Công nghệ xử lý nào được sử dụng để nghiền Coke đã được nung cháy thành bột?

Giới thiệu về quá trình xay than cốc đã qua nung đốt

Coke dầu được nung cháy (Calcined Petroleum Coke – CPC) là một vật liệu công nghiệp quan trọng, được sản xuất bằng cách đun nóng coke dầu ở nhiệt độ cao (1200–1400°C) để loại bỏ các chất bay hơi và tạo ra cấu trúc tinh thể. Vật liệu thu được sau quá trình này đòi hỏi công nghệ xay nhuyễn chuyên biệt để chuyển đổi thành bột mịn, được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau như anốt nhôm, điện cực graphite, chất màu từ titan dioxide và các sản phẩm carbon khác. Quy trình xay nhuyễn phải đạt được sự phân bố kích thước hạt chính xác, đồng thời giữ nguyên độ tinh khiết của sản phẩm và giảm thiểu tình trạng nhiễm bẩn.

Độ cứng và tính mài mòn của than cốc đã qua đốt cháy đặt ra những thách thức đáng kể đối với các thiết bị xay nghiền. Với độ cứng theo thang Mohs thường dao động từ 2,5 đến 4,5 và chứa nhiều tạp chất có tính mài mòn ở các mức độ khác nhau, việc lựa chọn công nghệ xay nghiền phù hợp trở nên rất quan trọng đối với hiệu quả vận hành và chất lượng sản phẩm. Bài viết này tìm hiểu về công nghệ xử lý toàn diện để nghiền than cốc thành bột, tập trung vào việc lựa chọn thiết bị, tối ưu hóa quy trình và những tiến bộ công nghệ.

Các nguyên tắc cơ bản trong quá trình nghiền than cốc đã được nung cháy

Đặc tính vật liệu và yêu cầu đối với quá trình mài

Coke nung thấp có những đặc tính vật liệu độc đáo, trực tiếp ảnh hưởng đến việc lựa chọn công nghệ xay nghiền. Cấu trúc tinh thể của vật liệu, hình thành trong quá trình nung thấp, tạo nên một vật liệu có tính chất đặc biệt (không đồng nhất về mặt các phương hướng tinh thể), dẫn đến độ cứng khác nhau tùy theo hướng tinh thể đó. Đặc tính này ảnh hưởng đến cơ học vỡ của vật liệu trong quá trình xay nghiền, đòi hỏi phải sử dụng thiết bị có khả năng tạo ra nhiều loại lực khác nhau như lực nén, lực va đập và lực cắt.

Các mục tiêu chính của quá trình xay nghiền đối với than cốc đã được nung cháy bao gồm:

• Đạt được phân bố kích thước hạt mục tiêu (thông thường D50: 10–30μm đối với loại anốt, 5–15μm đối với các ứng dụng đặc biệt)
• Giảm thiểu sự khác biệt về hình dạng hạt nhằm nâng cao mật độ đóng gói
• Duy trì mức ô nhiễm thấp (thường <100ppm các tạp chất kim loại)
• Tối ưu hóa mức tiêu thụ năng lượng trong khi tăng cường tối đa sản lượng đầu ra
• Đảm bảo chất lượng sản phẩm ổn định thông qua việc kiểm soát quy trình một cách hiệu quả

Lựa chọn cơ chế mài (Grinding Mechanism Selection)

Việc lựa chọn cơ chế nghiền phụ thuộc vào các yêu cầu về thông số sản phẩm cuối cùng và quy mô sản xuất. Có ba nguyên lý nghiền chính được sử dụng trong quá trình xử lý than cốc đã được nung:

1. Nghiền áp suấtÁp dụng áp lực tối ưu một cách dần dần giữa các bề mặt mài, lý tưởng để tạo ra sự phân bố kích thước hạt có kiểm soát với lượng hạt mịn được tạo ra ở mức thấp nhất.
2. Nghiền bằng phương pháp va đậpSử dụng các va chạm có vận tốc cao giữa các hạt và các bộ phận mài, rất hiệu quả cho các yêu cầu về độ mịn từ thô đến trung bình.
3. Phương pháp mài bằng cách làm giảm chiều dày vật liệu (Attrition Grinding)Quá trình này bao gồm hành động ma sát giữa các hạt trong một không gian hạn chế, phù hợp cho các ứng dụng nghiền siêu mịn.

Các hệ thống nghiền hiện đại thường kết hợp nhiều cơ chế khác nhau nhằm tối ưu hóa hiệu suất và chất lượng sản phẩm. Việc lựa chọn giữa quy trình nghiền khô và nghiền ướt cũng là một yếu tố quan trọng cần cân nhắc; trong trường hợp ứng dụng cho than cốc đã được nung, quy trình nghiền khô được ưa chuộng hơn nhờ tính kỵ nước của vật liệu và việc tránh được nhu cầu sấy khô sau đó.

