План цеха обжига бетона

курсач Произ-во цемента.doc

По предмету “Вяжущие вещества”
На тему: Разработать материальный баланс и основные проектные технологические решения цеха обжиг цементного завода
Характеристика продукции (ГОСТ ТУ)
Технологическая часть:
А) Требования к сырьевым материалам
Б) Технологическая схема производства и описание технологического процесса включая график тепловой обработки
В) Режим работы цеха
Г) Расчет производительности цеха и потребности в сырье для выполнения производственной программы
Д) Подбор и описание работы основного технологического оборудования
Мероприятия по охране труда и окружающей среды
Список использованной литературы
Введение- 1-2 стр.2. Характеристика продукции (ГОСТ ТУ) - 3-4 стр.
Технологическая часть - 10-15 стр.:
а) требования к сырьевым материалам
б) технологическая схема производства и описание технологического процесса включая график тепловой обработки
в) режим работы цеха
г) расчет производительности цеха и потребности в сырье для выполнения производственной программы
д) подбор и описание работы основного технологического оборудования
Мероприятия по охране труда и окружающей среды – 2-3 стр.
Список использованной литературы – 1 стр.
Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей и графиков)1 лист – технологическая схема производства.
Цемент вместе с бетоном является вторым после воды наиболее употребляемым ресурсом на земле: ежегодно его потребление на нашей планете составляет около 1 тонны на человека. Цемент производится в 156 странах мира. Цементная промышленность имеет ключевое значение для экономического развития поскольку производит основной вид строительных материалов для жилищного промышленного строительства и для строительства объектов инфраструктуры. Темпы ее развития в 15-2 раза выше чем темпы роста мирового ВВП.
Цемент – один из базовых строительных материалов который называют "хлебом строительства". Являясь основным вяжущим компонентом цемент находит широкое применение в производстве бетона железобетона строительных растворов а также в асбестоцементной нефтедобывающей и других отраслях промышленности. Он пользуется спросом при возведении новых промышленных объектов реконструкции и строительстве зданий и сооружений в том числе гидротехнических объектов индивидуальном строительстве. Уникальные свойства цемента позволяют на его основе изготавливать специальные конструкции такие как железнодорожные шпалы строительные блоки панели и плитки многие другие изделия.
В связи с большим промышленным военным и гражданским строительством в начале 19в. велись работы над решением проблемы получения гидравлического вяжущего вещества из искусственной сырьевой смеси состоящей из известняка и глины. Созданное новое вяжущее вещество было названо портландцементом так как оно в затвердевшем виде по цвету и прочности сильно походило на портландский камень добываемый вблизи города Портланд.
В 1825 г. В Москве была опубликована книга Егора Челиева под названием «Полное наставление как изготавливать дешевый и лучший мергель или цемент весьма прочный для подводных строений как-то: каналов мостов плотин подвалов погребов и штукатурки каменных и деревянных строений». Егор Челиев описывает способ производства вяжущего из смеси извести или известковой штукатурки с глиной.
Изобретателем современного портландцемента часто считают англичанина Джозефа Аспдина . В 1824 г. Он получил патент на изготовление вяжущего вещества из смеси извести с глиной обжигом до ее полного удаления углекислоты. Егор Челиев уже описал применявшийся метод изготовления гидравлического вяжущего который был более совершенным чем способ Джозефа Аспдина. Поэтому основоположником производства портландцемента в нашей стране считают Челиева . Мощность первых заводов была не велика и составляла десятки тонн цемента в год.
Большое разнообразие строительных конструкций особенности их сооружения и существенные различия условий службы при различных видах агрессивных воздействий вызвали необходимость создания цементов со специфическими техническими свойствами которые бы отвечали различным требованиям при строительстве гидроэлектростанций в транспортных сооружениях при промышленном производстве сборных обычных и преднапряженных железобетонных конструкций в строительстве морских и океанических сооружений для автомобильных дорог и аэродромов в гражданском строительстве при бурении нефтяных и газовых скважин для производства асбестоцементных изделий огнеупорных бетонов и т.д. В 1962 г. по выпуску цемента СССР вышел на первое место в мире опередив США. В 2019 году его производство составило немногим более 4 100 миллионов тонн. Подавляющая часть его производства приходится на Азию. Только Китай произвёл 2 200 миллионов тонн цемента и при этом собственного производства ему не хватило. Статистические службы "Поднебесной" сообщили о частом импорте этого материала. Это несмотря на то что производство цемента в Китае составляет 537% от общемирового!
В январе 2021 года предприятиями Республики Беларусь было выпущено 2244 тысячи тонн цемента что на 74 % больше чем в январе 2020 года. Объем производства товарного бетона составил 594 тысячи м3 что на 418 % меньше чем в январе 2020 года.
Объем производства извести в январе 2021 года сократился на 193 % по сравнению с прошлым январем и составил 254 тысячи тонн. Объем производства гипса вырос на 221 % и составил 64 тысячи тонн.
В 2020 году предприятиями Республики Беларусь было выпущено 474 млн тонн цемента что на 02 % больше чем в 2019 году.Объем производства извести и гипсаза аналогичный период также показал рост. По итогам 2020 годаБеларусь сократила объем импорта цементана 14 %.
