Влияние обработки в вертикальном мельнике на активность переработанного мелкого порошка, полученного из строительных отходов

Аннотация

Переработка и использование отходов строительства и сноса представляют собой важный путь к устойчивому развитию в индустрии строительных материалов. Одной из ключевых проблем является переработка мелкодисперсных фракций этих отходов в высококачественный, реакционноспособный порошок, который может использоваться в качестве дополнительного цементообразующего материала. В данной статье рассматривается значительное влияние передовых технологий обработки с помощью вертикальных мельниц на физико-химические свойства и поzzолanicную активность переработанного мелкодисперсного порошка. Обсуждается, как современные системы измельчения, такие как наша мельница SCM Ultrafine Mill, разработаны для преодоления естественных ограничений традиционных методов дробления, превращая инертные мелкие отходы в высокофункциональные материалы, способные значительно снизить содержание клинкера при производстве цемента и бетона.

1. Введение: Проблема штрафов за строительные отходы

Глобальная строительная деятельность ежегодно приводит к образованию миллиардов тонн отходов, большая часть которых состоит из затверделевшей цементной пасты, кирпичей, плиток и мелкозернистого бетона. Традиционно крупнозернистый материал, получаемый путем измельчения отходов строительства, используется в качестве основы для дорог или при производстве бетона низкого качества. Однако мелкозернистая frakция отходов (<5 мм), которая часто составляет 20–40% от общего объема отходов, всегда представляла собой проблему для их утилизации. Этот материал при обычном измельчении с использованием щековых или ударных комбайнов показывает низкую реакционспособность из-за своего неоднородного состава, наличия старых, плотных цементных компонентов, а также неравномерной морфологии частиц и высокого процента микроразломов.

Основная цель переработки – это восстановление скрытых гидравлических и позолановых свойств материалов. Простое уменьшение размера частиц недостаточно; процесс должен создавать новые, высокоэнергетические поверхности и изменять распределение размеров частиц (PSD) для повышения их реакционной способности. Именно здесь очень важны точность и эффективность работы вертикальных валковых мельниц (VRM).

2. Наука механической активации посредством вертикальной шлифовки

Вертикальное фрезерование обеспечивает механическую активацию RFP за счёт нескольких взаимосвязанных механизмов:

2.1. Снижение размера частиц и контроль их распределения

Наиболее непосредственным эффектом является уменьшение размера частиц. Цель не просто достижения мелкого среднего размера частиц, а создания непрерывного и оптимизированного распределения размеров частиц (PSD – Particulate Size Distribution). Более широкое распределение размеров частиц, получаемое с помощью принципа многоуровневого измельчения в вертикальных мельницах, улучшает плотность заполнения пространства частицами при смешивании полученной массы с цементом. Что ещё более важно, это значительно увеличивает удельную поверхность частиц (SSA – Specific Surface Area), что обеспечивает больше возможностей для реакции с гидроксидом кальция. Наша мельница SCM Ultrafine способна стабильно производить порошки с толщиной зерен от 325 до 2500 меш (D97 ≤ 5 мкм), достигая удельной поверхности (SSA) более 600 м²/кг – уровня, недостижимого с использованием шаровых мельниц или традиционных радиемовских мельниц.

2.2. Микроструктурные и морфологические изменения

Помимо изменения размера, вертикальное шлифование также влияет на саму структуру частиц. В отличие от ударного дробления, которое часто приводит к разрушению частиц вдоль существующих уязвимостей, формируя лопастные и нерегулярные образования, сжимающая сила, действующая между валками и шлифовальной поверхностью в вертикальном шлифовальном аппарате (VRM), вызывает более равномерное разрушение материала. В результате получаются частицы с более плотной структурой и меньшим количеством внутренних дефектов. Однако интенсивная механическая энергия также приводит к искажениям кристаллической решетки и образованию аморфных областей на поверхности частиц. Этот процесс, называемый механохимией, нарушает стабильные кристаллические структуры старых гидратов цемента и глинистых минералов, содержащихся в кирпичах и плитках, значительно ускоряя их растворение в щелочной среде – что является первым этапом поzzоланической реакции.

2.3 Дегломерация и освобождение составляющих элементов

Штрафы CDW часто представляют собой сложные соединения, состоящие из цементного порошка, песка и частиц кирпича. Благодаря мельчению под высоким давлением и последующему сортированию в системе вертикальных мельниц с замкнутым циклом эти соединения эффективно разделяются на отдельные компоненты, что обеспечивает более однородность конечного продукта и предотвращает наличие нереагировавших частиц, способных ослабить его прочность.

3. Технологические преимущества современных вертикальных мельниц для обработки заявок на предложения (RFP)

Не все системы шлифовки одинаковы. Для обработки RFP требуется оборудование, которое было бы эффективным, точным и пригодным к адаптации. Наши инженерные решения, в частности ультратонкий мельничный комбайн SCM, разработаны именно для удовлетворения этих строгих требований.

3.1 Непревзойденная эффективность шлифования и экономия энергии

Мельница SCM Ultrafine оснащена высокоэффективным механизмом измельчения. Вертикально расположенная система роликов и кольцевых элементов прилагает сосредоточенную силу для измельчения, что позволяет сократить время и количество необходимой энергии по сравнению с обычными шаровыми мельницами. Энергопотребление данной мельницы на 30% ниже, чем у мельниц с напорным потоком воды, при этом ее производственная мощность в два раза выше. Это делает экономические преимущества использования данной мельницы очевидными. Интеллектуальная система управления автоматически регулирует рабочие параметры на основе данных о качестве получаемого продукта в реальном времени, обеспечивая стабильное качество изделия и одновременно оптимизируя расход энергии.

