Uso del molino vertical de rodillos deltipo MPS en la producci6n de cementoy polvo de escorias de altos hornos.

BerndHenrich. Gerente Regional, G~br. PFEIFFERSf; Kaiser~outem.;> •..• ' '"" •• '\.~ 1'l .J.

EI primer molino vertical de radiI/os del mundo para la molturaci6n final de ce-menta fue un molino MPS 3750 C suministrado por Gebr. PFEIFFERSEen 7980 a lafdbrica de cementa Teutonia de Hanover, Alemania. La planta viene produciendohasta la fecha diversos tipos de cemento, cuyas propiedades se ajustan totalmentea los elevados estdndares de calidad y sati!facen por completo los requisitos delmercado aleman.EI MPS 5600 Be con una potencia instalada del plato de molienda de 5.400 kW esel mayor molino de esta serie vendido hasta ahara y esta equipado especialmentepara los requisitos y condiciones de la molturaci6n de clfnker y de escoria granuladade altos homos. Dicho molino, alas dos seman as de su puesta en marcha, ya estabaproduciendo 730 t/h de polvo de escoria granulada de altos homos con una super-ficie especffica que variaba entre 5.000 y 5.500 cm'/g Blaine. En el caso de cementoportland, la capacidad se elevaba a mds de 330 t/h con una superficie especffica de3.000 cm'/g Blaine.Los valores de explotaci6n y los datos garantizados de las plantas existentes para mo-ler cementos portland, cementos mezclados y cementos de escoria granulada de altoshomos se hal/an registrados. Algunos de estos molinos I/evan arias poduciendo. Losgrados de finura que sepueden conseguir van desde 2.000 cm'/g Blaine para la premo-lienda antes de un molino de bolas hasta mas de 7.000 cm'/g Blaine para la producci6nde agentes aglutinantes can parte de cementa. En general, los molinos verticales derodil/os del tipo MPS de la serie Be adecuadamente dimensionados, son capaces deproducir de manera segura cementos portland can una finura de mas de 4.500 cm'/gBlaine, asf como polvos de escorias granuladas de altos homos con mas de 6.000 cm'/gBlaine. Los productos cumplen con los estandards y los requisitos de los respectivosmercados. Los molinos verticales de radiI/os del tipo MPS BCinstalados hasta la fechaalcanzan los valores garantizados alas pocos dfas de suspuesta en marcha, un perfodocomparablemente corto respecto al requerido par la plantas de molienda para la pro-ducci6n de crudo 0 carb6n pulverizado.

La empresa Gebr. PFEIFFERSE,fabricante y proveedora de molinos verticales de rodi-1105del tipo MPSy de plantas de moler crudo de cemento, carbon, coque de petroleo,clinkers para cemento y aditamentos, ha conseguido vender durante 105ultimos anosun gran numero de molinos a fabricantes de cementa de todo el mundo. Solamentedurante el periodo del 2006 a mayo del 2009 ha recibido la empresa de sus clientes

pedidos por mas de 75 molinos verticales de rodillos. Por termino medio, uno de cadaseis molinos ha sido proyectado para moler cementa 0 aditamentos. La experiencia

de operacion adquirida con las plantasde moler cementa revela que los valorescontractuales garantizados en el con-trato se alcanzan ya, e incluso se sobre-pasan, durante el periodo de puesta enmarcha 0 despues de un corto periodode optimizacion.

2. Diseiio del molino vertical derodillos del tipo MPS Be

EI diseno basico de la serie de molinosMPS Be usada para la produccion decementa y polvo de escorias de altoshomos, corresponde esencialmente a laserie ya conocida de molinos verticalesde rodillos del tipo MPS que ha venidosiendo utilizada con gran exito desde losanos 60 para la molienda de crudo de ce-mento y carbon (Figura 1).

EI sistema de 3 rodillos estaticamente fi-jos, que son presionados contra la pistade molienda por un bastidor de presion,barras de traccion exteriores y un sistemahidraulico, es un rasgo caracterfstico delmolino vertical de rodillos del tipo MPS.Los cilindros de fijacion permiten elevarlos rodillos durante el arranque y en casode trabajos de mantenimiento. Encimade la camara de molienda va montadoun separador de elevado rendimientoSLS.En dicha camara caen los granos porla accion deja gravedad, se recogen enun cono colector, se mezclan con el ma-terial fresco alimentado lateral mente y searrastra todo ello al centro del plato demolienda. Para la alimentacion del mate-rial a moler se utilizan, de acuerdo con elgrado de humedad, tamano del grano ytendencia del material a aglutinarse, es-c1usasgiratorias 0 bien valvulas acciona-das hidraulicamente, preveniendose a lavez la entrada de aire falso en el sistema.

