Tác giả: Bouhadjar Kedir, Beni Saf Cement, và Christian Potocan, SpectraFlow Analytics
Đăng trên Tạp chí World Cement số tháng 2/2024, Tr.41-44
Người dịch: Nguyễn Thị Kim Lan
Société des Ciments de Beni-Saf đã sản xuất xi măng chất lượng cao kể từ năm 1978 và hiện có một đội ngũ nhân lực 420 người và sản lượng sản xuất hàng năm là 1 triệu tấn clinker và 1,2 triệu tấn xi măng. Nhà máy vận hành một máy đập nghiền năng suất 900-1000 tấn đá vôi/giờ và hỗn hợp đất sét cho hai kho chứa dài có sức chứa 15000 – 25000 tấn/kho. Máy cấp liệu đá vôi chính (nguyên liệu có LSF cao) được bố trí phía trước máy đập nghiền. Máy cấp liệu đá sét có thể điều chỉnh riêng để kiểm soát thành phần hóa học của toàn bộ liệu cấp cho các kho chứa. Trước khi lắp đặt Máy phân tích Ngang băng SpectraFlow, một tháp lấy mẫu, được lắp vào giữa máy đập nghiền và các kho chứa, thu thập mẫu đã được sử dụng để điều chỉnh điểm đặt của máy cấp liệu đất sét. Kể từ khi lắp đặt Máy phân tích trực tuyến SpectraFlow, kết quả của máy phân tích được sử dụng để điều chỉnh điểm đặt máy cấp liệu đất sét. Các kho chứa cấp liệu cho máy cán ép con lăn và sau đó cho máy nghiền bi năng suất 270 tấn/giờ.
Tình huống đầy thách thức đối với việc vận hành máy nghiền liệu đó là chỉ có hai máy cấp liệu phụ gia cùng với đá vôi và quặng sắt. Máy cấp liệu đá vôi có năng suất cấp liệu hạn chế tối đa là 12% đá vôi cho hiệu chỉnh. Một điểm lấy mẫu được bố trí phía sau máy nghiền liệu thu thập mẫu hỗn hợp trong 2 giờ, trên cơ sở đó máy cấp liệu phụ gia sẽ được điều chỉnh. Bột liệu được đưa tới silo đồng nhất để cấp liệu cho lò nung có năng suất 3000 – 3400 tấn clinker/ngày.
Thách thức vận hành
Có một số thách thức đặt ra trong quá trình vận hành nhà máy, mà yêu cầu phải vận hành thật hiệu quả để đảm bảo cung cấp cấp liệu lò ổn định đạt chất lượng cao và chất lượng clinker.
► Mỏ đá của Société des Ciments de Beni-Saf có nguyên liệu biến động cao ở dạng đá vôi pha cát và đất sét. Ngoài ra, đá vôi thuần khiết cũng có sẵn. Thách thức chính đó là đá vôi pha cát và đất sét có thể thay đổi trên toàn mỏ ở những khoảng cách ngắn. Điều này khiến cho việc đưa ra dự đoán về thành phần hóa học của nguyên liệu được khai thác gặp khó khăn và, trong một thời gian ngắn, thành phần hóa học của nguyên liệu trong mỏ có thể thay đổi đáng kể.
► Các đống liệu dài có sức chứa khá nhỏ khoảng 15000 – 25000 tấn, có nghĩa là khả năng điều chỉnh các biến số nguyên liệu bị hạn chế. Năng suất máy đập nghiền là 900 – 1000 tấn/giờ, có nghĩa là chỉ mất khoảng 15 -25 giờ hoàn thành một đống.
► Chỉ có sẵn hai máy cấp liệu phụ gia tại máy nghiền liệu để điều chỉnh hỗn hợp nguyên liệu bằng đá vôi và quặng sắt. Do đó, chỉ có thể điều chỉnh được hai mô-đun (LSF và SM hoặc AM). Hơn nữa, việc chỉ có đá vôi là sẵn có cho điều chỉnh LSF, đống liệu cần phải được đánh đống thấp hơn điểm đặt LSF tại máy nghiền liệu và, trong trường hợp này, đống liệu được đánh đống với LSF quá cao, máy nghiền liệu không thể kiểm soát được thêm nữa, và phải dừng vận hành và đống liệu được điều chỉnh bằng đất sét.
