Технологическая линия по производству воздушной молотой извести

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и Науки Республики Казахстан

Рудненский индустриальный институт

Факультет экономики и строительства

Кафедра строительства и строительного материаловедения

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Вяжущие вещества»

НА ТЕМУ: Технологическая линия по производству воздушной молотой извести

Выполнила студентка группы ЗПСМ 11 со

Проверил: Мирюк О.А.

Рудный 2013

Содержание

Введение

1. Состав и свойства гидратной извести

2. Гидратация и твердение

3. Область применения

4. Обоснование выбора и характеристика сырья

5. Обоснование выбора способа производства и технологической схемы

5.1 Структура производства

5.2 Технологическая схема

6. Методы контроля свойств сырья

7. Составление материального баланса и расчет расхода сырьевых материалов

7.1 Гашение извести

7.2 Расчет карбонатного сырья

Заключение

Список литературы

вяжущий известь карбонатный завод

Введение

В штукатурных растворах применяют неорганические вяжущие вещества, заполнители, воду и различные добавки. Для декоративных штукатурок в качестве заполнителя применяют каменную крошку, получаемую дроблением природного камня, пигменты для придания раствору заданного цвета.

Вяжущие вещества -- строительные материалы, применяемые для изготовления бетонов и растворов. Вяжущие вещества, применяемые в штукатурных работах, подразделяются на три основные группы: минеральные (воздушные и гидравлические); органические и смешанные со специальными свойствами.

Вяжущие материалы разделяют также на марки. Марка вяжущего характеризует его прочность при сжатии при стандартном методе испытания.

Вяжущие материалы различают и по скорости твердения. Наибольшей быстротой твердения обладают гипсовые вяжущие (несколько часов). Медленнее других твердеет воздушная известь (в течение нескольких месяцев).

Неорганические вяжущие вещества появились примерно за 3... 4 тыс. лет до н.э. Тогда получали их путем обжига гипсового камня, известняков и применяли при возведении сооружений. Для повышения водоустойчивости к вяжущим веществам прибавляли тонкоизмельченные минеральные порошки, например вулканические пеплы и пемзу.

Воздушные вяжущие вещества при затворении водой схватываются, твердеют и превращаются в камень только на воздухе. Образовавшийся камень длительно сохраняет прочность также только в воздушной среде. Такие материалы применяют лишь в надземных сооружениях, не подвергающихся действию воды. К этой группе относятся строительная воздушная известь, гипсовые и магнезиальные вяжущие материалы.

К основным свойствам вяжущих веществ относятся плотность, насыпная плотность, водопотребность, скорость схватывания и твердения, прочность.Воздушные вяжущие вещества в результате смешивания с водой способны отвердевать и сохранять прочность только на воздухе. Под воздействием воды изделия на их основе постепенно разрушаются. Поэтому воздушные вяжущие вещества используются только в наземных строительных сооружениях.

В группу воздушных вяжущих входит воздушная известь, а также гипсовые и магнезиальные вяжущие вещества.

Воздушная известь может быть нескольких видов: негашеная комовая известь, негашеная молотая известь, гидратная известь (пушонка).

Известь воздушная - воздушное вяжущее, получаемое путем обжига дробленых известковистых пород (известняка, мела, ракушечника и т. д.), содержащих не более 6% глинистых компонентов. Получаемая известь носит название комовой, а после измельчения - молотой.

В этом курсовом проекте мы должны научиться рассчитывать воздушную известь с производительностью завода 200 тысяч тонн в год. И узнать что представляет собой известняк, как получается известь, как ее смешивают с золой. Узнаем принцип работы шахтной печи.

1. Состав и свойства воздушной извести

Известь - вяжущий материал, получаемый обжигом и последующей переработкой известняка, мела и других известково-магнезиальных горных пород. Чистая известь плохо растворима в воде (около 0,1% при 20 °С); плотностью около 3,4 г/см3. В зависимости от содержания в породе MgO различают следующие виды извести: кальциевую (содержит до 5% по массе MgO), магнезиальную (5-20%) и доломитовую (20-40%).

По назначению в народном хозяйстве известь разделяют на строительную и технологическую. Первая используется для строительства, вторая - в технологических процессах, например для получения силикатного кирпича, силикатных бетонов, при выплавке стали и др.

Воздушная известь относится к классу воздушных вяжущих: при обычных температурах и без добавок пуццолановых веществ она твердеет лишь в воздушной среде.

Известь негашеная молотая - порошковидный продукт тонкого измельчения комовой извести. По химическому составу она подобна комовой извести. По химическому составу она почти полностью состоит из свободных оксидов кальция и магния с преимущественным содержанием СаО. В небольшом количестве в ней могут присутствовать неразложившийся карбонат кальция, а также силикаты, алюминаты и ферриты кальция и магния, образовавшиеся во время обжига при взаимодействии глины и кварцевого песка с оксидами кальция и магния.

Качество воздушной извести оценивается по разным показателям, основным из которых является содержание в ней свободных оксидов кальция и магния (активность извести). Чем выше их содержание, тем выше качество извести. Процесс гашения представляет собой взаимодействие извести с водой: CaO+Н₂О>Са(ОН)₂.

