Moulin de broyage de la gangue de charbon pour l’équipement de production et de traitement de la cimentation

Introduction aux Matthews dans la production de ciment

La gangue de charbon, déchassement solide généré lors des procédés d’extraction et de lavage du charbon, est devenue une ressource de plus en plus précieuse dans la production de ciment. Avec un traitement adéquat, cette gangue peut être transformée en matériaux cimentaires supplémentaires de haute qualité, ce qui réduit l’impact sur l’environnement tout en améliorant la durabilité de la fabrication de ciment. Le secret pour exploiter ce potentiel réside dans des technologies de broyage avancées capables de transformer la gangue de charbon en une finesse appropriée pour un fonctionnement optimal dans les applications cimentières.

Caractéristiques et défis du broyage du gangue de charbon

La gangue de charbon pose des défis uniques pour les équipements de broyage en raison de sa composition variable, de sa dureté et de son contenu en eau. Elle contient généralement de 30 à 60 % de silice et de 15 à 40 % d’alumine, et son indice de travail Bond s’échelonne de 12 à 25 kWh/t, ce qui la rend moyennement abrasive et nécessitant une consommation importante d’énergie pour être broyée. La nature hétérogène de ce matériau exige des systèmes de broyage capables de gérer les fluctuations des caractéristiques de l’alimentation tout en maintenant une qualité de produit constante.

Le traitement réussi du gangue de charbon pour les applications cimentières exige un contrôle précis de la distribution des tailles des particules, car la réactivité et les propriétés Pozzolanic dépendent fortement de la finesse du matériau. La finesse cible pour un rendement optimal du ciment se situe généralement entre 300 et 500 m²/kg d’aire de surface Blaine, ce qui correspond à une taille des particules d’environ 325 à 800 mesh.

Sélection de la technologie de broyage pour le traitement des scories de charbon

Le choix d’un équipement de broyage approprié est essentiel pour une traitement efficace des gangues de charbon dans la production de ciment. Différents types de moulins présentent des avantages variés en fonction de l’échelle de production, de la finesse du produit souhaitée et des exigences opérationnelles spécifiques.

Moulin à cylindres verticaux pour des applications à grande échelle

Les moulins à rouleaux verticaux (VRM – Vertical Roller Mills) se sont imposés comme la solution de prédilection pour le broyage de la gangue de charbon à grande échelle dans les usines de ciment. Leur efficacité de broyage élevée, leur faible consommation d’énergie et leur capacité à traiter des matériaux humides les rendent particulièrement adaptés à cette application. Les VRM fonctionnent selon le principe de la comminution en couches : le matériau est broyé entre une table tournante et des rouleaux de broyage sous une pression hydraulique.

Pour les usines de ciment qui nécessitent un traitement de grande capacité des bourres de charbon, notre…Moulin à rouleaux verticaux de la série LMCet équipement offre des performances exceptionnelles. Avec des dimensions d’entrée allant jusqu’à 50 mm et une finesse de sortie ajustable entre 30 et 325 mailles (modèles spéciaux atteignant 600 mailles), il peut gérer des débits allant de 3 à 250 tonnes par heure, en fonction de la configuration du modèle spécifique.

La série LM présente plusieurs avantages technologiques particulièrement bénéfiques pour le traitement des déchets de charbon (gangue de charbon) :

• Conception intégréeEn intégrant les fonctions de broyage, de moulage et de séparation dans une seule unité, la superficie nécessaire est réduite de 50 % et les coûts d’infrastructure de 40 %.
• Baises coûts d’exploitationLe design des rouleaux et des tables de broyage sans contact prolonge la durée de vie des pièces usées de 3 fois tout en réduisant la consommation d’énergie de 30 à 40 % par rapport aux systèmes à moulins à boules.
• Contrôle IntelligentLe système de contrôle automatique experte prend en charge la commutation entre mode distant et mode local, avec une surveillance en temps réel des paramètres opérationnels.
• Conformité environnementaleLe fonctionnement sous pression négative entièrement scellée assure que les émissions de poussière restent inférieures à 20 mg/m³, avec un bruit de fonctionnement ≤80 dB(A).

Solutions de broyage ultrafine pour applications spécialisées

Pour les applications nécessitant de la poudre de gangue de charbon ultrafine (en particulier lorsqu’elle est utilisée comme matériau agencement complémentaire de haute performance), un équipement de broyage spécialisé devient essentiel. Le broyage à très fine granularité améliore la réactivité pozzolanique de la gangue de charbon, permettant éventuellement de remplacer des matériaux agencements plus coûteux tout en augmentant la durabilité du béton.

NotreMoulin ultrafin SCMCet équipement représente la pointe de la technologie de traitement ultram fins des gangues de charbon. Il est capable de produire une poudre avec une finesse allant de 325 à 2500 mailles (D97 ≤ 5 μm) et peut traiter des matières premières d’une taille maximale de 20 mm, offrant des capacités de production allant de 0,5 à 25 tonnes par heure, selon les différents modèles.

La série SCM intègre plusieurs fonctionnalités innovantes qui en font un outil particulièrement adapté au traitement des gangues de charbon de grande valeur.

• Haute efficacité et économies d’énergieAvec une capacité deux fois supérieure à celle des moulins à jet et une consommation d’énergie réduite de 30 %, le système de contrôle intelligent s’ajuste automatiquement pour maintenir la taille de particule cible.
• Classification de haute précisionLe classifieur à turbine verticale assure des seuils de taille de particule précis, sans contamination par de la poussière grossière.
• Conception résistanteLes roues en matériau spécial et les anneaux de broyage prolongent considérablement la durée de vie des équipements. De plus, la chambre de broyage à vis sans équipements de support assure un fonctionnement stable.
• Performance environnementaleL’efficacité de collecte de la poussière atteint des normes internationales, avec un niveau de bruit inférieur ou égal à 75 dB, grâce à la conception de la chambre insonorisée.