Неуклонно ростущий спрос на цемент ставит остро вопрос о расширении производства данного материала. Технический прогресс в строительной индустрии расширение фундаментальных знаний в области химии цемента возросшая актуальность проблемы экономии топливно-энергетических ресурсов – все это вызвало необходимость усиления научных работ по специальным цементам различающимся по химическому составу.
Основные характеристики портландцемента приведены ниже:
Физико-механические характеристики
удельная поверхность м2кг 430 – 450
остаток на сите 0063 % 10 – 15
остаток на сите 0045 % 20 – 30
остаток на сите 008 % 0
Нормальная густота % 260 – 280
Водо-цементное отношение 037 – 038
начало схватывания минуты не мение 45
конец схватывания минуты не позднее 600
Признаки ложного схватывания нет
Предел прочности при пропаривании:
сутки: при сжатии МПа 37 – 40
при нормальном твердении:
суток: при сжатии МПа 36 – 39
суток: при сжатии МПа 52 – 55
суток: при изгибе МПа 70 – 80
Содержание гипса (по SO3) %: 3
Минералогический состав клинкера %
ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОДУКЦИИ
Технические требования:
Портландцементы следует изготовлять в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическому регламенту утвержденному в установленном порядке.
По вещественному составу портландцементы подразделяют на виды:
-портландцемент (без минеральных добавок и добавок-наполнителей);
-портландцемент с добавками (с активными минеральными добавками и добавками-наполнителями не более 20%).
По прочности при сжатии в 28-суточном возрасте белые портландцементы подразделяют на марки:
- портландцемент — 400 500 550 и 600;
- шлакопортландцемент — 300 400 и 500;
- портландцемент быстротвердеющий — 400 и 500;
- шлакопортландцемент быстротвердеющий — 400
Условное обозначение портландцементов должно состоять из:
наименования цемента - портландцемент (допускается применять аббревиатуру наименования - ПЦ);
-сорта цемента - по п.1.2.2;
-марки цемента - по п.1.2.3;
-обозначения максимального содержания добавок в цементе (вида цемента) - Д0 Д20;
-обозначения пластификации или гидрофобизации цемента - ПЛ ГФ;
-обозначения настоящего стандарта.
Пример условного обозначения портландцемента с добавками 2-го сорта марки 400:
Портландцемент 400-Д20-ГОСТ 965-89
При производстве портландцементов применяют:
-портландцементный клинкер по химическому составу соответствующий технологическому регламенту;
-гипсовый камень по ГОСТ 4013. Допускается применение фосфогипса борогипса фторогипса по соответствующей нормативно-технической документации (НТД);
-добавки по соответствующей НТД.
В портландцементе не допускается содержание активных минеральных добавок и добавок-наполнителей а в портландцементе с добавками допускается их суммарное содержание до 20% массы цемента в том числе активных минеральных добавок осадочного происхождения не более 10% и добавок-наполнителей не более 10%.
Допускается введение в портландцементы специальных добавок не более 2% массы цемента.
Допускается введение в портландцементы технологических добавок не ухудшающих их строительно-технические свойства не более 1% в том числе органических не более 015% массы цемента.
Допускается по согласованию изготовителя с потребителем введение в портландцементы пластифицирующих или гидрофобизующих добавок не более 05% массы цемента в пересчете на сухое вещество добавки.
Предел прочности портландцементов при сжатии в возрасте 28 сут должен быть не менее:
2 МПа - для гарантированной марки 400;
0 МПа -для гарантированной марки 500.
Коэффициент вариации предела прочности портландцементов каждого вида и марки при сжатии в возрасте 28 сут рассчитанный по результатам испытаний за квартал не должен быть более 7%.
Изготовитель должен определять активность при пропаривании каждой партии портландцементов.
Содержание ангидрида серной кислоты (SO(3)) в портландцементах должно быть не более 35% по массе.
Содержание в портландцементном клинкере оксида магния (MgO) не должно быть более 4% закиси железа (FeO) - более 05% нерастворимого остатка - более 15% по массе.
Начало схватывания портландцементов должно наступать не ранее 45 мин а конец - не позднее 10 ч от начала затворения.
Портландцементы должны показывать равномерность изменения объема при испытании образцов кипячением в воде.
Тонкость помола портландцементов должна быть такой чтобы остаток на сите с размером ячейки 008 мм по ГОСТ 26633-91 СТБ 2115-2010 был не более 15% массы просеиваемой пробы.
Маркировка и упаковка:
Портландцементы маркируют и упаковывают по ГОСТ 22237.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1 ТРЕБОВАНИЯ К СЫРЬЕВЫМ МАТЕРИАЛАМ
Разработанная С. С. Череповским и О. К. Алешиной [156] технология производства белого цемента характеризуется следующими отличительными особенностями: исходные сырьевые компоненты должны содержать минимальное количество красящих оксидов железа марганца титана и др. Нужно исключить загрязнение сырья полуфабриката готовой продукции на всех технологических переделах. Клинкер обжигается на беззольном топливе. Несмотря на указанные меры по выходе из печи он все же имеет зеленоватый оттенок. Поэтому чтобы придать ему высокую степень белизны его после обжига подвергают специальной обработке отбеливанию. Удельная поверхность частиц у белого цемента должна быть больше чем у обычного портландцемента так как при этом достигается большая равномерность и степень белизны.