► Máy cấp liệu phụ gia đá voi có năng suất rất hạn chế bằng 12% hỗn hợp. Vì hỗn hợp nguyên liệu chỉ có thể điều chỉnh được từ LSF thấp đến LSF cao, đống liệu cần phải được đánh đống thấp hơn điểm đặt LSF của máy nghiền liệu. Như với các kho chứa dài, có biến động cao khi bắt đầu và kết thúc một đống. Đống liệu không được đánh đồng gần với điểm đặt bột liệu LSF, mà cần phải đủ biên tế để hỗn hợp nguyên liệu đi tới từ đống liệu này thường thấp hơn hoặc bằng điểm đặt LSF của máy nghiền liệu.
► Vì chỉ có LSF liên quan đến CaO được kiểm soát trên đống liệu, có thể gặp phải những tình huống mà AM và SM cũng cần phải được điều chỉnh tại máy nghiền. Do đó, đá vôi được sử dụng để bù khuyết cho nhu cầu quặng sắt cao hơn/thấp hơn.
► Cho dù mẫu bột liệu được lấy tự động bằng một vít lấy mẫu, mẫu này sau đó được vận chuyển đi và được xử lý thủ công trong phòng thí nghiệm. Điều này khiến cho mẫu khó phản ứng nhanh nhạy được nếu đống liệu nảy sinh các thay đổi ngắn hạn.
Hậu quả
Hậu quả của những thách thức này là cần phải đạt được thành phần trung bình của đống liệu thật ổn định để đảm bảo rằng nguyên liệu đưa tới từ đống liệu có thể điều chỉnh được bất cứ lúc nào bằng các phụ gia tại máy nghiền liệu. Trong trường hợp khi mà nguyên liệu đưa tới từ đống liệu không thể điều chỉnh được thêm tại máy nghiền liệu, thì phải dừng sản xuất lại và thực hiện điều chỉnh đống đá vôi hoặc đất sét. Những trường hợp này thật vô cùng đáng tiếc vì việc dừng máy nghiền lại có nghĩa là sẽ bị tổn thất sản xuất đáng kể. Hơn nữa, trong những trường hợp mà đống liệu không có đủ liệu khi mỏ đá không hoạt động (trong đêm hoặc vào ngày nghỉ cuối tuần), thì hoặc người vận hành sẽ được yêu cầu điều chỉnh đống liệu hoặc tổn thất sản xuất thậm chí sẽ lớn hơn.
Trước khi lắp đặt Máy phân tích Trực tuyến SpectraFlow, các đống liệu thường xuyên cần được điều chỉnh, vì tháp lấy mẫu không thu thập đủ các mẫu đại diện cho kiểm soát hiệu quả máy cấp liệu đất sét và, do đó, không kiểm soát được hỗn hợp nguyên liệu đưa tới kho chứa.
Khắc phục các thách thức
Nói chung, các tháp lấy mẫu không đưa ra kết quả tin cậy cho kiểm soát kho chứa. Mặt khác, đó là do năng suất nguyên liệu cao khoảng hoặc hơn 1000 tấn/giờ và những viên đá to trên băng tải khiến cho không lấy được mẫu đại diện, và, mặt khác, còn do tính sẵn có của dữ liệu truy cập chậm chạp, khi các mẫu cần được thu thập, chuẩn bị và đo kiểm tra trong phòng thí nghiệm.
Máy phân tích trực tuyến là giải pháp duy nhất để tối ưu hóa hiệu suất phối trộn đồng nhất đống liệu.