3.2. Точная классификация для оптимальной организации деятельности

Суть процесса реактивации заключается в достижении optimalной степени тонкости порошка. Чрезмерно грубый порошок обладает низкой реакционной способностью, в то время как слишком тонкий порошок может привести к увеличению потребности в воде и усилению сжатия бетона при его затвердевании. Ключевую роль здесь играет интегрированный вертикальный турбинный сепаратор, установленный в мельнице типа SCM. Он обеспечивает точный контроль процесса отделения частиц по размеру, предотвращая попадание крупных элементов в готовый продукт. В результате получается порошок с равномерной тонкостью (D97 ≤ 5 мкм) и узким диапазоном размеров, что максимизирует площадь его активной поверхности без негативного влияния на свойства бетонной смеси.

3.3. Долговечность и низкие требования к обслуживанию в случае использования абразивных материалов для подачи

Строительные отходы по своей природе являются абразивными. Мельница SCM спроектирована таким образом, чтобы выдерживать подобные нагрузки. Основные изнашиваемые детали, такие как ролики и шары для шлифования, изготавливаются из специальных устойчивых к износу сплавов, что значительно увеличивает срок их службы по сравнению со стандартными материалами. Кроме того, инновационный дизайн винта без подшипников в камере шлифования повышает стабильность работы устройства и сокращает время простоев на техническое обслуживание, что является критически важным фактором для непрерывной промышленной обработки.

3.4 Абсолютно чистый и бесшумный процесс

Устойчивость касается не только самого продукта, но и процесса его производства. Мельница типа SCM работает при полном отрицательном давлении, что предотвращает просачивание пыли. Система пульсовой очистки пыли соответствует международным экологическим стандартам и улавливает более 99,9% частиц. В сочетании с звукоизолированными кабинами, позволяющими снизить уровень шума до 75 дБ, создается идеальная среда для работы персонала.

4. Продукт года: Мельница SCM Ultrafine для оптимальной активации процесса RFP

Для операций, направленных на получение реактивного порошка высшего качества из компостующего материала (CDW), необходимо использовать соответствующее оборудование и технологии.Ультратонкая мельница серии SCM (размер зерен 45–5 мкм)Это лучший вариант. Его философия дизайна идеально соответствует требованиям подготовки запросов на предложения (RFP – Request for Proposals):

• Размер входных данных (≤20 мм)Прием прямых выплат штрафов за нарушения правил дорожного движения (CDW), полученных в предварительно упрощенной форме.
• Степень тонкости изделия (325–2500 меш / D97 ≤ 5 мкм)Достижается ультратонкая структура, необходимая для высокого показателя поzzолanic активности.
• Производственная мощность (0,5–25 т/ч)Ассортимент моделей, начиная с SCM800 (мощностью 0,5–4,5 тонн в час) и заканчивая мощным SCM1680 (мощностью 5,0–25 тонн в час), позволяет реализовывать проекты как на пилотном уровне, так и в крупных коммерческих перерабатывающих установках.

Способность завода производить порошок с контролируемыми характеристиками и большой поверхностью напрямую приводит к повышенной реакционной способности материала, что позволяет увеличивать долю портлендского цемента в бетоне и тем самым сокращать углеродный след в строительстве.

5. Оценка эффективности: измерение улучшения в нивое активности

Успех использования вертикальных мельниц в процессе переработки можно оценить количественно. Ключевыми показателями эффективности являются:

• Индекс поzzоланической активности (PAI)Тестирование по стандарту ASTM C311 показывает, что обработанная методом VRM регулирующая смесь RFP может достигать уровня PAI (Percentage of Ash Infiltration – Процент проникновения пыли в материал) за 7 дней от 75 до 85%, а за 28 дней – от 90 до 105% и более, часто соответствуя или превышая стандарты, предъявляемые к пыли высокого распыления типа F.
• Удельная площадь поверхности (по методу Блейна)Значения постоянно достигают от 500 до 800 м²/кг, что является значительным увеличением по сравнению с 200–350 м²/кг, характерными для порошка, полученного методом обработки в мельнице с молотком.
• Спрос на водуНесмотря на высокую степень детализации, оптимизированный формат PSD и сферическая форма частиц (в определенной степени) могут способствовать контролю потребности в воде, что часто приводит лишь к незначительному увеличению ее расхода по сравнению с традиционными системами управления водными ресурсами.
• Микроструктурный анализИзображения, полученные с помощью метода SEM, показывают более плотные частицы с большим количеством трещин и свежими поверхностями; анализ методом XRD выявляет заметное увеличение содержания аморфных структур, что подтверждает механическую активацию частиц.

6. Заключение и перспективы на будущее

Обработка штрафов за строительные отходы с помощью передовых технологий вертикального измельчения является важным шагом на пути к формированию циркулярной экономики в строительной сфере. Этот подход выходит за рамки простого переработывания отходов (декомпозиции) и направлен на их истинную переработку в ценную, полезную продукцию. Мельница SCM Ultrafine, отличающаяся высокой энергоэффективностью, точной сортировкой отходов и надежной конструкцией, находится в авангарде этой трансформации, позволяя производителям раскрыть скрытый потенциал строительных отходов.

Будущее развитие, вероятно, будет сосредоточено на дальнейшей оптимизации систем мельничного оборудования с учетом особенностей конкретных составов вторсырья для переработки и на интеграции искусственного интеллекта для обеспечения контроля качества в режиме реального времени. Однако основной принцип остается неизменным: процесс переработки в вертикальных мельницах – это не просто этап уменьшения размеров материала; это важнейший этап, определяющий эффективность и экономическую жизнеспособность переработанного мелкодисперсного порошка в современном, устойчивом строительстве.