Завод по производству цветного портландцемента

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Цветные декоративные цементы по своим строительно-техническим свойствам соответствуют показателям серого портландцемента. В то же время благодаря насыщенности и однородности цвета они предоставляют в сочетании с оригинальными архитектурными решениями широкие возможности для эстетического формирования окружающей человека материальной среды путем отделки зданий и сооружений с использованием широкой гаммы цветов и создания декоративного эффекта [1].

Сухие декоративные строительные смеси нашли широкое применение в практике строительства для выполнения штукатурных работ, заливки полов, затирки швов и изготовления изделий малых архитектурных форм.

Свойства смесей во многом зависят от качества и свойств окрашивающих их пигментов, поэтому к пигментам предъявляются особые требования по стойкости к щелочам, солнечному свету и атмосферным воздействиям. Пигменты должны обладать высокой красящей способностью и оказывать слабое влияние на физико-механические свойства смесей.

Цветной декоративный цемент представляет собой продукт совместного помола белого портландцементного клинкера, гипса и светостойкого цветного пигмента.

Цветные цементы и бетоны на их основе находят широкое применение в различных сферах строительства.

В городском строительстве:

- жилые, общественные здания;

- плиты, брусчатка для сборных тротуарных покрытий в пешеходных зонах городов.

Для производства сухих отделочных смесей: - цветные составы для затирки швов, отделочные покрытия по бетону, кирпичу, оштукатуренным поверхностям, декоративная штукатурная смесь, декоративная высокоадгезионная шпатлевка;

- краска для кирпичных, шлакоблочных, бетонных и других оштукатуренных стен жилых домов и построек;

- клеящие составы для приклеивания прозрачной плитки.

Изучение рынка потребления цветных портландцементов показало заинтересованность архитекторов и строителей в применении цветных портландцементов. Однако отсутствие высококачественных декоративных портландцементов на отечественном рынке вынуждает их при выполнении строительных заказов использовать импортные цементы.

Известно, что нормативно-техническая документация отражает действительный уровень развития техники и технологии. В настоящее время национальные стандарты на цветные цементы есть в трех странах - России, Болгарии и Венгрии. Во многих странах производят цветные цементы по отраслевым или фирменным нормативам, стандартизируя требования к пигментам для цементов, как например Великобритания (ВS 1014).

Рынок потребления цветных цементов расширяется год от года. Объем отечественного производства цветных цементов не покрывает потребности рынка РФ. Цветные портландцементы завозят из Великобритании, Польши и Югославии [2].

1. Технологический раздел

1.1 Номенклатура и объем выпускаемой продукции

На проектируемом заводе предусмотрен выпуск цветного портландцемента типа I, номенклатура которого представлена в таблице 1.

Таблица 1 - Номенклатура выпускаемой продукции

Наименование и маркировка продукции	Назначение	Вид клинкера	Марка	Годовая программа, тыс. т.
Цветной ПЦ ЦЕМ I 500 ГОСТ 15825-80	Специальный	Портландцементный	500	415

Портландцемент - гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путём совместного помола цементного клинкера, гипса и, при необходимости, добавок. Область его применения очень велика. Он применяется, начиная с производства всевозможных строительных конструкций и заканчивая в качестве вяжущего компонента в цементах.

Применяется для изготовления цветных бетонов, растворов, отделочных смесей и цементных красок, а так же для облицовки панелей и блоков, наружной и внутренней архитектурной отделки зданий и сооружений различного назначения, при изготовлении плит для полов и ступеней.

По цвету портландцемент подразделяют на: красный, желтый, зеленый, голубой, розовый, коричневый и черный. Красящие пигменты для цветных цементов должны обладать большой красящей способностью и высокой стойкостью к щелочам [3]. Технические характеристики выпускаемой продукции представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Технические характеристики выпускаемой продукции

Наименования показателей, единицы измерения	Величина
Химический состав, % по массе:
СаО	60-67
SiO2	17-25
Al2O3	3-8
Fe2O3, не более	5
MgO, не более	5
SO3	3,5
Минералогический состав, по массе:
С3S	60-70
C2S	8-15
С3А	4-7
C4AF	10-18
Истинная плотность, кг/м3	2700-3100
Насыпная плотность, кг/м3	1100-1200
Нормальная густота, %	22-27
Удельная поверхность, м2/кг	280-300
Сроки схватывания, мин:
начало, не ранее	60
конец, не позднее	720
Прочность на сжатие, МПа: в возрасте 28 суток
не менее	42,5
не более	62,5
Нерастворимый остаток, %, не более	5
Содержание хлорид-иона Cl-, %, не более	0,10
Потеря массы при прокаливании, %, не более	5
Удельная эффективная активность естественных радионуклидов, Бк/кг, не более	370

1.2 Сырьевые материалы и полуфабрикаты

В качестве сырьевых компонентов для производства клинкера на проектируемом заводе предусмотрено использовать:

- карбонатный компонент (известняк);

- алюмосиликатный компонент (каолиновая глина).