А. Н. Грачьян выявил эффективность двухступенчатого способа отбеливания. На выходе из зоны спекания клинкер в течение 1— 2 мин при 1673—1273 К охлаждается в конвертированном газе затем направляется в водяную ванну. Конвертированный газ получают в результате взаимодействия при 1173—1273 К природного газа с водяным паром.
Реакция протекает по следующей схеме:
Оксид углерода.и водород в момент образования обладают высокой активностью и оказывают сильное восстановительное действие на оксиды железа и марганца. Этим исследователям удалось добиться повышения белизны при водяном отбеливании в омагниченной воде а также в растворах слабой концентрации соляной серной и других кислот. Полагают что при газовом или быстром водяном отбеливании маложелезистого клинкера повышение степени белизны является результатом снижения валентности оксидов железа изменения координации красящих оксидов и соотношения алюминатных и силикатных фаз. Под действием фторидов высокоглиноземистый алюмоферрит кальция приобретает метастабильность что способствует образованию бесцветных кристаллов алюминатов кальция.
Сырьевые материалы для производства белого портландцемента — известняки и глинисто-песчаные породы с крайне ограниченным содержанием указанных красящих оксидов. По данным НИИЦемента известняки по этому показателю подразделяются на два класса — А и Б; максимальное допустимое содержание в известняке оксида железа — 015% для класса А и 025% —для класса Б; соответственно содержание оксидов марганца в расчете на оксид марганца (II) — 0015% и 003%- Требования к глинистому компоненту сырьевой шихты следующие (табл. 26).
Указанные значения обычно корректируются применительно к физико-химической характеристике
Таблица 26. Требования к глинисто-песчанистому сырью
Допустимое содержание % красящих оксидов менее
Песчано-глинистые отхо-
ды-шликер Полукислые глины
второго сырьевого компонента в зависимости от условий в которых осуществляется технологический процесс а также от назначения цемента. Так например при выпуске цветных цементов могут быть несколько ослаблены требования к верхнему пределу содержания красящих оксидов в исходном клинкере.
Применяемые для производства белого цемента местные известняки на Щуровском заводе и привозные на Таузском содержат не более 01% оксида железа; содержание оксида марганца (II) в первом известняке достигает 0018%; в араратском известняке марганца нет. В наиболее чистых карбонатных породах используемых нашими цементными заводами для производства серого обыкновенного портландцемента содержание оксида железа значительно выше и достигает 029% а оксида марганца (II)—0039%. Это свидетельствует об ограниченных сырьевых возможностях производства белого цемента.
Химический состав глинистого компонента состоящего из каолина и кварцевого песка а также используемой "без корректировки полукислой глины являющейся отходом при добыче огнеупорных глин на Латненском месторождении характеризуется следующими данными: S А12О3 — 18—20%; Fe2O3 — 04—1%; МnО —следы;— 0—08%; силикатный модуль—35—4 при глиноземном модуле достигающем 40.
Подготовка включая иногда и обогащение сырьевых компонентов их хранение дробление смешение и др. осуществляются особо тщательно так как необходимо ограничивать предел колебаний их химического состава. Тонкое измельчение строго дозированной сырьевой шихты осуществляется как по мокрому способу (Шуровский завод) При помоле сырьевой шихты очень важно предотвратить ее загрязнение присадкой металлического железа. При измельчении с помощью металлических шаров или цильпебса в мельницах с обычной металлической футеровкой присадка железа к сырьевой шихте доходит до 01%. При окислении в процессе обжига это увеличивает содержание оксида железа в клинкере на 02%. Поэтому для помола сырьевой шихты нужно применять неметаллические мелющие тела так называемые «уралитовые» (высокоглиноземистые). Сырьевые мельницы следует футеровать особо износоустойчивыми материалами из металлических сплавов либо блоками из кремнистых песчаников.
Состав сырьевой шихты рассчитывают так чтобы получить клинкер с- КН-085—088 при силикатном модуле 32—40. При этом обязательно применение минерализаторов. Вращающиеся печи футеруют только магнезитовым кирпичом либо магнезитовым огнеупором на шпинельной связке при котором не наблюдается присадки окрашивающих оксидов к клинкеру.
2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА И ОПИСАНИЕ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ВКЛЮЧАЯ ГРАФИК ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ.
Гипс двуводный Известняк Глина Вода Газ Белый
Дробление Первичное дробление Первичное дробление Сушка
d25мм d100 мм W=до 1%
(молотковая (щековая дробилка) (валковая дробилка) (сушильный барабан)
Дозирование Размучивание
(4%) суспензия с частицами
(весовой дозатор) материала 3-5мм Дозирование
(весовой дозатор) Дозирование
Совместное тонкое измельчение
Sуд.=3000 см2г (шаровая мельница)
Перемешивание корректирование по
влажности W=36% по химическому
составу Т () усреднение и
хранение в шламбассейнах (не менее
трех с разным титром)
Обжиг шлама до спекания
с получением клинкера
Отбеливание клинкера
(омагниченая водная среда)
Магазинирование клинкера (2-3 дня)
Получение белого портландцемента
путем совместного помола клинкера гипса и белого диатомита
(шаровые трубные мельницы Sуд.= 4000)
( цементный холодильник)
Складирование цемента
Отправка цемента в мешках
Описание технологического процесса.