Зола-уноса (далее -- зола) представляет собой тонкодисперсный материал, состоящий, как правило, из частичек размером от долей микрона до 0,14 мм. Зола образуются в результате сжигания твердого топлива на ТЭС, и улавливается электрофильтрами, после чего в сухом состоянии отбирается с помощью золоотборника на производственные нужды, либо вместе с водой и шлаком отправляется на золоотвал.

Строение и состав золы зависит от целого комплекса одновременно действующих факторов: вида и морфологических особенностей сжигаемого топлива, тонкости помола в процессе его подготовки, зольности топлива, химического состава минеральной части топлива, температуры в зоне горения, времени пребывания частиц в этой зоне и др. При значительном содержании карбонатов в минеральной части исходного топлива под воздействием высоких температур в процессе горения образуются силикаты, алюминаты и ферриты кальция - минералы, способные к гидратации. Такие золы при затворении водой способны к схватыванию и самостоятельному твердению. В них, как правило, содержатся окись кальция и окись магния в свободном состоянии. Влажность золы должна быть не более 1 % по массе. По содержанию СаОобщ. Все золы классифицируются на высококальцевые - СаОобщ. Более 10% и низкокальцевые - СаОобщ. Менее 10%. По активности золы классифицируются на активные, скрытоактивные, инертные.

1. Активные

Мо=0,5-2 СаОобщ. - 20-60%

СаОсвоб. До 30% Кк=1-3,6

2. Скрытоактивные

Мо=0,1-0,5 СаОобщ. - 5-20%

СаОсвоб. До 0-2% Кк=0,5-1,5

3. Инертные

Мо менее 0,1 СаОобщ. - 0,5-5%

СаОсвоб. До 0-1% Кк=0,4-0,9

К первой группе относятся золы, обладающие самостоятельными вяжущими свойствами, вторая и третья группы, главным образом, кислые золы, не обладающие самостоятельными вяжущими свойствами и требующие активаторов твердения.

Известняки добывают обычно открытым способом в карьерах. Плотные известково-магнезиальные породы взрывают. Для этого вначале с помощью станков ударно-вращательного (при твердых породах) или вращательного бурения (при породах средней прочности) бурят скважины диаметром 105 - 150 мм глубиной 5 - 8 м и более на расстоянии 3,5 - 4,5 м одна от другой. В них закладывают надлежащее количество взрывчатого вещества (игданита, аммонита) в зависимости от прочности породы, мощности пласта и требуемых габаритов камня.

Таблица 1

Требования к химическому составу воздушной извести

	Норма для извести, %, по массе
	негашеной	гидратной
Наименование показателя	кальциевой	магнезиальной и доломитовой
	сорт
	1	2	3	1	2	3	1	2
АктивныеСаО + МgO, не менее:
без добавок	90	80	70	85	75	65	67	60
с добавками	65	55	-	60	50	-	50	40
Активный МgO, не более	5	5	5	20(40)	20(40)	20(40)	-	-
СО2, не более:
без добавок	3	5	7	5	8	11	3	5
с добавками	4	6	-	6	9	-	2	4
Непогасившиеся зерна, не более	7	11	14	10	15	20	-	-

Таблица 1

Характеристика вяжущего вещества

Содержание фаз, %	Химический состав, %
Са(ОН)2	Mg(OH)2	СаСО3	C2S, СА	СаО	Н2О
83	5	8	4	25,03	74,97

Таблица 2

Основные строительно-технические характеристики вяжущего

Плотность с, кг/мІ	Сорт	Содержание СаО+МgO, %	Содеражиние СО2, %	Влажность, %	Тонкость помола, %
					Сито №02	Сито №008
400	2	60	5	5	97,5	85,0

2. Гидратация и твердение вяжущего вещества

По условиям твердения известь подразделяется на воздушную, твердеющую только в воздушно-сухой среде, и гидравлическую, способную твердеть, наращивать прочность и сохранять её как на воздухе, так и в воде.

Воздушную известь получают обжигом главным образом известняка с малым содержанием глины (до 8%) при 1100-1300 °С в шахтных или вращающихся обжиговых печах. При этом карбонаты, входящие в состав породы, разлагаются, например: СаСО3 на СаО + СО2.

В настоящее время принята точка зрения, что они состоят из четырех основных минералов. Карбонат кальция СаСО₃ существует в виде кальцита и арагонита, карбонат магния MgCO₃ именуется магнезитом, а СаMg(СО₃)₂ - доломитом, двуводный гипс (СаSO₄*Н₂О).

В зависимости от способа обработки обожженного продукта получают негашеную комовую (кипелка), негашеную молотую и гашеную известь (гидратную, или пушонку), а также известковое тесто. Первая представляет собой смесь кусков различной величины образующихся после грубого помола продукта обжига. По химическому составу она состоит из СаО и MgO с небольшой примесью неразложившегося при обжиге СаСО3, а также из силикатов, алюминатов и ферратов Са. Негашеная молотая известь - продукт тонкого помола комовой извести. Гашеная известь - высокодисперсный сухой порошок, получаемый взаимодействия комовой или молотой негашеной извести с небольшим количеством воды или пара (процесс гашения), состоит преимущественно из Са(ОН)2 и Mg(OH)2 с примесью СаСО3. При гашении известь большим количеством воды образуется пластичная тестообразная масса, так называемое известковое тесто.

