Проектирование цеха по производству искусственных пористых заполнителей

Заполнители бетонов курсовая работа Голубев А.С. ПСК-41.pdf

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
«Ивановский государственный политехнический университет»
Кафедра архитектуры и строительного материаловедения
по дисциплине: Заполнители бетонов
на тему: «Проектирование цеха по производству искуственных пористых
Студент: Голубев Александр Сергеевич
Номер зачётной книжки: 187061 группа: ПСК-41
Направление подготовки:08.03.01 Строительство
Руководитель работы: к.т.н. доцент Емельчикова Наталия Сергеевна
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ
Студенту Голубеву Александру Сергеевичу
Тема: «Проектирование цеха по производсту обжигового зольного гравия»
Исходные данные для работы: Обжиговый зольной гравий: Марка 300; Производительность 150 000
м3год Влажность- 22%
Перечень вопросов подлежащих разработке: Номенклатура; сырье и топливо; состав сырьевой массы;
выбор способа и технологической схемы производства; описание схемы и технологического процесса
производства; физико-химические основы производства; материальный баланс цеха; режим работы;
производственная программа; выбор и расчет основного транспортного и технического оборудования;
расчет склада готовой продукции; контроль производства
Список использованных источников: восемь использованных источников
Перечень графического материала (листы): А4
Технологическая часть 11
1. Сырье и топливо ..11
2. Состав сырьевой массы ..14
3. Выбор способа и технологической схемы производства 15
4. Описание схемы и технологического процесса производства 19
5. Физико-химические основы производства 21
6. Материальный баланс цеха 24
7. Режим работы ..27
8. Производственная программа 28
10. Расчет склада готовой продукции 33
11. Контроль производства .33
Библиографический список 38
ИВГПУ-187061-2022-КР
используемыми для приготовления бетонов различного назначения называют
пористые сыпучие материалы гравия или щебне подобной формы получаемые
как правило при термической обработке природного силикатного сырья или
соответствующих отходов промышленности. Применение легких пористых
теплоизоляции стеновых панелей монолитных стен и разнообразных несущих
конструкций. Замена обычных тяжелых заполнителей пористыми позволяет
существенно изменить свойства бетонов в желаемом направлении: уменьшить
плотность улучшить теплоизоляционные свойства и т.д. В то же время
достаточная прочность ряда пористых заполнителей обеспечивает возможность
получения на их основе конструкционных легких бетонов высокой прочности.
строительной индустрии нашей страны пористыми заполнителями для легких
бетонов - специально созданная промышленность искусственных пористых
заполнителей. Эта новая отрасль быстро развивается: если в 1960 г. в СССР
действовало 20 предприятий общей мощностью немногим более 1 млн. м3 то в
70 г.- около 200 предприятий и выпущено более 13 млн. м3 искусственных
пористых заполнителей а в 1987 г.- более 400 предприятий общей мощностью
около 50 млн. м3 в год. Предприятия по производству искусственных пористых
заполнителей создаются там где в них есть потребность и базируются они как
правило на местных источниках сырья. Искусственные пористые заполнители
отличаются более высоким качеством и эффективностью использования в
бетонах. Из искусственных пористых заполнителей наиболее распространен в
настоящее время керамзитовый гравий и его разновидности [1].
Повсеместным и неисчерпаемым источником сырья для производства
искусственных пористых заполнителей являются золошлаковые отходы ТЭС.
Экономический эффект от применения золошлаков достигается за счет
снижения марки и удельных капвложенийв сравнении с действующим
ИВГПУ-187068-2021-КР
производством керамзита. Вместе с тем затраты на организацию и содержание
отвалов зол шлаков и отходов углеобогащения составляют ежегодно около 400
млн.руб. не считая потерь пахотных земель под отвалами. Основным
потребителем зол и шлаков ТЭС является промышленность стеновых
материалов где они служат эффективной топливосодержащей выгорающей и
Обжиговый зольный гравий – это ИПЗ получаемый гранулированием в
вращающихся печах прямоточного действия.
Сырьем для производства обжигового зольного гравия служат золы
теплоэлектростанций в том числе и из отвалов после их гидроудаления.
Технология разработанная ВНИПИ теплопроектом предусматривает сушку и
помол золы затем ее окатывание в шаровидные гранулы диаметром около 15
мм. Для облегчения грануляции и обеспечения достаточной прочности гранул
золу смачивают водным раствором ЛСТ (лигносульфонатов технических) или
же добавляют глину. Далее гранулы подсушивают и обжигают в коротких
вращающихся печах прямоточного действия причем их подают сразу в
высокотемпературную (около 1200°С) зону печи. Для повышения пористости
гравия в золу можно добавлять древесные опилки.
Основное назначение — конструкционно-теплоизоляционные бетоны.
При обжиге зольного гравия происходит выгорание органических
веществ (угля ссб) и появляется внутреннее дополнительное тепло (порядка
% от общего поступления тепла) обеспечивающее интенсификацию
прогрева гранул при высоком коэффициенте использования тепла. В случае
введения в гранулы древесных опилок роль внутреннего источника тепла
Основная характеристика пористого заполнителя — насыпная плотность
в сухом состоянии. Для крупного пористого заполнителя установлены марки по
насыпной плотности от 250 до 1200 кгм3 а для пористого песка — от 100 до
00 кгм3. Крупные пористые заполнители поставляют раздельно по фракциям
10 10 20 и 20 40 мм. Прочность определяют путем раздавливания
пробы крупного пористого заполнителя в цилиндре. Значения прочности для
каждого вида заполнителей различны. У керамзитового гравия например она
составляет 06 25 МПа. Морозостойкость пористых заполнителей должна
соответствовать марке не ниже F15. Благодаря развитой системе пор
заполнители способны поглощать значительное количество воды затворения
причем скорость водопоглощения особенно велика в первые 15 20 мин т.е. в
впитывание воды в первоначальные сроки связано с наличием крупных пор. В
дальнейшем постепенно насыщаются тонкие поры и капилляры.
