Аргументы в пользу модернизации мельницы Раймонда до воздушно-классификационной мельницы не являются универсальными. Все зависит от того, какие марки карбоната кальция вы производите и на каких рынках работаете. Для крупнозернистого строительного карбоната кальция с размером частиц 75-180 микрон мельница Раймонда по-прежнему является разумным выбором. Для мелкозернистого карбоната кальция с размером частиц D50 (5-20 микрон), используемого в красках, герметиках, покрытиях для бумаги и высококачественных пластмассах, ограничения мельницы Раймонда в отношении тонкости помола, контроля распределения частиц по размерам и загрязнения делают ее неподходящим инструментом — и эти ограничения напрямую приводят к невозможности производства продукции и выхода на новые рынки.
В этой статье сопоставляется классификация карбоната кальция по стандартам GCC с оборудованием, используемым для их производства, объясняется, где заканчивается работа мельницы Раймонда и начинается работа мельницы с воздушным классификатором, а также приводятся реальные данные о производстве карбоната кальция на предприятиях, перешедших на этот стандарт. Основное внимание уделяется специфическим рыночным и техническим требованиям к карбонату кальция, а не общей обработке мелкодисперсных порошков.
Рынок стран Персидского залива: почему сорт зерна определяет выбор мельницы?
Измельчённый карбонат кальция продаётся на самых разных рынках по очень разным ценам. Тонкость помола и требования к распределению частиц по размерам, предъявляемые каждым рынком, определяют, какая технология измельчения подходит, а какая нет.
| Сегмент рынка стран Персидского залива | Типичный D50 | Типичный D97 | Технология правой мельницы |
| Строительная засыпка, шпатлевка | 30-75 мкм | 100-200 мкм | Мельница Реймонда — подходит для такой тонкости помола. |
| Резиновый наполнитель (стандартный) | 10-25 мкм | 35-60 мкм | Мельница Рэймонда с внешним классификатором; пограничный уровень |
| Компаундирование пластмасс (премиум-класса) | 5-12 мкм | 18-30 мкм | Требуется ACM — мельница Raymond не может выдержать этот D97. |
| шпатлевка для красок и покрытий | 3-8 мкм | 12-22 мкм | Требуется композитный материал с алюминиевым покрытием (ACM) — для достижения глянцевого эффекта необходима плотная конструкция пролёта. |
| Наполнитель и покрытие для бумаги | 2-5 мкм | 8-15 мкм | Требуется ACM — мельница Raymond не может достичь такой тонкости помола. |
| Клеевой и герметизирующий наполнитель | 4-10 мкм | 15-25 мкм | Предпочтительным является использование композитных материалов на основе алюминия (ACM) — низкий уровень загрязнения имеет решающее значение для белых герметиков. |
| пищевая и фармацевтическая промышленность | 3-8 мкм | 12-20 мкм | АСМ с керамическим покрытием — строгий предел загрязнения металлами. |
Четкая закономерность: мельницы Raymond подходят для нижней половины рынка стран Персидского залива. Для верхней половины — для тех сортов, где производители получают значительно большую прибыль с тонны продукции — мельницы с воздушным классификатором — являются определяющей технологией. Завод в странах Персидского залива, производящий D50 5-8 микрон для высококачественных красок и покрытий, получает примерно в 3-5 раз большую цену за тонну, чем завод, производящий D50 30-50 микрон для строительных шпатлевок. Разница в капитальных затратах между двумя типами мельниц быстро окупается, когда разница в стоимости продукции настолько велика.
Где мельница Реймонда перестаёт работать для стран Персидского залива
Потолок изысканности
Практический верхний предел для карбоната кальция в мельнице Раймонда составляет приблизительно 600 меш, что соответствует показателю D97 около 25 микрон. При такой тонкости помола производительность уже падает до доли от номинальной мощности мельницы, а распределение частиц по размерам становится широким — значительная часть крупнозернистого продукта простирается далеко за пределы 25 микрон. Достижение показателя D97 стабильно ниже 20 микрон на мельнице Раймонда в промышленных масштабах нецелесообразно.
Для марок GCC, которые продаются по высоким ценам — краска, бумага, герметик — типичное требование D97 составляет 12-22 микрона с узким диапазоном. Эти характеристики мельница Raymond просто не может надежно обеспечить, независимо от конфигурации внешнего классификатора. Фундаментальное ограничение заключается в механизме измельчения: кольцевое сжатие на роликах генерирует частицы широкого диапазона размеров, и крупные частицы не могут быть удалены только путем последующей классификации без рециркуляции больших объемов материала и снижения производительности до нерентабельного уровня.