Производство портландцемента может быть разделено на два комплекса мероприятий. Первый из них включает изготовление клинкера а второй – получение портландцемента измельчением клинкера совместно с гипсом и белым диатомитом.
Производство портландцемента состоит из следующих основных операций:
- добычи известняка и глины;
- подготовки сырьевых материалов и приготовления из них однородной смеси заданного состава;
- обжига сырьевой смеси до спекания с получения клинкера;
- помола клинкера в порошок с небольшим количеством гипса и активной минеральной добавки;
В качестве известняка при производстве портландцемента используется известняк месторождения Бельки а в качестве глинистого сырья – глина того же месторождения. В качестве добавки вводимой при помоле клинкера применяется двуводный гипс и белый диатомит.
Твердые породы известняка дробятся в две стадии. На первой стадии дробления известняк подается в щековую дробилку где он измельчается до кусков размером 100 мм. На второй стадии дробления известняк подвергаются более тонкому измельчению в молотковой дробилке до кусков размером 10 мм. После дробления известняк дозируется весовым дозатором и подается в шаровую мельницу для совместного помола с глинистым материалом.
Глина в свою очередь дробится в валковой дробилке и после перерабатывается в водную суспензию (шлам) в глиноболтушках. При этом получается суспензия с размером частиц до 3-5мм. После предварительной подготовки глина дозируется и подается в шаровую мельницу.
Так как в белом портландцементе с минеральными добавками ограничено содержание оксида железа (до 05%) то в такой мельнице рекомендуется вместо стальных шаров применять неметаллические мелющие тела. Поток сырьевых материалов в шаровой мельнице можно осуществлять по открытому и закрытому циклам.
В настоящее время для мокрого измельчения известняка совместно с глиной получили широкое распространение мельницы самоизмельчения гидрофол.
При смешивании известняка с глиной не всегда удается получить шлам требуемого химического состава из-за разнородности сырья несовершенства дозирующих устройств и других факторов. В связи с этим возникает необходимость в систематическом контроле содержания компонентов в сырьевой смеси и в случае отклонения от принятых величин в корректировании состава шлама. Для этого в него вводят недостающий компонент в соответствующем количестве.
В зависимости от состава и однородности сырья а также от качества выпускаемого цемента сырьевую смесь корректируют по заданному содержанию в ней и по требуемому коэффициенту насыщения и одному из модулей. Корректирование и усреднение шламов осуществляется в шлам-бассейнах.
После корректирования шлам подается на обжиг. Обжиг тонкоизмельченной сырьевой смеси – важнейшая стадия технологии производства цемента. Для обжига сырьевой смеси применяются вращающиеся печи. Температура обжига смеси во вращающихся печах достигает 1600°С.
После печи клинкер отбеливается при помощи водяного отбеливания.
До помола клинкер подвергается маганизированию которое заключается в том что после обжига клинкер до трех и более суток хранится на складе в результате чего клинкер остывает до температуры окружающей среды (ниже 30°С). Кроме того имеющаяся в клинкере негашеная известь частично гасится парами воды при контакте с влажным воздухом; в клинкере заканчивается переход недостаточно стабилизированного минерала белита из - в γ- модификацию с увеличением объема что растрескивание а иногда и частичное рассыпание клинкерных зерен; может происходить частичная кристаллизация стекловидной фазы с ослаблением межкристаллических связей в зерне клинкера вплоть до распада. Отмеченные эти превращения делают клинкер более рыхлым что облегчает его помол в мельнице увеличивая ее производительность и уменьшая удельный расход электроэнергии на производство цемента.
Многие свойства портландцемента определяются не только химическим и минералогическим составом клинкера формой и размерами кристаллов алита белита и др. но и в большей степени тонкостью помола продукта его гранулометрическим составом и формой частичек порошка.
С увеличением тонкости помола цемента повышается его прочность и скорость твердения но лишь до показателей удельной поверхности 7000-8000. С этого предела обычно наблюдается ухудшение прочностных показателей.
Помол клинкера осуществляется в трубных шаровых мельницах куда одновременно подается гипс и белый диатомит. При помоле материалов наблюдается значительное выделение тепла вызывающее нагрев мелющих тел и материала до температуры 120-150°С и более что отрицательно сказывается на производительности помольных установок. По данным С.М. Рояка и В.З. Пироцкого на измельчение клинкера до удельной поверхности 2500 при температуре 40°С затрачивается около 24 при температуре 120°С – 34 и при 150°С - 39. При тонкости помола до 3300 с увеличением температуры материала расход еще более повышается (до 130 при 150°С). Это объясняется значительной агрегацией мелких частиц при повышенных температурах вследствие испарения воды адсорбированной частицами и препятствовавшей их слипанию. В связи с этим следует размалывать только холодный клинкер. Чтобы снизить температуру цемента и предотвратить слипание частиц в камеры мельницы впрыскивают распыленную воду в количестве 05-1% от массы цемента при достижении цементом температуры выше 100-110°С.