Зольный гравий получают гранулированием подготовленной золошлаковой смеси или золы-уноса ТЭС с последующим спеканием и
вспучиванием во вращающейся печи при температуре 1150-1250 °С. В
исходном сырье содержание Fe2O3 должно быть не менее 7% (СаО + Мg0) -не
более 8%. При содержании в сырье более 3% остатков топлива процесс
гранул ухудшается. Обжиговый
выпускать в соответствии с требованиями действующего стандарта: от 5 до 10;
от 10 до 20; от 20 до 40 мм. По согласованию изготовителя с потребителем
допускается изготовление гравия от 25 до 10 мм и смеси фракций от 5 до 20 мм
и для теплоизоляционных засыпок от 5 до 40 мм.
Использование прямоточной схемы движения материала (зольных
гранул) и теплоносителя (продуктов сгорания топлива) а также необходимость
создания в зоне спекания нейтральной или слабо восстановительной среды
привели к тому что подача воздуха в печь при работе форсунки была
ограничена и коэффициент избытка воздуха составлял лишь 125. Таким путем
охлаждающее влияние подсасываемого в печь воздуха было сведено к
минимуму что позволило обеспечить высокую температуру в начальной зоне
(1240°С) при относительно невысоком расходе топлива (70—80 кг на 1 м3
зольного гравия). Как и при обжиге керамзита потери тепла с отходящими
газами при спекании гранул во вращающейся печи достаточно велики и расход
тепла на сушку золы лишь на 108% снижает эти потери. Охлаждают
обжиговый зольный гравий в холодильниках различного типа медленно и
постепенно. Иначе могут возникнуть центры концентрации напряжений
приводящие к распаду гранул. После охлаждения зольный гравий сортируют на
товарные фракции и складируют.
Кроме того в отдельных случаях может быть организовано производство
например безобжигового зольного гравия гравия на основе глиноперлитовых
смесей и т. д. При наличии в районе нескольких видов сырья или отходов
промышленности решению вопроса организации производства заполнителей
должен предшествовать технико-экономический анализ [1].
В данной работе рассмотрена технология производства обжигового
зольного гравия влажностью 22%; марки 300 и производительностью 150 000
м3год. Сырьем для производства обжигового зольного гравия служат золы
Насыпная плотность зольного гравия - 350-800 кгм3. Предел прочности при
сдавливании в цилиндре приблизительно соответствует требованиям к
керамзитовому гравию той же насыпной плотности.
Номенклатура продукции
Все заполнители по способам образования подразделяются на природные
искусственные и из отходов промышленности.
Природные заполнители могут быть неорганического и органического
Неорганические природные заполнители представляют собой материалы
характеризуемые происхождением и петрографическим наименованием горных
пород из которых они образованы. К таким заполнителям относятся
разновидности получаемые путем дробления и рассева горных пород (гранита
диабаза диорита известняка вулканического туфа пемзы кварцита мрамора)
или только рассева (гравий кварцевый песок).
переработки древесины (опилки стружки древесные волокна и др.); отходы
переработки сельскохозяйственной продукции (стебли камыша хлопчатника
лузга семечек волокна льняных и конопляных культур и т.д.); отходы и
продукты промышленности полимерных материалов (пластики полимерные
волокна частицы резины и др.). На основе этих заполнителей выпускаются
низкомолекулярный полиэтилен).
Искусственные заполнители представляют большой класс материалов
получаемых из природного сырья и отходов промышленности путем
термической или иной обработки. К ним относятся керамзит (обжиг со
вспучиванием глинистого сырья) шлаковая пемза (поризация расплавов
шлаков) безобжиговый зольный гравий (гидратационное твердение гранул из
подготовленной смеси золы и вяжущего) аглопорит (обжиг до спекания
топливосодержащих песчано-глинистых смесей) [2].
К искусственным пористым заполнителям относятся керамзит аглопорит
шлаковая пемза шунгизит азерит термолит обжиговый зольный гравий
безобжиговый зольный гравий вспученный перлит вспученный вермикулит и
Керамзит - получают главным образом в виде керамзитового гравия. Зерна его
имеют округлую форму. Структура пористая ячеистая. На поверхности его
часто имеется более плотная корочка. Цвет керамзитового гравия обычно
темно-бурый в изломе -почти черный.
Аглопорит - вспучивающееся глинистое сырье пригодное для производства
керамзита не часто встречается. Более распространены малопластичные
тощие запесоченные глинистые породы суглинки которые при обжиге не
вспучиваются. Эти породы можно использовать для получения другого
искусственного пористого заполнителя - аглопорита.
Шлаковую пемзу получают главным образом из доменных шлаков причем не
из отвальных (такие шлаки еще нужно расплавить) а непосредственно из
шлаковых расплавов сливаемых из доменных печей в огненно-жидком
состоянии. По себестоимости шлаковая пемза -самый дешевый искусственный
пористый заполнитель. Естественно что шлаковая пемза производится и
применяется в районах металлургической промышленности.
Шунгизит получают вспучиванием при обжиге графитсодержащей сланцевой
шунгита разрабатывают
Карельской АССР. Породу в виде фракционированной крошки поставляют
многим предприятиям использующим ее как сырье для производства
шунгизитового гравия. Шунгизитовый гравий получают по сухому способу. В
сущности шунгизит - это разновидность керамзита отличающаяся видом
Азерит - это искусственный пористый заполнитель который можно считать
одной из разновидностей керамзита но логично выделить его в особый вид
отличаются от вышеописанных.
Термолит - материал в виде щебня или гравия получаемый при обжиге
кремнистых опаловых пород (трепелы диатомиты опоки) без вспучивания.
Безобжиговый зольный гравий: Основами получения безобжигового зольного
гравия (БЗГ) являются:
) грануляция увлажненной смеси золы и вяжущего;
) гидратационное твердение вяжущего и его взаимодействие с активными
Для изготовления БЗГ можно применять портландцемент известь гипсовые
гипсоцементно-пуццолановые вяжущие (ГЦПВ) и использовать золы ТЭС
сухого отбора (из-под фильтров и циклонов) а также высушенные золы из
отвалов их гидроудаления (золошлаковые смеси).
Вспученный перлит - материал получаемый вспучиванием при обжиге
подготовленных зерен из вулканических водосодержащих пород (перлит
обсидиан витрофир и др.).
Месторождения перлитов а также обсидианов и других аналогичных
вулканических стекол выявлены в Закарпатье Армении Азербайджане
Грузии Приморском крае Бурятской АССР.
