Помол по своей природе неэффективен, либо всего 20% потребленной энергии конвертируется в измельчение, остальная часть теряется в виде шума, тепла, износа оборудования от вибрации. По данным Christian Pfeiffer Maschinenfabrik GmbH для шаровых мельниц только 3-6% потребленной энергии используется на измельчение твердых частиц (рис.1.)

Эффективность работы помольного агрегата зависит от факторов, которые условно разделяют на три группы:

Первая группа, связанные с конструкцией мельницы

• Схема измельчения (замкнутая или открытая, одно или двухстадийный помол и т.д.);
• Технические характеристики мельницы (тип и размер);
• Скорость вращения мельницы;
• Профиль и поверхность броневых плит;
• Вид и конструкция межкамерной перегородки

Вторая группа, обусловливает режим работы мельницы

• Степень заполнения объема мельницы мелющими телами;
• Качество и ассортимент мелющих тел;
• Интенсивность аспирации рабочего пространства мельницы;
• Величина и равномерность питания мельниц материалом, автоматизация мельницы

Третья группа, составляет физико-химические свойстваразмалываемого материала среды в мельнице, определяющие его сопротивляемость размолу, крупность исходного и конечного продуктов, температуру и влажность, адсорбционные свойства среды.

Эффективность процесса измельчения клинкера и добавок в шаровых барабанных мельницах зависит от следующих режимов:

• физико-химического режима, в ходе которого создаются рациональные температурно-влажностные и адсорбционные условия;
• гидродинамического режима, направленного на обеспечение рациональных концентраций материала в зоне измельчения и скорости движения материальных и воздушных потоков;
• энергетического режима, обеспечивающего рациональный состав и предельную крупность мелющих тел, создание дифференциального скоростного режима работы мелющей загрузки, при котором осуществляется постепенное изменение вида и уровня измельчающих воздействий в радиальном и осевом направлениях.

Эффективность реализации этих режимов осуществляется посредством разработки рациональных конструкций бронефутеровок и диафрагм, обеспечивающих наилучшие режимы работы мелющей загрузки в поперечном и осевом направлениях, внедрения высокопроизводительных помольных систем с применением стадийно-поточных схем измельчения и эффективных конструкций сепараторов, применения способов интенсификации путем создания адсорбционно-активной среды в мельницах с помощью ПАВ, а также разработки способов пылеподавления, эффективных систем пылеулавливания и рационального аспирационного режима работы мельницы.

С 17 мая по 17 июня 2023 года компания «Полипласт Новомосковск» принимает участие в онлайн-выставке «Тульское качество 2023», объединяющей в своих рамках лидеров производственной сферы, крупного бизнеса, среднего и малого предпринимательства, потребителей, а также экспертов экономической отрасли. Организаторами мероприятия выступают Союз «Тульская торгово-промышленная палата», ФБУ «Тульский ЦСМ», тульское региональное отделение «Союза машиностроителей России» и «Тульский областной Союз работодателей» при поддержке Правительства Тульской области и Администрации города Тулы.

Выставка "Тульское качество" проводится с 1998 года и зарекомендовала себя как эффективный инструмент формирования положительной репутации тульских предприятий, а также продвижения их продукции и услуг. С 2020 года выставка расширила возможности для экспонентов и посетителей и проходит в онлайн-формате. Возможности виртуальных стендов позволяют раскрыть информацию о тульских производителях с самых разных сторон.

В этом году компания «Полипласт Новомосковск» представила на выставке следующий перечень наукоемких химических продуктов собственной разработки:

• Полипласт РЕМpro 70 – безусадочная быстротвердеющая сухая смесь тиксотропного типа, содержащая полимерную фибру, предназначенная для конструкционного ремонта бетона и железобетона;
• Линамикс ПРО – увеличивающий сохраняемость подвижности суперпластификатор на основе полиоксиэтиленовых производных поликарбоновых кислот;
• Литопласт 3M – разжижитель сырьевого шлама при производстве цемента, керамических шликеров, изделий строительной, санитарно-гигиенической керамики, а также для буровых и цементных растворов, дефлокулирующих агентов и понизителей фильтрации.

Подробности Вы можете узнать, посетив наш виртуальный стенд по ссылке: https://tulatpp.online/polyplast

Одновременно различают два основных типа микроструктуры клинкера.

Гломеробластическая(гломеробластовая) структура - структура кристаллически-зернистых полиминеральных метаморфических пород. Характеризуется кучным расположением главных составных частей породы, скопляющихся в агрегаты мономинерального состава

Рис. 3.4. Микроструктуры клинкеров. Светлые кристаллы -белит (1), коричневые – зерна (2)– алит, темнокричневые – поры (3). Матрикс (промежуточная фаза) – стеклофаза (4).

Для портландцементного клинкера гломеробластическая структура характеризуется неравномерно зернистым распределением кристаллов алита и белита в виде чередующихся групповых скоплений разной величины.

Монадобластическая (геолог. термин MonadoblastischeStruktur) равномерно зернистая) - равномерное распределение поодиночке кристаллов алита и белита по объему зерна без образования скоплений и агрегатов.

Гломеробластическая структура клинкера является результатом плохого усреднения сырья, грубого помола компонентов, присутствия в сырьевой шихте кремнезема в виде кварца, недостаточного или неравномерного обжига. Характерна для клинкеров с низким коэффициентом насыщения.

Монадобластическая структура получается при оптимальных условиях обжига сырьевой смеси, характеризующейся высоким коэффициентом насыщения, минимальным содержанием кварцевых зерен.

Из клинкеров монадобластической структуры получаются цементы более высокой активности (прочности) по сравнению с цементами из клинкеров гломеробластической структуры даже при одинаковом химическом составе.

Так, по рис. 4.2 а) видно, что основные кристаллические зерна алита и белита имеют области скопления кристаллов, в которое входят от 5 до 30 отдельных зерен, тогда как на рис. 4.2 б) зерна алита и белита равномерно распределены по всему полю аншлифа.

Как известно, клинкерное зерно представляет собой поликристалл, механическое разрушение которого может быть хрупким, пластическим или смешанным в зависимости от строения кристаллической решетки. Для металлов, содержащих большое количество свободных электронов, при отсутствии фиксированных связей в некоторых  направлениях характерны пластические деформации. Для ионно-ковалентных кристаллов, к которым относятся и кристаллы клинкера, характерны фиксированные в пространстве связи и вследствие этого хрупкое разрушение.