Воздушную известь применяют для изготовления вяжущих строительных растворов, предназначенных для кладки кирпича, искусственных камней и штукатурки, а также для получения известково-шлаковых, известково-пуццолановых и др. смешанных вяжущих.В смеси с красителями известь используется в качестве декоративного материала. Большое применение воздушная известь имеет при производстве строительных материалов, в химической промышленности и сельском хозяйстве.

Кроме глинистых и песчаных примесей мергелистые известняки обычно содержат до 2...5% углекислого магния и другие примеси. Для производства воздушной извести необходимо применять известняки с возможно более равномерным распределением глинистых и других веществ, так как от этого в значительной степени зависит качество получаемого продукта.

Воздушная негашеная известь без добавок подразделяется на три сорта: 1, 2 и 3; негашеная порошкообразная с добавками -- на два сорта: 1 и 2; гидратная (гашеная) без добавок и с добавками на два сорта: 1 и 2.

Примечания:

1. В скобках указано содержание МgO для доломитовой извести.

2. СО₂ в извести с добавками определяют газообъемным методом.

3. Для кальциевой извести 3-го сорта, используемой для технологических целей, допускается по согласованию с потребителями содержание непогасившихся зерен не более 20 %.

Твердение воздушной извести сопровождается процессами, характерными для гидравлического твердения. В начале, как и при твердении воздушной извести, CaO гидратируется до Ca(OH)₂. В дальнейшем при влажном твердении постепенно гидратируются силикаты, алюминаты и ферриты кальция, образуя соответствующие гидраты в коллоидном и субмикрокристаллическом состоянии. С течением времени гидраты уплотняются, пронизываются кристаллическим Ca(OH)₂, образуя единый конгломерат. В связи с двойственным характером процессов, происходящих при твердении, рекомендуется комбинированный режим твердения гидравлической извести. Вначале необходимы воздушно-сухие условия, а затем влажные. Чем выше гидравлический модуль, тем длительнее нужно выдерживать изделия из извести при воздушно-сухих условиях твердения. В дальнейшем для более полного протекания процессов гидратации гидравлических составляющих более благоприятны влажные условия.

3. Области применения вяжущего вещества

В настоящее время все виды извести имеют широкое применение в различных отраслях промышленности. В химической промышленности для получения хлорной извести, соды, нейтрализации кислот и кислых газов в промышленных сбросах и др. В металлургии (флюсы при выплавлении чугуна из железных руд), сахарном производстве (для очистки свекловичных соков), сельском хозяйстве (для известкования почв) и др. Кроме того, известь широко используется для производства строительных материалов, таких как силикатного кирпича и газосиликатных автоклавных изделий, сухих строительных смесей и бетонов.

Большое количество извести используется в качестве вяжущего для приготовления строительных растворов. Строительным раствором называют смесь вяжущего вещества, воды и мелкого заполнителя (песка).

Известковые растворы применяют при кирпичной и каменной кладках (кладочные растворы) и для отделки стен зданий (штукатурные растворы). При этом строительная воздушная известь используется для сооружений, не подвергающихся действию воды (например, надземных).

Гидравлическую известь применяют наряду с воздушной, но получают водостойкие строительные растворы. Гидравлическая известь используется для сооружения конструкций, находящихся во влажных эксплуатационных условиях - фундаментов и цоколей больших зданий, оросительных каналов; при изготовлении растворов для кладки и штукатурки в сухих и влажных условиях; при изготовлении известково-шлаковых и известково-зольных вяжущих.

В качестве вяжущего известь применяют в тонко измельченном виде. Тонкое измельчение ее достигается помолом в мельницах или гашением. Образование прочного камня при твердении известкового раствора на основе гашеной воздушной извести происходит вследствие высыхания геля гидрата окиси кальция и его последующей карбонизации за счет поглощения СО₂ из воздуха. Известь добавляют в состав при изготовлении кирпичей и строительных смесей. Являясь связующим элементом, известь придает материалам твердость и прочность. Основные этапы технологического процесса: помол извести, гидратация, упаковка.

В металлургической промышленности известь играет роль очищающего компонента.

В химической промышленности она применяется при изготовлении соды и синтезе ацетилена.

Для нейтрализации кислых почв известь используется и в сельском хозяйстве.

Известь широко используется для обогащения руд цветных металлов. При флотации медных руд известь действует как депрессор (осадитель) и регулятор соответствующей степени щелочности. При извлечении золота и серебра в цианидно-флотационном процессе известь используется для регулировки рН пульпы.

Известь применяется также во флотационных процессах при обогащении руд свинца, цинка и молибдена. В некоторых странах крупным потребителем извести является урановая промышленность. Кроме того, негашеная известь используется в качестве флюса при производстве феррохрома, ферромарганца, никеля, олова, титана и других металлов.

Известь и доломитовая известь являются базовым сырьевым материал для производства металлического магния или окиси магния путем как электролитического, так и термического восстановления.

При получении глинозема по технологии Байера используют большие объемы извести для перевода карбоната натрия в гидроокись натрия, являющуюся важнейшим химическим реагентом в этом технологическом процессе.

Однако при длительном твердении (десятилетия) известь приобретает довольно высокую прочность и относительную водостойкость (например, в кладке старых зданий). Это объясняется тем, что на воздухе известь реагирует с углекислым газом, образуя нерастворимый в воде и довольно прочный карбонат кальция, т. е. как бы обратно переходит в известняк:
Са(ОН)₂ + С0₂ -» СаС0₃ + Н₂0.

