The levypelletointikone prosessi toimii pyörittämällä jatkuvasti matalaa, kaltevaa kattilaa, joka syöttää kostean jauheen asteittain suurempia, tasakokoisia pallomaisia pellettejä yhdistämällä keskipakovoimaa, painovoimaa ja kontrolloitua nesteen lisäystä. Se on yksi tehokkaimmista ja laajimmin käytetyistä agglomerointimenetelmistä teollisuudessa rautamalmin käsittelystä ja lannoitteiden tuotannosta kaivosteollisuuteen, kemikaaleihin ja jätteenkäsittelyyn. Se tarjoaa tasaista pellettilaatua suurella teholla ja suhteellisen pienellä energiankulutuksella.

Mikä on levypelletointikone ja miten se eroaa muista pelletointimenetelmistä?

Kiekkopelletointilaite – jota kutsutaan myös pannupelletointilevyksi tai pelletointilevyksi – on pyöreä, pyörivä, kalteva levy, joka agglomeroi hienojakoista jauhetta tai kosteaa materiaalia pyöreiksi, tiiviiksi pelleteiksi pyörivän toiminnan kautta. Toisin kuin rumpupelletoijat tai suulakepuristimeen perustuvat järjestelmät, avoimen kiekon suunnittelu antaa käyttäjille mahdollisuuden seurata visuaalisesti pellettien muodostumista reaaliajassa ja tehdä välittömiä kulman, nopeuden tai sideaineen lisäyksen säätöjä.

The levypelletointiprosessi on märkäagglomeraation muoto: hienojakoinen kuiva tai puolimärkä syöttömateriaali syötetään pyörivälle kiekolle, nestemäistä sideainetta (yleensä vettä tai kemiallista liuosta) ruiskutetaan materiaalin päälle ja pyörimisvaikutus aiheuttaa hiukkasten törmäyksen ja sitoutumisen, kasvaen hienoista ytimistä valmiiksi pelleteiksi useiden minuuttien aikana.

Kiekkopelletointilaitteen tärkeimpiä rakenneosia ovat:

• Levypannu — litteä tai hieman kovera pyöreä levy, jonka halkaisija on tyypillisesti 1–7,5 metriä ja joka on valmistettu hiiliteräksestä tai kulutusta kestävästä seoksesta
• Reuna tai sivuseinä — pitää materiaalin valssauskerroksessa ja säätelee pellettien viipymisaikaa
• Ajojärjestelmä - sähkömoottori ja vaihdelaatikko, joka ohjaa levyn pyörimisnopeutta (tyypillisesti 5–20 rpm)
• Kallistuksen säätömekanismi — mahdollistaa kiekon kulman asettamisen välillä 40° - 60° vaakasuunnasta, mikä ohjaa valmiiden pellettien luokittelua ja purkamista
• Kaavinta — kiinteät terät, jotka estävät materiaalin paakkuuntumisen levyn pinnalle ja ylläpitävät tasaisen vierintäalustan
• Ruiskutusjärjestelmä — kiekon yläpuolelle sijoitetut suuttimet, jotka syöttävät kontrolloidut määrät sideainenestettä valssausmateriaaliin

Kuinka levypelletointiprosessi toimii askel askeleelta?

Kiekkopelletointiprosessi seuraa jatkuvaa, itseluokittelevaa sykliä, jossa pienet hiukkaset kasvavat valmiiksi pelleteiksi ja purkautuvat automaattisesti reunan yli syöttövirtaa katkaisematta. Tämä itseluokitus on yksi kiekkopelletointilaitteen tärkeimmistä eduista eräpelletointijärjestelmiin verrattuna.

Vaihe 1 – Syötteen esittely

Kuivaa tai esikäsiteltyä hienojauhetta syötetään jatkuvasti pyörivän kiekon alaosaan, tyypillisesti hihnakuljettimen tai ruuvisyöttimen kautta. Syöttönopeus mitataan tarkasti – yleensä tonneina tunnissa (tph) – ja se on sovitettava kiekon kapasiteetin ja tavoitepellettikoon mukaan vakaan vierintäalustan ylläpitämiseksi.