В перлите содержится около 1 2% (иногда больше) связанной воды. При
обжиге (1000 1250 °С) перлит размягчается и под давлением паров
высвобождаемой воды сильно вспучивается. Коэффициент вспучивания --до
12. Чем он больше тем меньше расход сырья на единицу объема
продукции. Поэтому многие предприятия производящие легкий вспученный
перлит работают на привозном сырье с умеренной себестоимостью продукции.
Однако если коэффициент вспучивания меньше удельные затраты на
перевозку сырья увеличиваются и себестоимость продукции возрастает.
гидроалюмосиликат с содержанием связанной воды 8 18%. Это сравнительно
мягкая горная порода золотистого цвета с перламутровым блеском. В районах
где отсутствуют природный гравий и каменные породы пригодные для
производства щебня (а такие районы составляют почти 23 территории СССР)
может оказаться целесообразным производство керамического заполнителя из
местных глинистых пород который будет дешевле привозных заполнителей
Заполнители из отходов промышленности:
Попутно добываемы продукты. В ходе разработки месторождений полезных
ископаемых часто приходится попутно разрабатывать различные каменные
породы чтобы открыть доступ к полезному ископаемому. Особенно велики
объемы вскрышных работ при открытой разработке месторождений.
Часто объем полезного ископаемого составляет 10 15% а объем вскрышной
породы до 90% причем нередко попутно добываемые породы являющиеся по
существу также полезными ископаемыми вывозятся в отвал.
В данной курсовой работе разрабатывается технология производства
Обжиговый зольный гравий:
Заполнитель на основе золы теплоэлектростанций в смеси с глинами получают
также и в противоточных вращающихся печах по технологии принятой в
производстве керамзита и зольного гравия[1].
Технологическая часть
Для получения зольного гравия применяют:
В качестве основного компонента шихты предполагается использовать
Для улучшения свойств зольного гравия и интенсификации физико-химических процессов образования этого материала повышения качества роста
производительности применяют добавки. По физическому состоянию добавки
подразделяются на твердые и жидкие.
В качестве связующего предполагается использовать сульфитно-дрожжевую
барду соответствующую требованиям ГОСТ 81-79-74. СДБ является отходом
кальциевых натриевых и аммониевых солей с примесью редуцирующих
веществ. В производстве зольного гравия СДБ применяют в качестве
связующего и пластифицирующего вещества. В данном производстве
используют СДБ марки КБЖ-5 (концентрат барды жидкий).
СДБ должна соответствовать следующим физико-химическим показателям:
-внешний вид: однородная густая жидкость темно-коричневого цвета;
-содержание сухих веществ в растворе должно быть не менее 50%;
-содержание нерастворимых веществ должно быть не более 13%;
Обычно СДБ поставляют с плотностью равной 12-125 гсм3.
Экспериментально установлено что оптимальная плотность СДБ для
изготовления зольного гравия должна быть 106 гсм3.
применение СДБ большей плотности способствует развитию эффекта
склеивания гранул что увеличивает себестоимость изготовления зольного
гравия. Поэтому концентрат СДБ разбавляют водой.
Вода применяемая для изготовления зольного гравия должна соответствовать
требованиям ГОСТ 23732-2011 Вода техническая.
При производстве искусственных заполнителей применяют твердое жидкое и
газообразное топливо. Топливо состоит из горючей части влаги и минеральной
массы. Одной из важнейших характеристик топлива является теплота сгорания.
Различается высшая и низшая теплота сгорания.
Характеристики твердых топлив.
В соответствии со стандартами угли делят на бурые каменные и антрациты.
Бурые угли (марка Б) имеют теплоту сгорания массы влажного беззольного
угля Qs 23830 кДжкг. В зависимости от влажности подразделяются на Б1
(влажность на рабочую массу Wt>40%); Б2 (Wt=30-40%); Б3 (Wt 30%).
Каменные угли имеют Qs>23830 кДжкг и V>9%. Подразделяются на
следующие марки: длиннопламенные газовые газовые жирные жирные
Антрациты характеризуются V 9% и их подразделяют в зависимости от
объемного выхода летучих составляющих на полуантрациты (ПА V=220-330 г)
и собственно антрациты (А V 220 г). Полуантрациты имеют несколько более
высокую теплоту сгорания (Qi>35200 кДжкг).
Характеристика жидких и газообразных топлив.
Виды жидкого топлива: мазут газовый конденсат дизельное топливо бензин
Для оценки теплоты сгорания жидкого топлива можно использовать
соотношение Qi=Ki29260 кДжкг где Ki=14(мазут) 143(дизельное топливо)
7(керосин) 15(бензин).
Газовое топливо- смесь разнообразных горючих и негорючих газов а также
частичек пыли. В качестве газообразного топлива могут применяться
природный нефтепромысловый нефтезаводской коксовый полукоксовый
водяной генераторный доменный газы а также шахтные (метан водород газы
процессов брожения).
В производстве искусственных пористых заполнителей используют как
Мазут- это густая жидкость темно-коричневого цвета остаток после отгона из
нефти бензина керосина и фракций дизельного топлива (плотность 089-100
гcм3 теплота сгорания 394-407 МДжкг)
Для производства обжигового зольного гравия лучше всего применять мазут
так как он является самым дешевым и доступным видом жидкого топлива.
Для корректировки химического состава золошлаковой смеси применяют
пиритные огарки. Пиритные огарки - отходы образующиеся при переработке
обогащенного пиритного концентрата получают диоксид серы который в
дальнейшем перерабатывают в серную кислоту а в качестве твердого отхода
образуется пиритный огарок. Пиритные огарки состоят в основном из железа и
имеют следующий химический состав: Fe2O3 56-77% SiO2 9-22% Аl2О3 1-18%
СаО 08-5% MgO 01-02%. Пиритные огарки должны соответствовать ТУ 11308-408-78
-внешний вид: мелкий рассыпчатый порошок бурого цвета;
-содержание влаги: не более 28%;
-содержание железа в пересчете на Fe2O3 не менее 62%;
интервала вспучивания сырья и снижения насыпной плотности уменьшения
избытка воздуха и сокращения расхода топлива на обжиг.