4. Обоснование выбора и характеристика сырьевых материалов.

Для получения воздушной извести пригодны карбонатные породы (известняки, мел, ракушечник, доломитизированные известняки), в которых содержание примесей глины, кварцевого песка и т. п. не превышает 6 %.

Обжиг такого сырья производится до полного удаления диоксида углерода, в результате получают продукт, состоящий в основном из СаО и MgO.

Производство молотой негашеной извести состоит из следующих основных операций: добычи и подготовки известняка, подготовки топлива и обжига известняка. Известняки добывают открытым способом в карьерах.

Чистые известково-магнезиальные породы -- белого цвета, однако они часто бывают окрашены примесями оксидов железа в желтоватые, красноватые, бурые и тому подобные тона, а углистыми примесями -- в серые и даже черные цвета. В таблице 3 указан химический состав сырья.

Таблица 3

Химический состав сырьевых материалов

Наименование материалов	Химический состав, %	Естественная влажность, %
	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	SO3
Известняк	6,6	1,7	1,8	49,0	0,9	0,3		2,1

Шахтные печи различают по виду применяемого в них топлива и по способу его сжигания. В пересыпных печах твердое топливо подается вместе с сырьем и сгорает между кусками обжигаемого материала. Здесь применяют топливо с малым содержанием «летучих» -- антрацит, кокс и тощие сорта каменного угля, дающие при горении короткое пламя. В печах с выносными топками последние расположены по внешнему периметру печи. В них сжигается твердое топливо (полностью или частично) и образующиеся горячие газы поступают в зону обжига. Применяют длиннопламенное топливо с высоким содержанием «летучих», а также торф, дрова, горючие сланцы. В газовых печах топливом чаще всего служит природный газ, который подается непосредственно в шахтную печь и сжигается в слое материала.Вращающиеся печи позволяют получать мягкообожженную известь высокого качества из мелкокускового известняка и из мягких карбонатных пород (мела, туфа, известняка-ракушечника), которые нельзя обжигать в шахтных печах из-за склонности этих материалов к «зависанию» в шахте, приводящему к нарушению технологии обжига.

В зависимости от химического состава и условий твердения известь подразделяют на воздушную, твердеющую в воздушно-сухих условиях, и гидравлическую, которая твердеет на воздухе и в воде.

Воздушную известь получают обжигом главным образом известняка с малым содержанием глины (до 8%) при 1100-1300 °С в шахтных или вращающихся обжиговых печах. При этом карбонаты, входящие в состав породы, разлагаются, например:

СаСО3 = СаО + СО2.

В зависимости от содержания в породе MgO различают следедующие виды извести:кальциевую (содержит до 5% по массе MgO), магнезиальную (5-20%) и доломитовую (20-40%).

В зависимости от способа обработки обожженного продукта получают

· негашеную комовую (кипелка),

· негашеную молотую

· гашеную (гидратную) известь, или пушонку,

· известковое тесто.

Первая представляет собой смесь кусков различной величины, образующихся после грубого помола продукта обжига. По химическому составу она состоит из СаО и MgO с небольшой примесью неразложившегося при обжиге СаСО3, а также из силикатов, алюминатов и ферратов Са.

Негашеная молотая известь - продукт тонкого помола комовой извести.

Если известняк с большим размером, чем больше входной размер мельницы, он должен дробить во-первых. Рекомендуемые дробилки для известняка - Роторная дробилка, которая включает разумную структуру, высокую производительность, удобное управление и техническое обслуживание и безопасные работы. Роторная дробилка может дробить материала с устойчивостью к давлению силы под 350Mpa. Известняк из шахт передал дробилки через конвейер. Под действием ленточного конвейера известняк будет входить в дробильные оборудования. После дробления в дробилке, размер известняка в диапазоне 1м - 25 мм. Дробленные известняки с помощью ленточного конвейера входят в виброгрохот для сортировки, неотвечающие известняка вновь в мельницу для тонкого помола.

Рис. 1 Схемы молотковых дробилок

А-однороторная : б- двухроторная односткпенчатого дробления : в- реверсивная : г- с вертикальным валом : д- с очистным полотном
Молотковая дробилка предназначена для материалов средней твёрдости и слабой эрудированности, прочность сопротивления, давление которое не менее 100Mpa и влажность ниже 15%, такие как уголь, соль, мел, гипс, известняк и т.д. PC - молотковая дробилка подходящая для сухого и мокрого дробления ломких, средне-твёрдых материалов, металлургии, строительных материалов, в дорожном строительстве, и химической промышленности. Максимальный предел прочности при сжатии дробленых материалов может бытьвыше150Mpa.

Молотковая дробилка -- принцип действия:

Основные рабочие части молотковой дробилки являются роторами с молотом. Ротор состоит из движения диска, стержневого ствола и молотов. Двигатель приводит ротор в быстрое вращение в камере дробления. Сырые материалы входят в дробилку через питающее отверстие и ударяются, сжимаются, режутся и мелятся высокоскоростным молотом. Существует просеивающая плита под ротором, так что материалы с размером, которые меньше размера отверстия сита, просеиваются и остальные остаются для дальнейшего битья молотом в целях достижения стандартного размера. Размер конечного продукта может быть скорректирован изменением просеивающей плиты.