Vaihe 2 – Sideainenesteen lisäys

Samanaikaisesti valssausalustalle ruiskutetaan sideainenestettä - yleisimmin vettä, mutta joskus bentoniittilietettä, melassiliuosta tai kemiallisia sideaineita. Valssauspedin kosteus on kriittinen: liian vähän nestettä johtaa jauhemaiseen, sitoutumattomaan materiaaliin; liian suuri määrä luo ylisuuria, hauraita pellettejä tai "märkiä" agglomeraatteja. Useimmille rautamalmille levypelletointiprosessit , tavoitekosteusalue on 8,5 - 10,5 painoprosenttia .

Vaihe 3 – Ydinmuodostus ja kasvu

Kun kiekko pyörii, yksittäiset hienot hiukkaset törmäävät ja tarttuvat toisiinsa nesteen pintajännityksen ja kapillaarivoimien vuoksi muodostaen pieniä siemenklustereita, joita kutsutaan "ytimiksi". Nämä ytimet ponnahtavat jatkuvasti vierintäkerroksen läpi ja keräävät pinnaltaan lisää hiukkasia kerrostumisprosessissa. Kiekon pyöriminen luo kierteisen vierintäkuvion, joka varmistaa, että jokainen hiukkanen kulkee aktiivisen ruiskutusalueen läpi useita kertoja kierrosta kohti.

Vaihe 4 — Itseluokittelu ja kasvun eriyttäminen

Tämä on määrittävä ominaisuus levypelletointiprosessi . Kun pelletit kasvavat ja painavat, keskipakovoima ja kalteva kiekon geometria saavat ne siirtymään kohti kiekon yläreunaa. Pienemmät, kevyemmät hiukkaset jäävät alempana kiekkoon aktiivisella kasvualueella. Tämä luonnollinen kokoerottelu tarkoittaa, että kiekko lajittelee pelletit jatkuvasti koon mukaan ilman ylimääräisiä seulontalaitteita.

Vaihe 5 – Pelletin purkaminen

Kun pelletit saavuttavat tavoitekoon – tyypillisesti 8-16 mm rautamalmilla, 2–10 mm lannoitteilla – ne muodostavat kiekon reunan ja purkautuvat kuljetushihnalle myöhempää käsittelyä (kuivaus, poltto, seulonta tai jäähdytys) varten. Koska purkaus on painovoimapohjaista ja kokoselektiivistä, lähtövirralla on luonnollisesti kapea kokojakauma, mikä usein saavuttaa yli 85 % pelleteistä ±2 mm:n sisällä tavoitehalkaisijasta ilman toissijaista seulontaa.

Mikä pelletointimenetelmä on paras: levypelletointilaite vs. rumpupelletointilaite vs. ekstruuderi?

Kiekkopelletointiprosessi tarjoaa erinomaisen koon tasaisuuden ja reaaliaikaisen prosessinhallinnan verrattuna rumpupelletointilaitteisiin, kun taas suulakepuristimet ovat erinomaisia ​​ei-pallomaisissa, suuritiheyksisissä muodoissa, joita pannu- tai rumpupelletointilaitteet eivät pysty tuottamaan. Oikea valinta riippuu syöttöominaisuuksista, tavoitepellettien geometriasta, tuotantomäärästä ja loppupään prosessivaatimuksista.

Taulukko 1: Vertaileva analyysi kiekkopelletointilaitteista, rumpupelletointilaitteista ja ekstruuderipelletointilaitteista yhdeksän toiminnallisen ja taloudellisen kriteerin mukaan.

Mitkä ovat tärkeimmät prosessimuuttujat, jotka ohjaavat levypelletointilaitteen suorituskykyä?

Kiekkopelletointilaitteen suorituskykyä ohjaa ensisijaisesti viisi toisistaan ​​riippuvaista muuttujaa: kiekon kulma, pyörimisnopeus, syöttönopeus, kosteuspitoisuus ja sideainetyyppi – ja kaikkien viiden samanaikainen optimointi erottaa tehokkaat pelletointitoiminnot vaikeuksissa olevista.