Применение добавок особенно комплексных дает возможность увеличить
коэффициент вспучивания шихты в два-три раза соответственно уменьшить
насыпную плотность зольного гравия существенно снизить его себестоимость
и увеличить производительность печей [3].
Состав сырьевой смеси
Состав для получения обжигового зольного гравия включающий золу
теплоэнергетики портландцемент молотый доменный гранулированный шлак
добавку ускоряющую твердение сырцовых гранул - сульфат натрия
дополнительно содержит основную молотую горную породу - горнблендит при
следующем соотношении компонентов мас. %: портландцемент - 15-20
молотый доменный гранулированный шлак - 0-25 сульфат натрия - 2;
горнблендит - 10-25 зола.
Изобретение относится к технологиям производства обжигового зольного
гравия на основе золы и добавок с последующей термообработкой ускоряющей
твердение продукта или без нее.
Известна смесь для получения ОЗГ состоящая из негашеной извести 10-20%
гипсового камня 5% хлорида кальция добавки ускоряющей твердение
вяжущего 3% и золы. Недостатком данной композиции является замедленное
твердение продукта в виде гранул.
В качестве добавки ускоряющей твердение сырцовых гранул используют
сульфат натрия. В сравнении с хлоридом кальция используемым ранее эта
соль не вызывает коррозии арматуры в бетонах на ОЗГ и удобнее в
применении т.к. не гигроскопична.
Эффективность заявляемого состава для получения ОЗГ проверяли на
материалах: портландцемент М300 т.е. так называемый «добавочный
металлургического комбината сульфат натрия технический и отсевы кислой
(SiO2 >65%) и основной (SiO2 >52%) горной породы - горнблендит. Указанные
материалы измельчались тщательно перемешивались в заданной пропорции и
гранулировались на тарельчатом грануляторе. Далее гранулы подвергались
термовлажностной обработке в пропарочной камере при температуре 85°С
длительностью 6 часов а затем испытывались по стандарту (ГОСТ 9757-90
Гравий щебень и песок искусственные пористые) [1].
Выбор способа и технологической схемы производства
Выбор способа переработки сырья определяется свойствами исходного
сырья а качество заполнителя зависит от режима термической обработки при
котором создаются оптимальные условия вспучивания подготовленных
сырцовых гранул (зерен).
злакошлаковых смесей. Условно их можно подразделить на две группы:
Способы основанным технологическим переделом которых является
высокотемпературная обработка (обжиг спекание).
низкотемпературная обработка (сушка пропаривание) полуфабрикатов.
Пористые заполнители получают по первому способу к ним относятся
аглопоритовый щебень зольный гравий и глиноземный керамзит. Прочность
термопластического расплава в период высокотемпературной обработки
Обжиговый зольный гравий получают в противоточных вращающихся
печах по технологии принятой в производстве керамзита. Способ производства
зольного гравия был предложен в конце 50-х годов начале 60-х. Он базируется
на технологии разработанной ВНИПИ «Теплопроект» под руководством А.С.
Наибольшее распространение получил пластический способ. Рыхлое сырье по
этому способу перерабатывается в увлажненном состоянии в вальцах
глиномешалках и других агрегатах (как в производстве кирпича). Затем из
пластичной массы на дырчатых вальцах или ленточных шнековых прессах
формуются сырцовые гранулы в виде цилиндриков которые при дальнейшей
транспортировке или при специальной обработке окатываются округляются.
Качество сырцовых гранул во многом определяет качество готового гравия.
формование плотных гранул одинакового размера. Размер гранул задается
исходя из требуемой крупности обжигового зольного гравия и установленного
для данного сырья коэффициента вспучивания.
Гранулы с влажностью примерно 20 процентов могут сразу направляться во
вращающуюся печь или что выгоднее предварительно подсушиваться в
сушильных барабанах в других теплообменных устройствах с использованием
тепла отходящих дымовых газов вращающейся печи. При подаче в печь
подсушенных гранул ее производительность может быть повышена.
Мокрый (шликерный) способ заключается в разведении золы в воде в
специальных больших емкостях глиноболтушках. Влажность получаемой
пульпы (шликера шлама) примерно 50%. Пульпа насосами подается в
шламбассейны и оттуда - во вращающиеся печи. В этом случае в части
вращающейся печи устраивается завеса из подвешенных цепей. Цепи служат
теплообменником: они нагреваются уходящими из печи газами и подсушивают
пульпу затем разбивают подсыхающую «кашу» на гранулы которые
Недостаток этого способа - повышенный расход топлива связанный с большой
начальной влажностью шликера. Преимуществами являются достижение
однородности сырьевой пульпы возможность и простота введения и
тщательного распределения добавок простота удаления из сырья каменистых
включений и зерен известняка [8].
В данной работе представлена технология производства обжигового
зольного гравия по порошково-пластическому способу.
Порошково-пластический способ отличается от пластического тем что вначале
помолом сухого сырья получают порошок а потом из этого порошка при
добавлении воды получают пластичную глино-массу из которой формуют
дополнительными затратами. Кроме того если сырье недостаточно сухое
требуется его сушка перед помолом. Но в ряде случаев этот способ подготовки
порошкообразном состоянии его легче перемешать и гомогенизировать; если
требуется вводить добавки то при помоле их легче равномерно распределить;
если в сырье есть вредные включения зерен известняка гипса то в размолотом
и распределенном по всему объему состоянии они уже не опасны; если такая
тщательная переработка сырья приводит к улучшению вспучивания то
повышенный выход гравия и его более высокое качество оправдывают
произведенные затраты. С точки зрения золоемкости производство зольного
гравия является по порошково-пластическому способу является более
эффективным так как позволяет применять в качестве сырьевой смеси золу и
золошлаки без добавки глины [2].
Рисунок-1 Технологическая схема изготовления обжигового зольного гравия
— бункер цемента; 2 — бункер золы; 3 — дозатор весовой; 4 — мельница
шаровая; 5 — система пневмотранспорта; 6 — циклоны; 7 — бункер
золоцементной смеси; 8 — питатель ленточный; 9—'Конвейер винтовой; 10 —
бак воды с дозатором; 11 — емкость для жидких добавок с дозатором; 12 —
смеситель двухвальный; 13 — гранулятор тарельчатый; 14 — конвейер
ленточный; 15 — вращающаяся печь; 16 — бункер приемный; 17 — элеватор;
— грохот; 19 — силоса.