Công nghệ thiết bị nghiền dùng cho than cốc đã được nung cháy

Hệ thống xay mịn siêu tinh

Đối với các ứng dụng yêu cầu bột cokes nung chín có kích thước hạt mịn hoặc siêu mịn (độ mịn 325–2500 mesh), cần phải sử dụng thiết bị xay chuyên dụng.SCM Ultrafine MillThiết bị này đại diện cho tiên tiến nhất trong công nghệ nghiền siêu mịn, được thiết kế đặc biệt cho các loại vật liệu như than cốc đã được nung cháy. Với khả năng xử lý vật liệu có kích thước lớn nhất ≤20mm và độ mịn đầu ra trong phạm vi từ 325 đến 2500 lưới (D97≤5μm), thiết bị này đạt được hiệu quả nghiền đáng kể trong khi vẫn duy trì mức tiêu thụ năng lượng thấp.

Những ưu điểm về công nghệ của máy xay siêu mịn SCM bao gồm:

• Hiệu suất cao và tiết kiệm năng lượngVới công suất gấp đôi so với các máy xay kiểu jet mill và mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn 30%, dòng sản phẩm SCM được trang bị hệ thống điều khiển thông minh có khả năng tự động theo dõi và điều chỉnh để đạt độ mịn sản phẩm tối ưu.
• Phân loại độ chính xác caoMáy phân loại bằng tuabin đứng đảm bảo việc phân chia kích thước hạt một cách chính xác mà không bị nhiễm bẩn bởi bụi thô, từ đó mang lại chất lượng sản phẩm cực kỳ đồng đều.
• Thiết kế bền vữngCấu tạo của bánh rulo làm từ vật liệu đặc biệt và vòng mài giúp kéo dài thời gian sử dụng nhiều lần so với các thiết kế thông thường; trong khi buồng mài không sử dụng ổ bi đảm bảo hoạt động ổn định.
• Tuân thủ quy định về môi trườngHiệu suất thu gom bụi của hệ thống này vượt qua các tiêu chuẩn quốc tế, và thiết kế buồng cách âm giúp giữ mức độ ồn dưới 75dB.

Nguyên lý hoạt động bao gồm việc sử dụng động cơ chính để quay vành mài ba tầng; vật liệu được phân tán vào đường mài nhờ lực ly tâm, sau đó bị nén và nghiền bởi các bánh xe, và được mài dần qua các lớp khác nhau trước khi được thu gom cuối cùng bằng hệ thống thu gom bằng cyclone và hệ thống loại bỏ bụi puls.

Giải pháp xay mịn cỡ vừa

Đối với các ứng dụng yêu cầu bột cokes nung ở độ mịn trung bình (kích thước mắt lưới 30-325),Dây máy xay hình bình hành MTW SeriesThiết bị này cung cấp sự cân bằng tối ưu giữa công suất sản xuất, hiệu quả sử dụng năng lượng và chất lượng sản phẩm. Với khả năng xử lý nguyên liệu có kích thước ≤50mm và độ mịn sản phẩm dao động từ 30 đến 325 mESH (tương đương 0,038mm), thiết bị có khả năng sản xuất từ 3 đến 45 tấn mỗi giờ, tùy thuộc vào model được lựa chọn cụ thể.

Các tính năng công nghệ chính của dòng MTW bao gồm:

• Thiết kế xẻng chống mài mònLưỡi xẻng được kết hợp giúp giảm chi phí bảo trì, trong khi thiết kế cong kéo dài thời gian sử dụng của bánh mài.
• Kênh thông khí được tối ưu hóaThiết kế ống dẫn khí cong giúp giảm thiểu mất mát năng lượng trong quá trình lưu thông khí, nâng cao hiệu suất truyền tải khí. Các tấm bảo vệ có độ bền cao được sử dụng để bảo vệ bề mặt làm việc của ống dẫn khí.
• Hệ truyền động bánh răng nghiêng tích hợpĐạt được hiệu suất truyền dẫn lên đến 98%, đồng thời tiết kiệm không gian và giảm chi phí lắp đặt.
• Cấu trúc xoắn ốc chịu mài mònThiết kế không gây tắc nghẽn giúp tăng hiệu quả phân loại không khí, đồng thời giảm chi phí bảo trì lên đến 30%.

Nguyên lý hoạt động bao gồm việc động cơ chính điều khiển các bánh xay quay quanh trục trung tâm, đồng thời chúng cũng tự quay để tạo ra lực ly tâm. Các xẻng đưa vật liệu vào giữa vòng xay và các bánh xay, tạo thành một lớp vật liệu; quá trình nghiền diễn ra hiệu quả nhờ vào việc ép nén, và hệ thống phân loại kiểm soát chính xác độ mịn của sản phẩm cuối cùng.