1. Levyn kaltevuuskulma

Levyn kallistuskulma - tyypillisesti asetettu väliin 40° ja 60° vaakatasosta - on tehokkain vipu pellettikoon säätämiseen. Jyrkeämpi kulma lyhentää pellettien viipymisaikaa kiekolla ja tuottaa pienempiä pellettejä. Matalampi kulma antaa pellettien viettää enemmän aikaa vierintäalustassa, mikä mahdollistaa suurempien, pyöreämpien pellettien muodostumisen. Useimmat kaupalliset levyn pelletointi toiminnot hienosäätävät kulmaa 1–2°:n välein saavuttaakseen tuotteen tavoitekoon.

2. Levyn kiertonopeus

Pyörimisnopeus, mitattuna RPM:nä, ohjaa vierintäalustaan kohdistuvaa keskipakovoimaa. Suuremmat nopeudet lisäävät keskipakovoimaa, mikä parantaa pelletin pyöreyttä ja tiheyttä, mutta voi lyhentää viipymisaikaa. Optimaalinen nopeus ilmaistaan ​​tyypillisesti prosentteina kriittisestä nopeudesta - kierroslukuna, jolla materiaali kiinnittyy levyn seinämään keskipakovoimalla. Useimmat levypelletointilaitteet toimia klo 50–75 % kriittisestä nopeudesta parhaan tuloksen saavuttamiseksi.

3. Kosteuspitoisuus ja sideaineen lisäysnopeus

Kosteus on aikaherkin muuttuja levypelletointiprosessi . Ihanteellinen kosteusikkuna on kapea - tyypillisesti vain 1-2 prosenttiyksikköä leveä - ja vaihtelee materiaalin mukaan. Automaattiset ruiskutuksen ohjausjärjestelmät, joissa käytetään reaaliaikaisia ​​kosteusantureita, voivat säilyttää sideaineen lisäyksen ±0,2 % kosteudessa, mikä parantaa dramaattisesti sakeutta verrattuna manuaaliseen ruiskunhallintaan.

4. Syöttönopeus ja syöttöhiukkaskoon jakautuminen

Saapuvan syötön on oltava riittävän hienoa sitoutuakseen tehokkaasti – yleensä alla 200 mikronia (0,2 mm) useimpiin sovelluksiin, vähintään 80 % läpäisee 100 meshin (150 mikronia) rautamalmin pelletointia varten. Karkeampi syöttö tuottaa heikompia pellettejä, joiden pinnat ovat karheammat. Tasainen syöttönopeus – jännitteitä ja rakoja välttäen – on yhtä tärkeää vakaan valssausalustan syvyyden ja tasaisen pelletin kasvunopeuden ylläpitämiseksi.

5. Levyn vanteen korkeus

Kiinnitysreunan korkeus säätelee levyllä olevan materiaalin määrää milloin tahansa ("pedin syvyys"). Syvämpi kerros pidentää viipymisaikaa ja mahdollistaa suurempien pellettien muodostumisen. Vanteen korkeus kiinnitetään yleensä asennuksen yhteydessä, mutta sitä voidaan muuttaa säädettävillä vanteen jatkorenkailla käyttöönoton ja mittakaavan kokeiden aikana.

Miksi levypelletointiprosessia käytetään niin monilla teollisuudenaloilla?

Kiekkopelletointiprosessi on teollisuuden agnostinen, koska sen ydinfysiikka – rumpuagglomerointi kaltevalla pyörivällä pinnalla – koskee mitä tahansa hienojakoista, kostutettavaa jauhetta, joka on muutettava vapaasti virtaavaksi, tiheäksi, tasakokoiseksi rakeeksi.

Taulukko 2: Kiekkopelletointiprosessin teolliset sovellukset, joissa esitetään tyypilliset käsitellyt materiaalit, pellettikokoalueet ja loppupään käyttötarkoitukset seitsemällä päätoimialalla.

Kuinka levypelletointiprosessia käytetään rautamalmin pelletointitehtaissa?

Rautamalmin pelletointi kiekkopelletointilaitteilla on yksi prosessin teknologisesti vaativimmista ja kaupallisesti merkittävimmistä sovelluksista, joka tuottaa miljardeja tonneja masuuni- ja suorapelkistysluokan (DRI) pellettejä vuosittain.