Encomparacion con el molino convencio-nal para la produccion de crudo, las carac-teristicas especiales de la serie de molinosMPSBe consisten en su ingenieria del pro-ceso y en su diseno mecanico. LosmolinosMPS Be se distinguen principalmente porel empleo de mayores fuerzas especificasde molturacion, la correspondiente veloci-dad del plato de molienda y la menor velo-cidad de flujo dentro del molino, mientrasque el diseno mecanico esta pensado par-ticularmente para hacer frente a la mayor

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Cementa• Figura 7. Gr6fica tridimensional de un molino vertical de radiI/os del tipo MPS Be para producir cementa y moler escorias granu-

ladas de altos homos.

Separador de elevadorendimiento

Alimentaci6ncentral Elementos moledores

reforzados demetal duro

Revestimientoresistenteal desgaste

Sopletesde soldar

Sopletesde soldar

Fijaci6n delcabezaldesoldar al yugode presi6n

Cabezalesde soldar

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grado de abrasion del material a moler. Tanto la superficie de des-gaste de 105rodillos como del plato de molienda va reforzada conmetal duro (soldadura de recargue). Esto quiere decir que, entrereforzado y reforzado, se consiguen periodos de unas 2.000 horasde rrabajo para la molienda de escoria granulada de altos homos yde mas de 6.000 horas de rrabajo para la produccion de cementaportland y cementa de piedra caliza portland.

La soldadura de recargue puede lIevarse a cabo denrro del moli-no y sin necesidad de sacar los rodillos moledores (Figura 2).Contal fin, se alzan 105 rodillos moledores y, mediante el accionamien-to auxiliar de mantenimiento, que va integrado en el engranaje,se hace girar el plato de molienda para reforzarlo con la soldadurade recargue. Seguidamente, se hacen descender 105rodillos mo-ledores y, a la vez que se hacen girar por el plato de molienda, serefuerzan simultaneamente con soldadura de recargue mediantevarios cabezales de soldadura. EI tiempo requerido para todo elproceso de soldadura de recargue viene a ser de entre 72 y 120horas siempre que el trabajo este convenientemente organizado.Los elementos moledores de algunos de 105 molinos que se ha-Ilan produciendo actual mente han sido reforzados con soldadurade recargue mas de diez veces. Por otra parte, el probado sistemade elevacion y giro (Lift & Swing system) de los molinos MPS sedispone como elemento estandard para recambiar'de manerafacil y rapida las piezas de desgaste. Dicho sistema permite sacary volver a introducir los tres rodillos moledores y los segmentosdel plato de molienda por una sola puerta de mantenimiento. AIdesgaste dentro del molino y del separador se hace frente me-diante el usa de materiales resistentes al desgaste, tales como hie-rro fundido blanco, planchas de metal duro y piezas de ceramicamoldeadas.

Una planta de molienda completa (Figura 3) consta de los si-guientes elementos esenciales: sistema de medicion, alimenta-

cion del material con equipo detector de metales, molino ver-tical de rodillos COI)sistema de circulacion exterior del material,circulacion del gas del proceso, recolector del polvo y equipo deretirada del producto finaL

EI suministro puede cubrir la planta de molienda completa 0

bien solo el molino junto con el reductor (Figura 5), segun 10que el c1iente quiera 0 necesite.

La diferencia principal en el diseno de las plantas se derivade si el material tiene que ser secado 0 no durante la mo-lienda. Este es el caso que se presenta, por ejemplo, en laproduccion de varias mezclas de cemento, asf como al molerescorias granuladas de altos homos. En ambos casos se re-quieren gases de proceso calientes 0 un generador de gascaliente. Combinando la molienda y el secado, el punto derocio denrro del equipo colector de polvo determina la can-tidad maxima de gas recirculada que puede ser enviada denuevo al molino despues del ventilador del mismo. Cuantomenor sea la cantidad de calor requerida para el secado yla molturacion, tanto mas aire puede ser recirculado. Congrandes cantidades de aire en circulacion, la planta se pue-de beneficiar del uso de ciclones para la recogida preliminar,mientras que el filtro de manga posterior puede ser bastantemas pequeno.

Sin embargo, el mayor desgaste del ventilador y un cierto mayorrequerimiento especffico de potencia de la planta completa se

. deberan comparar con la ventaja de una menor inversion y me-nos gastos de mantenimiento de un filtro de manga.

