Qui trình nghiền giữa máy nghiền bi và máy nghiền con lăn căn bản rất khác nhau. Trong máy nghiền bi, quá trình nghiền diễn ra bởi va đập và cọ sát. Trong máy ngiền con lăn quá trình nghiền diễn ra bởi áp lực nghiền cao để đập vỡ các hạt trong lớp đệm nghiền. Vì vậy, cần thiết phải có lớp đệm nghiền thích hợp và ổn định được định dạng giữa bàn nghiền và con lăn trong máy nghiền đứng. Lớp đệm nghiền ổn định luôn đạt được một cách dễ dàng khi nghiền bột liệu trong một máy nghiền đứng có phân ly hiệu suất cao. Tuy nhiên, để có lớp đệm nghiền ổn định khi nghiền xi măng có nhiều khó khăn hơn vì:
- Xi măng được nghiền mịn hơn so với bột liệu
- Việc cấp liệu tới máy nghiền xi măng thông thường khô hoàn toàn và nghiền xi măng khó khăn hơn khi bột liệu.
-Nhu cầu về phân bố cỡ hạt khi nghiền xi măng khắt khe hơn khi nghiền bột liệu
Sự khác nhau giữa việc nghiền xi măng và nghiền bột liệu tạo ra một thách thức lớn nhằm đạt được hiệu quả tốt khi nghiền xi măng bằng máy nghiền con lăn đứng. Tuy nhiên, hiện nay máy nghiền OK, một kiểu máy nghiền con lăn đứng do FLSmidth chế tạo đã trở thành một thiết kế mẫu đã khắc phục được các điệu kiện nghiền khắt khe để nghiền clinker ximăng và các sản phẩm tương tự.
Máy nghiền OK này do các công ty Onoda Cement, công ty tư vấn và công nghệ Onoda và và công ty Kobe Steel chế tạo ở Nhật Bản vào những năm 1980. Năm 1993 hãng FLSmidth-Fuler đã được quyền chế tạo và bán máy nghiền này ra thị trường.
Về khía cạnh xác định lớp đệm nghiền ổn định, thiết kế con lăn và bàn nghiền được cấp bằng sáng chế của máy nghiền OK là một phát minh quan trọng lớn đáng tự hào. Như thể hiện ở hình 1, các con lăn của máy nghiền OK có dạng hình cầu và có một rãnh nằm ở giữa. Bàn nghiền cũng được làm cong hình thành một vùng nghiền và nén có dạng hình chêm giữa các con lăn và bàn nghiền. Đây là một thiết kế tối ưu để nghiền clinker vì nó cung cấp hai vùng khác nhau, vùng áp suất thấp và vùng áp suất cao như được thể hiện ở hình 2
Hình 2 Phân bố áp suất hướng kính trong vùng làm việc của máy nghiền OK
Vùng áp suất thấp phía dưới mặt cong phía trong có tác dụng giữ khí và làm cứng vững vật liệu khi nghiền. Quá trình nghiền thích hợp diễn ra ở vùng áp suất cao bên dưới, phía ngoài con lăn. Rãnh nằm giữa con lăn có tác dụng giữ khí làm cho lớp vật liệu cứng vững.
Để vận hành ổn định hơn với độ rung nhỏ, máy nghiền OK này có một phân ly hiệu suất cao. Điều này dẫn đến chu trình tuần hoàn bột liệu mịn bên trong máy nghiền giảm và tốc độ cấp liệu cao tương ứng. Bột liệu trên đường nghiền vì vậy sẽ thô hơn và vì vậy sẽ ít linh động hơn và như vậy sẽ hiệu quả hơn.
Kinh nghiệm trong lĩnh vực công nghiệp đã cho thấy rõ ràng rằng do thiết kế các bộ phận nghiền và phân ly hiệu quả cao, máy nghiền OK (hình 3) đã chỉ ra một cách đầy đủ tất cả các trạng thái nghiền phức tạp để nghiền xi măng và các sản phẩm tương tự, cho phép hiệu suất nghiền cao và hoạt động ổn định. Tuy nhiên, mặc dù nhìn chung máy nghiền con lăn được sử dụng tốt để nghiền xi măng và các sản phẩm tương tự, máy nghiền này vẫn kém máy nghiền bi về độ mịn và tỉ lệ cấp liệu cho máy nghiền
Hình 3. Máy nghiền OK tiêu biểu
3. Chất lượng sản phẩm
Hệ thống nghiền có mục tiêu là nghiền bột liệu tới độ mịn đáp ứng yêu cầu về mặt cường độ xi măng. Độ mịn của sản phẩm xi măng luôn luôn được kiểm soát theo phương pháp Blaine hoặc theo lượng sót sàng. Tuy nhiên, hiệu quả về chất lượng của hệ thống máy nghiền này có thể phức tạp hơn khi phản ánh theo Blaine hoặc theo lựơng sót sàng. Chúng bao gồm các yếu tố sau:
- Phân bố kích cỡ hạt
- Độ háo nước của thạch cao pha vào xi măng
- Sự hydrat hóa sớm và các bo nát hóa của các chất tạo khoáng trong clinker