Как установили В. Ф. Журавлев и М. М. Сычев, микротвердость и хрупкость (диаметр выколки, образующейся при вдавливании алмазной пирамидки) отдельных минералов цементного клинкера различны (метод Виккерса). Наибольшей микротвердостью характеризуются белит и С₄АF, наименьшей хрупкостью – С₄АF. Физические свойства основных клинкерных фаз приведены в табл.(табл. 3).

Алит и белит, имея примерно одинаковую микротвердость, резко различаются по хрупкости. У кристаллов алита больше дефектов структуры, поэтому они значительно более хрупки, чем кристаллы белита; чем больше белита, тем сильнее процессы налипания и агрегирования цемента.

Использование классической теории трещин Гриффитса при рассмотрении разрушения гетерогенных твердых материалов осложняется обстоятельством сложения крупных зерен полиминеральным составом и сложной структурой. Поскольку горная порода, клинкер, керамика являются агрегатами из отдельных минеральных зерен или кристаллов, развивающаяся внутри зерна микротрещина неизбежно выходит на его границу и, следовательно, радиус r устья трещины увеличивается скачком. Поэтому для перехода трещины в другое зерно (кристалл) и дальнейшего ее развития требуется напряжение больше, чем это следует из теории Гриффитса. Таким образом, существует некоторое «барьерное» напряжение, при котором только и возможно развитие трещины в реальном твердом теле. Кроме того, развитие трещин в таком теле происходит преимущественно по контакту минеральных зерен, т. е. по цементирующему материалу.

Разрушение горной породы (с позиций любой теории прочности) определяется действующими в ней напряжениями. Но в силу неоднородного строения пород локальные очаги концентрации напряжений распределены в ее объеме случайным образом. Поэтому прочность и разрушение горных пород рассматривают со статистических позиций. Такой подход оправдан и для большинства других материалов гетерогенного строения.

 Микроструктура клинкера изучается петрографическим методом (микроскопическим анализом) при увеличениях в 10-2500 поверхностных слоев твердых тел, который из ряда известных современных методов фазового анализа силикатных фаз является наиболее точным и доступным. Примеры микроструктуры клинкеров разных производителей приведены на рис. 4.1-4.2.

Рис. 4.1. Микрофотографии клинкеров (различие в цветовой окраске микроструктуры зависит от способа травления поверхности аншлифа) клинкер при увеличении a) 200х, б)400х.  Призматический алит светло-голубой, круглый белит - коричневый, а промежуточная масса - белая.  Равномерное распределение фаз; в) алитовый клинкер с высоким содержанием промежуточной фазы; Темные области промежуточной фазы – алюминаты кальция, более светлые – алюмоферриты; г) неравномерное распределение фаз, включения кристаллов белита голубого цвета в кристаллы алита;

Рис. 4.2. Примеры микроструктур клинкеров

а) плотноупакованные округлые кристаллы белита с неровными краями в форме «пальцев», уходящими в матрицу;

b) микротрещины в кристаллах алита большого диаметра;

c) кластер кристаллов белита, отдельные кристаллы белита встроены в кристаллы алита;

d)сросшиеся кристаллы алита с высоким содержанием промежуточной фазы и отдельным кристаллом белита.

Изображение поверхности аншлифа клинкерной гранулы с помощью микроскопа дает картинку в оттенках серо-голубоватого цвета с четким различием между основными фазами клинкера. Измеренный уровень серого цвета в изображениях с помощью SEM-DSEмикроскопа зависит от коэффициента обратного рассеяния, который является прямой функцией среднего атомного номера Z исследуемой фазы. Как показано в таблице 2, коэффициенты обратного рассеяния для основных фаз клинкера достаточно различны, чтобы можно было идентифицировать фазы петрографическим методом.

Коэффициенты обратного рассеяния белита и алюмината слишком схожи, чтобы их можно идентифицировать по данному показателю. Это различие преодолевается за счет характерных форм кристаллов алюминатной фазы и белита: кристаллы белита имеют округлую форму. В то время как кристаллы алюмината имеют малые размеры и смешаны с кристаллами алюмоферритовой фазы.

Классические законы разрушения Риттингера, Кирпичева-Кика и Бонда установлены на основе положения о квазихрупком разрушении, основой которого является допущение, что константой материала является поверхностная энергия. Это допущение не противоречит механизму разрушения твердых тел, которые не имеют дефектов.

Этот вывод показывает, что вновь образованная поверхность, являясь весьма важной характеристикой зернистого материала, не может служить мерой расхода энергии на измельчение. Отсюда следует, что между вновь образованной поверхностью и затраченной на ее образование энергией нет прямой зависимости, которая предполагается в теории Риттингера. Это и является ее основным недостатком. Путь действия разрушающей силы учтен в удельной работе Ау, определяемой опытным путем.

Эффективность дробления определяется массой раздробленного материала, получаемого при расходе единицы электроэнергии. Она, в основном, зависит от прочности дробимого материала.

В инженерной практике наиболее характерным и универсальным информационным параметром, определяющим сопротивляемость материала измельчению, является эффективность измельчения, которая определяется как количество энергии, израсходованной на одну тонну кондиционного продукта:

где Uэ– количество энергии, израсходованной в единицу времени, кВт·ч; Q– количество материала, измельчённого за промежуток времени, т; βм, βucx– содержание заданного класса крупности соответственно в измельчённом продукте и в исходном материале, %.

В случае постоянного состава измельчаемого материала минимальное значение Е_эф будет свидетельствовать о работе мельницы в оптимальном режиме по параметрам загрузки и производительности.

При измельчении породы с высокой прочностью до состояния сверхтонких порошков в конце измельчения преодолевается прочность, при котором разрушение идет по объему кристалла. Эта прочность соответствует энергии кристаллической решетки. Бондом предложена «третья теория» - «энергокрупностная», по которой работа измельчения пропорциональна среднему геометрическому из объема и поверхности куска:

ГдеD₈₀– характеристический размер исходного материала - размер ячеек сита, через которое проходят 80% из исходного материала, подаваемого на измельчение, мкм; d₈₀- характеристический размер частиц измельченного материала – размер ячеек сита, через которое проходит 80% частиц измельченного материала, мкм.

