Çimento Hammaddelerinin Öğütülmesinde Enerji Optimizasyonu

Abstract

Bu tez kasamında, çimento üretim süreci ve özellikle öğütme kademesi incelenmiş, yapılan literatür çalışmalarından sonra, öğütme kademesinde gerçekleştirilebilecek bazı değişimlerin, sarf edilen enerji üzerindeki etkileri araştırılmış ve söz konusu öğütme işlemleri için optimum koşullara ulaşılmaya çalışılmıştır. Deneysel çalışmalar 2 farklı öğütme kademesi göz önüne alınarak 3 farklı aşamada yapılmıştır. 1.kademe öğütme, çimentonun ana hammeddesini oluşturan kireçtaşı, kil ve marn’ın yaklaşık -90 mikron boyutuna öğütülmesi (farin) kademesidir. Çalışmada iki tip “Marn” kullanılmıştır. Bu kademede besleme boyutunun, bilya yüklemesinin ve kompozisyonunun enerji sarfiyatı üzerindeki etkileri araştırılmıştır. 2. kademe öğütmede ise (çimento öğütme) “kompoze çimento” karışımı esas alınarak öncelikle klinkerin ve katkı maddelerinin (Curuf+Tras+Kireçtaşı+Alçıtaşı) ayrı ayrı Bond iş indeksleri bulunmuş daha sonra karışım çimentonun Bond iş indeksi bulunarak klinker ve katkı maddelerinin ayrı ayrı ve beraber öğütülmeleri durumunda sarf edilecek enerjiler karşılaştırılmıştır. Son aşamada karışım çimento, klinker ve katkı maddeleri, laboratuvar tipi bilyalı aktarmalı değirmende aynı koşullar altında öğütülmüş ve boyut analizleri yapılmıştır. Bu sayede malzemelerin ayrı ayrı ve birlikte bulunmaları halinde öğünme karakteristikleri anlaşılmaya çalışılmıştır. Yapılan deneyler sonucunda, bilya yükü %38-40 arasında olan değirmenlerin kullanılması durumunda, öğütmede kullanılan enerjide önemli bir tasarrufun sağlanacağı ve çimento öğütme kademesinde, klinker ve katkı maddelerinin ayrı ayrı öğütülmeleri yerine beraber öğütülmelerinin, daha az enerji sarfına neden olduğu saptanmıştır.

In this thesis, cement production process, especially grinding stage of the process was investigated. Firstly, the literature surveys were completed and then some improvements made for grinding stage and their effects at the stages were investigated. At this point, optimum operating parameters were found. Considering two different stages of cement grinding, experimental studies were done at three different steps. Grinding of limestone, clay and marl which are the main components of the cement to approximately -90 micron is the first stage of the cement grinding. In this step, two types of marl were used. At this stage, effects of feed size, ball charge and ball composition were searched. At the second stage of this work, clinker’s and additives’ (slag, trass, limestone and gypsum) bond work index were found separately. After that, composite cement was formed with clinker and additives and this mixture’s bond work index was also determined, so that separate grinding and grinding of mixture were compared. Mixture’s bond work index was found as 13,59 kWh/t. The arithmetic mean of components’ bond work index values is 14,90 kWh/t. As a result of this investigation, it is stated that grinding as mixture of cement give better results than separate grinding. Finally, clinker and additives (slag, trass, limestone and gypsum) were ground under the same conditions. At this stage, laboratory type of ball mill was used. The aim of this study is to understand grinding characteristics of the cement components. As a result of the experiments, consumed energy at the grinding will be saved if mills with %38-40 ball charge are used in the grinding of cement. Moreover, grinding with mix form of clinker and additives has better results than separate grinding of these components considering consumed energy.