Công nghệ dựa vào công nghệ NIR so với các hệ thống thông thường
Société des Ciments de Beni-Saf đã thực hiện kiểm tra toàn diện các công nghệ có sẵn và đã đi đến kết luận rằng Máy phân tích Trực tuyến SpectrFlow được ưu tiên lựa chọn hơn so với các công nghệ PGNAA và PFTNA thông thường. Đó là vì SpectraFlow không cần sử dụng các nguồn phóng xạ hoặc các máy phát nơ-tron. Cũng như việc chi phí vận hành cực kỳ cao, sự không chắc chắn về các nguồn lực sẵn có và các quy định của chính phủ trong tương lai, các nguồn phóng xạ hoặc các máy phát nơ-tron rất khó xử lý. SpectraFlow không nằm trong các mục được chính phủ quy định và kết quả là dễ dàng nhập khẩu, bảo trì và vận hành.
Tối ưu hóa sản xuất và chất lượng
Société des Ciments de Beni-Saf cấp nguyên liệu có LSF cao và thấp vào các máy cấp liệu riêng ở phía trước máy đập nghiền. Đá vôi và đá vôi pha cát thường được cấp vào máy cấp liệu chính, trong khi đất sét được cấp vào két chứa nhỏ bên cạnh. Máy cấp liệu tách khỏi két chứa nhỏ bên cạnh được chủ động kiểm soát bởi phần mềm phối trộn sơ bộ RMP dựa vào các kết quả theo thời gian thực của Máy Phân tích SpectraFlow.
Điều quan trọng đối với việc vận hành thành công Máy Phân tích SpectraFlow chính là việc đập nghiền hiệu quả toàn bộ các nguyên liệu ở trên băng tải. Máy đập nghiền không chỉ là một thiết bị đồng nhất hỗn hợp đất sét và đá vôi, mà còn phá vỡ các viên đá để máy phân tích NIR có thể nhìn thấy nó. Do đó, máy phân tích đo lường không chỉ bên ngoài viên đá, mà còn đo lường cả bên trong viên đá. Điều này mang lại kết quả đo lường có độ chính xác cao tương đương hoặc thậm chí cao hơn các máy phân tích PGNAA hoặc PFTNA thông thường.
Kết quả đạt được sau khi lắp đặt máy phân tích và phần mềm phối trộn sơ bộ RMP
Để đánh giá những tiến bộ đạt được sau khi lắp đặt Máy phân tích SpectraFlow và phần mềm phối trộn sơ bộ RMP, 23 đống liệu đã được xem xét kéo dài trong khoảng thời gian bốn tháng. Tiến bộ quan trọng nhất đó là không có đống liệu nào cần phải được điều chỉnh thêm nữa, và toàn bộ các đống liệu được đánh đống có thể điều chỉnh được bằng các phụ gia tại máy nghiền liệu. Do đó, mục tiêu chính rõ ràng đã đạt được. Ngoài ra, độ ổn định của đống liệu tăng lên, có nghĩa là tiêu hao phụ gia tại máy nghiền liệu đã thay đổi dần dần. Cho dù chỉ có thể kiểm soát được hai mô-đun tại máy nghiền liệu, nhưng cả ba mô-đun đều hoạt động tốt trong giới hạn.
Tóm lại
Toàn bộ các mục tiêu của dự án đều đã đạt được khi lắp đặt Máy phân tích Ngang băng SpectraFlow.
►Không còn phải điều chỉnh đống liệu nữa, tiêu hao phụ gia ổn định và biến động bột liệu thấp.
► Những lợi ích vận hành đáng kể nữa đã đạt được, vì tháp lấy mẫu có thể dừng hoạt động.
► Máy cấp liệu đất sét cấp vào máy đập nghiền hiện được vận hành tự động và các nhân viên vận hành có thể chuyển sang làm các công việc khác.
► Chi phí vận hành máy phân tích là rất thấp, vì toàn bộ công tác bảo trì có thể được thực hiện bởi các kỹ sư đo lường tại hiện trường, trong khi các phụ tùng và vật tư tiêu hao đã giao nhận bao gồm cả các nguồn lực được lưu trữ trong kho chứa đảm bảo tính sẵn sàng của máy phân tích là rất cao.
Căn cứ vào thành công của dự án, Société des Ciments cũng đang lập kế hoạch để lắp đặt Máy phân tích Máng khí động (Airslide) SpectraFlow phía sau máy nghiền liệu để tự động hóa hơn nữa quá trình sản xuất và nâng cao hiệu suất vận hành.
