Analyse granulométrique du ciment en temps réel par un système laser en ligne

Coûts énergétiques du ciment

Plus de 1 % de l'énergie mondiale est utilisée pour broyer le ciment jusqu'à ce qu'il atteigne une certaine finesse et une taille appropriée pour son application. Les broyeurs sont utilisés pour broyer le ciment jusqu'à une taille appropriée, mais ils sont généralement inefficaces. Les systèmes de broyage dans la production de ciment représentent environ 85 à 90 % de la consommation totale d'énergie électrique de l'usine, mais moins de 5 % de cette énergie est utilement utilisée pour broyer le ciment.

La production annuelle mondiale de ciment s'élevant à environ 4 100 millions de tonnes métriques par an pour chacune des sept dernières années, jusqu'à cette année, il y a beaucoup d'économies à faire. Les coûts énergétiques du ciment peuvent être réduits grâce à un bon entretien, à la conversion à des procédés plus efficaces sur le plan énergétique et à des investissements à forte intensité de capital pour moderniser les usines existantes.

Toutefois, l'amélioration des systèmes de surveillance et de contrôle et de la gestion de l'énergie des équipements est toujours celle qui permet d'obtenir le retour sur investissement le plus rapide. En raison de la forte demande en énergie du broyage de finition, l'amélioration de l'efficacité du broyage et de la séparation du clinker broyé peut se traduire par des améliorations significatives de l'efficacité énergétique et des économies de coûts. Quelle est la meilleure façon d'y parvenir ? La réponse est l'analyse.

Mesure en temps réel du ciment

Nous savons que les systèmes de granulométrie laser en laboratoire améliorent la qualité du ciment, mais comment peuvent-ils être adaptés en ligne pour produire la finesse de ciment la plus optimisée ?

La taille des particules est déterminée par une version renforcée du système de diffraction laser utilisé dans les laboratoires de cimenterie, mais ce système est beaucoup plus stable et résiste aux vibrations intenses qui se produisent dans l'environnement d'une cimenterie. Le granulomètre Bettersize BT-Online1 mesure en continu et en temps réel cette quantité représentative d'échantillon. Jusqu'à 10 kg de ciment par heure sont sous-échantillonnés par la flûte/l'éjecteur à partir du point d'échantillonnage. Le ciment étant un produit abrasif, la trajectoire de l'échantillon est revêtue de céramique jusqu'à la cellule de mesure et après celle-ci. La mesure est similaire à celle effectuée en laboratoire : les particules traversent la cellule de mesure, la lumière est diffusée et recueillie par la lentille réceptrice, puis focalisée sur un détecteur où elle est scannée, enregistrée et numérisée à grande vitesse pour une analyse continue en temps réel (figure 1).

Figure 1. Vue avant et arrière du BT-Online1 avec la flûte d'échantillonnage indiquée par la flèche.

Comparaison des résultats en ligne et en laboratoire

Comment les résultats obtenus en ligne se comparent-ils au système de laboratoire de Bettersize et à d'autres techniques historiques ? Bettersize a effectué des tests comparant les résultats mesurés par son système de diffraction laser en laboratoire et par le système en ligne.

En raison des différents systèmes optiques et algorithmes utilisés par les instruments en ligne et en laboratoire, il existe une légère différence dans les résultats des mesures. Il convient de noter qu'une bonne cohérence des résultats peut être obtenue avec les deux types d'instruments, de sorte qu'une bonne corrélation entre les résultats peut être obtenue, mais les valeurs absolues ne sont pas toujours exactement égales.

Les figures 2 et 3 montrent que les valeurs granulométriques et les teneurs typiques des ciments de différentes classes de résistance mesurées par les systèmes en ligne et en laboratoire sont assez cohérentes. À mesure que la résistance à la compression du ciment augmente, la taille moyenne des particules (D50) obtenue par les deux instruments diminue progressivement, et la teneur en 3-32μm % (la contribution la plus importante à la résistance à 28 jours du ciment) augmente lentement. Par conséquent, les résultats des mesures produisent une bonne corrélation.

Figure 2. Taille moyenne des particules (D50) de différents ciments obtenus par des systèmes en laboratoire et en ligne.

Figure 3. Teneur entre 3-32 μm de différents ciments obtenus par des systèmes en laboratoire et en ligne.

En outre, des tests ont été effectués pour comparer le système en ligne à l'analyse par tamisage humide. Il est bien connu que l'un des avantages de la diffraction laser est de mesurer toutes les orientations de la particule, de sorte que les trois dimensions sont prises en compte. Les tamis, quant à eux, ne mesurent que la deuxième dimension la plus importante et, par conséquent, sous-dimensionnent les particules de forme irrégulière en ignorant la dimension la plus longue de la particule. Dans des situations comme celle-ci, nous devons accepter qu'il y ait un décalage sous-dimensionnel dans les résultats des tamis, ils ne sont pas faux mais ils peuvent être un peu différents en fonction du rapport d'aspect des particules.

Figure 4. Résultats du tamisage humide et résultats du processus en ligne pour la distribution de la teneur en ciment supérieure à 45 mm.

Cependant, l'important est de vérifier que les résultats des tamis suivent les résultats du processus en ligne et, comme le montre la figure 4, lorsque des tests ont été effectués, comparant les résultats en ligne avec ceux mesurés par les tamis, ils ont suivi avec beaucoup de succès. Si le pourcentage de particules supérieures à 45 microns augmentait sur le Bettersize en ligne, il y avait également une augmentation proportionnelle sur les tamis et vice versa.

Conclusions

Pour l'industrie du ciment, il est essentiel d'installer un système laser en ligne Bettersizer robuste, entièrement automatisé et basé sur les mêmes principes, mais sans intervention humaine. Il peut mesurer la finesse du ciment en fournissant des paramètres clés tels que le % < 3 µm, % > 3µm et < 32 µm, % > 45 µm en temps réel. Il peut comparer ces valeurs actuelles aux valeurs optimales enregistrées dans l'ordinateur placé dans la salle de contrôle du ciment. La mesure, le contrôle, l'automatisation et l'optimisation du circuit de broyage réduisent les coûts de production et garantissent un produit de qualité supérieure constante et constante, ce qui se traduit par une rentabilité accrue de votre cimenterie.