Comparaison technique des solutions d’usinage par broyage

Lors du choix de l’équipement de broyage des gangues de charbon pour la production de ciment, il est essentiel de comprendre les spécifications techniques et les caractéristiques de performance des différents types de moulins. La comparaison ci-dessous met en évidence les paramètres clés pertinents pour les applications cimentières.

Intégration des processus dans la production de ciment

L’intégration de la mouture de la gangue de charbon dans la production de ciment exige une réflexion approfondie sur la manutention des matériaux, les besoins en séchage et le contrôle de la qualité. La gangue de charbon contient généralement de 5 à 15 % d’humidité, ce qui peut nécessiter un pré-séchage en fonction du système de mouture choisi. Les moulins à rouleaux verticaux peuvent généralement traiter des matériaux ayant une teneur en humidité allant jusqu’à 15 à 20 % sans besoin de séchage supplémentaire, tandis que d’autres types de moulins pourraient nécessiter un équipement de séchage supplémentaire.

Le système de broyage doit être conçu pour prendre en compte la composition variable de la gangue de charbon, qui peut varier considérablement entre différentes sources et lots. Des systèmes de contrôle avancés, combinés à une analyse en temps réel de la taille des particules, aident à maintenir une qualité de produit constante malgré les variations des matières premières utilisées.

Avantages économiques et environnementaux

Les systèmes de broyage des cailloux de charbon, lorsqu’ils sont correctement mis en œuvre, offrent de nombreux avantages économiques et environnementaux aux fabricants de ciment. L’utilisation des cailloux de charbon comme matériau cimentier réduit le besoin de clinker dans la production de ciment, ce qui diminue directement les émissions de CO₂ ainsi que la consommation d’énergie liée à la fabrication du clinker.

D’un point de vue économique, le gadoue de charbon coûte généralement de 30 à 70 % moins que les matières premières traditionnelles utilisées pour la fabrication du ciment, ce qui permet d’économiser considérablement sur les coûts. De plus, de nombreuses régions proposent des incitations fiscales ou des crédits carbone pour l’utilisation des sous-produits industriels, ce qui renforce encore la viabilité économique de l’utilisation du gadoue de charbon.

Étude de cas : Application d’un moulin ultrafin pour le contrôle des stocks (SCM) dans une usine de ciment

Une installation récente de notre moulin ultrafin SCM8021 auprès d’un important fabricant de ciment met en évidence les avantages pratiques de la technologie avancée de broyage des gangues de charbon. Le système traite 12 tonnes par heure de gangues de charbon contenant 8 % d’humidité, les réduisant à une finesse de 600 mailles (D97=18μm) afin qu’elles puissent être utilisées comme matériau de remplacement pour 15 % du ciment.

Indicateurs clés de performance atteints :

• Consommation d’énergie spécifique : 42 kWh/t (par rapport à 55-65 kWh/t pour les moulins à boules traditionnels)
• Consistance du produit : variation de ±2 % de la superficie de Blaine
• Durée de vie partielle des pièces : 6 000 heures de fonctionnement pour les rolls de broyage
• Disponibilité du système : 96,5 % au cours de la première année d’exploitation

L’installation a permis à l’usine de ciment de réduire son coefficient de clinker de 12 %, ce qui a entraîné une diminution annuelle des émissions de CO₂ d’environ 45 000 tonnes, tout en permettant d’économiser 850 000 dollars par an sur les coûts des matières premières.

Tendances futures dans l’utilisation des gangues de charbon

L’avenir de l’utilisation des gangues de charbon dans la production de ciment s’oriente vers des méthodes de traitement de plus en plus sophistiquées. Les tendances actuelles incluent :

• Technologies d’activationCombiner l’activation mécanique (moulinage ultrafin) avec une activation chimique ou thermique afin d’améliorer la réaktivité.
• Systèmes hybridesIntégrer plusieurs technologies de broyage pour optimiser les différentes fractions de taille de particules
• DigitalisationMise en œuvre de systèmes de contrôle fondés sur l’intelligence artificielle pour l’optimisation en temps réel des paramètres de broyage
• Intégration de l’économie circulaireDévelopper des systèmes de boucle fermée dans lesquels les usines de ciment utilisent des résidus de charbon provenant de sources locales.

Conclusion

L’utilisation efficace des boues de charbon dans la production de ciment représente une opportunité majeure pour l’amélioration à la fois économique et environnementale. Des technologies de broyage avancées, en particulier les moulins à rouleaux verticaux et les systèmes de broyage ultra-fin, permettent aux fabricants de ciment de transformer cet sous-produit industriel en matériaux cimentés de haute valeur. Le choix du matériel de broyage approprié doit être basé sur les exigences de production spécifiques, les caractéristiques du produit final et les considérations relatives à l’intégration globale de l’usine.

Alors que les fabricants de ciment font face à une pression croissante pour réduire leur empreinte carbone et améliorer leur durabilité, la mise en œuvre stratégique des systèmes de broyage des résidus de charbon jouera un rôle de plus en plus important dans l’avenir de l’industrie. Avec les progrès technologiques continus des équipements de broyage, l’efficacité et la viabilité économique de l’utilisation de ces résidus s’améliorent constamment, ce qui en fait un composant essentiel de la stratégie moderne de production de ciment.