5. Обоснование выбора способа производства и технологической схемы.

Структура предприятия:

1. Склад сырья.

2. Производственные цехи:

- цех дробления, по дроблению известняка имеются щековые дробилки, молотковые дробилки, роторные дробилки, волковые дробилки, конусные дробилки. цех обжига,

Шахтные печи различают по виду применяемого в них топлива и по способу его сжигания. В пересыпных печах твердое топливо подается вместе с сырьем и сгорает между кусками обжигаемого материала. Здесь применяют топливо с малым содержанием «летучих» -- антрацит, кокс и тощие сорта каменного угля, дающие при горении короткое пламя. В печах с выносными топками последние расположены по внешнему периметру печи. В них сжигается твердое топливо (полностью или частично) и образующиеся горячие газы поступают в зону обжига.

3. Вспомогательные цехи:

- участок КИПиА,

- участок ЧПУ,

- участок энергетики.

4. Автотранспортный цех.

5. ОТК.

6. Склад готовой продукции.

7. Производственное управление.

Режим работы предприятия - непрерывный в 2 смены. Продолжительность смены 8 часов. Количество рабочих дней - 365.

Годовой фонд рабочего времени, В_Р, ч, рассчитывают по формуле:

В_Р = С_Р · n · К_ИСП

где С_Р - расчетное количество рабочих суток в году, сут;

n - количество рабочих часов в сут, ч;

К_ИСП - коэффициент использования оборудования во времени; учитывает время, необходимое для ремонта и вынужденных простоев; принимают 0,75- 0,95.

В_Р = 365*16*0,75=4380ч.

В_Р = 365*24*0,75=6570ч.

Таблица 4

Режим работы предприятия

Наименование цеха, отделения	Количество рабочих суток, СР, сут	Количество смен в сутках	Длительность рабочих суток, ч	Коэффициент использования оборудования, КИСП	Годовой фонд рабочего времени, ВР, ч
Склад сырья	365	3	8	0,75	6570
Цех дробления	365	2	8	0,75	4380
Цех обжига	365	3	8	0,75	6570
Склад готовой продукции	365	2	8	0,75	4380

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1 Схема получения негашеной извести

Технологический процесс получения извести состоит из добычи известняка в карьерах, его подготовки (дробления и классификации) и обжига. После обжига производят помол комовой извести, получая молотую негашеную известь, или гашение комовой извести водой, получая гашеную известь (схема 1.1).

Основным процессом при производстве извести является обжиг, при котором известняк декарбонизуется и превращается в известь. Диссоциация карбонатных пород сопровождается поглощением теплоты. Реакция разложения углекислого кальция обратима и зависит от температуры и парциального давления углекислого газа.Диссоциация углекислого кальция достигает заметной величины при температуре свыше 600°С. Теоретически нормальной температурой диссоциации считают 900°С. В заводских условиях температура обжига известняка зависит от плотности известняка, наличия примесей, типа печи и ряда других факторов и составляет обычно 1100-1200°С.

При обжиге из известняка удаляется углекислый газ, составляющий до 44% его массы, объем же продукта уменьшается примерно на 10%, поэтому куски комовой извести имеют пористую структуру.

Реакция обжига обратима и описывается уравнением:

CaCO3 - CaО + CO2; ДH = -179 кДж

Обжиг ведут в известеобжигательных печах - шахтных, вращающихся, кольцевых и напольных. Особенно распространены шахтные печи, которые в зависимости от вида применяемого топлива работают по пересыпному способу, с выносными топками и на газе. Вращающиеся печи ограниченно применяют в известковой промышленности, но по качеству обжига они превосходят печи шахтные. Напольные и кольцевые печи низкопроизводительны и расходуют много топлива, поэтому на вновь строящихся заводах печи такой конструкции не применяют.

Шахтная печь состоит из шахты, загрузочного и выгрузочного устройства, воздухоподводящей и газоотводящей аппаратуры. Известняк в шахтную печь загружают периодически или непрерывно сверху. Материал по мере выгрузки извести опускается вниз, и навстречу обжигаемому материалу просачиваются горячие дымовые газы. По характеру процессов, протекающих в шахтной печи, различают зоны подогрева, обжига и охлаждения (рис.1.1). В зоне подогрева в верхней части печи с температурой печного пространства не выше 900°С известняк подсушивается, подогревается и в нем выгорают органические примеси. В средней части печи-- в зоне обжига, где температура достигает 900-1200°С, -- происходит разложение СаСОз и выделение углекислого газа. В нижней части печи -- зоне охлаждения -- известь охлаждается поступающим снизу воздухом с 900 до 50-100°С.

Схема обжига молотого известняка в шахтной печи. I - зона подогрева; II - зона обжига; III - зона охлаждения

Более экономичны по расходу топлива и простоте конструкции печи, работающие по пересыпному способу на короткопламенном топливе (антрацит или тощий каменный уголь). Производительность шахтных пересыпных печей составляет 100-110 тонн в сутки. К недостаткам пересыпных печей относится загрязненность извести золой топлива. Более чистая известь получается в шахтных печах с выносными топками, работающих на длиннопламенном топливе (бурый уголь, дрова, торф), и в печах газовых. Однако эти печи имеют несколько меньшую производительность.