Описание схемы и технологического процесса производства
Технологией предусматривается применение двухкомпонентной шихты
состоящей из золошлака и пиритных огарков с содержанием пиритных огарков
в шихте не более 20 процентов.
Технологическая схема цеха зольного гравия мощностью 150000 кубических
метров в год включает в себя:
- отделение подготовки сырья;
- модуль основного производства;
- склад готовой продукции;
- склад сульфитно-дрожжевой бражки;
- компрессорную станцию.
В отделении подготовки сырья хранят сырьевые компоненты шихты
транспортируют готовое сырье в накопительный бункер. Модуль основного
(термоподготовку) сырцовых гранул и обжиг последних с охлаждением готовой
продукции. Цех предусматривает блокировку двух модулей основного
производства мощностью по 50 тыс. куб. м. каждый. Оборудование склада
готовой продукции обеспечивает дробление (при необходимости) спекшихся в
классификатор фракционирование и пофракционное хранение зольного гравия.
Предусмотрена выдача гравия из силосных банок на автомобильный и
обеспечивает прием и хранение 50-процентного жидкого концентрата СДБ ее
подогрев в холодное время приготовление водного раствора плотностью 106
гсм3 и подачу последнего в расходную емкость модуля основного
производства. Содержание концентрата осуществляется как правило в
заглубленном хранилище вблизи железнодорожной ветки. Компрессорная
станция обеспечивает сжатым воздухом молотую шихту и аэрацию конусной
части (днища) накопительной емкости расположенной перед гранулятором.
Технологическая схема производства зольного гравия приведена на рисунке 1.
Отвальный золошлак в летнее время заготавливают в штабеля (чтобы понизить
естественную влажность) из которых по мере необходимости автотранспортом
завозят в теплый склад цеха. Сюда же железнодорожным транспортом
поступают пиритные огарки.
Из приемных отсеков склада золошлак и пиритные огарки поочередно
грейферным краном загружают приемные воронки ящичных подавателей.
компоненты шихты совместно посредствам горизонтального транспортера и
транспортирующим устройством подают в накопительные бункера а из них
посредством питателей в шаровые мельницы. Сушильный барабан имеет
Измельченную шихту после мельницы однокамерным пневмонасосом подают в
производства. Из накопительной емкости шихту посредством питателя подают
в двухвальный смеситель в котором смешивают с водным раствором СДБ
поступающим из аппарата с мешалкой. Увлажненная шихта направляется в
гранулятор где закатывается в гранулы. Из гранулятора сырцовые гранулы
непрерывным (регулируемым) потоком проходят устройство для сушки
(термоподготовки) и подают во вращающуюся барабанную печь обжига. Сушка
перемещающийся по решетке слой гранул. В процессе сушки удаляется
песчаная фракция. Установку сушки и печь обжига оснащают индивидуальной
топкой и системой удаления и очистки газов. После обжига зольный гравий
охлаждают в холодильнике. После холодильника смесь гравия пластинчатым
подрешетная фракция гравия (до 40 мм) поступает непосредственно на
конвейер а надрешетная-крупные спекшиеся агломераты – в щековую
дробилку а затем на конвейер. Пластинчатым конвейером смесь гравия подают
на классификатор который разделяет ее на фракции. Готовую продукцию
хранят пофракционно в силосных емкостях. Предусматривается деление на 4
- менее 5 миллиметров (зольный песок);
- установка для сушки – экспериментальная.
- 20-40 миллиметров.
Выдачу гравия производят посредством вибропитателя на автотранспорт или
через боковые люки – на железнодорожный.
В технологии производства зольного гравия предусматривается:
- утилизация тепла газов эвакуируемых из печи обжига на нагрев вторичного
воздуха горелки печи обжига и другие цели;
- очистка всего объема газов выбрасываемых в атмосферу из тепловых
агрегатов и возврат в производство пыли уносимой газами.
Принципиальная схема производства зольного гравия построена на
основе технологии действующего предприятия с внесением последних научных
разработок еще не принявшихся широко в производстве. При разработки
принципиальной схемы были учтены и дополнительно проработанные все
«узкие места» в технологической цепочке существующего предприятия [8]
Физико-химические основы производства
Современная технология производства пористых материалов и изделий
использует следующие основные принципы их поризации: вспенивание
выжигание органических примесей выпаривание воды воздействие на массу
надлежащей вязкости газообразной фазой извне спекание вспучивание
размягченных масс. Очевидно что при рассмотрении физико-химической
природы вспучивания материалов типа керамзита необходимо учитывать
действие тех или других факторов с точки зрения их влияния на оптимальную
кажущуюся вязкость пиропластической массы и одновременное равномерно
распределение газовыделения из внутри.
Свободная и физически связанная вода как известно испаряется при 100—
0 °С. Очевидно что влиять на рассматриваемый вид вспучивания
непосредственно как порообразующий агент эта вода не может. Однако
свободная и физически связанная вода так же как и значительная часть
химически связанной воды минералов содержащихся в глинистых породах
оказывает косвенно благоприятное влияние на процессы обусловливающие
вспучивание. При быстром нагревании она задерживает преждевременное
развитие ряда окислительно-восстановительных реакций которые смещаются в
область более высоких температур.
Химически связанная (конституционная) вода вторичных глинистых и
первичных материалов. При постепенном нагревании основная часть
конституционной воды удаляется при 200—800°С. Однако некоторая часть
каолинита и других минералов даже в условиях длительного обжига может
сохраниться до 900—1150 °С. При быстром обжиге когда термическая
обработка от 600 до 1150°С продолжается около 8—70 мин и происходит со
скоростью 55—90 градмин остатки конституционной воды минералов
удаляются при температуре их вспучивания и несомненно принимают участие
в порообразовании и вспучивании пиропластической глинистой массы.
Газообразные продукты диссоциации карбонатов. Легкоплавкие глины как
правило содержат карбонаты кальция и магния реже — железа и марганца.
Диссоциация карбонатов начинается тогда когда упругость диссоциации
превышает парциальное давление углекислоты находящейся в газовой среде.