Известняк - осадочная горная порода белого или светло-серого цвета с желтым или бурым оттенком, реже темно-серая, достаточно твердая и плотная, состоящая в основном из кальцита и некоторого количества различных минеральных примесей (доломит, кварц, минералы группы глин, оксиды и гидроксиды железа и марганца, пирит, марказит, гипс, органические вещества).

Химический состав используемого известняка представлен в таблице 3.

Таблица 3 - Химический состав известняка, в % по массе

Наименование	Величина
SiO2	5,37
Al2O3	2,22
Fe2O3	2,86
СаО	55,15
MgO	3,11
Потери при прокаливании	30,92
Прочее	0,37

Средняя плотность известняка находится в пределе от 2700 до 2900 кг/м³.

Глина представляет собой тонкодисперсную осадочную породу, состоящую в основном из глинистых минералов (монтмориллонита, гидрослюды, каолинита и др.), содержащая минеральные кварцевые, полевошпатные, карбонатные, железистые и органические примеси.

Химический состав глины представлен в таблице 4.

Таблица 4 - Химический состав глины, в % по массе

Наименование	Величина
SiO2	50,2
Al2O3	38,25
Fe2O3	0,9
СаО	3,5
MgO	2,2
SO3	0,2
Потери при прокаливании	4,75

Естественная влажность используемой глины составляет от 40 до 45%.

Кварцевый песок представляет зернистый материал минерального происхождения. Образуется в результате разрушения кварцсодержащих пород. В составе кварцевых пород часто содержатся различные примеси в виде глинистых карбонатов, оксидов железа, полевых шпатов и других горных пород.

Химический состав глины представлен в таблице 5.

Таблица 5 - Химический состав кварцевого песка, в % по массе

Наименование	Величина
SiO2	80,8
Al2O3	0,1
Fe2O3	0,01
СаО	0
MgO	0
Прочее	19,09

В качестве сырьевых компонентов и полуфабрикатов для производства портландцемента заданной номенклатуры предусмотрено использовать:

- портландцементный клинкер по ГОСТ 30515 [4];

- природный гипсовый камень по ГОСТ 4013[5];

- пигмент по ТУ 14-9-71 [6].

Портландцементный клинкер - продукт обжига до спекания при температуре 1450 тонкодисперсной однородной и определенного вещественного состава сырьевой смеси состоящей из карбонатного компонента (известняк, мел, мергель) в количестве от 75 до 80 % и глины в количестве от 20 до 25 %. Должен быть белизной не менее 68% абсолютной шкалы по ГОСТ 965 [4].

Природный гипсовый камень - осадочная горная порода состава , обычно содержащая некоторое количество примесей глины, кремнезема, известняка, органических веществ и др [5].

Химический состав гипсового камня представлен в таблице 6.

Для производства портландцемента заданной номенклатуры используется гипсовый камень первого сорта.

Характеристики гипсового камня представлены в таблице 7.

Таблица 6 - Химический состав гипсового камня, в % по массе

Наименование	Величина
SiO2	4,17
Al2O3	0,62
Fe2O3	-
СаО	40,89
MgO	3,03
SO3	50,69
R2O	0,41

Таблица 7 - Характеристики природного гипсового камня

Сорт	Содержание в гипсовом камне, %, не менее
	гипса(CaSO4•2H2O)	кристаллизационной воды
1	80	16,74

Естественная влажность гипсового камня - 5 %

Красящий пигмент должен удовлетворять следующим нормативно-техническим документам для цементов красного и розового цвета - руда железная красковая гематитовая по ТУ 14-9-71 [6].

1.3 Проектирование составов сырьевых смесей

Проектирование состава портландцементной сырьевой смеси производится с целью определения количественного соотношения в шихте сырьевых компонентов (известняка и каолиновой глины), обеспечивающих заданный химико-минералогический состав клинкера и, следовательно, свойства выпускаемого цветного портландцемента типа I. Исходными данными для расчета являются задаваемые модульные характеристики клинкера и усредненный химический состав используемых сырьевых материалов.