Tyypillisessä rautamalmissa levyn pelletointi tehtaalla prosessivirtaus etenee seuraavasti:

1. Rehun valmistus — Rautamalmirikaste sekoitetaan sideaineen, yleisimmin bentoniittisaven, kanssa 0,5–1,0 painoprosenttia korkeatehoisessa sekoittimessa kosteuden ja sideaineen jakautumisen homogenisoimiseksi ennen kiekon saavuttamista.
2. Levyjen pelletointi — Vakioitu rikaste syötetään halkaisijaltaan suurille kiekoille (yleensä 5–7,5 metriä), jotka pyörivät noin 6–10 rpm ja kiekon kulmassa 45–50°, jolloin saadaan vihreitä (polttamattomia) pellettejä, joiden halkaisija on 9–16 mm.
3. Vihreä pelletti seulonta — Purkaneet pelletit kulkevat rullaseulan tai tärisevän seulan yli ja poistavat alakoon (palautetaan levylle) ja ylikokoisen (murskataan ja kierrätetään).
4. Kovettuminen (laukaisu) — Seulotut vihreät pelletit poltetaan liikkuvassa arinassa, arinauunissa tai kuilu-uunissa 1 250–1 350 °C:n lämpötilassa sintraamiseksi ja kovettamiseksi valmiiksi rautamalmipelleteiksi, joiden puristuslujuus on yli 2 500 N per pelletti.
5. Jäähdytys ja tuotteiden seulonta — Poltetut pelletit jäähdytetään, seulotaan lopputuotteen kokoon (yleensä 9–16 mm masuunin syötössä) ja kuljetetaan varastoon tai suoraan lastaukseen.

Maailmanlaajuinen rautamalmipellettien tuotanto ylittyi 500 miljoonaa tonnia vuodessa vuodesta 2023 alkaen levypelletointilaitteet Niiden osuus pelletointikapasiteetista on merkittävä, erityisesti Brasiliassa, Ruotsissa ja Kanadassa, joissa on runsaasti hienojakoisia malmirikasteita.

Mitkä ovat levypelletointiprosessin edut ja rajoitukset?

Kiekkopelletointiprosessi tarjoaa poikkeuksellisen koon hallinnan, prosessin läpinäkyvyyden ja toiminnan joustavuuden, mutta se vaatii huolellista kosteudenhallintaa ja ei sovellu erittäin korkean suorituskyvyn sovelluksiin, joissa rumpupelletointikoneilla on etulyöntiasema.

Tärkeimmät edut

• Itseluokitteleva vuoto — Eliminoi tai vähentää huomattavasti pelletoinnin jälkeisten seulontalaitteiden tarvetta, mikä säästää pääomaa ja käyttökustannuksia. Hyvin viritetyn kiekon kokojakauma on luonnollisesti kapeampi kuin rumpupelletointikoneella.
• Reaaliaikainen visuaalinen prosessien seuranta — Käyttäjät voivat tarkkailla vierintäalustaa suoraan ja tunnistaa ja korjata välittömästi ongelmat, kuten liiallinen kastelu, syöttöjännitteet tai kaavinkertymä – mahdotonta rumpupelletointilaitteiden kanssa.
• Helppo ja nopea parametrien säätö — Levyn kulmaa, pyörimisnopeutta ja ruiskutusnopeutta voidaan muuttaa levyn ollessa käynnissä, jolloin tuotteen kokoa voidaan muuttaa muutamassa minuutissa tuotantoa pysäyttämättä.
• Pienemmät pääomakustannukset yksikköä kohden — Kiekkopelletointilaitteet ovat mekaanisesti yksinkertaisempia ja kompaktimpia kuin vastaavan kapasiteetin rumpupelletointilaitteet, ja ne vaativat vähemmän siviilirakennetta ja yksinkertaisemman perustuksen.
• Energiatehokkuus — The levypelletointikone process tyypillisesti kuluttaa 1-3 kWh per tonni tuotetta, joka on kilpailukykyinen rumpupelletointiin ja paljon alle ekstruuderijärjestelmiin vastaavan suorituskyvyn suhteen.
• Skaalautuvuus rinnakkaisten yksiköiden kautta — Yksittäisen suuren yksikön skaalaamisen sijaan (mikä lisää riskiä), kapasiteettia yleensä lisätään lisäämällä rinnan lisää levyjä, mikä mahdollistaa modulaarisen, vaiheittaisen pääomasijoituksen.