Практически карбонат кальция интенсивно разлагается при 850— 950°С
карбонат магния — при 500—600°С и карбонат железа — при 400—500°С Так
как диссоциация карбонатов зависит от скорости нагревания а также от
количества и физического состояния минералов то реакции их разложения при
быстром обжиге по-видимому могут перемещаться в область более высоких
температур. В этом случае продукты диссоциации карбонатов могут явиться
одним из источников газообразования фазы участвующей в процессе
порообразования массы.
Сульфаты и сульфиды. Диссоциация сульфата кальция Са5О4 происходит при
04 °С. В восстановительной среде а также в присутствии других
температурах. Высвобождающийся при этом 5О2 следует рассматривать как
один из возможных агентов вспучивающих глину. Примеси в виде пирита
марказита и других сульфидов железа при нагревании высвобождают серу
которая взаимодействуя с кислородом образует 802 и 503. Последние также
могут явиться вспучивающими глину газами.
Углерод. Окисление углерода начинается при температурах воспламенения
органических веществ но полностью он выгорает практически при 900—1000
материала препятствующий допуску воздуха. При быстром обжиге и
недостатке кислорода углерод выгорает в области температур размягчения
глинистой массы. Это позволяет отвести углероду значительную роль в
процессе вспучивания. Особо следует подчеркнуть что в практических
условиях обжига зольного гравия углерод полностью не выгорает. Как
показывают исследования готовый зольный гравий содержит 01—03%
Газообразные продукты диссоциации Fe2O3. Из оксидов входящих в состав
глин и склонных к термической диссоциации известен только оксид железа.
Хотя диссоциация оксида железа начинается до 1000°С упругость диссоциации
достигает парциального давления кислорода воздуха лишь при температуре
около 1000°С. Это означает что при обжиге в окислительной атмосфере до
температуры около 1300°С диссоциация оксида железа по-видимому не может
парциального давления кислорода в присутствии восстановителей заметно
сказывается на снижении температуры при которой возможна диссоциация
оксида железа. Но тогда процесс подчиняется уже другим закономерностям и
не может быть отнесен к явлениям диссоциации в чистом виде. При высоких
температурах и наличии С СО2 Н или др. восстановителей создаются
благоприятные термодинамические условия для восстановительных реакций
накладывающихся на менее интенсивный процесс диссоциации сильно
ослабляя его собственное значение.
Процесс восстановления оксидов железа характерней совокупностью двух
одновременно протекающих превращений: диссоциации восстанавливаемого
оксида и соединения восстановителя с кислородом. Образующиеся при этом
газообразные продукты в виде СО2 СО Н2O обладают меньшей упругостью
диссоциации и обычно удаляются из сферы реакции.
Одновременно при благоприятных условиях развивается обратимая реакция с
подвижным равновесием 2СО= С + СО2 с накоплением в порах материала
мелкопресноводного углерода. Отмечается что при температуре ниже 1000°С
оксид углерода является нестойким соединением и разлагается на углекислоту
и твердый сажистый углерод который отлагается в порах глинистого
материала. При температуре выше 1000 °С наоборот в присутствии углерода
нестойкими являются углекислота и пары воды [3].
Материальный баланс цеха
Производительность в год: Пг=150000 м3год
Норма потерь и брака по переделам:
- в гравиесортировке – 03%
- в холодильнике- 02%
- в обжиговой печи- 60%
- в сушильном барабане- 10%
- на транспортных установках- 10%
Влажность материалов полуфабрикатов:
- сформованных гранул по пластическому методу- 20%; для сухого- 9-10%;
- гранул после сушки- 5%
Потери при прокаливании массы- 3%.
Производительность цеха
где 03- насыпная плотность заполнителя в тм3
Количество зольного гравия поступающего на склад готовой продукции
Потери на траспортных устройствах 4545 тг
Количество зольного гравия поступающего на гравиесортировку
Потери в гравиесортировке составляют 1368 тг.
Количество зольного гравия поступающего в холодильник
Потери в холодильнике составляют 914 тг.
Количество зольного гравия поступающего на обжиг:
а) с учетом потерь при обжиге тг.:
б) с учетом п.п.п. тг.:
в) с учетом влажности тг:
Масса испаренной влаги составляет 2637 тг
Количество гранул поступающих на сушку:
а) с учетом потерь при сушке тг.:
Потери при сушке составляют 533 тг
б) с учетом 22% влажности тг.:
Масса испаренной влаги составляет 15026тг
Результаты расчета приводятся в табл.1.
Таблица 1. Материальный баланс цеха
Формовочная масса(W=22%)
Режим работы цеха определяется количеством рабочих дней в году
количеством смен в сутки и количеством часов работы в смену. При выборе
режима работы цеха необходимо учитывать характер работы основного
технологического оборудования то есть возможность его остановок в течение
смены суток на выходные и праздничные дни или необходимость его
непрерывной работы в течение года. В первом случае следует принимать
прерывную рабочую неделю в 1-2 смены во втором - непрерывную рабочую
неделю в 3 смены. Необходимо также учитывать время затраченное на ремонт
оборудования обычно 20 сут. в год.
Цеха по производству искусственных пористых заполнителей имеют в
своем составе как правило три отделения: отделение хранения и подготовки
сырья (дробление рассев разрыхление формование гранул) отделение
термической обработки) отделение рассева заполнителей по фракциям и их
складирования. Режим работы например цехов по производству зольного
гравия принимается в соответствии с данными табл. 2
Таблица 2. Режим работы цеха безобжигового зольного гравия
Наименование цехов и отделений
а) прием сырья с железной дороги и автотранспорта
б) выдача в производство
Отделение приема переработки сырья и
а) прием с производства
б) выдача на железнодорожный транспорт
в) выдача на автотранспорт
Склад сырья добавок и опудривающих порошков:
Склады готовой продукции:
Таблица 3. Годовой фонд рабочего времени
На основании результатов расчета материального баланса и фонда
рабочего времени работы оборудования составляют производственную
представлена в таблице 4 [8].