Бонд ввел понятие «индекс работы» Wi- по существу удельную энергоемкость измельчения. W_i-энергия, затрачиваемая на измельчение 1 короткой тонны (907 кг) сплошного материала «бесконечного» размера до 100 мкм, кВт⋅ч/т.

Теория Бонда может рассматриваться как эмпирический метод группирования промышленных и лабораторных данных, при котором использование «индекса работы» обеспечивает некоторую степень экстраполируемости и интерполируемости результатов для известных материалов и аппаратов.

В законах Риттингера, Кирпичева-Кика и Бонда все уравнения имеют одно неизвестное в виде коэффициента пропорциональности, выступающего в качестве удельной энергоемкости разрушения и легко определяемого конечного результата в виде вновь образованной поверхности. Поэтому все перечисленные формулы обобщаются в уравнение:

Формула Риттингера (5) получается при n=2, формула Кирпичева-Кика (7) ̶ при n=1, формула (11)  ̶ при n=1,5. Коэффициенты пропорциональности в этих уравнениях (энергетические параметры) зависят от прочности материала. Величина n, т. е. число приемов разрушения, необходимых для получения из тела размером D частиц размеромd, при степени однократного разрушения а₀ определяется следующим образом: после n- кратного разрушения тела получается аn₀ частиц размером d. 

Тогда, работу измельчения можно выразить и через размер измельчаемых частиц (I):

Знание кинетики измельчения дает возможность понять и объяснить закономерности в зерновом составе продуктов размола. Все они в той или иной степени основаны на теориях прочности твердых тел Кулона, Навье, Мора и др.

Для процессов измельчения наиболее важные характеристики — прочность и дробимость частиц.

Для энергетической оценки измельчения выдвинуто и используется в расчётах несколько гипотез.

Согласно «поверхностной» гипотезе П. Риттингера, предложенной в 1867г., энергия W, затраченная при измельчении материала пропорциональна площади вновь образованной поверхности (∆S) куска или квадрату его диаметра:

Обе гипотезы не отражают в полной мере всех явлений, происходящих при измельчении. Поверхностная гипотеза более соответствует мелкому дроблению и тонкому измельчению, производимому истиранием и реже раскалыванием материала, т.к. условная граница между дроблением и помолом происходит на уровне размера материала ~ 5 мм.

Подскажите, для чего нужна работа вашей лаборатории?

-Строительная лаборатория занимается паспортизацией готовой продукции, которую выпускает наше предприятие. Предприятие выпускает практически весь спектр всевозможных добавок для бетона, строительных растворов и ЖБИ:

• пластификаторы;
• водоредуцирующие добавки;
• воздухововлекающие добавки;
• противоморозные добавки.

Мы в нашей лаборатории занимаемся испытанием этих добавок перед выпуском их клиенту. Кроме этого, мы занимаемся еще входным контролем сырья, текущим контролем производства, испытываем добавки по строительным показателям. И уже после испытаний выдаются сертификаты качества и наши добавки отправляются клиенту.

Как вы понимаете, что ваш продукт подойдет тому или другому потребителю?

В процессе испытаний мы здесь, у себя проецируем условия клиента. Готовим бетон, вводим в него наши добавки и затем проводим испытания. Т. е. мы конкретно здесь в лаборатории воспроизводим условия клиента и в этих условиях испытываем нашу добавку. Понять, как эта добавка будет работать у конкретного клиента - вот смысл наших испытаний.

С какими службами взаимодействует ваша лаборатория?

Строительная лаборатория работает в тесной связке с производством, с инжиниринговым центром, с отделом технического сопровождения. Стараемся всеми силами сделать так, чтобы наши добавки были высокого качества, были стабильны по качеству, чтобы наши клиенты были довольны работая с нами, чтобы мы от них не получали каких-либо нареканий. Мы болеем за свое предприятие, что называется душой, чтобы мы дальше работали-процветали.

Существуют следующие схемы измельчения: 

Таким образом, количественная оценка показателя размалываемости по какой-либо простейшей характеристике – твердости, прочности, величине временного сопротивления сжатию и т.д., оказалась явно неудовлетворительной. Одно из свойств лучше способствует разрушению методом раздавливания, другие – измельчению ударом, третьи – истиранием. Поэтому размалываемость не может измеряться какой-либо физической величиной.

Технологическими показателями процесса измельчения являются степень и эффективность измельчения. Степень измельчения – это отношение размеров кусков материала до и после измельчения.

Где d и V- размер и объем кусков до (с индексом «н») и после измельчения (с индексом «к»). Вопрос о том, по размеру какого куска (наибольшего, среднего или наименьшего) выбирать значения d_н, V_н, d_ки V_к,остается до настоящего времени нерешенным.

В зависимости от величины сопротивления при раздавливании, материалы классифицируют по твердости: мягкие (менее 10 МПа); средней твердости (10-50 МПа); твердые (более 50 МПа); весьма твердые (более 100 МПа).

При анализе механизма разрушения образцов необходимо учитывать целый ряд факторов: кристаллическую структуру, твердость, упругость, пористость, структуру породы, складывающуюся из разных минералов, наличие трещиноватости, влаги и т.д.

В зависимости от физико-механических свойств материалов рекомендуется применять следующие способы воздействия при измельчении.

Раздавливающие способы применяют при крупном и среднем измельчениях, истирание – при тонком измельчении.

Наиболее энергоемким является способ тонкого измельчения истиранием.

20 апреля в Зале приемов Правительства Тульской области состоялось торжественное награждение победителей регионального этапа конкурса «Золотой Меркурий», организованного Союзом «Тульской торгово-промышленной палаты». По итогам 2022 года в номинации «Лучшее предприятие-экспортер в сфере промышленного производства» победу одержал «Полипласт Новомосковск». Награду представителям компании вручил Министр промышленности и торговли Тульской области Вячеслав Романов.

Национальная премия в области предпринимательской деятельности «Золотой Меркурий» учреждена Торгово-промышленной палатой Российской Федерации в 2002 году и проводится на ежегодной основе. Конкурс проходит при поддержке Федерального Собрания Российской Федерации и Министерства экономического развития РФ. Главная бизнес-премия страны призвана содействовать динамичному развитию российской экономики, представлять лучшие образцы отечественных бизнес-моделей, пропагандировать идеи социальной ответственности бизнеса и укреплять традиции российского предпринимательства.