Снизить температуру цемента можно также интенсивной аспирацией. При аспирации из мельницы удаляются наиболее тонкие фракции цемента. Большие объемы холодного воздуха (до 300 на 1т цемента) пропускаемые через мельницу охлаждают футеровку корпуса мелющие тела и цемент.
После помола цемент поступает в силоса. Хранение горячего цемента в силосах может вызвать следующие нежелательные явления:
- цемент может слежаться;
- в силосах могут начаться реакции гидратации;
- такой цемент при затворении водой дает ложное схватывание;
- при затаривании горячего цемента мешки часто рвутся;
Чтобы не допустить такого явления устанавливают холодильники.
После охлаждения цемент идет на склад в цементные силосы и со склада отгружается потребителю.
ГРАФИК ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ.
На рисунке показано распределение температуры материала и газового потока по длине барабана вращающейся печи работающей по мокрому способу производства.
Ломаный характер кривой температуры материала показывает что при нагревании сырьевой смеси в ней происходят различные физико–химические других – способствующие резкому нагреванию (крутые участки).
II-зона подогрева и дегидратации;
III-зона декарбонизации;
IV-зона экзотермических реакций;
3 РЕЖИМ РАБОТЫ ЦЕХА.
Режим работы цеха является основой для расчета производительности потоков сырья оборудования. Он определяет количество рабочих дней в году количество смен работы в сутки и рабочих часов в смене.
Режим работы основных цехов и отделений в течение года:
карьер и дробильное отделение – 307 дней по 16 часа в сутки (4912);
отделение помола сырья – 307 дней по 24 часа в сутки (7368);
отделение помола цемента – 307 дней по 24 часа в сутки (7368);
цех обжига клинкера – 337 дней по 24 часа в сутки (8088);
силосно-упаковочное отделение – 365 дней по 24 часа в сутки (8760);
4. РАСЧЕТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ЦЕХА И ПОТРЕБНОСТИ В СЫРЬЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПРОГРАММЫ.
РАСЧЕТ СОСТАВА ДВУХКОМПОНЕНТНОЙ ШИХТЫ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРТЛАНДЦЕМЕНИНОГО КЛИНКЕРА.
Производим расчет состава двухкомпонентной сырьевой смеси состоящей из известняка и глины химический состав которых приводится в таблице исходных данных.
Изучив свойства портландцемента задаемся величиной коэффициента насыщения КН=086.
Поскольку в справочных данных химическом составе пород данного месторождения сумма составляющих не равна 100% необходимо привести ее к 100% выполнив пересчет состава. Для этого содержание оксидов в первом компоненте надо умножить на коэффициент k1=l00100.45=0.9955 во втором на k2=l009835=1.0168
Химический состав исходных сырьевых материалов после пересчета на 100% представлен в табл.2:
Обозначим соотношение карбонатного компонента шихты(известняка) к глинистому через х и выразим из уравнения для КН:
Находим процентный состав шихты:
И+Г=100%И=100-Г339Г=100-ГГ=2278%
ИГ=339И=339Г661Г=100И=7722%
Химический состав сырьевой смеси и клинкера при найденном соотношении исходных компонентов представлен в табл.3
Наименование компонентов
78 весовых частей глины
Химический состав клинкера при известном составе сырьевой смеси рассчитывают умножением процентного содержания каждого оксида смеси на коэффициент
Для проверки правильности расчета смеси вычисляют КН который должен быть равен задорному т.е. КН=086
Величина КН для клинкера оказалась равной заданной следовательно расчет выполнен правильно.
СОСТАВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА ЦЕМЕНТНОГОЗАВОДА
Исходные данные при расчете:
Способ производства – мокрый
Годовая производительность цеха – 1.600.000т. по клинкеру
Состав портландцемента:
Состав сырьевой смеси:
Естественная влажность сырьевых материалов:
Потери при прокаливании сырьевой смеси -351%
Производственные потери:
Сырьевых материалов 25%
Коэффициент использования вращающихся печей – 92%
Определяем производительность по цементу:
00 000 (90100)=2250000 тгод
где 90 – содержание клинкера в цементе %
00000- годовая производительность цемента по клинкеру тгод
При коэффициенте использования вращающихся печей – 092 печи работают в течении года
Отсюда часовая производительность всех печей составит:
Следовательно в данном расчете к установке принимаем две вращающиеся печи производительностью по 75тч.
Материальный баланс цеха обжига:
Производительность двух вращающихся печей:
РАСЧЕТ РАСХОДА СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ.
Теоретический удельный расход сухого сырья для производства клинкера определяют с учетом потерь при прокаливании:
0(100-351)=154 тт клинкера
где 351 – потери при прокаливании сырьевой смеси.
Для обеспыливания отходящих газов вращающихся печей устанавливают электрофильтры что дает возможность считать потери сырья с отходящими газами не более 1%.Тогда расход сухого сырья составит:
54100(100-1)=1.556 тт клинкера
348088=18877392 тгод
Определяем расход отдельных компонентов сырьевой смеси:
556(7722100)=1202 тт клинкера
038088=14582664 тгод
56(2278100)==0354 тт клинкера
С учетом естественной влажности расход сырьевых материалов соответственно составит:
7818088=151900728 тгод
54115=0416 тт клинкера
РАСЧЕТ РАСХОДА ШЛАМА.