Наиболее распространенным способом расчета сырьевой смеси является расчет по задаваемым модульным характеристикам: коэффициенту насыщения, кремнеземному и глиноземному модулям.

Коэффициент насыщения - отношение количества оксида кальция СаО в клинкере, фактически связанного с кремнекислотой, к ее количеству, теоретически необходимому для полного связывания этой кислоты в трехкальциевый силикат.

Коэффициент насыщения КН, безразмерная величина, вычисляется по формуле

(1)

Коэффициент насыщения КН находится в пределах от 0,88 до 0,95.

Кремнеземный модуль - отношение процентного содержания в клинкере кремнекислоты к сумме процентного содержания оксида алюминия Al₂O₃ и оксида железа Fe₂O₃.

Кремнеземный модуль, безразмерная величина, рассчитывается по формуле

(2)

Кремнеземный модуль варьируется в интервале от 1,9 до 3.

Глиноземный модуль - отношение процентного содержания в клинкере оксида алюминия Al₂O₃ к процентному содержанию оксида железа Fe₂O₃.

Глиноземный модуль , безразмерная величина, рассчитывается по формуле

(3)

Глиноземный модуль составляет от 0,9 до 2.

В клинкере ограничивается содержание следующих примесных оксидов, % по массе, не более: MgO - 5; SO₃ - 3,5; щелочных оксидов R₂O (Na₂O + К₂O) - 0,8.

Проектирование портландцементной сырьевой смеси основано на определении процентных соотношений (по массе), в которых должны дозироваться сырьевые компоненты при подготовке шихты. Расчет осуществляется на основе химического анализа компонентов шихты на содержание оксидов, % по массе: SiО₂, А1₂О₃, Fe₂О₃, CaO, MgO, SO₃, R₂O, и на потери при прокаливании.

При расчете сырьевой смеси для получения клинкера, применяемого при производстве выпускаемого цветного портландцемента для цветных бетонов, использовалась компьютерная программа «Шихта». Данная программа позволяет рассчитывать по известному усредненному химическому составу сырья соотношение компонентов для получения смеси с заданным коэффициентом насыщения и модульными характеристиками, а также содержание в клинкере основных минералов - алита, белита, целита, феррита.

Исходные данные и результаты расчета состава портландцементной сырьевой смеси представлены на рисунке 1.

Из полученных результатов следует, что значения коэффициента насыщения (КН = 0,95), кремнеземного модуля (n = 3), глиноземного модуля (р = 1,12), содержание оксида магния (MgO = 3,69 %), оксида серы с (SO₃ = 0,00 %), щелочных оксидов (R₂O = 0 %) соответствуют ведомственным нормам технологического проектирования цементных заводов.

Содержание известняка в шихте составляет 85,40 % (по массе), глины -2,25 % (по массе). Клинкер для получения выпускаемого цветного портландцемента типа I строительства представлен следующим минеральным составом, % по массе:- 68,86;- 9,30;

- 4,28; - 10,19. Количество ангидрита в клинкере составляет 0,01 % (по массе).



Рисунок 1 - Исходные данные и результаты расчета состава сырьевой смеси с помощью компьютерной программы «Шихта»

1.4 Технология производства продукции

В производстве различают четыре способа производства цемента: мокрый, полусухой, комбинированный и сухой.

Мокрый способ производства цемента осуществляется следующим образом. В соответствии с требованиями этой технологии сырьевые компоненты подвергаются измельчению до тонкости помола шлама с содержанием до 85 - 90 % частиц размером 80 мкм и менее. В целях минимизации расхода электроэнергии на помол, обеспечения достаточной гомогенизации компонентов и реологических свойств шлама процесс измельчения осуществляется с добавлением воды [7].

Измельченный материал (шлам), преимущественно с влажностью от 38 до 42 % (по факту - от 31 до 52 %), поступает во вращающуюся печь, где осуществляется процесс сушки шлама, декарбонизации, спекания (сопровождается химическими реакциями с получением заданного фазового состава клинкера) и охлаждения клинкера. В качестве теплоносителя используются газы с температурой факела от 1800 до 2000 °С. Продукты сгорания направлены противотоком к движению материала во вращающейся печи [7].

