Benefits and potentials of cement grinding with vertical roller mills

摘要

Die Holcim-Gruppe mit ihrem Hauptsitz in der Schweiz kann bei der Zement- und Hüttensandmahlung auf nahezu 20-jährige Erfahrungen im Betrieb von Vertikal-Rollenmühlen zurückblicken. Die durchweg positiven Ergebnisse, die in vielen Anlagen erzielt werden konnten, haben die Vertikal-Rollenmühle bei der Zementproduktion zur Standardmühle gemacht. Holcim betreibt heute bereits 33 Vertikal-Rollenmühlen, in denen 16 % aller Zemente, vornehmlich Kompositzemente, erzeugt werden. Wie die Erfahrungen gezeigt haben, ist die Zuverlässigkeit einer Vertikal-Rollenmühle mit anderen Mühlen vergleichbar. Auch der über mehrere Jahre betrachtete Instandhaltungsaufwand bewegt sich im Vergleich zu den anderen Mahlsystemen auf einem ähnlichen Level. Es gibt auch keine signifikanten Unterschiede zwischen der Entwicklung der Mörtelfestigkeit eines in der Vertikal-Rollenmühle produzierten Zements im Vergleich zu einem Kugelmühlenzement. Der spezifische elektrische Energiebedarf ist hingegen der Performance-Aspekt. Er liegt um ca. 30 % niedriger als bei der Kugelmühle. Um eine hohe Betriebsbereitschaft zu gewährleisten, muss dem Aufgabematerial hinsichtlich seines Korngrößenaufbaus und seiner Verteilung auf dem Mahlteller besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden. Prozessstörungen können Schäden am Getriebe des Mahltellerantriebs verursachen. Um diesbezügliche Einflüsse kontrollieren und verhindern zu können, hat Holcim ein VRM Protection Concept entwickelt. Der gegenwärtige Entwicklungsstand der Vertikal-Rollenmühle zeigt noch Potenziale für weitere technologische Verbesserungen seitens der Mühlenhersteller. Die beträchtlichen Differenzen bei den spezifischen Gasbedarfen bei verschiedenen Mühlenherstellern unterstreichen die Notwendigkeit zur Optimierung des Mahlraumdesigns. Hier sind auch Lösungen gefragt, den Mahlprozess ohne den Einsatz von Wasser zu stabilisieren. Die Industrie ist inzwischen mit alternativen Antriebslösungen für den Mahlteller auf den Markt getreten. Die Verfügbarkeit einer Vertikal-Rollenmühle und ihre Betriebskosten hängen sehr entscheidend auch von der angewandten Strategie und der technischen Lösung des Verschleißteilkonzepts ab. 6en dabei anzustrebenden Standard setzt heute die Hochdruckzerkleinerung. Zum Schluss muss noch der Fokus auf das Design und Engineering von Materialaufgabebunkern, Zuteileinrichtungen und die Schüttgutfördertechnik im Allgemeinen gelenkt werden, um das Handling von einer Vielzahl von Materialien besser als bisher bewerkstelligen zu können.%The Holcim Group with its headquarter in Switzerland looks back on nearly 20 years of experience with the operation of vertical roller mills in clinker and slag grinding. Positive results in many plants have made with vertical roller mills, Holcim's standard mill for cement production. Today, the Group operates 33 mills, grinding 16 % of all products, mostly composite cements. Experience shows that the reliability of a vertical roller mill is comparable to other mills. Maintenance expenditure, when looked at over a timeframe of several years, is also at a similar level to other grinding systems. There are no significant differences between mortar strength development of a vertical roller mill versus a ball mill cement for the typically produced composite products. Experience proves also that other product quality aspects, such as workability, make the vertical roller mill suitable to grind quality products. Specific electrical energy consumption is the performance aspect where the vertical roller mill has a clear advantage over the ball mill. The demand of electrical energy is around 30 % lower. A high performing mill operation requires special attention to material feed size and distribution onto the grinding table. Process disturbances can cause damages to the gear reducer. To monitor and counteract on the respective influencing factors, Holcim developed a VRM Protection Concept, which proved to be an essential tool to ensure mill and reducer reliability. Today's development stage of the vertical roller mill shows potentials for further technological improvement by the manufacturers. The considerable differences in specific gas flow requirement between the available designs proves the need to optimize mill internal design. Water injection is widely applied but detrimental to process and product performance. Solutions are nessecary to stabilize the grinding process avoiding water usage. The industry has come up with alternative drive solutions. For a wider usage, they must become available at a competitive cost to conventional gear reducers. Vertical roller mill reliability and the costs of operation are depending much on the wear parts solution and strategy. The benchmark sets today the roller press technology with better solutions for high wear application. Finally, focus has to be put on design and engineering of bins, feeders and conveyors to allow proper handling of a wide range of additives.