Победителей конкурса определяет Национальный экспертный совет, в состав которого входят представители федеральных органов законодательной и исполнительной власти, ТПП РФ, предпринимательских объединений и ассоциаций, а также ведущие ученые-экономисты.

Для новомосковского Полипласта победа в премии «Золотой Меркурий» уже не первая и является важным событием, так как одно из приоритетных направлений деятельности компании –расширение географии присутствия и увеличение доли экспортных поставок. На сегодняшний день Полипласт поставляет широкую линейку специальной высокотехнологичной химической продукции в 80 стран мира. Предприятие отправляет на экспорт более 250 наименований продуктов собственной разработки, имеющих сертификаты соответствия требованиям международных стандартов.

Руководство компании выражает признательность за высокую оценку своей работы, ведь победа в конкурсе «Золотой Меркурий» является показателем государственного признания заслуг предприятия в укреплении национальной экономики и продвижении российской конкурентоспособной продукции на зарубежные рынки.

Теперь Полипласт будет участвовать в федеральном этапе конкурса. Национальному экспертному совету, который уже начал работу, во всех номинациях поступило более 400 заявок. Торжественная церемония вручения премии состоится 20 июня в Москве.

Поддержание качества клинкера на должном уровне требует осуществления оперативного контроля параметров продукта, но точное определение качества производится физико-механическими испытаниями после длительного интервала времени, когда происходит твердение образцов. Вследствие длительного промежутка времени определения качества клинкера лабораторными методами, качество клинкера определяют по содержанию в нем свободной окиси кальция, гранулометрическим характеристикам, то есть используются косвенные методы.

Высокотемпературные цветные камеры и оптические пирометры обычно используются для предоставления оператору непрерывных изображений печи. Поскольку печь и конвейеры, занимающие центральное место в процессе, являются движущимися, бесконтактное измерение температуры с использованием инфракрасных методов уже давно признано более эффективным способом достижения поставленных целей.

Стандартной практикой является использование термометра соотношения, который подходит для температур в диапазоне от 1000-2600 ° C. Термометр отношения выдает два выходных сигнала с немного разными длинами волн, которые усредняются процессором сигналов для получения истинной температуры продукта независимо от любого временного препятствия на пути обзора. Сигнальные процессоры последнее поколение является многоканальным и способно принимать сигналы от нескольких инфракрасных термометров.

Повреждения корпуса печи и внутренней огнеупорной футеровки из-за чрезмерно высоких температур и теплового удара можно избежать, контролируя температуру корпуса с помощью инфракрасного сканера вместе с вращающимся зеркалом и сопутствующей электроникой. Система устанавливается на расстоянии 30-40 м и может производить до 1000 измерений. Выходные сигналы передаются на компьютер, содержащий электронику и программное обеспечение для сбора данных, который отображает цветное тепловое изображение, представляющее распределение температур вдоль корпуса печи и расположение холодных и горячих.

Идентификация скола обмазки в зоне обжига по результатам контроля температуры корпуса печи, температурная развертка высвечиваются на экране контроля температуры корпуса печи в разных зонах.

Существует несколько запатентованных экспертных систем, которые доказали свою ценность в оптимизации процесса сжигания, и они используют измеренные значения в дополнение ко многим другим входным данным процесса. В конечном счете, управление процессом осуществляется путем регулировки подачи в печь, расхода топлива и скорости вентилятора с принудительной тягой. Одновременный контроль подачи и скорости печи обеспечивает надлежащее объемное наполнение материалом (примерно, 7-12% от общего объема печи). Температура подаваемого газа и уровень кислорода на входе заданы на уровне 1000°C и 2% соответственно. Весь процесс управления печью, конечно же, связан с составом сырьевой муки, топлива и клинкера, определяемым заводской лабораторией.

Для управления электроприводами механизмов холодильника предусмотрено дистанционное управление cпульта оператора системы обжига с необходимыми электрическими блокировками и местное управление без блокировки. Дистанционное управление с автоматическими блокировками является основным видом управления. Местное управление предусматривается только для наладочных и ремонтных работ. Переключатели видов управления расположены в распределительном пункте.

Блокировка для работы колосникового холодильника имеет особенно важное значение, так как неисправности в схеме могут привести к аварийному выходу из строя колосниковой решетки и, следовательно, печного агрегата в целом. При остановке холодильника печь должна быть обязательно остановлена, и подача клинкера в холодильник прекращена. Печь должна быть обязательно остановлена и при выходе из строя вентиляторов острого и общего дутья.

Применение современных технических средств автоматизации и приборов контроля технологических величин, и разработка на их основе автоматизированных систем управления процессом обжига с применением методов теории управления, увеличивает объем производимой продукции, повышает энергоэффективность производства, снижает колебания качественных параметров клинкера. улучшая тем самым конкурентоспособность предприятия.

За 20 лет работы предприятие «Полипласт Новомосковск» достигло значительных успехов в своем развитии и широко известно не только на российском, но и на зарубежных рынках.

«Полипласт Новомосковск» – это флагманский завод холдинга «Полипласт» - крупнейшего производителя высокотехнологичной химической продукции для различных отраслей промышленности, объединяющий 6 масштабных производств, более 10 модификационных центров, собственный научный дивизион и обширную сбытовую сеть в России и за рубежом.

Деятельность «Полипласт Новомосковск» началась в 2003 году. За эти два десятилетия показатели предприятия выросли почти в 40 раз. За этим безусловно стоит работа высококвалифицированных профессионалов, которые вкладывали свой опыт и знания в развитие производства:

2005-2012 гг – многоэтапная реконструкция цехов, запуск колонны ректификации, модернизация и увеличение мощностей производственных блоков, открытие филиалов в России и СНГ;

2013-2019 гг – открытие завода в Краснодарском крае, запуск нового современного сушильно-складского комплекса, освоение технологии получения новой высокотехнологичной продукции – полимерных порошков и запуск опытно-промышленных участков;

2019-2023 гг - обширная модернизация производства, увеличение мощностей реакционного отделения, открытие нового комплекса по выпуску сухих функциональных добавок для различных отраслей промышленности, запуск нового завода по производству сухих строительных смесей.

