تحليل حجم جسيمات الأسمنت في الوقت الحقيقي بواسطة نظام الليزر عبر الإنترنت

تكاليف طاقة الأسمنت

يتم استخدام أكثر من 1% من الطاقة في العالم لطحن الأسمنت إلى حجم معين من النعومة بحيث يكون حجمه مناسبًا لاستخدامه. وتستخدم الطواحين لطحن الأسمنت إلى حجم مناسب، ولكنها غير فعالة بشكل عام. وتشكل أنظمة الطحن في إنتاج الأسمنت ما يقرب من 85 إلى 90% من إجمالي استهلاك الطاقة الكهربائية في المصنع ولكن أقل من 5% من هذه الطاقة تستخدم بشكل مفيد لطحن الأسمنت.

ومع الإنتاج السنوي العالمي للأسمنت الذي يبلغ حوالي 4,100 مليون طن متري/سنوياً على مستوى العالم خلال السنوات السبع الماضية وحتى هذا العام، هناك الكثير من الوفورات التي يمكن تحقيقها. ويمكن خفض تكاليف طاقة الأسمنت من خلال التدبير المنزلي الجيد، والتحول إلى عمليات أكثر كفاءة في استخدام الطاقة، والاستثمارات الرأسمالية المكثفة في تحديث المصانع القائمة.

ومع ذلك، فإن تحسين أنظمة المراقبة والتحكم وإدارة الطاقة في المعدات ستوفر دائمًا أسرع العوائد على الاستثمار. إن الطلب الكبير على الطاقة في الطحن النهائي يعني أن تحسين كفاءة الطحن وفصل الكلنكر المطحون يمكن أن يؤدي إلى تحسينات كبيرة في كفاءة الطاقة وتوفير التكاليف. كيف يتم تحقيق ذلك على أفضل وجه؟ الإجابة على التحليل.

القياس في الوقت الحقيقي للأسمنت

نحن نعلم أن أنظمة قياس حجم الجسيمات بالليزر القائمة على المختبر تعمل على تحسين جودة الأسمنت، ولكن كيف يمكن تكييفها على الخط لإنتاج أفضل دقة للأسمنت؟

يتم تحديد حجم الجسيمات عن طريق نسخة متينة من نظام حيود الليزر المستخدم في معامل الأسمنت ولكن هذا النظام أكثر استقرارًا ومقاومة للاهتزازات الشديدة التي تحدث في بيئة مصنع الأسمنت. سيقيس محلل حجم الجسيمات Bettersize BT-Online1 باستمرار هذه الكمية التمثيلية من العينة في الوقت الفعلي. يتم أخذ عينات فرعية تصل إلى 10 كجم من الأسمنت/ساعة بواسطة الناي/المُخرج من نقطة أخذ العينات. ونظرًا لأن الأسمنت منتج كاشط، فإن مسار تدفق العينة يكون مصطفًا من السيراميك إلى خلية القياس وبعدها. يشبه القياس العملية المختبرية من حيث أن الجسيمات تمر عبر خلية القياس، ويتشتت الضوء ويتم تجميعه بواسطة عدسة الاستقبال وتركيزه على كاشف حيث يتم مسحه وتسجيله ورقمنته بسرعة عالية للتحليل المستمر في الوقت الحقيقي (الشكل 1).

الشكل 1. المنظر الأمامي والخلفي لجهاز BT-Online1 مع مزمار أخذ العينات الموضح بالسهم.

مقارنة النتائج على الخط بنتائج المختبر

كيف تقارن النتائج على الخط مع نظام مختبر Bettersize والتقنيات التاريخية الأخرى؟ أجرت Bettersize اختبارات لمقارنة النتائج التي تم قياسها على كل من نظام حيود الليزر المختبري ونظام الاتصال المباشر.