В шахтных печах можно обжигать только твердые породы (известняк, мрамор и др.), а во вращающихся -- как твердые породы, так и шламы мягких пород, например мела. Основная задача при обжиге - обеспечение максимальной степени декарбонизации СаСО при минимальной температуре. Повышение температуры ускоряет реакцию разложения карбоната кальция, но излишне высокая температура обжига негативно сказывается на качестве продукта, так как развивается явление «пережога».

Наибольшее распространение для производства извести получили шахтные печи, высота которых достигает 20 м.

Шахтные печи различают по виду применяемого в них топлива и по способу его сжигания. В пересыпных печах твердое топливо подается вместе с сырьем и сгорает между кусками обжигаемого материала. Здесь применяют топливо с малым содержанием «летучих» -- антрацит, кокс и тощие сорта каменного угля, дающие при горении короткое пламя. В печах с выносными топками последние расположены по внешнему периметру печи. В них сжигается твердое топливо (полностью или частично) и образующиеся горячие газы поступают в зону обжига. Применяют длиннопламенное топливо с высоким содержанием «летучих», а также торф, дрова, горючие сланцы. В газовых печах топливом чаще всего служит природный газ, который подается непосредственно в шахтную печь и сжигается в слое материала.

Длина известеобжигательных вращающихся печей составляет 30 -- 100 м при диаметре 1,8 -- 3 м, производительность достигает 400 -- 500 т/сут., что в 2-4 раза выше, чем у шахтных печей. Одно из важнейших технологических преимуществ обжига извести во вращающихся печах -- малое время прохождения материала от места загрузки до выхода из печи, что обеспечивает оперативность управления процессом.

Значительно снижает качество комовой извести наличие в ней негасящихся кусков (недожог) и кусков, гасящихся медленно (пережог), которые могут образоваться из-за неравномерного распределения температур в известеобжигательных печах или неравномерного содержания в сырье примесей (например, углекислого магния).

В соответствии с требованиями ГОСТ негашеную известь следует измельчать до тонкости, при которой остаток при просеивании пробы через сита № 02 и № 008 должен быть соответственно не более 1,5 и 15%. Обычно заводы выпускают известь, характеризующуюся остатками на сите № 008 до 2-7%, что примерно соответствует удельной поверхности 3500-5000см /г.

Гашение извести

Процесс гашения извести происходит по реакции:

СаО + Н2О = Са(ОН)2 + 65,1 кДж

Реакция гашения извести протекает бурно, с большим выделением тепла. Вода, проникая в глубину известковых зерен, вступает в химическое взаимодействие с СаО, и выделяющееся при этом тепло превращает воду в пар. Так как переход воды в пар сопровождается увеличением объема, создаются внутренние растягивающие напряжения в зернах извести, приводящие к их измельчению в тонкий порошок.

Гашение -- специфический технологический процесс, используемый только в производстве извести. Выделяющаяся теплота вызывает кипение воды, поэтому негашеную известь называют «кипелкой». Процесс гашения замедляется вследствие образования на поверхности известковых частиц тестообразного слоя продуктов гидратации, который препятствует доступу воды к внутренним слоям исходного зерна. Для ускорения гашения рекомендуется предварительно измельчать известь, энергично перемешивать гасящуюся массу, а также использовать подогретую воду. При перемешивании с поверхности зерен как бы «сдирается» гидратная пленка и открывается доступ к внутренним непрогасившимся слоям.

Характер процесса гашения зависит также от наличия примесей. При гашении в пушонку зерна силикатов и алюминатов кальция, образовавшихся при обжиге, не гасятся и не превращаются в порошок, поэтому их необходимо отделять, отдельно доизмельчать, а затем смешивать с «пушонкой» для улучшения ее гидравлических свойств. К негасящейся части извести относятся также неразложившийся при обжиге известняк, пережженные частицы оксидов кальция и магния, остеклованные новообразования, получающиеся в пересыпных печах при взаимодействии извести с золой топлива.

6. Методы контроля свойств сырья

Карбонатное сырье. Качество карбонатной породы на складе контролируют как по документации поставщика, так и непосредственным анализом проб, взятых из прибывшей партии сырья или различных мест штабеля.

Качество исходных материалов контролируют при их поступлении на склад, периодически при хранении на складе и раз в смену на технологической линии перед поступлением в обжиговый агрегат.

На каждые 300 тонн прибывающего на заводской склад карбонатного сырья поставщик высылает на предприятие паспорт, в котором указано: дата выдачи документа, класс породы, количество, номер партии, результанты испытания проб сырья.

Работники предприятия периодически, 2-4 раза в месяц, производят контрольную проверку соответствия поступающей карбонатной породы требованиям ГОСТ 5331--63 «Породы карбонатные для производства строительной извести».

Содержание мелочи в поступившей партии фракционированного сырья определяют отдельно для каждой фракции следующим образом. Карбонатную породу в количестве одной десятой части объема железнодорожного вагона или одной автомашины просеивают через грохот с отверстиями, равными размеру кусков нижнего предела поставляемой фракции. Начальную пробу и прошедшие через грохот фракции сырья (мелочь) взвешивают на весах. Количество мелочи GM в процентах получают расчетом по формуле:

Gм=G2/G1*100%

где G1 - количество сырья в начальной пробе, кг; G2 - количество сырья, прошедшего через сито, кг.

Содержание мелочи в сырье данной фракции не должно превышать 5%.