Деятельность «Полипласт Новомосковск» не раз была удостоена наивысшими наградами за достижения в сфере производства - «Экспортер года», «100 лучших товаров России», «Золотой Меркурий», «Всероссийская книга почета» и многие другие.

Компания не прекращает свое развитие, уверенно реализуя запланированные проекты. В настоящее время ведется крупномасштабное строительство производства технологичных высокомолекулярных полимеров, а также реализуется проект по увеличению мощностей производства основного сырья.

Предприятие имеет стратегическое значение для стабильного развития экономики Тульской области, входит в число крупнейших налогоплательщиков региона и, кроме того, включено в перечень системообразующих предприятий РФ.

Весомый вклад компания вносит в общественное благосостояние: развитие спорта, защита окружающей среды, поддержка образовательных учреждений, волонтерство и другие системные социально-значимые проекты. Является титульным спонсором хоккейного клуба «Академия хоккея имени Б.П. Михайлова», а также партнером Федерации хоккея Тульской области, оказывая поддержку в реализации «Программы развития хоккея» в регионе. За последние годы совместно с Федерацией Хоккея Тульской области и благодаря поддержке Правительства Тульской области компанией было построено и отремонтировано множество хоккейных площадок. Системные инвестиции в развитие спорта - один из важнейших приоритетов «Полипласта». «Академия хоккея имени Б.П. Михайлова» за короткий срок смогла изменить отношение к хоккею в регионе.

Всё это лишь начало большого пути. Позади динамичная история. Впереди – будущее: упорная работа, новые вершины и горизонты, новые социальные проекты и спортивные победы.

Для визуализации всех процессов и параметров управления в центре управления процессами установлены несколько мониторов, позволяющих оператору отслеживать и управлять всеми  процессами. Причем мнемосхемы могут быстро переключаться на экране в зависимости от необходимости воздействия на тот или иной процесс. Для наглядности на рисунках представлены мнемосхемы процесса обжига во вращающейся печи.

На рисунке ниже представлена мнемосхема обжига во вращающейся печи  с 5-ю ступенчатым циклонным теплообменником и предкальцинатором с одновременным выводом параметров охлаждения клинкера с охладителем отходящих газов.

Возле каждой контрольной точки имеется окно, в котором отражается значение контролируемого параметра. При выходе параметра за контрольные значения система может подавать цветовой или звуковой сигнал.

11 апреля 2023 года эксперты компании «Полипласт Новомосковск» приняли участие в первом Международном строительном конгрессе «МСК-2023», посвященном теме «Наука. Инновации. Цели. Строительство». Мероприятие проходило в Москве с 11 по 13 апреля на базе площадки «Цифровое деловое пространство». Основным организатором конгресса выступил Научно-Исследовательский Центр АО «НИЦ «Строительство» при поддержке Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации.

В списках участников «МСК-2023» значились представители отраслевых научно-исследовательских институтов, ведущих строительных вузов страны, строительных некоммерческих объединений, крупнейших региональных застройщиков, производителей строительных материалов и изделий, федеральных и региональных органов исполнительной власти, а также молодые ученые, аспиранты и магистры.

Деловая программа Международного строительного конгресса была построена вокруг самых актуальных проблем строительной отрасли, а научная часть мероприятия объединила в себе ключевые лекции ведущих ученых, доклады специалистов, выступления представителей органов исполнительной власти и экспертов, а также круглые столы и научно-практическую конференцию молодых ученых «Строим будущее».

От лица компании «Полипласт Новомосковск» на мероприятии выступил с докладом инженер-технолог отдела технического сопровождения продукции по направлению «Сухие строительные смеси», Гаврилов Артур Борисович. В своем докладе на тему «Диверсификация современной российской производственной компании в рамках программы инновации импортозамещения. Ремонтные и защитные материалы» он осветил такие важные вопросы, как:

• Влияние диверсификации производства на ценность продукта в глазах потребителя;
• Возможность объединения процессов инновации и импортозамещения в промышленной отрасли на примере холдинга «Полипласт»;
• Современные достижения в области производства материалов для ремонта и защиты бетонных конструкций;
• Основные требования к значениям показателей ремонтных смесей при восстановлении объемной структуры бетона и геометрии конструкций.

Данные темы, подробно рассмотренные в выступлении Артура Борисовича, вызвали положительные отклик со стороны профессиональной аудитории, став поводом для обмена опытом и позволив экспертам компании «Полипласт» найти не только единомышленников, но и деловых партнеров.

Дистанционное диспетчерское управление производством подразумевает контроль технологических процессов и оборудования с помощью контрольно-измерительных приборов и датчиков. Сигналы передаются на преобразующие измерительные приборы, на исполнительные механизмы, которые управляются регулирующими дросселями.

Данные приборов и датчиков выводятся на экран компьютера пульта оператора, которые установлены в центре управления процессами (ЦУП). В описании схемы указываются всегда верхний и нижний пределы каждого параметра. Автоматизированные системы дают возможность производить действия по управлению технологическими процессами: закрывать и открывать задвижки на подаче шлама и топлива, изменять положение шиберов дымососов для изменения тягодутьевого режима печи, управлять работой приводов, вращающих цементную печь и пр.

На цементных производствах, где применяются современные средства автоматизации, все еще главную роль в управлении занимает оператор, на которого возлагаются функции принятия решения на основе информации, формируемой на пульте управления. При этом возможны ошибки в силу человеческого фактора. Создание полностью автоматической системы управления печью обжига с использованием инженерных методов автоматизации затрудняется тем, что процессы в печи являются достаточно сложными с точки зрения математического описания.

Поддержание определенного соотношения между количеством подаваемого воздуха и топлива, необходимого для горения, является непременным условием получения максимальной температуры факела, а, следовательно, и повышается экономичность процесса горения. Если количество воздуха подается больше, чем необходимо для горения, то температура факела становится ниже и происходит пережог топлива. При подаче меньшего количества воздуха температура факела уменьшается и происходит неполное сгорание топлива. В обоих случаях из-за нарушения указанного соотношения, для получения оптимальной температуры горения необходимо осуществлять управление технологическим процессом. Необходимое соотношение воздуха и природного газа устанавливается с помощью датчика этих регуляторов расхода. Расход первичного воздуха и газа измеряется сужающимися устройствами и измеряются измерительными приборами. Автоматическая система регулирования подачи воздуха полностью обеспечивает экономичное горение топлива.