Часовой расход шлама рассчитывается по формуле:
Где Аш – расход шлама м3ч
Ас – расход сухого сырья тч
ш – влажность шлама %
γш – удельный вес шлама тм3
Тогда на печь необходимо подать шлама:
2378088=179852856м3год
МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС ОТДЕЛЕНИЯ ПОМОЛА СЫРЬЯ.
Из предыдущих расчетов следует что отделение помола сырья работающее с выходными днями (307 суток в году по три смены в сутки) должно обеспечить помол18877392 тг сухих сырьевых материалов.
Следовательно должно быть измолото сырья
В сутки: 18877392307=614899 т.
В час: 614899 24=2562
В том числе расход отдельных компонентов составит:
В час .2562(7722100)=19784 т.
В сутки .614899 (7722100)=140894 т.
В год .18877392(7722100)=145771221 т.
В час .2562(2278100)=5836 т.
В сутки .618499(2278100)=223956 т.
В год .18877392(176100)=43002699 т.
Для образования шлама одновременно с исходными материалами в сырьевые мельницы подается вода. Потребность в воде определяется по формуле:
Wв=Аш γш – (Ас+ u+ г)
Где Wв – количество воды необходимое для приготовления шлама м3ч
Аш - потребность в готовом шламе м3ч
Ас- потребность в сухом сырье тч
γш- удельный вес шлама тм3
г m- количество воды поступающее соответственно с натуральным известняком и глиной.
На основании проведенных ранее расчетов:
Подставляя эти данные в формулу определяем расход воды на приготовление шлама:
Wв=22237164-(2334+751+93)=36469-25021=11448тч
4744 307=84346506 тг
МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС КАРЬЕРА И ДРОБИЛЬНОГО ОТДЕЛЕНИЯ
Cогласно исходным данным потери сырья составляют 2.5%. Из них 15% - это потери на карьере и 1% - потери сырья с отходящими газами вращающихся печей.
Карьер как и дробильное отделение работает с выходными днями 307 суток в году по две смены в сутки:
Для приготовления 1213200 тг клинкера необходимое количество сырьевых материалов как было подсчитано выше составляет:
Известняка .151900728 тг
С учетом 1.5% потерь потребуется:
1900728 (100+15)100=15417924 тг
1900728 307=502213 тсут
46912 (100+15)100=5122616 тг
46912 307=16686 тсут
Таким образом производительность карьера должна обеспечить добычу а дробильное отделение – следующее количество материалов:
В год 15417924 т5122616 т
В сутки 502213 т16686 т
В час 31388 т10429 т
МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС КЛИНКЕРНОГО СКЛАДА И ОТДЕЛЕНИЯ ПОМОЛА ЦЕМЕНТА.
Из данных материального баланса цеха обжига следует что в склад поступает клинкера:
При хранении сыпучих материалов в складских помещениях неизбежны потери:
Таким образом в отделение помола цемента за год поступает клинкера
13200(100-05)100=1207134 т.
При работе отделения помола цемента 307 суток в году по три смены в сутки (7368 ч. В год) необходимо клинкера:
В сутки 1207134307=3932 т.
В час 12071347368=16383 т.
Введение при помоле цемента гипса (4%) и АМД (6%) определяет потребность отделения помола клинкера в этих материалах:
Гипса 12071344(100-10)=536504 тг.
6504 307=17476 тсут.
АМД ..12071346(100-10)=804756 тг.
Из приведенных выше расчетов следует что производительность отделения помола составляет:
07134+804756 +536504 = 134126 тг
32+26214 +17476 =43689 тсут
383 +1092 +728 =18203 тч
Аспирация цементных мельниц осуществляется с помощью электрофильтров. При этом потери цемента могут быть приняты порядка 05%.
Тогда действительная производительность помольного отделения составит:
4126 (100-05)100=13345537 тг
689 (100-05)100=43471 тсут
203 (100-05)100=1811 тч
Так как гипс поступает на помол без предварительной сушки то должен быть учтен только 1% его потерь:
6504 (100-1)100=541923 тг.
Поступающий из вращающихся печей на склад клинкер поливают водой при этом расход воды на поливку принимается равным 1% его потерь:
В сутки 36001100=36 т.
В год 12132001100=12132 т.
МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНАС СИЛОСНО-УПАКОВОЧНОГО ОТДЕЛЕНИЯ.
В соответствии с произведенными расчетами в силосно-упаковочное отделение поступает цемента:
Учитывая потери цемента при упаковке и отгрузке порядка 05% получим количество цемента подлежащее отгрузке:
В год 13345537 (100-05)100=1327881 тг
В сутки 1327881365=3638 тсут
Поскольку суточная отгрузка зависит от количества и времени поступления транспорта под погрузку цемента то отгрузка в среднем цемента в час не может быть определена.
5 ПОДБОР И ОПИСАНИЕ РАБОТЫ ОСНОВНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ.
При подготовке сырьевой смеси применяют транспортирующие устройства дробильное оборудование для получения шлама дозирующие устройства.