Tối ưu hóa quy trình và các yếu tố kỹ thuật cần xem xét

Chuẩn bị trước khi nghiền và kiểm soát nguyên liệu đầu vào

Việc xay than cốc đã được nung đúng cách đạt hiệu quả tối ưu bắt đầu từ khâu chuẩn bị nguyên liệu đúng cách. Than cốc thô sau khi nung thường cần được nghiền sơ bộ để đạt kích thước phù hợp cho thiết bị xay chính. Máy nghiền bằng búa và máy nghiền hàm thường được sử dụng cho mục đích này, giúp giảm kích thước vật liệu từ hình khối (thường từ 50–100mm) xuống kích thước cần thiết cho máy xay (thông thường <20mm đối với máy xay siêu mịn, <50mm đối với máy xay mịn trung bình).

Những yếu tố quan trọng cần xem xét trong quá trình chuẩn bị trước khi nghiền bao gồm:

• Kiểm soát độ ẩm (thông thường được duy trì dưới 1% để đảm bảo quá trình nghiền khô diễn ra tối ưu)
• Phát hiện và loại bỏ kim loại nhằm ngăn chăn hư hỏng thiết bị cũng như nhiễm bẩn sản phẩm
• Ổn định tốc độ cung cấp nguyên liệu để đảm bảo lượng vật liệu được đưa vào buồng mài luôn ổn định
• Quản lý nhiệt độ nhằm ngăn chặn sự suy giảm chất lượng sản phẩm do ảnh hưởng của nhiệt độ

Phân loại và Kiểm soát Sản phẩm

Các hệ thống nghiền coke được luyện trong điều kiện hiện đại tích hợp công nghệ phân loại tiên tiến nhằm đạt được việc kiểm soát chính xác kích thước hạt. Cả các hệ thống phân loại tĩnh và động đều được sử dụng, và việc lựa chọn phụ thuộc vào yêu cầu về độ mịn cụ thể và quy mô sản xuất. Các thông số phân loại quan trọng bao gồm:

• Độ chính xác của điểm cắt và độ sắc nét trong việc phân biệt
• Hiệu suất phân loại và thu hồi tiền phạt
• Mức tiêu thụ năng lượng trên mỗi tấn sản phẩm đã được phân loại
• Yêu cầu bảo trì và khả năng chống mài mòn

Sự kết hợp giữa hệ thống giám sát kích thước hạt theo thời gian thực với việc tự động điều chỉnh thiết bị phân loại thể hiện trình độ công nghệ hiện đại nhất trong ngành xử lý cốc calcined (cốc được nung cháy). Các hệ thống tiên tiến sử dụng máy phân tích khuếch tán laser hoặc phần mềm phân tích hình ảnh kỹ thuật số trực tuyến để cung cấp dữ liệu phản hồi liên tục, hỗ trợ quá trình tối ưu hóa sản xuất.

Hướng dẫn lựa chọn thiết bị

Các yếu tố kỹ thuật và kinh tế cần được xem xét

Việc lựa chọn công nghệ mài phù hợp cho than cốc đã được nung cháy đòi hỏi phải đánh giá cẩn thận nhiều yếu tố khác nhau:

Đối với các ứng dụng yêu cầu độ tinh khắc cực cao,Máy xay SCM UltrafineDòng sản phẩm này cung cấp các giải pháp toàn diện với nhiều mẫu máy khác nhau, từ SCM800 (0,5–4,5 tấn/giờ, 75kW) đến SCM1680 (5,0–25 tấn/giờ, 315kW), đảm bảo việc lựa chọn thiết bị phù hợp cho mọi yêu cầu sản xuất. Hệ thống phân loại tuabin dọc mang lại độ chính xác vô song trong việc kiểm soát kích thước hạt, điều rất quan trọng đối với các ứng dụng than cốc được nung ở nhiệt độ cao.

Đối với các yêu cầu có độ chi tiết vừa phải,Dây chuyền MTW – Máy xay hình thang (Trapezium Mill)Các mẫu máy như MTW110 (3–9 tấn/giờ, 55kW) đến MRN218 (15–45 tấn/giờ, 280kW) mang lại giá trị vượt trội về hiệu suất hoạt động. Hệ thống ống khí cong mang tính đổi mới và bộ truyền động cơ sở được tích hợp giúp nâng cao hiệu quả hoạt động một cách chưa từng có so với các hệ thống mài truyền thống.