ونظرًا لاختلاف الأنظمة البصرية والخوارزميات التي تستخدمها الأجهزة المتصلة بالإنترنت والمختبرية، يوجد اختلاف طفيف في نتائج القياس. تجدر الإشارة إلى أنه يمكن الحصول على اتساق جيد للنتائج بواسطة كلا النوعين المختلفين من الأدوات، لذلك يمكن تحقيق ارتباط جيد بين النتائج ولكن القيم المطلقة ليست دائمًا متساوية تمامًا.

يمكن أن نرى من الشكلين 2 و3 أن قيم حجم الجسيمات النموذجية ومحتويات الأسمنت من درجات القوة المختلفة التي تم قياسها بواسطة أنظمة القياس على الخط والأنظمة المختبرية متسقة تمامًا. مع زيادة قوة انضغاط الأسمنت، يتناقص متوسط حجم الجسيمات (D50) الذي تم الحصول عليه بواسطة كلا الجهازين تدريجيًا، ويزداد ببطء محتوى 3-32 ميكرومتر (أهم مساهمة في قوة الأسمنت لمدة 28 يومًا). لذلك، تنتج نتائج القياس ارتباطًا جيدًا.

الشكل 2. متوسط حجم الجسيمات (D50) لمختلف أنواع الأسمنت التي تم الحصول عليها بواسطة الأنظمة المختبرية والأنظمة المباشرة

الشكل 3. المحتوى بين 3-32 ميكرومتر من الإسمنتات المختلفة التي تم الحصول عليها بواسطة الأنظمة المختبرية والأنظمة المتصلة

بالإضافة إلى ذلك، تم إجراء اختبارات لمقارنة النظام المتصل بالإنترنت مع تحليل المنخل الرطب. من المعروف على نطاق واسع أن إحدى مزايا حيود الليزر هي قياس جميع اتجاهات الجسيمات بحيث يتم أخذ جميع الأبعاد الثلاثة في الاعتبار. ومع ذلك، فإن المناخل لا تُبلغ إلا عن ثاني أكبر بُعد، وبالتالي تقلل من حجم الجسيمات غير المنتظمة الشكل من خلال تجاهل أطول بُعد للجسيمات. في مثل هذه الحالات، علينا أن نقبل أنه سيكون هناك نقص في نتائج المناخل، فهي ليست خاطئة ولكنها قد تكون مختلفة قليلًا اعتمادًا على نسبة أبعاد الجسيمات.

الشكل 4. نتائج الغربال الرطب ونتائج العملية على الخط لتوزيع محتوى الأسمنت فوق 45 ميكرومتر

ومع ذلك، فإن الشيء المهم هو التحقق من أن نتائج المناخل تتبع نتائج العملية على الخط، وكما يتضح من الشكل 4، عندما تم إجراء الاختبارات، ومقارنة النتائج على الخط مع تلك التي تم قياسها بواسطة المناخل، فقد تم تتبعها بنجاح كبير. إذا كانت هناك زيادة في النسبة المئوية للجسيمات التي تزيد عن 45 ميكرون على Bettersize على الخط، كانت هناك أيضًا زيادة متناسبة على المناخل والعكس صحيح.

الاستنتاجات

بالنسبة لصناعة الأسمنت، من الضروري تركيب نظام ليزر Bettersizer متين على الخط، مؤتمت بالكامل وقائم على نفس المبادئ ولكن دون الحاجة إلى مدخلات بشرية. ويمكنه قياس نقاوة الأسمنت موفرًا معلمات رئيسية مثل النسبة المئوية < 3 ميكرومتر، والنسبة المئوية > 3 ميكرومتر، والنسبة المئوية > 32 ميكرومتر، والنسبة المئوية > 45 ميكرومتر في الوقت الحقيقي. ويمكنه مقارنة هذه القيم الحالية بالقيم المثلى المحفوظة في الكمبيوتر الموجود في غرفة التحكم في الأسمنت. يؤدي قياس دائرة الطحن والتحكم فيها وأتمتتها وتحسينها إلى خفض تكاليف الإنتاج، ويضمن زيادة إنتاج منتج عالي الجودة متسق طوال الوقت مع ما ينتج عن ذلك من زيادة ربحية مصنع الأسمنت الخاص بك.