Проблема формы частиц для приложений GCC
Механизм разрушения кольцевых роликов в мельнице Раймонда приводит к образованию плоских, пластинчатых частиц карбоната кальция. Для строительного карбоната кальция форма частиц не имеет значения. Для высококачественных применений она имеет существенное значение.
В процессе компаундирования пластмасс плоские частицы выравниваются в процессе обработки и создают анизотропные механические свойства — пластик становится жестче в одном направлении, чем в другом. В лакокрасочных составах плоские частицы увеличивают потребность в смоле, поскольку их высокое отношение площади поверхности к объему требует большего количества связующего вещества для смачивания всех поверхностей. В герметиках плоские частицы могут снижать упругое восстановление отвержденного компаунда. Ударное измельчение в пневматической классификационной мельнице позволяет получить больше равноосных многогранных частиц, которые демонстрируют лучшие характеристики во всех этих областях применения — требуют меньшего количества связующего вещества, обеспечивают более изотропные механические свойства и улучшают текучесть неотвержденного компаунда.
Загрязнение металлами: критическая проблема для применения в белых изделиях из стекла GCC.
Прямой контакт роликов и колец в мельнице Raymond приводит к образованию содержащих железо продуктов износа, загрязняющих продукт. Для строительного GCC это загрязнение не имеет значения. Для белого GCC, используемого в высококачественных красках, герметиках и пищевой промышленности, загрязнение железом приводит к снижению яркости и изменению цвета продукта. Покупатели высококачественного белого GCC указывают яркость в качестве основного параметра качества (обычно выше 93-96 GE) и предельные значения содержания железа в поступающем продукте. Соответствие этим требованиям на мельнице Raymond требует обширной последующей обработки (магнитная сепарация, флотация), что увеличивает стоимость и сложность процесса.
Воздушная классификационная мельница с керамической футеровкой полностью исключает путь загрязнения на этапе измельчения. Износостойкие поверхности выполнены из керамики на основе оксида алюминия или карбида кремния — материалов, не содержащих железа. В сочетании со стандартной магнитной сепарацией известнякового сырья на этапе предварительной обработки, пневматическая классификационная мельница стабильно обеспечивает уровни яркости, необходимые для премиального белого цвета на рынках стран Персидского залива, без дополнительной последующей очистки.
Экономическое обоснование: энергетика, износ и доступ к рынкам.
Удельная энергия: постоянная разница в стоимости
Для гранулометрического состава с размером частиц D50 8-15 микрон, мельница с воздушным классификатором потребляет примерно на 25-351 тыс. тонн меньше удельной энергии (кВт·ч на тонну), чем мельница Раймонда в сочетании с внешним классификатором при той же целевой тонкости помола. Экономия достигается за счет интегрированной классификации в мельнице с воздушным классификатором: частицы покидают контур, как только достигают целевого размера, вместо того, чтобы продолжать получать энергию измельчения в мельнице. Также исключается необходимость во внешнем классификаторе, его вентиляторе и воздуховодах, которые требуются для мельницы Раймонда, что снижает потребление энергии в контуре.
На заводе в Персидском заливе, производящем 5 тонн продукции D50 10 микрон в час и работающем 7000 часов в год, экономия энергии в размере 301 ТБ3Т при потреблении 60 кВт·ч на тонну составляет приблизительно 630 000 кВт·ч в год. При 1 ТБ4Т 0,09 за кВт·ч это составляет экономию около 1 ТБ4Т 56 700 в год только за счет энергии — значительная сумма по сравнению с разницей в капитальных затратах между двумя типами прокатных станов.
Изнашиваемые детали: скрытая разница в стоимости
Замена валков и колец мельницы Раймонда является самой крупной статьей расходов на техническое обслуживание в большинстве мельниц Раймонда, используемых в странах Персидского залива. Прямой контакт металла с металлом под высоким давлением пружин приводит к быстрому износу обоих компонентов. Замена обычно требуется каждые 3-6 месяцев для известняка средней твердости, каждый раз требует остановки производства на 2-3 дня и включает в себя тяжелые компоненты, требующие специализированного такелажа. Прямые затраты на запасные части, потери производства во время остановки и затраты на рабочую силу являются значительными.