Крупные каменные материалы с острыми гранями транспортируются при помощи пластинчатых конвейеров а мягкие материалы с использованием ленточных конвейеров.
Для первичного дробления известняка применяют щековую дробилку а для вторичного молотковую дробилку.
Щековая дробилка предназначена для грубого измельчения прочных материалов методом раздавливания его между подвижной и неподвижной щеками. Этот биток позволяет измельчать материал до кусков размером 30-40 мм. Регулирование размера выходящего материала можно осуществлять увеличением или уменьшением расстояния между щеками.
Молотковая дробилка предназначена для среднего дробления материала молотками (билами) закрепленными на быстровращающемся роторе. Молотковые дробилки позволяют измельчать материал до кусков размером 6-50 мм. Регулировать размер выходящего материала можно путем изменения зазоров в колосниковой решетке установленной на выходной части дробилки.
Переработка мягких и пластинчатых материалов в щековых и молотковых дробилках вызывает значительные осложнения. Поэтому для измельчения глины применяют валковые дробилки. Валковые дробилки представляют собой станину на которой устанавливаются два валка вращающихся на встречу друг другу.
После измельчения в валковой дробилке глина подается в глинобалтушку куда подается и вода. Глинобалтушка представляет собой емкость цилиндрической формы диаметром до 12 м. глубиной до 5 м. Глина попадая в глинобалтушку распускается в воде в результате чего образуется суспензия с размерами частиц 3-5 мм.
Для бесперебойной работы дробилок питание их осуществляется из расходных бункеров снабженных питателями обеспечивающими непрерывную подачу материала в количестве соответствующем производительности дробилок.
Предварительно подготовленные известняк и глина направляются далее на совместный помол в шаровую мельницу через весовые дозаторы непрерывного действия с автоматическим управлением. Шаровая мельница предназначена для тонкого помола материалов способом удара или истирания. Шаровая мельница представляет собой цилиндрический барабан внутренняя поверхность которого футерована бронеплитами в который помещают мелющие тела (шары цибельсы). Сущность дробления заключается в том что материал попадая в мельницу измельчаются шарами которые находятся внутри мельницы. Помол в шаровых мельницах может осуществляться по открытому или закрытому циклам.
Для корректирования шлама по химическому составу и для обеспечения необходимого количества шлама используют шламбассейны. Они представляют собой бассейны вертикального типа емкость 400-1000 м3 сооружающихся в случаях неоднородности исходного сырья и служат для усреднения шлама что обеспечивает хорошую гомогенизацию шихты.
Для обжига сырьевой смеси применяют вращающиеся печи. Они состоят из корпуса представляющего собой барабан длинной 150 – 185 м. и более диаметром 4 – 7 м. сваренного из стальных обечаек. Корпус устанавливается на фундаменте с уклоном по длине 3 – 4°. На нем закреплены бандажи опирающиеся на роликовые опоры а также венцовая шестерня через которую печь приводится во вращение электродвигателем. Обычно скорость вращения находится в пределах 05 – 12 причем она может изменяться. Приподнятая часть печи является холодным концом входящим в пылеосадительную камеру через уплотняющее устройство которое препятствует подсосу наружного воздуха. Для защиты от воздействия горячих и для уменьшения теплопотерь корпус печи изнутри футеруется. Огнеупорные материалы для этой цели выбирают с учетом температур газов в разных зонах печи а также основности обжигаемого материала. Широко применяется шамотный и многошамотный кирпич а также высокоглиноземистые и талькомагнезитовые огнеупоры. Для зоны спекания преимущественно используют хромомагнезитовый периклазошпинелидный и магнезитохромитовый кирпич.
В печной агрегат входят также шламовый питатель пылеосадительная камера электрофильтры для очистки дымовых газов от пыли дымосос и горячая головка печи.
Одним из элементов печи являются встроенные в них теплообменники предназначаемые для интенсификации процессов теплоотдачи от печных газов обжигаемому материалу. Вращающаяся печь работает по следующей схеме. Шлам из шламбассейна перекачивается насосом в распределительный бак установленный над печью. Отсюда он через ковшовый питатель или специальный расходомер по трубе поступает в печь.С противоположной стороны в печь подается газ. Попадая в раскаленное пространство газ воспламеняется и начинает гореть. Образующиеся дымовые газы проходят через всю печь отдавая свое тепло обжигаемому материалу. По выходе из печи газы с температурой 150 – 200 °С направляются через пылеосадительную камеру в электрофильтр где очищаются от пыли.
Шлам проходя через печь и подвергаясь воздействию газов все более высокой температуры претерпевает ряд физических и физико-химических превращений. На выходе из зоны спекания клинкер в течение 1— 2 мин при 1673—1273 К охлаждается в конвертированном газе затем направляется в водяную ванну. Конвертированный газ получают в результате взаимодействия при 1173—1273 К природного газа с водяным паром.
Оксид углерода и водород в момент образования обладают высокой активностью и оказывают сильное восстановительное действие на оксиды железа и марганца. Этим исследователям удалось добиться повышения белизны при водяном отбеливании в омагниченной воде а также в растворах слабой концентрации соляной серной и других кислот. Полагают что при газовом или быстром водяном отбеливании маложелезистого клинкера повышение степени белизны является результатом снижения валентности оксидов железа изменения координации красящих оксидов и соотношения алюминатных и силикатных фаз. Под действием фторидов высокоглиноземистый алюмоферрит кальция приобретает метастабильность что способствует образованию бесцветных кристаллов алюминатов кальция.
