Raw Material Process Optimization and Its Effect on Cement Production

Year 2021, Volume: 42 Issue: 2, 261 - 286, 20.08.2021

Abdul Vahap Korkmaz

https://doi.org/10.17824/yerbilimleri.899857

Abstract

In cases where the chemical composition of the raw material changes significantly in the cement industry, pre-homogenization processes are required. The ideal method for both pre-homogenization of raw materials and stocking at high capacities is the effective use of stacker and recovery systems. The most common stacking methods are Chevron, Windrow and Cone Shell. However, circular and longitudinal batch preparation methods of the Chevron system are widely preferred in the cement industry. Both methods have advantages and disadvantages in the correct preparation and use of raw material mixtures. In this study, the effects of raw mixture batches formed by two different raw material blending methods belonging to two different cement factories on cement production quality were examined. For this purpose, raw meal production performance criteria and targets were determined and performance evaluation was made by comparing the quality parameters obtained before and after optimization. Lime saturation factor (LSF), Silicate module and alumina module and alite (C3S) parameters module, which are among the most critical elements of clinker production, were taken into consideration in performance evaluations. As a performance criterion, it is aimed to reduce the standard deviation in raw meal production below 6%. For this purpose, firstly, Netcad Netpromine program was used by reviewing the quarry bench blasting and hole patterns, raw material preparation process, crusher, stacker and reclaimer equipment operations. The raw meal standard deviations were reduced below 6% in both blending methods, resulting in a more stable and homogeneous production.

Keywords

Raw material, Homogenization, Optimization, Chevron, Cement

Hammadde Proses Optimizasyonu ve Çimento Üretimine Etkisi

Abstract

Çimento endüstrisinde hammadde kimyasal bileşiminin büyük ölçüde değiştiği durumlarda, ön homojenleştirme işlemlerine gerek duyulmaktadır. Ham maddelerin hem ön homojenizasyonu hem de yüksek kapasitelerde stoklanması için ideal olan yöntem istifleyici ve geri kazanım sistemlerinin etkili bir şekilde kullanılmasıdır. En yaygın kullanılan istifleme yöntemleri Chevron, Windrow ve Cone Shell'dir. Fakat çimento sektöründe yaygın olarak Chevron sistemine ait dairesel ve boyuna yığın hazırlama yöntemleri tercih edilmektedir. Her iki yöntemin de ham madde karışımlarının doğru bir şekilde hazırlanmasında ve kullanılmasında kendine göre avantaj ve dezavantajları vardır. Bu çalışma da iki farklı çimento fabrikasına ait iki farklı hammadde harmanlama yöntemi ile oluşturulan ham karışım yığınlarının çimento üretimine etkileri incelenmiştir. Bunun için farin üretimi performans kriterleri ve hedefleri belirlenerek optimizasyon öncesi ve sonrasında elde edilen kalite parametrelerinin karşılaştırılmasıyla performans değerlendirilmesi yapılmıştır. Performans değerlendirmelerinde klinker üretiminin en kritik unsurlarından olan kireç doygunluk faktörü (LSF), silikat modülü, alümina modülü ve alit (C3S) parametresi dikkate alınmıştır. Performans kriteri olarak farin üretimindeki standart sapmaların %6’ nın altına düşürülmesi amaçlanmıştır. Bunun için ilk olarak ocak üretim aynaları, patlatmalar ve delik paternleri, hammadde hazırlama prosesi, kırıcı, istifleyici ve kazıyıcı ekipman operasyonları gözden geçirilerek Netcad Netpromine programından yararlanılmıştır. Farin standart sapmaları her iki harmanlama yönteminde de %6’ nın altına düşürülmüş ve daha istikrarlı homojen bir üretim gerçekleştirilmesi sağlanmıştır.

Keywords

Ham madde, Homojenizasyon, Chevron, Optimizasyon, Çimento

References

• Adiguzel, D., 2020. Optimisation of pre-blending process for raw materials in quarrying. International Journal of Mining, Reclamation and Environment, 34(7), 519-530.
• Bányász, C., Keviczky, L. and Vajk, I. (2003). A novel adaptive control system for raw material blending. IEEE Control Systems Magazine, 23(1), 87-96.
• Bavdaž, G. and Kocijan, J., 2007. Fuzzy controller for cement raw material blending. Transactions of the Institute of Measurement and Control, 29(1), 17-34.
• Bedeschi, 2021. https://www.bedeschi.com/2018/12/cementeria-costantinopoli-barile-pz-italy-and-a-new-bedeschi-storage-system/, [Erişim Tarihi: 05 Ocak 2021]
• Bond, J. E., Coursaux, R. and Worthington, RL., 2000. Çimento hammaddeleri için harmanlama sistemleri ve kontrol teknolojileri. IEEE Industry Applications Magazine, 6 (6), 49-59.
• Bye, G.C., 1983. Portland Cement Composition, Production and Properties, Pergamon Press, 5 (2), 125-137.
• Duda, W.H., 1985. International process engineering in the cement Industry, Cement-data-book, 1.
• Ergin, H., Erçelebi, S. ve Kırmanlı, C., 1999. Çimento Hammadde Üretim Optimizasyonu İçin Yeni Teknolojiler. 3. Endüstriyel Hammaddeler Sempozyumu, 87-96.
• Global Kawasaki, 2021. https://global.kawasaki.com/en/stories/articles/vol60/. Erişim Tarihi: 10 Şubat 2021.
• Kizilaslan, K., Ertugrul, S., Kural, A. and Ozsoy, C., 2003. A comparative study on modeling of a raw material blending process in cement industry using conventional and intelligent techniques, In Proceedings of 2003 IEEE Conference on Control Applications, 2003. CCA 2003. (Vol. 1, pp. 736-741). IEEE.
• Korkmaz, A., 2012. Klinker ana komponentlerin öğütme ve çimento dayanımları üzerindeki etkilerinin araştırılması, Yüksek lisans, Cumhuriyet Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü.
• Korkmaz, A., 2017. Çimento Üretiminde Kil Ham Maddesine Alternatif Olarak Metaşistin Kullanılabilirliği, Doktora Tezi, İstanbul Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü.
• Köck, B., 1997. Use of an on-line-analyzer for controlling raw-mix composition: the example Lafarge PAG plant Mannersdorf, In Lecture on the occasion of Gesteinshüttenkoloquium.
• Kural, A. and Özsoy, C., 2004. Identification and control of the raw material blending process in cement industry. International Journal of Adaptive Control and Signal Processing, 18(5), 427-442.
• Maas, U. and Kupper, D., 1993. Assessing the burnability of cement raw meal and its behaviour in the rotary kiln, Zement-kalk-gips, 12, 715- 720.
• Li, X., Yu, H. ve Yuan, M., 2012. Çimento hammaddeleri harmanlama sürecinin modellenmesi ve optimizasyonu. Mühendislikte Matematiksel Problemler.
• Schafer, H. U., 1989. Çimento endüstrisinde ham maddelerin seçimi, TÇMB Bülteni, 14-33.
• Wilcox, S., 1995. From the mists of time, International Cement Review, 73-75.
• Woodward, R. C., 1997. Transforming pre-blending strategy. World cement, 28(4), 48-54.
• Thyssenkrupp, 2021. https://www.thyssenkrupp-industrial-solutions.com/en/products-and-services/materials-handling/stockyard-systems/bucket-wheel-reclaimers, Erişim Tarihi 20 Şubat 2021.
• TS EN 196-2, 2013. Çimento deney yöntemleri - Bölüm 2: Çimentonun kimyasal analizi.