8. Производственная программа
Таблица 4. Производственная программа цеха по производству обжигового
Количество гранул поступающих на гравиесортировку
Количество гранул поступающих в холодильник
Количество гранул поступающих на тепловую обработку
Количество гранул поступающих на сушку
Количество гранул поступающих на склад готовой продукции
9. Выбор и расчет основного технологического и транспортного
В соответствии с выбранной технологической схемой осуществляется
подбор оборудования и приводится его технологический расчет без каких-либо
конструктивных расчетов отдельных узлов машины. Под технологическим
расчетом оборудования понимается определение производительности машины
и определение числа машин необходимых для выполнения производственной
программы по данному переделу.
высокоэффективные машины и установки отечественного производства
серийно выпускаемые промышленностью или аналогичное иностранное
оборудование превосходящее отечественное по цене производительности и
Рекомендуется производить расчет оборудования в порядке установки
отдельных машин в технологическом потоке от подачи сырья до выхода
Для каждого выбранного вида оборудования указывается название марка
назначение краткая техническая характеристика принятая по паспортным
данным и производится технологический расчет [8].
Расчет количества единиц оборудованияпроизводят по формуле:
где n – количество единиц оборудования; Ртр. – требуемая часовая
производительность по данному технологическому переделу; Р об. – часовая
подлежащих установке получающееся в результате расчета дробное число (n)
округляется до целого в сторону большего значения (N).
С целью определения эффективности использования оборудования вычисляют
коэффициент (3) его использования который находится в пределах 08 – 09:
Ленточный конвейер предназначен для транспортировки гранул
транспортировки с желобчатой лентой.
В = 2 20 + 200 = 240
Принимаем ширину ленты 400 мм
Производительность м3ч:
где В – ширина ленты м; – скорость движения ленты мс; γ – насыпная масса
транспортируемого груза тм3.
П = 300 0.42 6 12.7 = 36576
n = 36576 4000 = 0.91
Кисп = 36576 1 4000 = 091
порошкообразных материалов в вертикальном направлении.
Кисп = 1257 1 13 = 096
двухвальный лопостной СМК
предварительно измельченных и очищенных от включений.
Кисп = 1055 1 12 = 087
Питатель ленточный применяют для подачи сыпучих материалов.
Кисп = 1270 1 13 = 097
Винтовой конвейер (шнек) применяется для транспортирования цемента
гипса алебастра и др. пылевидных грузов.
Технические характеристики:
Диаметр шнека мм 500
Длина шнека м от 430 до 28
Частота вращения обмин 77 – 90
Производительность тч 745
Кисп = 745 7 1052 = 101
Дозатор 2ДБК – 1600 предназначен для отмеривания зольного гравия и
работает по объемно–весовому принципу.
Циклон ЦН – 15 предназначен для грубой (первичной) очистки воздуха или
Угол наклона крышки и входного патрубка циклона град 15
Внутренний диаметр циклона мм 400 – 800
Входного патрубка (внутренний размер) 066D
Выхлопной трубы с фланцем 174D
Цилиндрической части корпуса циклона 226D
Внешней части выхлопной трубы 03D
Производительность м3ч 1690
Кисп = 1257 45 1690 = 1
Шаровая мельница СМ – 6001 предназначена для помола строительных
материалов средней твердости.
Производительность тч 16
Номинальный рабочий объем м3 45
Внутренний диаметр барабана м 15
Длина рабочей части барабана м 3
Частота вращения мельницы обмин 28
Мощность электродвигателя привода кВт 100
Масса без электрооборудования и мелющих тел т 146
Загрузка мелющими телами т 77
Кисп = 1257 1 18 = 069
Дозатор жидкости ДБЖ – 400 состоит из каркаса трех мембранных клапанов
рычажного механизма грузоподъемного устройства циферблатного указателя
подставки под циферблатный указатель и сливной воронки.
Часовая производительность цикловч 80
Кисп = 1257 1 80 = 015
Гранулятор тарельчатый ОТ300
Диаметр тарели мм 30000
Производительность тч 40 – 120
Кисп = 1257 2 12 = 052
10. Расчет склада готовой продукции
Согласно ОНТП на предприятии по производству зольного гравия запас
готовой продукции соответствует 3-5 суткам.
Зольный гравий предполагается хранить в силосных банках.
Вместимость склада заполнителя м3:
где Qсут -суточный вывоз материала м3; Txp -нормативный запас хранениясут
принимается равным 3-5 суток; 12- коэффициент разрыхления; 102коэффициент учитывающй потери при траснпортировке [8].
Общая площадь склада заполнителя м2:
где Ап - полезная площадь склада равная суммарной площади всех силосов
м2; Кп - коэффициент увеличения площади склада для устройства проездов и
11. Контроль производства
организацию технологического контроля и качества сырья.
Под техническим контролем качества подразумевается совокупность операций
по обеспечению выпуска продукции высокого качества при оптимальных
технико-экономических показателях его производства что достигается во
первых поддержанием процесса производства на заданном технологической
картой уровне и во-вторых совершенствованием процесса производства путем
сбора и анализа данных о качестве сырья и продукции технологических
параметров установления связи между ними составления новых принципов
ведения процесса на основе вскрытых закономерностей.
В зависимости от места организации технологический контроль подразделяется
-выходной контроль - контроль золошлака добавок технологического топлива
огнеупоров и других материалов поступающих на производство;
-операционный контроль - контроль качества материалов и технологических
параметров в ходе производства;
-приемочный контроль - контроль качества продукции после завершения всех
технологических операций по ее изготовлению;
Операционный контроль в свою очередь делится на:
- оперативный осуществляемый обслуживающим персоналом;
- технологический осуществляемый службой ОТК и заводской лабораторией.
Операционный контроль выполняется на отдельных переделах и включает
визуальный осмотр качества материалов контроль приборов основного
обеспечивает поддержание процесса на заданном уровне она позволяет
требованиями технологических карт [3].
постоянного сбора информации и режимах производства о качестве
перерабатываемого материала и готовой продукции. Полученная информация
технологического процесса.
регулирования процесса обжига оперативный контроль может выполняться с
информации о состоянии технологического процесса.
ОТК и заводская лаборатория:
- назначает и проводит не предусмотрительные технологическим процессом
выборочные проверки качества готовой продукции;
- они же оформляют документы удостоверяющие соответствие принятой
готовой продукции установленным требованиям;
- предъявляют готовую продукцию представителю заказчика;
На рабочем месте должны быть предусмотрены меры защиты от
возможного воздействия опасных и вредных факторов производства. Уровни
этих факторов не должны превышать предельных значений оговоренных
санитарно-техническими
нормативные документы обязывают к созданию на рабочем месте условий
труда при которых влияние опасных и вредных факторов на работающих либо
устранено совсем либо находится в допустимых пределах[6].