Los molinos verticales de rodillos del tipo MPS para la produc-cion de cementa portland no necesitan calefaccion alguna. De-bido al principio en que se basa su circulacion de aire, dichosmolinos son muy eficientes para refrigerar el material, de formaque la temperatura del cemento despues del molino es bastan-te mas baja que en los molinos de bolas.

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Cementa

EI plano de una planta para moler escorias granuladas de al-tos homos puede verse en la Figura 4. EI molino vertical derodillos del tipo MPS equipado con el separador de alto ren-dimiento SLS,viene alimentado por una cinta transportadorade material. Este es controlado por un detector de metalesy un evacuador magnetico de materias de hierro extranas,siendo transportado despues a una esclusa de tres compuer-tas que no solo escluye la salida de aire del molino, sino queademas esta disenada para funcionar eficientemente con lagran tendencia a formar grumos de la escoria granulada quees alimentada al plato de molienda con una humedad demas del 20%.

La combinacion simultanea de molienda y secado de es-coria granulada de altos homos requiere un gran volumende gas caliente debido a la elevada temperatura requerida.Puesto que puede emplearse una pequena cantidad de airede recirculacion, en las plantas combinadas de moler y se-car escoria granulada de altos homos, para separar el ma-terial molido de la corriente de gas, se usan general mentefiltros de manga a base de tela para la recogida integra delpolvo. EI molino en si va equipado con un elevador de can-gilones integrado en el sistema de circulacion exterior delmaterial, el cual va provisto a su vez de un separador adicio-nal de metales. Las particulas de hierro finas que contienela escoria granulada de altos homos alimentada al molino,quedan liberadas durante el proceso de molienda y expul-sadas del molino a traves del sistema de circulacion exteriordel material.

• Figura 5. Vista de un molino vertical de radiI/os MPS del tipo

4250 BCen la fdbrica de cementa Merone de Italia.

• Figura 4. Diagrama del proceso de 10 planta de moler escorias granuladas de altos homos con un molino vertical de radiI/os

MPS en Laforge Shui On Cement, un fabricante chino de cementa en Chyngqin,

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La~ cenizas volatiles secas, un producto residual de las centrales

termicas de carbon, se usan, sobre todo en India, para la pro-

ducci6n de cementa puzoianico portland (CPP) Este producto,

semejante al polvo, viene inyectado al clasificador separado del

otro material alimentado.

bolas y de hasta 7.000 cm'/g al producir aglutinantes que con-

tengan cemento (2-6) ..

En la Figura 6 se comparan los valores garantizados contractual-

mente con los resultados de operacion obtenidos con el mo-

lino vertical de rodillos MPS S600 BC en Shui On Cement, con

sede en China, una compania perteneciente a Lafarge. EI cuadro

muestra que se consiguio el rendimiento de 130 t/h con una

finura garantizada de 5.000 cm'/g Blaine, siendo el consumo es-

pecifico de energia del molino y del separador de 35,1 kWh/t,o

sea, muy inferior al valor garantizado de 42,4 kWh/t. Aunque la

escoria granulada de altos homos tuvo que ser secada de una

La finura que se puede alcanzar en los molinos verticales

de rodillos se halla entre una superficie especifica Blaine de

2.000 cm'/g para molienda preliminar antes de un molino de

Composicion del material alimentado

Escoria granulada de altos homos % 100 100 100 23

Clinker % 73

Yeso % 4

Humedad % 20 22 18 4

Datos tecnologicos

Rendimiento t/h 120 130 125 165

Superficie especifica decm'/g 5.000 5.000 5.300 4.200

finura Blaine

Humedad residual % menosde 1 0,3 0,2 0,1

Consumo especifico de energia

Molino y separador kWh/t 42,4 35,1 39,1 29,8

Ventilador del proceso kWh/t sin garantizar 11,5 11,4 9,4

• Figura 7. MPS 4250 BC,comparaci6n de 105 valores garantizados con 105 datos del proeeso, consumo especifico y consumo espe-

dfieo de energia aleanzado en la explotaci6n durante la produeei6n de CEM II/B-M 32,S.

. - " " .', '- .- '-~ - - Parametros .- ~~ ~'

_-Unidades '.

Composicion del material alimentado

Clinker wt% 69,2 64,0

Yeso wt.% 5,7 6,0

Escoria granulada de altos homos wt.% 12,6 17,0

Caliza wt.% 12,5 7,0

Puzolana wt.% 6,0

Datos tecnologicos IRendimiento t/h 120 126

Superficie especificacm'/g 4.000 4.200

de finura Blaine [Con sumo especifico de energia IMolino kWh/t 16,5 13,6

0 Ventilador del proceso kWh/t 6,0 4,5

-l0-oi Separador kWh/t 1,66 0,5 [

c: Total kWh/t 28,15 22,7

ClJ Cuota de consumo especifico

E Cuota epecifica de desgaste(**) g/t 8,0 3,3

I~~eccio~~e ag~a m3/h 2,5 0,4

Q.J ----- .- .•......••... -~--(.) Alcanzados durante el periodo de Agosto 2004 a Febrero 200S

U (•• ) Referido ala aleaci6n de hierro fundido al cromo

••Yeso .

