O projekcie

Praktycznym celem projektu jest zbudowanie i przeprowadzenie badań przemysłowych układu mielenia surowców mineralnych z wykorzystaniem unikatowej konstrukcji młyna elektromagnetycznego. Projekt obejmuje stworzenie systemu sterowania układem dla zapewnienia wysokiej efektywności technologicznej i niskiej energochłonności w możliwie najbardziej różnorodnych zastosowaniach przemysłowych. Rozdrabnianie surowca jest operacją powszechnie stosowaną w bardzo wielu branżach przemysłu, od przetwórstwa surowców mineralnych, po przemysł chemiczny, budowlany, spożywczy i farmaceutyczny. Oczekiwania dotyczące stopnia rozdrobnienia i właściwości produktu są zatem bardzo zróżnicowane. Przykładowo, podczas wzbogacania urobku górniczego w jednym z etapów produkcji miedzi, materiał o ziarnistości 1000-1500 mm musi być przed dalszym przetworzeniem rozdrobniony do rozmiaru poniżej 0.1 mm. Jest to proces szczególnie energochłonny, czasochłonny i kosztowny, ponieważ obejmuje całość urobku górniczego, a zatem dotyczy przetworzenia ogromnej ilości surowca. Wskaźniki zużycia energii na jednostkę przerobionego surowca w procesie mielenia średnio uziarnionego (ok. 1 mm) wynoszą 2-10 kWh/Mg. Im większe jest wymagane rozdrobnienie, tym zapotrzebowanie na energię gwałtownie wzrasta. Analogiczne problemy dotyczą mielenia suchego wraz z suszeniem i klasyfikacją materiałów drobnoziarnistych w przemyśle chemii budowlanej, mączek cementowo-wapiennych oraz produkcji sorbentów do odsiarczania spalin w energetyce. Zakłady chemii budowlanej produkujące szeroką gamę wyrobów gotowych (zapraw, tynków, szpachli, wylewek, gładzi, farb, pigmentów, emulsji, klejów itp.), podobnie jak przemysł energetyczny, poszukują instalacji przemiałowych, gdzie uzyskuje się wapienne produkty drobnoziarniste o lepszych parametrach jakościowych, tj. o dużej ostrości rozdziału, wysokiej porowatości, najwyższej zawartości ziaren foremnych, jak najlepszych wskaźnikach reaktywności i sorbcji bezwzględnej. Konwencjonalne mielenie surowców mineralnych odbywa się na drodze ścierania materiału przez mielniki w młynach bębnowych (kulowych lub prętowych), gdzie ruch mielników wywołany jest obracaniem się walczaka młyna, czyli cylindrycznej komory roboczej wypełnionej mielnikami. Wadą takich młynów jest duże zużycie energii i części wymiennych (np. okładzin), jak i samych mielników. Niska sprawność procesowa wynika z faktu, iż energia wywołująca ruch mielników w niewielkim stopniu przekłada się na proces rozdrabniania. W młynach konwencjonalnych nie można kształtować ziarna, a uzyskiwany produkt ma często niską wartość technologiczną. Nie można też regulować zawartości mielników w komorze roboczej, w szczególności nie można jej zmniejszać. Najnowsze konstrukcje tylko w niewielkim stopniu eliminują te wady.

Główny cel praktyczny projektu wynika zatem z potrzeby zaprojektowania nowoczesnego, konkurencyjnego układu drobnego mielenia z recyrkulacją ziaren niespełniających wymagań jakościowych, możliwego do zastosowania dla różnego rodzaju surowców, konfigurowanego dzięki odpowiedniemu systemowi pomiarowo-sterującemu i dedykowanej aplikacji HMI/SCADA.

Od 2009 roku firma ELTRAF produkuje wzbudniki pola magnetycznego własnej konstrukcji, które pełnią funkcję przepływowych młynów elektromagnetycznych dla materiałów suchych bądź zawiesin materiałów sypkich w cieczach. W odróżnieniu od typowych młynów (kulowych, prętowych lub cylpepsowych), obudowa młyna pozostaje w bezruchu, natomiast mielenie (lub mieszanie) odbywa się w komorze roboczej, wewnątrz której poruszają się niewielkie elementy ferromagnetyczne stanowiące mielniki. Ich ruch spowodowany jest działaniem wirowego pola elektromagnetycznego. Młyn na obecnym etapie nie posiada żadnego systemu automatycznego sterowania ani układów kontrolno-pomiarowych, jednakże wzbudził olbrzymie zainteresowanie w kilku przedsiębiorstwach, w których został zainstalowany. Doceniono jego potencjał, zwracając jednak uwagę na konieczność opracowania systemu zapewniającego osiągnięcie zadanej wydajności technologicznej. Efektywność i wydajność procesu prowadzonego w takim młynie jest zależna od doboru parametrów fizycznych konstrukcji oraz parametrów prowadzenia procesu, takich jak przepływ nadawy determinujący czas przebywania surowca w komorze, uziarnienie wejściowe, prędkość i natężenie wirującego pola elektromagnetycznego, temperatura, wilgotność oraz inne parametry materiału obrabianego (np. skład litologiczny). Wykorzystanie niezwykłych możliwości młyna elektromagnetycznego wymaga więc przeprowadzenia odpowiednich badań w celu zbudowania systemu kontrolno-pomiarowego i sterującego.

W ramach prowadzonych prac opracowana została instalacja podawczo-odbiorcza dla młyna elektromagnetycznego oraz opracowana została struktura układu sterowania. Zabudowana została szafa sterownicza wraz z AKPiA. Na tak opracowanym stanowisku badawczym prowadzone są obecnie eksperymenty testujące różne rozwiązania kontrolno-pomiarowe.