีการบดผงตะกรันที่เหมาะสม และมีการกระจายขนาดอนุภาคที่ค่อนข้างสมเหตุสมผล จะแสดงค่าดัชนีการทำงานที่ดีขึ้น.
ข้อมูลจริงเกี่ยวกับการปรับปรุงดัชนีกิจกรรม
สำหรับตะกรันที่เป็นกรดซึ่งเติมสารกระตุ้นตะกรันเหลว 0.1% ในระหว่างการบดผงตะกรันด้วยเครื่องบดลูกบอล ดัชนีการทำงาน 7 วันเพิ่มขึ้นจาก 67.4% เป็น 88.8% ซึ่งดีขึ้น 31.75% และดัชนีการทำงาน 28 วันเพิ่มขึ้นจาก 89.5% เป็น 110.7% ซึ่งดีขึ้น 23.7%.
ขึ้นอยู่กับความแปรผันของวัตถุดิบในท้องถิ่นและกระบวนการผลิต วิธีการกระตุ้นทางเคมีแต่ละวิธีสามารถเพิ่มดัชนีการทำงานของผงละเอียดของตะกรันได้ประมาณ 15–25% ในขณะที่วิธีการกระตุ้นแบบผสมผสานสามารถเพิ่มขึ้นได้ประมาณ 50%.
ด้วยมาตรการทางเทคนิคข้างต้น ผงละเอียดของตะกรันที่มีดัชนีการทำงาน 7 วันเดิมอยู่ที่ประมาณ 55% สามารถเพิ่มขึ้นเป็นมากกว่า 75% ได้ และผงละเอียดของตะกรันที่มีดัชนีการทำงาน 7 วันเดิมอยู่ที่ประมาณ 70% สามารถเพิ่มขึ้นเป็นมากกว่า 95% ได้.
คำแนะนำสำหรับการนำไปใช้ในทางปฏิบัติ
เพื่อแก้ปัญหาค่ากิจกรรมต่ำในผงละเอียดของตะกรัน จำเป็นต้องใช้วิธีการที่ปรับแต่งให้เหมาะสม วิศวกรต้องกำหนดแผนทางเทคนิคหลายแบบโดยพิจารณาจากอุปกรณ์และวัตถุดิบเฉพาะที่หน้างาน นอกจากนี้ยังต้องพิจารณาสภาพแวดล้อมอื่นๆ ในระหว่างขั้นตอนการวางแผนนี้ การทดสอบในห้องปฏิบัติการเป็นขั้นตอนสำคัญถัดไป แผนทางเทคนิคที่เหมาะสมที่สุดจะสามารถเลือกได้ก็ต่อเมื่อได้รับผลการทดสอบ 7 วันและ 28 วันแล้ว กระบวนการคัดเลือกนี้รับประกันการปรับปรุงค่าดัชนีกิจกรรมอย่างมาก ในขณะเดียวกันก็ช่วยลดต้นทุนการผลิตและการลงทุนด้านทุนด้วย.
ขอบคุณที่อ่านนะคะ หวังว่าบทความของฉันจะเป็นประโยชน์นะคะ แสดงความคิดเห็นไว้ด้านล่างได้เลยค่ะ หรือหากมีข้อสงสัยเพิ่มเติม สามารถติดต่อตัวแทนฝ่ายบริการลูกค้าออนไลน์ของ Zelda ได้ค่ะ
— โพสต์โดย เอมิลี่ เฉิน