Для определения физико-химических свойств сырья необходимо отобрать среднюю пробу. Карбонатную породу для средней пробы отбирают из каждой партии в размере 20 кг, равными порциями, не менее чем из 20 мест.

Перед определением влажности и химического состава карбонатного сырья отобранную пробу подвергают квартованию. Для этого пробу в количестве 20 кг измельчают в мельнице до кусков фракции 30 - 40 мм, перемешивают лопатой и равномерным слоем распределяют в виде квадрата со стороной, равной 1 м.

Квадрат делят диагоналями на четыре треугольника, т. е. квартуют. Материал двух любых противоположных треугольников отбрасывают, а двух оставшихся измельчают и снова размещают в виде квадрата и также квартуют.

Среднюю пробу в количестве до 1 кг, отобранную методом квартования, помещают в эксикатор и направляют в лабораторию для исследования.

Для определения влажности карбонатную породу из средней пробы измельчают до полного прохождения через сито с отверстиями 3 мм и квартованием отбирают 20-40 г. Навеску взвешивают на технических весах с точностью до 0,01 г в предварительно просушенной и взвешенной фарфоровой чашке. Далее чашку с навеской материала помещают в сушильный шкаф, где выдерживают до постоянного веса при температуре 105 - 110° С.

Высушенную навеску охлаждают в эксикаторе над серной кислотой и взвешивают.

Влажность материала Wр, %, определяют по формуле:

Wр = (G1-G2/G1)*100%

где G1 - количество исходного материала, г; G2 - количество материала после его сушки, г.

Потери при прокаливании (П.П.П.) карбонатной породы контролируют для косвенного определения содержания в сырье углекислого кальция и магния. Потери при прокаливании химически чистого СаСО3 составляют 44%, в доломитизированных известняках П.П.П. несколько выше, а П.П.П. известняков, засоренных примесями, ниже 44%.

Подготовку пробы и определение потери при прокаливании выполняют следующим образом. 25 - 30 г материала средней пробы растирают в фарфоровой ступке и сокращают квартованием до 10 г, после чего растирают в агатовой ступке до тонины пудры и хранят в бюксе.

1 г материала высушивают при температуре 105 - 110°С и взвешивают на аналитических весах с точностью до 0,0002 г. Затем его помещают в прокаленный и взвешенный фарфоровый тигель, который постепенно нагревают в муфельной печи до температуры 1000° С и выдерживают не менее 1 ч.

Тигель вынимают из печи, охлаждают в эксикаторе и взвешивают. Затем повторяют прокаливание в течение 15 мин, охлаждают и взвешивают тигель. При получении постоянного веса П.П.П., %, вычисляют по формуле:

П.П.П. = (G1-G2/G1)*100 %

где G1 -- количество материала до прокаливания, г; G2 -- количество материала после прокаливания, г.

Далее определяют содержание в средней пробе окиси кремния (SiO2), полуторных окислов (R2O3 = Al2O3 + Fe2O3), окиси кальция (СаО) и окиси магния (MgO).

Если контрольная проверка качества сырья показала неудовлетворительные результаты, т. е. невыполнение хотя бы одного из требований стандарта, то производят повторную проверку, отбирая двойное количество проб. При отрицательных результатах повторной проверки партия карбонатной породы не принимается предприятием и не пускается в производство.

Гранулометрический состав карбонатного сырья периодически, 1 раз в смену, проверяют на технологической линии перед его подачей в скип или питатель печи. В этом случае отбирают пробу весом 100 - 150 кг и определяют содержание мелочи рассмотренным выше методом.

Все данные соответствующих анализов заносят в журнал по контролю сырья.

7. Составление материального баланса и расчет расхода сырьевых материалов на выпуск заданного объема продукции

7.1 Негашенная воздушная известь

Для расчетов необходимы исходные данные:

- химический состав сырья, % (из литературы);

- молекулярная масса:

CaO - M_CaO - 56; Ca(OH)₂ - M _Ca(OH)2 - 74;

SiO₂ - M_SiO2 - 60; Al₂O₃ - M _Al2O3 - 102; Fe₂O₃ - M _Fe2O3 - 160;

- содержание недожога, Н = 3 - 5 %;

- влажность сырья, В_И, %. В_И=2,1

Расчет ведут на 1 т (1000 кг) готовой продукции.

1) Количество воздушной извести, отгружаемой потребителю, ГИ = 1000 кг

2) Количество воздушной извести, ГИ₁, кг, с учетом потерь при отгрузке, складировании, транспортировке на склад (а₁ = 0,5 - 1,5 %):

. (1)

ИЗВ₁=1000*(100+1)/100=1010кг

3) Потери воздушной извести при отгрузке, складировании, транспортировке на склад, Р₁, кг:

Р₁ = ГИ₁ - ГИ. (2)

Р₁ =1010-1000=10кг

4) Теоретический выход воздушной извести из 1 т (1000 кг) негашеной извести, ГИ_Т, кг:

Изв 2 = Изв 1 (100+а2)/100 (3)

Изв 2 = 10110 (100+1)/100=1020,1,

13) Количество негашеной извести, И_К1, кг, с учетом потерь при дроблении, транспортировании (а₂ = 0,5 - 1,0 %):

. (12)