Tärkeimmät rajoitukset

• Kapea kosteuskäyttöikkuna — The levyn pelletointi process on herkkä kosteusvaihteluille. Yli ±1 % vaihtelut rehussa tai ruiskutuskosteudessa voivat muuttaa pellettikokoa merkittävästi tai aiheuttaa petin epävakautta.
• Rajoitettu maksimikapasiteetti yksikköä kohti — Yksi kiekkopelletointilaite on yleensä rajoitettu noin 100–200 tph riippuen kiekon halkaisijasta ja materiaalitiheydestä, verrattuna rumpupelletointilaitteisiin, jotka voivat ylittää 500 tph yksikköä kohden.
• Avoin muotoilu vaatii pölyntorjuntaa — Koska kiekko on avoin ilmakehälle, pölyiset syötteet vaativat koteloita, paikallista poistoilmanvaihtoa ja joskus sumutusjärjestelmiä hajapölypäästöjen hallitsemiseksi.
• Hankaavaa kulumaa levyn pinnassa ja kaapimissa — Kovat, hankaavat materiaalit (rautamalmi, bauksiitti, kromiitti) kuluttavat kiekkojen vuorauksia ja kaavinteriä. Linjan vaihto on säännöllinen ylläpitokustannus, joka on otettava huomioon toimintabudjetissa.

Levypelletointiprosessin yleisten ongelmien vianmääritys

Useimmat kiekkopelletointiprosessin ongelmat juontavat juurensa yhteen neljästä perussyystä: kosteusepätasapaino, syöttöhäiriöt, kaavin kohdistusvirhe tai virheelliset levygeometrian asetukset. Kun tiedät, mitkä oireet liittyvät mihinkin syihin, käyttäjät voivat ratkaista ongelmat nopeasti ilman tuotantoa pysäyttämättä.

Taulukko 3: Yleisimmät kiekkopelletointiprosessin ongelmat, niiden todennäköisimmät syyt ja suositellut korjaustoimenpiteet laitoksen käyttäjille.

Usein kysyttyjä kysymyksiä levypelletointiprosessista

Johtopäätös: Miksi levypelletointiprosessi on edelleen välttämätön teollisessa valmistuksessa

Kiekkopelletointiprosessi on pysynyt maailmanlaajuisen teollisuuskeskittymän ytimessä yli seitsemän vuosikymmentä, koska se tarjoaa yhdistelmän ominaisuuksia, joita mikään muu yksittäinen teknologia ei pysty vastaamaan: jatkuva itseluokittava koon hallinta, reaaliaikainen prosessin näkyvyys, energiatehokkuus ja laaja materiaaliyhteensopivuus.

Maailman terästeollisuutta ruokkivien satojen miljoonien tonnejen rautamalmipellettien tuottamisesta tasakokoisten lannoiterakeiden luomiseen, jotka parantavat satoa kaikilla mantereilla, levyn pelletointi prosessi tukee hiljaa joitakin maailmantalouden tärkeimmistä materiaalivirroista.

Teollisuuden keskittyessä yhä enemmän prosessien tehokkuuteen, jätteiden vähentämiseen ja digitaaliseen optimointiin, levypelletointikone kehittyy – integroimalla reaaliaikaisen anturidatan, automatisoidut ohjausjärjestelmät ja digitaalisen kaksoissimuloinnin johdonmukaisuuden ja tehokkuuden tasolle, joka oli mahdotonta vielä vuosikymmen sitten. Insinööreille, tehdaspäälliköille ja prosessisuunnittelijoille, jotka arvioivat agglomeraatioteknologiaa ja ymmärtävät levypelletointiprosessi ei ole vain hyödyllinen - se on välttämätöntä.