В печи с циклонными теплообменниками имеются механизмы следующих трех групп: механизмы питания печи сырьевой мукой, обжига и охлаждения; тягодутьевые механизмы и механизмы пылеулавливания и транспортирования уловленной пыли. Для управления этими механизмами предусматривается дистанционное управление с блокировкой с пульта оператора печи, являющееся основным видом управления. И местное управление (без блокировки), которым пользуются только при проведении наладочных и ремонтных работ. На период розжига печи предусмотрено деблокированное управление отдельными механизмами печного агрегата (в том числе главным приводом печи и вентилятором первичного воздуха). С деблокированного управления на блокированное переводят на ходу без остановки механизмов. Работа главного привода печи сблокирована с работой системы смазки. Вспомогательный привод печи используют только при ремонтных работах. Для него применено местное управление.

Управляют встряхивающими механизмами электрофильтров и включают высоковольтные агрегаты электрофильтров со щита управления подстанции электрофильтров с одновременной сигнализацией об их работе на пульте оператора печи. При этом электроды электрофильтров встряхивают автоматически по заданной программе в соответствии с режимом встряхивания.

При нарушении нормальной работы системы смазки автоматически включается резервный маслонасос. Если после включения резервного насоса нормальная работа смазки не восстанавливается, то с выдержкой времени отключается электродвигатель привода печи. При превышении уровнем сырья в бункере заданного предела прекращается подача сырьевой муки из отделения смесительных силосов.

Для обеспечения нормальной работы агрегата имеется сигнализация: предпусковая звуковая; состояния механизмов (сигнальные лампы горят ровным светом при работе механизмов и не горят совсем при нормальной их остановке; при аварийной остановке лампы мигают); превышения температуры колосниковой решетки горячей зоны холодильника; превышения верхнего уровня сырья в бункере.

Качество клинкера в форме содержания свободной окиси кальция в нем на выходе печи в силу сложности и длительности лабораторного измерения оценивают по температурам в зонах печи, поскольку процесс изменения СаОсв прямо зависит от температуры. Для этого строят систему управления печью как распределенным объектом, разбивая печь на зоны и выделяя переменные по каждой зоне, характеризующие протекающие физико-химические процессы.

При разработке автоматизированной системы управления печью обжига как единым агрегатом в обязательном порядке учитываются взаимные связи между данными процессами, которые накладываются друг на друга. Назначение системы автоматического регулирования состоит в обеспечении стабилизации качества обжига, снижении расхода топлива и ручного труда.

Различают следующие методы автоматизированного контроля и управления производством в зависимости от целей управления и возможности автоматизации:

1. автоматизированный контроль технологического процесса;
2. дистанционное диспетчерское управление технологическими процессами и агрегатами;
3. автоматическое регулирование и автоматизированное управление.

Они и определяют основные мероприятия при проведении управления вращающейся печью:

• подбор оптимального химического и минералогического состава клинкера в сырьевой смеси, обеспечивающего необходимые условия для высокоэффективной работы печи и стабильности процесса;
• выбор рационального режима работы теплообменных устройств для интенсивного теплообмена и снижения потерь теплоты;
• отработка рационального режима сжигания топлива, обеспечивающего экономное его расходование и интенсивность высокотемпературных процессов;
• выбор оптимальных режимных параметров всей печной системы и отработка методов управления процессами.

Выделяют следующие технологические величины и переменные, характеризующие процесс обжига, которые используются при автоматическом контроле и управлении:

• температура и разрежение отходящих газов;
• температура материала по зонам печи (чаще всего измеряют температуру в зоне подогрева, кальцинирования и спекания);
• расход, температура, давление и калорийность газообразного топлива;
• гранулометрический состав клинкера;
• нагрузка на главном приводе печи;
• содержание СО₂, О₂, NO_xи СО в отходящих газах.

На входе печи всегда имеются неконтролируемые возмущения, которые возникают из-за изменения свойств сырья, внешних условий либо других неучитываемых факторов. Для компенсации неконтролируемых возмущений, измеряются промежуточные переменные, такие как температуры по зонам печи, учитывается гранулометрия клинкера, то есть косвенно определяются показатели качества клинкера и отслеживаются значимые параметры технологического процесса.

Если переменные покидают интервал нормального протекания процесса, то это свидетельствует о нежелательных режимах, это требует управления всей системой. При этом в силу случайного характера возмущений измеряемые технологические величины являются стохастическими процессами. По результатам измерений рассчитывается необходимое количество тепла, изменяется тягодутьевой режим, либо корректируются другие управляющие воздействия для компенсирования этих возмущений. Соответственно управляющие воздействия как реакция на входные случайные изменения тоже будут носить стохастический характер, что позволяет применять методы статистической динамики для идентификации математической модели.

Процесс обжига клинкера характеризуется тем, что во вращающейся печи обжига происходят взаимосвязанные физические и химические превращения вещества, тепломассобменные процессы, происходит движение материала от холодного конца к горячему концу печи, происходит сжигание топлива в самом пространстве печи. Приведенные процессы являются достаточно сложными.

 Так, например, процессы горения топлива, движения газов и материала, теплообмена и физико-химических превращений сырьевой смеси тесно связаны между собой и каждый из них имеет решающее значение. Производительность печей, удельный расход топлива зависят не только от конструктивных и технологических исходных характеристик, но и от режима работы.

Форсирование режима до известного предела повышает производительность, но увеличивает унос материала, температуру отходящих газов, удельный расход теплоты. Дальнейшее форсирование может привести к сокращению производительности из-за большого уноса при одновременном резком увеличении удельного расхода теплоты.

Уменьшение нагрузок печей против оптимальных также расстраивает их работу: происходит смещение зон, пересушка материала и т.д. Например, процесс декарбонизации, с выделением СО₂ воздействует на процесс сжигания топлива как углекислотный огнетушитель, тем самым изменяя форму факела, что в свою очередь влияет на разложение СаСО₃. Или, например, при возникновения сильного пыления клинкера пропускная способность холодильника уменьшается, что негативно влияет на тягодутьевой режим и может привести к еще большему пылению.