Изнашиваемые детали мельницы с воздушным классификатором — ударные футеровки, классификационное колесо — служат значительно дольше, поскольку отсутствует контакт металла с металлом. Механизм износа заключается в ударе частиц известняка о поверхность футеровки, что гораздо мягче, чем шлифовка металла о металл роликовым кольцом. Интервалы замены изнашиваемых деталей в мельницах с воздушным классификатором составляют 12-24 месяца, в то время как в мельницах Raymond — 3-6 месяцев. В результате сокращается количество остановок, снижаются ежегодные затраты на запчасти и обеспечивается более предсказуемое планирование технического обслуживания.
Реальные данные о заводе в странах Персидского залива
ПРИМЕР ИЗ ПРАКТИКИ 1
Пластмассы и лакокрасочные материалы GCC — переход от прокатки по методу Рэмонда к композитным материалам с абразивным покрытием при D50 10 микрон
Ситуация
Производитель из стран Персидского залива, поставляющий продукцию как на рынок компаундирования пластмасс (D50 12 микрон), так и на рынок красок (D50 8 микрон), использовал две мельницы Raymond с внешними классификаторами. Их удельная энергия постоянно превышала 95 кВт·ч на тонну при соответствии спецификациям для лакокрасочных материалов. Валки и кольцевые комплекты требовали замены каждые 3-4 месяца на обеих мельницах, что приводило к двухдневным простоям — примерно 6-8 остановок в год на обеих мельницах, в общей сложности 12-16 дней потерянной продукции ежегодно. Загрязнение железом из-за износа валков вызывало периодические дефекты белизны в партиях белой краски из стран Персидского залива, предназначенных для клиентов, покупающих краски премиум-класса, что приводило к браку и необходимости доработки партий.
выключатель
Компания EPIC Powder Machinery заменила обе мельницы Raymond на керамические мельницы с композитными материалами, рассчитанные на ту же производительность. Были разработаны две проверенные рецептуры скорости классификатора — одна для пластмасс, другая для лакокрасочных материалов — что позволило одной и той же машине производить оба продукта с документированной процедурой смены марки.
Результаты
• Удельная энергия: 68 кВт·ч на тонну лакокрасочного покрытия марки D50 толщиной 8 микрон — снижение на 281 ТТ3Т.
• Ежегодные затраты на изнашиваемые детали: снижены на 62% — футеровка из композитного алюминиевого сплава заменяется ежегодно, в отличие от ежеквартальной замены комплектов роликов/колец на мельницах Raymond.
• Незапланированные простои: сократились с 12-16 дней в год до 3 дней в год.
• Яркость: стабильно выше 96 GE на белых лакокрасочных материалах — ни одного сбоя яркости за 12 месяцев после ввода в эксплуатацию.
Гибкость в выборе сортов: сорта для пластмасс и лакокрасочных материалов производятся на одних и тех же машинах с регулированием скорости классификатора с помощью частотно-регулируемого привода.
ПРИМЕР ИЗ ПРАКТИКИ 2
Герметик GCC — выход на рынок премиум-класса с композитными материалами из алюминиевого композита.
Ситуация
Предприятие по переработке известняка производило на мельницах Раймонда строительный стеклокерамический цемент с твердостью D97 (80-120 микрон) для местного рынка строительных материалов. Производитель герметиков в том же регионе закупал белый стеклокерамический цемент с твердостью D50 (6 микрон) и D97 (18 микрон) у зарубежного поставщика из-за отсутствия местного производителя, соответствующего требованиям. Производитель герметиков обратился к предприятию по переработке известняка с просьбой о местных поставках, но мельницы Раймонда этого предприятия технически не могли обеспечить твердость D97 (18 микрон) при требуемой яркости.
Решение
На предприятии был установлен один герметик EPIC Powder ACM с керамическим покрытием, соответствующий спецификации марки герметика. Был проведен тестовый производственный цикл под наблюдением группы контроля качества производителя герметика, а образцы были отправлены в приемочную лабораторию производителя для проведения испытаний на соответствие требованиям.
Результаты
• D50: 6,1 микрона, Д97 17,4 микрона — соответствует спецификации производителя герметика во всех тестовых партиях.
• Яркость: 96,8 ГЭ — выше минимального значения 96 ГЭ для применения с белыми герметиками.
• Содержание железа: ниже 15 ppm — в пределах допустимых значений, указанных производителем герметика.
