온라인 레이저 시스템을 통한 실시간 시멘트 입자 크기 분석

시멘트 에너지 비용

전 세계 에너지의 1% 이상이 시멘트를 용도에 맞는 적절한 크기로 분쇄하는 데 사용됩니다. 시멘트를 적절한 크기로 분쇄하기 위해 밀을 사용하지만 일반적으로 비효율적입니다. 시멘트 생산에서 분쇄 시스템은 전체 공장 전기 에너지 소비의 약 85~90%를 차지하지만 이 에너지의 5% 미만이 시멘트 분쇄에 유용하게 사용됩니다.

지난 7년간 전 세계 연간 시멘트 생산량은 약 4,100억 톤/년으로 올해까지 약 4,000억 톤을 생산할 것으로 예상되므로 절감할 수 있는 부분이 많습니다. 시멘트 에너지 비용은 철저한 관리, 에너지 효율이 높은 공정으로의 전환, 기존 공장의 업그레이드를 위한 자본 집약적 투자를 통해 절감할 수 있습니다.

그러나 모니터링 및 제어 시스템과 장비 에너지 관리를 개선하는 것이 항상 가장 빠른 투자 수익을 제공합니다. 마감 밀링은 전력 수요가 크기 때문에 분쇄 및 분쇄된 클링커의 분리 효율을 개선하면 에너지 효율을 크게 개선하고 비용을 절감할 수 있습니다. 어떻게 하면 이를 가장 잘 달성할 수 있을까요? 정답은 바로 온-분석입니다.

시멘트 실시간 측정

실험실 기반 레이저 입자 크기 측정 시스템이 시멘트의 품질을 향상시킨다는 것은 알고 있지만, 이를 온라인에서 어떻게 적용하여 가장 최적화된 시멘트 입도를 생산할 수 있을까요?

입자 크기는 시멘트 실험실에서 사용되는 레이저 회절 시스템의 견고한 버전에 의해 결정되지만 이 시스템은 훨씬 더 안정적이며 시멘트 공장 환경에서 발생하는 강렬한 진동에 강합니다. Bettersize BT-Online1 입자 크기 분석기는 이 대표 시료의 양을 실시간으로 지속적으로 측정합니다. 샘플링 지점에서 시간당 최대 10kg의 시멘트가 플루트/인덕터에 의해 하위 샘플링됩니다. 시멘트는 연마성 제품이기 때문에 시료 흐름 경로는 측정 셀 안팎으로 세라믹이 늘어서 있습니다. 측정은 입자가 측정 셀을 통과하면 수신기 렌즈에 의해 빛이 산란되어 수집되고 검출기에 초점을 맞춰 고속으로 스캔, 기록 및 디지털화되어 연속적인 실시간 분석이 이루어진다는 점에서 실험실 작업과 유사합니다(그림 1).

그림 1. 화살표로 표시된 샘플링 플루트가 있는 BT-Online1의 전면 및 후면 모습.

온라인 결과와 실험실 결과 비교

온라인 결과는 Bettersize 실험실 시스템 및 기타 과거 기법과 어떻게 비교되나요? 베터사이즈는 실험실 레이저 회절 시스템과 온라인 시스템에서 측정한 결과를 비교하는 테스트를 수행했습니다.

온라인과 실험실 기기에서 사용하는 광학 시스템과 알고리즘이 다르기 때문에 측정 결과에는 약간의 차이가 있습니다. 두 가지 유형의 기기 모두에서 좋은 일관된 결과를 얻을 수 있으므로 결과 간의 좋은 상관관계를 얻을 수 있지만 절대값이 항상 정확히 같지는 않습니다.

그림 2와 3을 보면 온라인 시스템과 실험실 시스템에서 측정한 다양한 강도 등급의 시멘트의 일반적인 입자 크기 값과 함량이 상당히 일치한다는 것을 알 수 있습니다. 시멘트의 압축 강도가 증가함에 따라 두 기기에서 얻은 평균 입자 크기(D50)는 점차 감소하고 3~32μm %(시멘트의 28일 강도에 가장 중요한 기여도)의 함량은 천천히 증가합니다. 따라서 측정 결과는 좋은 상관관계를 보입니다.

그림 2. 실험실 및 온라인 시스템에서 얻은 다양한 시멘트의 평균 입자 크기(D50)

그림 3. 실험실 및 온라인 시스템에서 얻은 다양한 시멘트의 3~32μm 사이의 함량

또한 온라인 시스템과 습식 체 분석을 비교하는 테스트도 수행되었습니다. 레이저 회절의 장점 중 하나는 입자의 모든 방향을 측정하여 3차원을 모두 고려할 수 있다는 점으로 널리 알려져 있습니다. 그러나 체는 두 번째로 큰 치수만 보고하므로 가장 긴 입자 치수를 무시하여 불규칙한 모양의 입자를 과소 측정할 수 있습니다. 이와 같은 상황에서는 체 결과에서 크기 미달이 발생할 수 있음을 인정해야 하며, 이는 잘못된 것은 아니지만 입자의 가로 세로 비율에 따라 약간 다를 수 있습니다.

그림 4. 45um 이상의 시멘트 함량 분포에 대한 습식 체 결과 및 온라인 공정 결과

그러나 중요한 것은 체 결과가 온라인 공정 결과를 추적하는지 확인하는 것이며, 그림 4에서 볼 수 있듯이 테스트 결과 온라인 결과를 체로 측정한 결과와 비교했을 때 매우 성공적으로 추적했습니다. 베터사이즈 온라인에서 45미크론 이상의 입자 비율이 증가하면 체에서도 비례적으로 증가했고, 그 반대의 경우도 마찬가지였습니다.

결론

시멘트 산업의 경우, 동일한 원리를 기반으로 하지만 사람의 입력이 필요 없는 완전 자동화된 견고한 Bettersizer 온라인 레이저 시스템을 설치하는 것이 필수적입니다. 이 시스템은 % < 3 µm, % > 3 µm 및 < 32 µm, % > 45 µm와 같은 주요 파라미터를 실시간으로 제공하여 시멘트 입도를 측정할 수 있습니다. 이러한 현재 값을 시멘트 제어실에 설치된 컴퓨터에 저장된 최적 값과 비교할 수 있습니다. 분쇄 회로의 측정, 제어, 자동화 및 최적화를 통해 생산 비용을 절감하고 항상 일관된 고품질 제품을 생산하여 시멘트 공장의 수익성을 높일 수 있습니다.