Escori;

Caliza

Yeso

Escori;

Caliza

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Unidades

YesoEscoria granulada de altos homos

Caliza

wt.%wt.%wt.%

Granulometria del material alimentado

YesoEscoria granulada de altos homos

Caliza

Clinker

YesoEscoria granulada de altos homosCaliza

wt.%wt. %

wt. %

wt. %

RendimientoSupemcie especfficade finura Blaine

Humedad del material alimentado

<8<13<10

<80<80<40

Composici6n del material alimentado89,3 29,55,7 5,5

65,0

103

3.800

754000

Consumo especffico de energfaMolino kWh/t 20,0 27,0Sistema completo del molino kW~h_/t__ ~_~ 3_3_,6~ ~ 45,0

humedad inicial del 22% a una humedad residual de menosdel 0,5%, el consumo especffico de energia del ventilador delproceso de 11,5 kWh/t no alcanz6 mas que el 30% aproximada-mente del consumo de energia del molino y el separador.

~Durante la puesta en servicio se consigui6 producir polvo de es- • (2)

loespe- coria granulada de altos homos con un grado de finura muchomas elevado que el garantizado de 5.000 cm'/g Blaine.

(3)_.La molturaci6n de clinker, yeso y 23% de escoria granulada de-, altos homos result6 en un rendimiento de mas de 165 t/h de (4)producto acabado.

Molinos de esta capacidad se vienen fabricando actualmente paraclientes de India. La producci6n garantizada se eleva a 300 t/h de (5)cemento de cenizas volatiles, 330 t/h de OPCy 145 t/h de escoriagranulada de altos homos, por ejemplo.

(6)Una fabrica de cemento situada en el norte de Italia y pertene-ciente al grupo Holcim, se halla produciendo mezclas de cemen-to. La planta esta concebida de tal forma que, segun sea la situa- (7)ci6n del mercado, puede producir un tipo de cemento mezcladoy luego, siempre que sea necesario, puede cambiar a otro tipo decemento mezclado dentro de un corto periodo de tiempo.

En la Figura 7 se comparan los valores garantizados con los re- (8)sultados conseguidos durante la explotaci6n al producir el tipode cemento CEM IIIB-M 32,5. Como se puede ver en la tabla, sealcanzaron y superaron todos los parametros garantizados.

En la Figura 8 pueden verse mas datos sobre diversos cementosmezclados.

INIO2011 RevistaTecnicaCEMENTOHORMIGON·N°944· MAYO-JUNIO2011

(1) Reichardt, Y: Mahlung, Sichtung, "Trocknung -was aufwan-dige Technikumsversuche bei Anlageninver,titionen nut-zen': ZKG International 54 (2001) N° 1, pp. 38-43.Steinberg, H.; Hoffmann, R.:"Hersteliung von Huttenzemen-ten in einer Walzenschusselmuhle~ ZKG International 51(1998) No.3, pp. 101-109Jung, 0.: "MPS vertical roller mills for blended cements".World Cement 20 (1989) N° 9.Reddy, SA; Reichardt, Y: "Herstellung von Hochofenzementmit einer MPS-Walzenschusselmuhle im indischen Zement-werk Sagar Cements in Bayyavaram". ZKG International 54(2001) N° 9, pp.492-497Reichardt, Y; Link, G.;Gilabert, H.:"Zementfertigmahlung aufeiner MPS Walzenschusselmuhle im Zememwerk San Ra-fael/Ecuador" ZKG International 55 (2002) N° 11,pp. 54-57.Reichardt, Y;"Produktion von Zement und Huttensandmehlmit MPS Walzenschusselmuhlen". Cement Imernacional 3(2005) N° 2, pp.64-69.Santamaria, C; Hautle, H.; Sonnen, R.;Muller, M.: "The firstcement grinding plant with MPS vertical roller mill in anItalian cement works to have CE certification in accordancewith safety guidelines". Cement Internacional 4 (2006) N° 2,pp.100-111.Reichardt, Y: "Operating results with an MPS5600 BCverticalroller mill for producing very fine granulated blastfurnaceslag meal". Cement Internacional 5 (2007) N° 2, pp 92-95.