Проектное решение по технике безопасности и охране труда на
производстве должны соответствовать:
- «Санитарным нормам проектирования промышленных предприятий» (СН
- ГОСТ Р ИСО 14031 - 2001 « Управление окружающей средой. Оценивание
экологической эффективности »
- ГОСТ 12.1.005 « Воздух рабочей зоны »
- ГОСТ 124011 «Средства защиты работающих»;
- ГОСТ 121003-83 «Шум. Общие требования безопасности»;
Правильно спроектированное и выполненное производственное освещение
улучшает условия зрительной работы снижает утомляемость способствует
воздействие на работающего повышает безопасность труда и снижает
Радиоэлектронные производства в очень широкой мере в своих технологиях
используют химические термические электрохимические механические и др.
процессы сопровождающиеся выделением в рабочую зону производств
различных веществ в виде влаги аэрозолей и пыли а также избытков тепла.
Эти факторы могут оказать вредное влияние на здоровье работающих поэтому
задача обеспечения оптимальных параметров воздушной среды в рабочей зоне
для радиоэлектронной промышленности имеет большое значение.
Наиболее эффективным средством снижения шума является замена шумных
технологических операций на мало шумные или полностью бесшумные однако
этот путь борьбы не всегда возможен поэтому большое значение имеет
снижение его в источнике которое достигается путем совершенствования
конструкций или схемы той части оборудования которая производит шум.
Поскольку количество воздуха потребует огромных затрат электроэнергии и
материальных средств целесообразно применить систему местных отсосов что
значительно снизит воздухообмен.
При удалении вредностей непосредственно у места их выделения достигается
наибольший эффект действия вентиляции т.к. при этом не происходит
загрязнения больших объёмов воздуха и можно удалить малыми объёмами
воздуха выделяемые вредности [4].
установками по добыче и переработке сырья обжигу сырьевых смесей и
измельчению материала перемещению складированию и отгрузке огромных
масс материалов наличию большого количества электродвигателей особое
внимание при проектировании заводов и их эксплуатации должно уделяться
созданию благоприятных и безопасных условий для работы трудящихся.
Охрану труда следует осуществлять в полном соответствии с «Правилами по
предприятиях».Поступающие на предприятия рабочие должны допускаться к
работе только после обучения их безопасным приемам работы и инструктажа
дополнительный инструктаж и ежегодно повторное обучение по технике
безопасности непосредственно на рабочем месте.
Большое внимание следует уделять обеспыливанию воздуха и отходящих газов
печей и сушильных установок для создания нормальных санитарногигиенических условий труда.
Проектные решения по охране природы должны соответствовать:
- ГОСТ P ИСО 14001 «Системы управления окружающей средой» требования
руководство по применению;
- ГОСТ 17.2.02 « Охрана природы. Атмосфера »
Проектирование защиты окружающей среды от шумовых воздействий
включает следующее: выявление источников шума выбор расчетных точек и
определение в них предполагаемых уровней шума определение требований по
снижению звукового давления выбор и разработка необходимых мероприятий
по снижению шума до требуемых уровней в соответствии со СНиП П-12.
Мероприятия по охране окружающей среды одновременно с обеспеченном
чистоты и охраны здоровья людей и животных должны быть выполнены с
минимальными затратами.
Производиться очистка газов от аэрозолей. В большинстве промышленных
газоочистительных установок комбинируется несколько приемов очистки от
аэрозолей причем конструкции очистных аппаратов весьма многочисленны.
Конечно же понятие «безотходное производство» имеет несколько условный
характер; это идеальная модель производства так как в реальных условиях
нельзя полностью ликвидировать отходы и избавиться от влияния производства
малоотходными дающими минимальные выбросы при которых ущерб
природным экосистемам будет минимален.
Разработка и внедрение принципиально новых технологических процессов и
образование основного количества отходов является основным направлением
технического прогресса[7].
Библиорафический список
Васильков С.Г. Искусственные пористые заполнители и бетоны на их основе:
справ. пособие С.Г. Васильков С.П. Онацкий М.П. Элинзон; под. ред. Ю.П.
Горлова.- М.: Стройиздат 1987. - 304с.;
Ицкович С.М. Технология заполнителей бетона: учеб. для строит. вузов по
спец. «Производство строительных изделий и конструкций» С.М. Ицкович
Л.Д. Чумаков Ю.М. Баженов.- М.: Высш. Шк. 1991. - 272с.;
Передельский О.Е. Приходченко. - РнД: Феникс 2003. - 320с. ;
ГОСТ Р 51251-99. Фильтры очистки воздуха. Классификация. Маркировка Введ 01.01.2000.-М: Изд-во стандартов1999. - 6с.;
ГОСТ 12.1.003-83. Шум. Общие требования безопасности - Введ 01.07.84.-М:
Изд-во стандартов1983. - 99с.;
ГОСТ 12.4.011. Средства защиты работающих - Введ 01.07.90.-М: Изд-во
стандартов1989. - 6с.;
ГОСТ Р ИСО 14004-09. Система стандартов в области охраны природы и
улучшения использования природных ресурсов безопасности труда научной
организации труда - Введен 02.07.10.-М.: Изд-во стандартов 2011. - 24с.;
Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине
«Заполнители бетона» для студентов специальности 290600 «Производство
строительных материалов изделий и конструкций» Иван. гос. архит.строит. ун-т; сост.: А.А. Боброва Ю.А. Щепочкина А.А. Овчинников. Иваново 2010. - 24с.

Цех заполнителей Голубев ПСК-41.dwg

План цеха на отметке 0.000
Вальцы тонкого помола
Двухвальная глиномешалка
Изм № докум Подп Дата
Кафедра АиСМ ПСК-41
Цех по производству обжигового зольного гравия
ИВГПУ-187061-2022-КР

Цех заполнителей Голубев ПСК-41.pdf

План цеха на отметке 0.000
ИВГПУ-187061-2022-КР
Изм№ докум Подп Дата
обжигового зольного гравия