И_К1=1010*(100+1)/100=1020,1кг

14) Количество каждого компонента вещественного состава молотой извести

Им =1020,1*25/100=51,01

З=1020,1*70/100=714,07

Г=1020,1*5/100=51,01

7.2 Расчет расхода карбонатного сырья для получения негашеной извести

1) Теоретический расход сухого сырья, И_Т, кг, для получения молотой извести с учетом потерь при прокаливании и возможного недожога (Н = 3 - 5 %), вместо И₃ используют И_К1:

(14)

И_Т = 100*1020,1/(100-39,5+4)=1581,55 кг

3) Потери сырья при обжиге за счет декарбонизации, Р₄, кг:

Р₄ = И_Т - И_{3 (15)}

Р₄ =1581,55-1020,1= 561,45кг

4) Количество сухого сырья, И₄, кг, с учетом безвозвратного уноса из печи обжига (а₄ = 1 - 1,5 %):

(16)

И₄=1581,55 (100+1)/100=1597,37 кг

5) Потери сухого сырья при безвозвратном уносе, из печи обжига, Р₅, кг:

Р₅ = И₄ - И_Т. (17)

Р₅ =1597,37-1581,55=15,82кг

6) Количество сырья, поступающего на обжиг, И₅, кг, с учетом естественной влажности (В_И, %):

(18)

И₅=1597,37 (100+2,1)/100=1630,91 кг

7) Количество влаги, испаряемой из сырья при обжиге, В, кг:

В = И₅ - И₄. (19)

В =1630,91-1597,37=33,54кг

8) Количество сырья, И₆, кг, с учетом потерь при дроблении, классификации, транспортировке, складировании (а₄ = 1 - 2 %):

, (20)

И₆=1630,91*(100+1)/100= 1647,22 кг

Величина И₆ - расход сырья для получения 1 т (1000 кг) молотой извести; составляющая статьи прихода материального баланса.

9) Потери сырья при дроблении, классификации, транспортировке, складировании, Р₆, кг:

Р₆ = И₆ - И₅. (21)

Р₆ =1647,22-1630,91=16,31кг

Таблица 4

Материальный баланс производства воздушной извести

Статьи прихода	Статьи расхода
Наименование материалов	Количество материалов для выпуска 1 т извести, кг	Наименование материалов	Количество материалов, образующихся при выпуске 1 т извести, кг
Известняк Зола Двуводный гипс	И6 - 1647,22	Известь молотая потребителю Потери воздушной извести при отгрузке, складировании, транспортировке на склад Потери комовой извести при дроблении и транспортировке Потери сырья при декарбонизации Безвозвратном уносе из печи обжига Дроблении,классификации Транспортировке, Складировании Потери влаги при сушке сырья	ИЗВ - 1000 Р1 - 10 Р2 - 10,1 Р4 - 561,45 Р5 - 15,82 Р6 - 16,31 В - 33,54
Итого	1647,22	Итого	1647,22

Таблица 5

Потребности в сырьевых материалах и полуфабрикатах для получения воздушной извести

Наименование материалов	Удельный расход, кг/т	Расход материалов, т
		в год	в сутки	в смену	в час
Известняк Зола Двуводный гипс	И6 - 255,03 З- 714,07 Г- 51,05	51006 142814 10204	139,74 391,27 27,96	46,58 130,423 9,32	5,82 16,30 1,165

М_Г = М_УД • П_Г,

М_{Г изв.} =255,03*200тыс.т=51006тыс.т

М_{Г зола.} =714,07*200тыс.т=142814тыс.т

М_{Г гипс} =51,05*200тыс.т=10204тыс.т

М_СУТ = М_УД • ,

М_{СУТ изв} =51006/365=139,74тыс.т

М_{СУТ зола} =142814/365=391,27тыс.т

М_{СУТ гипс} =10204/365=27,96тыс.т

М_СМ = М_УД • , (54)

М_{СМ изв}=255,03*(200тыс/365*3)=46,58тыс.т

М_{СМ зола}=714,07*(200тыс/365*3)=130,423тыс.т

М_{СМ изв}=51,01*(200тыс/365*3)=9,32тыс.т

М_Ч = М_УД • , (55)

где М_УД - удельный расход материалов, кг/т (из таблицы 9);

П_Г - годовая производительность предприятия, т/год (указана в задании для курсовой работы);

С_Р - количество рабочих суток в году (таблица 6);

m - количество смен в сутки (таблица 6);

В_Р - годовой фонд рабочего времени, ч (таблица 6).

Список использованной литературы

1. Волженский А.В. Минеральные вяжущие вещества / А.В. Волженский. М.: Стройиздат, 1986. 464 с.

2. Сулименко Л.М. Технология минеральных вяжущих и изделий на их основе / Л.М. Сулименко. М.: Высш. шк., 2000. 303 с.

3. Волженский А.В. Гипсовые вяжущие и изделия (технология, свойства, применение) / А.В. Волженский, А.В. Ферронская. М.: Стройиздат, 1974. 328 с.

4. Гипсовые материалы и изделия (производство и применение): Справочник / Под общей ред. А.В. Ферронской. М.: Изд - во АСВ, 2004. 488 с.

5. Мирюк О.А. Учебное пособие по дисциплине «Вяжущие вещества» / О.А. Мирюк. Магнитогорск: МГТУ, 2006. 156 с.

Размещено на Allbest.ru

...