Далее клинкер поступает в холодильник для охлаждения.
МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОХРАНЕ ТРУДА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
При большой насыщенности предприятий цементной промышленности сложными механизмами и установками при добыче и переработке сырья по обжигу сырьевой смеси и измельчению клинкера по перемещению складированию и отгрузке огромных масс материалов при наличии большого количества электродвигателей особое внимание должно уделяться при проектировании заводов и при их эксплуатации созданию благоприятных и безопасных условий для работы трудящихся. Охрана труда должна осуществляться в полном соответствии с “Правилами по технике безопасности и производственной санитарии на предприятиях цементной промышленности”.
На действующих предприятиях необходимо оградить движущиеся части механизмов и двигателей а также электроустановки приямки люки площадки и т.д.
Должны быть заземлены электродвигатели а также разного вида электроаппаратура. Необходимо предусматривать соответствующие устройства и установки подъемно-транспортных механизмов для безопасного ведения работ.
Из-за взрывоопасности установок по сушке и помолу материалов трубопроводы сепараторы бункера для хранения пыли должны оборудоваться предохранительными клапанами.
Обслуживание дробилок мельниц печей силосов транспортирующих и погрузочно-разгрузочных механизмов должно осуществляться в соответствии с правилами безопасной работы у каждой установки.
Большое внимание следует уделять на предприятиях обеспыливанию воздуха и отходящих газов печей и сушильных установок с целью создания нормальных санитарно-гигиенических условий труда. В соответствии с санитарными нормами проектирования промышленных предприятий концентрация в воздухе помещений цементной и остальных видов пыли не должны превышать 004 . Содержание в воздухе окиси углерода не допускается более 003 а сероводорода – более 002 . В воздухе выбрасываемом в атмосферу концентрация пыли должна быть не более 006 . Практика показывает что при правильной и внимательной эксплуатации пылеочистных систем содержание пыли в выбрасываемом воздухе составляет 004 – 006 .
Для создания нормальных условий труда все помещения цементных заводов должны обеспечиваться системами искусственной и естественной вентиляции. Этому в большой мере способствует герметизация тех мест где происходит пылевыделение а также отсос воздуха из бункеров течек дробильно-помольных механизмов и т. д. В зависимости от мощности и величины различных механизмов и интенсивности пылевыделения рекомендуются следующие объемы отсасываемого воздуха:
При отборе воздуха от:
Щековых и молотковых дробилок 4000 - 8000
Элеваторов 1200 - 2700
Бункеров 500 - 1000
Мест перегрузки материалов .. 300 - 500
Упаковочных машин 5000
Очистка воздуха отбираемого из цементных мельниц производится с помощью рукавных или электрофильтров. В том и другом случае при значительной концентрации пыли в аспирируемом воздухе необходимо устанавливать перед ними циклоны. При этом важно не допускать просасывание через 1 ткани фильтров более 60-70 воздуха в 1 ч.
Отходящие газы вращающихся печей подвергаются очистке для предотвращения загрязнения воздушного бассейна и территории окружающей завод. Для этого устанавливают электрофильтры. Если же отходящие газы содержат значительное количество пыли (более 25 – 30 ). То их сначала пропускают через батарею циклонов.
Шум возникающий при работе многих механизмов на цементных заводах характеризуется зачастую высокой интенсивностью превышающей допустимую норму (90 ДБ). К числу мероприятий по снижению шума у рабочих мест относят установку мельниц и дробилок на специальные шумопоглащающие фундаменты применение демпфирующих прокладок между внутренней стенкой мелющих барабанов и бронеплитами замену в сырьевых шаровых мельницах стальных плит резиновыми. При этом звуковое давление снижается на 5 – 12 ДБ. Укрытие мельниц и дробилок шумоизолирующими кожухами облицовка источников шума звукоизолирующими материалами также дает хороший эффект снижает уровень шума на 10 – 12 ДБ.
Волженский А.В. Минеральные вяжущие вещества - М.: Стройиздат 1986г.
Колбасов В.М. Технология вяжущих минералов - М.: Стройиздат 1987г.
Рояк С.М. Рояк Г.С. Специальные цементы - М.: Стройиздат 1983г.
Симонович Р.Г. Марцинкевич В.М. Методические указания по курсовому проектированию курса Вяжущие вещества - М.: 1984г.
Дзабиева Л.Б. Технологические расчеты сырьевых смесей в производстве вяжущих веществ - М.: 1998г.
ГОСТ 965-89 от 1990-10-01 Портландцементы белые. Технические условия.
Национальный статистический комитет Республики Беларусь

цех обжига бетона.dwg

Дозирующие устройства
Корректирующий силос
Колосниковый холодильник
Газоход экстрагированного воздуха
Пластинчатый конвейер
Дымовые газы из печи в атмосферу
Мука из сырьевого цеха
В силоса сырьевой муки
Приёмные бункера сырья
схема цеха обжига клинкера цементного завода