• Достигнутая цена продукта: примерно в 3,8 раза выше, чем цена строительного материала за тонну — инвестиции в композитные материалы окупились менее чем за 14 месяцев только за счет повышения цены продукта.
Организация поставок: производитель герметика перешел на местные поставки в течение двух циклов квалификации производства; впоследствии переработчик добавил второй автоматизированный комбайн для обработки дополнительного объема герметика.
Модернизация линии помола в странах Персидского залива или выход в премиальный сегмент рынка?
Компания EPIC Powder Machinery может провести аудит вашей существующей мельницы Raymond, рассчитать удельные затраты энергии и износа на тонну продукции в зависимости от конфигурации ACM для вашего известнякового сырья и целевого значения D97, а также предоставить анализ окупаемости на основе вашего фактического объема производства и рыночных цен. Мы также предлагаем бесплатные пробные помолы вашего известняка на нашем научно-исследовательском предприятии.
Укажите модель вашей мельницы Raymond, используемый вами сырьевой материал, целевой показатель D97 и рынок сбыта (пластмассы, краски, бумага, герметики), а также годовой объем производства.
Запросите бесплатный аудит процесса: www.nonmetallic-ore.com/contact
Ознакомьтесь с нашим ассортиментом алюминиевых композитных материалов для стран Персидского залива: www.nonmetallic-ore.com
Часто задаваемые вопросы
При какой тонкости помола по методу GCC мельница с воздушным классификатором становится экономичнее, чем мельница Реймонда?
Переходный период составляет приблизительно 25-30 микрон при D97. При D97 выше 30 микрон (примерно 400 меш) мельница Раймонда с внешним классификатором является разумным выбором для карбоната кальция. Она работает в пределах своего эффективного диапазона, износ управляем, а технические характеристики продукта не требуют жесткого контроля распределения частиц по размерам, который может обеспечить только активированный карбонат кальция. При D97 ниже 25 микрон мельница Раймонда работает за пределами своего эффективного расчетного диапазона: производительность падает, распределение частиц по размерам расширяется со значительным крупным хвостом, а удельная энергия резко возрастает. При D97 ниже 20 микрон мельница Раймонда практически нецелесообразна в производственных масштабах, независимо от конфигурации внешнего классификатора.
ACM становится единственным жизнеспособным вариантом сухого помола. Экономическая целесообразность также зависит от ценности продукта: даже в диапазоне D97 25-35 микрон. Если продукт стоит значительно дороже строительного GCC, то более низкие эксплуатационные расходы и лучшее качество продукта делают ACM более выгодным долгосрочным вложением.
Может ли производитель карбоната кальция производить несколько сортов карбоната кальция на одной и той же мельнице с воздушным классификатором?
Да, это одно из практических преимуществ мельницы ACM по сравнению с мельницей Raymond для многосортных операций. Скорость вращения классификационного колеса является основным регулятором для продуктов D50 и D97, и она регулируется с помощью частотно-регулируемого привода без остановки мельницы. Для получения пластмассового продукта D97 с размером частиц 25 микрон и лакокрасочного продукта D97 с размером частиц 15 микрон требуется отрегулировать скорость вращения классификационного колеса, дождаться достижения установившегося состояния цепи, подтвердить новый показатель D97 путем отбора проб PSD и выпустить продукт в поток нового сорта. Для каждого сорта должна быть проверенная рецептура параметров, задокументированная в системе управления, чтобы переключение было воспроизводимым, а не зависело от оператора. Регулировка пружинного давления или зазора мельницы Raymond недостаточно точна для надежного воспроизведения конкретных целевых показателей D97 между производственными циклами. Это существенный недостаток для многосортных операций.
Эпический порошок
В Эпический порошокМы предлагаем широкий выбор моделей оборудования и разрабатываем индивидуальные решения, отвечающие вашим конкретным потребностям. Наша команда имеет более чем 20-летний опыт в обработке различных порошков. Компания Epic Powder специализируется на технологиях обработки мелкодисперсных порошков для горнодобывающей, химической, пищевой, фармацевтической и других отраслей промышленности.
Свяжитесь с нами сегодня для бесплатной консультации и получения индивидуальных решений!
Спасибо за прочтение. Надеюсь, моя статья вам поможет. Пожалуйста, оставьте комментарий ниже. Вы также можете связаться с онлайн-представителем EPIC Powder. Зельда для любых дальнейших запросов».
— Эмили Чен, Инженер