Таким образом, можно сказать, что при управлении вращающейся печью обжига нельзя отдельно воздействовать на какой-либо процесс или параметр, а нужно учитывать взаимозависимость технологических величин.

27 марта 2023 года Тульский центр поддержки экспорта опубликовал итоги регионального конкурса «Экспортер года», проведенного по результатам оценки деятельности организаций за 2022 год в направлении экспорта несырьевых неэнергетических товаров, работ и услуг. Среди экспортно ориентированных субъектов крупного предпринимательства Тульской области в номинации «Экспортер года – крупный бизнес» победителем стала компания «Полипласт Новомосковск».

Конкурс проводится по нескольким номинациям, в каждой из которых определялся 1 победитель и 2 финалиста. В основе методики оценки деятельности компаний-участников лежит бальная система. Победителем в каждой номинации признается Конкурсант, набравший наибольшее количество баллов по целому комплексу критериев, который использовался независимой Комиссией для выявления лидеров:

• годовой объем экспорта продукции;
• география экспорта;
• номенклатура экспортной продукции;
• присутствие компании на международных маркетплейсах;
• участие в международных выставочных мероприятиях на территории России и за рубежом.

Компания «Полипласт» непрерывно укрепляет позиции на международных рынках, осуществляя поставки высокотехнологичной химической продукции  для разных отраслей промышленности более чем в 80 стран мира. Предприятие отправляет на экспорт более 250 наименований продуктов собственной разработки, имеющих сертификаты соответствия требованиям международных стандартов ISO 45001, ISO 9001, ISO 14001, REACH. Полипласт предоставляет полный комплекс услуг по управлению цепочкой поставок от места производства до потребителя, а эксперты компании осуществляют техническое сопровождение продукции вне зависимости от удалённости клиента.

Заводы, введенные в эксплуатацию 1970-1980 гг, оборудовались силосными складами. Для каждого компонента (клинкер, гипс, шлак) предусматривался свой силос. Обычно для гипса и шлака отводился по одному силосу, для клинкера – от 6 до 8 силосов. Один силос отводился под некондиционный клинкер, который получался при запуске вращающейся печи (недожженный клинкер) или при аварийных остановках печи.

Емкость каждого силоса составляет 3500 тонн по клинкеру. Склад должен вмещать материал 4-х суточной выработки  клинкера, потребность в гипсовом камне на 30 суток, и 12 суточную потребность  в минеральных добавках.

Силосный склад представляет собой железобетонные конструкции цилиндрической формы с днищем в виде усеченного конуса и соотношением высоты к поперечному диаметру 1,5…1 и выше. Силосный склад для завода мощностью 1,2 млн тонн цемента  в год состоит из 12 силосов для хранения клинкера и добавок. Диаметр силосов 12 м, полезная высота 20 м. Силосы оборудованы системами вибро- и пневмообрушения. В нижней части силосы снабжены дозаторами-питателями для подачи материалов на транспортерную ленту, питающую цементные мельницы.

Загрузка склада клинкером осуществляется клинкерным ковшовым транспортером 2, с которого клинкер через течку переваливается на транспортер 3 и распределяется по силосам. Под каждым силосом устанавливается дозатор для весового дозирования компонентов в мельницу.

Клинкер, выйдя из холодильника через распределительную течку и запорные клапаны, попадает на ковшовый ячейковый транспортер и поступает в силосы клинкера. Температура клинкера, попадающего на транспортер колеблется от 70 до 150^°С.

Ковшовые транспортеры применяются в качестве технологического транспорта цементного производства для подъема материала под углом до 60-85°С от начального до конечного пункта без промежуточной загрузки и разгрузки. Материал перемещается с помощью ковшей, укрепленных через равные промежутки (или сомкнутых между собой) на бесконечном тяговом органе - цепи или ленте.

Ковшовый  транспортер для клинкера. Заполнение ковшей на 25…70%.

На цементных заводах, построенных до 1970 г., клинкер хранится на открытых складах. Склад представляет две опорные стены, на которых крепятся пути для мостового грейферного крана.

На складе одновременно хранятся минеральные добавки (доменный шлак, зола уноса, известняк и гипс). Примерное расположение материалов на складе показано на рисунке ниже. Пролет грейферного крана 60…76,2 м определялся размерами обслуживаемого транспортного поля, а объем грейфера вместимостью 0,25…3 м³. Высота штабеля материала достигает 25 м. количество обслуживающих мостовых грейферных кранов должно быть не менее  двух.

Дозировка в данном случае идет по объему. Зная насыпную плотность каждого компонента, технолог рассчитывает количество ковшей для загрузки для каждого типа цемента. Например, для бездобавочного цемента на каждые 8 ковшей клинкера подается один ковш гипса. В бункере и при дальнейшем передвижении материала в мельницу компоненты перемешиваются.

Основными выбросами из цементных печей являются CO₂, клинкерная пыль, NO_x и SO₂ — все остальные выбросы незначительны и иногда специфичны для некоторых установок.

Усредненные данные по выбросам из цементных печей составляют в расчете на 1 кг клинкера в граммах:

• CO₂  =835;
• SO₃=0,5;
• NO_x=2,5;
• цементная пыль=25.

Мировая общественность в первую очередь озабочена выбросом CO₂, который возникает из-за декарбонизации известняка (50-55%), сжигания топлива (40-45%) и потребления электроэнергии (до 10%).

В процессе производства, по оценкам материального баланса процесса, на метрическую тонну клинкера при обжиге известняка выделяется около 535 кг CO₂ и около 330 кг CO₂ при сжигании топлива, что приводит к прямым выбросам 835 кг CO₂ на метрическую тонну клинкера.

Промышленность в целом приняла следующие ключевые рычаги для сокращения выбросов CO₂:

• Сведение к минимуму использования клинкера в составе цемента (ввод минеральных добавок);

• Расширение использования альтернативных видов топлива;

• Повышение энергоэффективности работы печного агрегата;

• Выработка электроэнергии с использованием отработанного тепла;

• Постепенное внедрение возобновляемых источников энергии.

Кроме того, изучается возможность улавливания и рециркуляции CO₂.