Thực hành tốt nhất trong vận hành và bảo trì

Tối ưu hóa hiệu suất mài nhám

Để tối ưu hóa hiệu suất và tuổi thọ của thiết bị xay than cốc đã qua quá trình nung, cần tuân thủ các thực hành vận hành tốt đã được thiết lập:

• Chất lượng thức ăn ổn địnhDuy trì sự phân bố đồng đều kích thước hạt nguyên liệu và hàm lượng ẩm để đảm bảo độ ổn định trong quá trình xay nghiền.
• Các thiết lập tối ưu cho bộ phân loại (Optimal Classifier Settings)Định kỳ hiệu chuẩn và điều chỉnh tốc độ của bộ phân loại dựa trên yêu cầu về độ mịn của sản phẩm và tình trạng mài mòn.
• Theo dõi việc mặc đồThực hiện việc kiểm tra và đo lường có hệ thống các bộ phận tiếp xúc với quá trình mài mòn quan trọng, bao gồm các bánh mài, vòng và lưỡi phân loại.
• Quản lý năng lượngTheo dõi mức tiêu thụ năng lượng cụ thể (kWh/ton) như một chỉ số hiệu suất quan trọng để tối ưu hóa quy trình.

Chiến lược Bảo trì Dự phòng

Các chương trình bảo trì hiệu quả cho thiết bị xay coke nung cháy nên bao gồm:

• Kiểm tra định kỳ và thay thế các bộ phận bị mòn dựa trên kỳ vọng về thời gian sử dụng được ghi chép trong tài liệu.
• Theo dõi và phân tích rung động để phát hiện các vấn đề kỹ thuật đang phát sinh
• Bảo dưỡng hệ thống bôi trơn theo các hướng dẫn của nhà sản xuất
• Cân bằng các bộ phận phân loại và kiểm tra sự đồng bộ trong quá trình tắt máy theo lịch trình đã định
• Tài liệu đầy đủ về các hoạt động bảo trì và thời gian sử dụng của các bộ phận

Xu hướng phát triển trong công nghệ nghiền than cốc đã calcined

Sự phát triển của công nghệ xay than cốc đã nung tiếp tục tập trung vào một số lĩnh vực then chốt:

• Số hóa và tích hợp IoTTriển khai các cảm biến thông minh và phân tích dữ liệu nhằm thực hiện công tác bảo trì dự đoán và tối ưu hóa quy trình sản xuất.
• Khoa học Vật liệu Tiên tiếnPhát triển các vật liệu chống mài mòn cao cấp nhằm kéo dài thời gian sử dụng của các bộ phận
• Các đổi mới về hiệu quả năng lượngCác thiết kế buồng nghiền mới và hệ thống phân loại giúp giảm mức tiêu thụ năng lượng trên mỗi đơn vị sản phẩm.
• Thiết kế hệ thống模块 hóa (Modular System Design)Các cấu hình thiết bị linh hoạt giúp nhanh chóng thích ứng với những yêu cầu sản phẩm thay đổi.
• Các cải tiến nhằm nâng cao tính bền vữngCải thiện khả năng thu gom bụi, giảm tiếng ồn và nâng cao tổng thể hiệu suất về môi trường.

Các nhà sản xuất thiết bị không ngừng đổi mới, với các công ty phát triển các hệ thống nghiền thế hệ tiếp theo, kết hợp những tiến bộ này nhưng vẫn đảm bảo độ tin cậy và hiệu suất mà ngành công nghiệp sản xuất than cốc đòi hỏi.

Kết luận

Công nghệ chế biến để nghiền than cốc nung thành bột đã có những bước phát triển đáng kể; các thiết bị hiện đại mang lại mức hiệu quả chưa từng có, chất lượng sản phẩm cao và độ tin cậy vận hành tốt. Việc lựa chọn giữa hệ thống nghiền siêu mịn và hệ thống nghiền mịn vừa phụ thuộc vào các yêu cầu cụ thể của ứng dụng.Máy xay siêu mịn SCM Ultrafine MillvàDòng máy xay hình chữ nhật MTW SeriesĐại diện cho các giải pháp tối ưu trong các phạm vi độ tinh khác nhau của chúng.

Việc triển khai thành công đòi hỏi sự hiểu biết toàn diện về đặc tính vật liệu, cơ chế nghiền, nguyên tắc phân loại và các phương pháp vận hành tốt nhất. Khi công nghệ không ngừng phát triển, ngành sản xuất than cốc sẽ có thể mong đợi những cải tiến thêm về hiệu quả sử dụng năng lượng, kiểm soát chất lượng sản phẩm và hiệu suất môi trường, nhằm đảm bảo rằng quá trình công nghiệp quan trọng này vừa khả thi về mặt kinh tế vừa bền vững về môi trường.