Что касается выбросов пыли, то мировые стандарты устанавливают пределы содержания пыли в отходящих газах до 30-50 мг/нормальный м³ (Нм³). Благодаря усовершенствованным электрофильтрам и эффективным тканевым фильтрам промышленность соблюдает предельные нормы. Образование оксидов азота (NO_x) связано с высокой температурой пламени в печи, и NO является основным компонентом (около 95%) так называемого термического NO_x. Количество выбросов NO_x увеличивается, если топливо, сжигаемое в печи с предкальцинаором, содержало большое количество азота. Поскольку большая часть NO преобразуется для NO₂ в атмосфере выбросы указаны как NO₂ на кубический метр отходящих газов. Измеренные значения выбросов NO_x показали диапазон 300-2000 мг/Нм³, но в большинстве случаев выбросы превышают глобальный предел в 500-800 мг/Нм³. В этом случае важно принять меры по сокращению выбросов, и разрабатываемые новые технологии включают установку горелок с низким содержанием NO_x, ступенчатое сжигание топлива и селективное некаталитическое восстановление оксида азота. Выбросы SO², как правило, ниже 300…500 мг/Нм3, но в некоторых случаях может быть и выше. Высокие выбросы SO₂ часто объясняются сульфидами, содержащимися в сырье, которое окисляется при температуре от 370 до 420°C в предкальцинаторе и циклонном теплообменике.

В таких случаях может потребоваться внедрение технологии десульфуризации дымовых газов путем введения гидроксида кальция.

Помимо вышеуказанных основных выбросов, возможны незначительные выбросы нескольких органических соединений, таких как диоксины и фураны, полихлорированные бифегилы, полициклические ароматические углеводороды, группа BTEX (бензол, толуол, этилбензол и ксилол) и неорганические кислоты, такие как HCl и HF, которые  могут поступать из системы обжига. Выбросы тяжелых металлов также встречаются в процессе производства клинкера. Эти выбросы редко превышают нормы, установленные во всем мире. Когда они обнаруживаются в избытке, исследование сырья и топлива становится важным для выявления источников и их соответствующего устранения.

Выбросы органических соединений стали более важными с использованием альтернативных видов топлива, и соблюдение норм выбросов имеет важное значение.

Источник www.etwinternational.ru

Удельный расход тепла при производстве клинкера варьируется от 2900…3150–750 кДж/кг клинкера в печах сухого способа производства производительностью от 4000 до 7000 тонн в сутки, оборудованных прекальцинатором (декарбонизатором) с циклонными теплообменниками. Существуют производственные установки с лучшим или худшим потреблением тепла, в зависимости от их возраста, конструкции, сырья, топлива и местных условий.

Для стадии пирообработки от циклонного теплообменника до клинкерного холодильника при определении удельного расхода тепла преобладают следующие факторы:

Циклонный теплообменник:

• перепад давления в теплообменнике;
• эффективность верхних циклонов;
• запыленность газов, выходящих из теплообменника;
• температура газов, выходящих из теплообменника;
• эффективность вентилятора теплообменника;
• удельная потребляемая мощность вентилятора циклонного теплообменника.

Предварительный кальцинатор (предкальцинатор):

• процентное содержание топлива, подаваемого в предкальцинатор от общего расхода топлива на обжиг;
• достигнутая степень декарбонизации;
• время выдержки в предкальцинаторе;
• температура на выходе из предкальцинатора;
• перепад давления в камере предкальцинатора;
• CO на выходе из предкальцинатора;
• удельный объем предкальцинатора, включая воздуховоды;
• удельная тепловая нагрузка в предкальцинаторе (млн кДж/ч/м³).

Вращающаяся печь:

• производительность в тоннах/сутки;
• объем печи;
• тепловые нагрузки в зоне горения;
• степень наполнения материалом;
• время нахождения материала в печи;
• среднее время между полной сменой огнеупоров;
• скорость вращения и наклон печи.

Клинкерный холодильник:

• удельная производительность на площадь колосниковой решетки в тоннах/сутки;
• температура клинкера, выходящего из холодильника;
• эффективность рекуперации тепла;
• температуры вторичных и третичных воздушных потоков;
• температура вентиляционного воздуха;
• охлаждающий воздух в Нм³/кг клинкера;
• толщина слоя клинкера на решетке;
• удельное энергопотребление холодильника с его вспомогательными устройствами, такими как решетки, вентиляторы, измельчитель клинкера и т.д.

Как уже отмечалось, экономия тепла в различных печных системах зависит главным образом от размера, количества ступеней циклонного теплообменника, скорости перепуска печного газа, если таковой имеется, состава сырьевой смеси и типа топлива.

Кроме того, печь с  предкальцинатором и печь без предкальцинатора с одинаковым количеством ступеней  циклонного теплообменника могут не иметь большой разницы в удельном расходе тепла. Это связано с тем, что в системе циклонных теплообменников печи более низкие потери излучения от циклонов компенсируются значительно более высокими потерями излучения от печи. В печах с предкальцинатором это соотношение обратное.

Что касается удельного энергопотребления, то элементами оборудования, требующими наибольшей мощности в системе обжига, являются двигатели вентиляторов отходящих газов из печной установки, двигатели вентиляторов  колосникового холодильника и приводной двигатель печи.

Потребляемая мощность вытяжных вентиляторов в основном зависит от общей потери давления в системе печи. Основная часть этого перепада давления происходит в циклонных теплообменниках. Этот перепад давления может уменьшаться за счет увеличения размеров циклона теплообменника, но для данной геометрии теплообменика для стабильной работы необходим определенный минимальный перепад давления.

Вообще говоря, общее удельное энергопотребление системы обжига с предкальцинатором и с колосниковым холодильником будет выше, чем у системы обжига без предкальцинатора.

Для системы циклонных теплообменников с перепадом давления 400 мм рт. ст. удельное энергопотребление оценивается в 9 кВт*ч/т клинкера, а для системы с предкальцинатором аналогичной конфигурации, но с перепадом давления 520 мм рт. ст. удельное потребление электроэнергии оценивается в 16 кВтч/т.

Несмотря на это различие, система печей с предкальцинатором является предпочтительным вариантом для современных крупнотоннажных установок по производству цемента из-за ее многочисленных преимуществ.