В полусухом способе производства цемента сырьевые материалы с естественной влажностью до 15 - 18 % высушиваются в сушильных барабанах до влажности не более 5 % и затем измельчаются в шаровых мельницах с одновременной сушкой. Полученная сырьевая мука направляется на гранулятор, куда впрыскивается вода из расчета получения гранул с влажностью около 8 %. Гранулы поступают на конвейерный кальцинатор, где осуществляются процессы досушки, подогрева и декарбонизации гранулированной шихты, которая далее направляется на обжиг во вращающуюся печь. Существенным недостатком полусухого способа являются высокие требования к получению достаточной прочности гранул, разрушение которых вызывает резкое увеличение пылевыбросов в атмосферу и ускорение выхода из строя кальцинатора.

Сущность технологии комбинированного способа производства заключается в том, что процесс измельчения и гомогенизации сырья осуществляется аналогично технологии мокрого способа. Подготовленный в соответствии с требуемыми физическими и химическими показателями шлам направляется в прессфильтр, где происходит частичное механическое обезвоживание шлама от влажности от 40 - 45 % до 18 - 22 %. Агломерация полученного кека осуществляется в грануляторах или сушилках-дробилках, в которых при обработке кека обеспечивается придание ему размеров и формы для оптимизации процесса обжига [8].

В сухом способе производства цемента исходные сырьевые компоненты после дробления направляются в сепараторную мельницу, где осуществляется помол, смешивание и сушка сырьевых компонентов. Полученная смесь направляется к смесительным аппаратам, где выполняется окончательное смешивание с применением сжатого воздуха. На данном этапе осуществляется корректировка химического состава цементной смеси.

Если применяется глинистый компонент, то сырьевая смесь подается для смешивания в шнеки, в которых происходит частичное увлажнение водой. На этом этапе образуются прочные гранулы, что имеют влажность не более 14 % , далее они поступают в печь для обжига.

При сухом методе производства процесс обжига сырья может выполняться в различных печах, здесь особое внимание уделяется приготовлению сырьевой массы. Дальнейшие этапы технологического процесса осуществляются так же, как и при мокром методе производства [8].

Производство цветного портландцемента заданной номенклатуры предусмотрено осуществлять комбинированным способом при применении мягких компонентов высокой влажности.

Технологический процесс производства цветного портландцемента включает в себя следующие операции:

- доставка сырьевых материалов;

- складирование сырьевых материалов (известняка, каолиновой глины, кварцевого песка, гипсового камня, пигмента);

- дробление известняка, каолиновой глины;

- совместный мокрый помол известняка, каолиновой глины и кварцевого песка;

- гомогенизация и промежуточное хранение шлама;

- отбеливание шлама;

- дозирование шлама;

- получение кека;

- дозирование кека;

- обжиг кека (получение клинкера);

- охлаждение клинкера;

- промежуточное хранение клинкера;

- помол клинкера с гипсовым камнем и пигментом;

- складирование готовой продукции;

- отправка готовой продукции потребителю.

Блок-схема технологического процесса представлена на рисунке 2.



Рисунок 2 - Блок-схема технологического процесса производства цветного портландцемента

Каолиновая глина, известняк, кварцевый песок и гипсовый камень транспортируется навалом в автосамосвалах. Доставка пигмента осуществляется в бумажных мешках, весом до 25 кг.

Запасы сырьевых материалов, клинкера хранят на складах, обеспечивающих бесперебойность технологического процесса. Закрытый склад объединен с мостовыми кранами, предназначенный для одновременного раздельного хранения сырьевых материалов - известняка, каолиновой глины, кварцевого песка и пигмента.

Силосные склады, предназначенные для хранения клинкера - это железобетонные емкости цилиндрической формы с днищем в виде усеченного конуса, которые оснащены весовыми дозаторами. Разгрузочно-погрузочные работы на территории складов выполняют с помощью ленточных конвейеров.

Дробление твердого известняка осуществляется в две стадии. Известняк с размером кусков до 300 мм из автосамосвалов выгружается в приемный бункер известняка, по пластинчатому питателю поступает на первую стадию дробления в щековую дробилку, дробится до кусков размером от 200 до 300 мм и по ленточному транспорту направляется на вторую стадию дробления в молотковую дробилку. Из дробилки материал выходит в виде зерен размером до 30 мм, дозируется по ленточному конвейеру, поступает в бункер сырьевых мельниц [9].

Каолиновая глина из автосамосвалов выгружается в бункер пластинчатого питателя, откуда ленточным конвейером направляется на измельчение в валковую дробилку. После дозирования измельченная каолиновая глина подается на доизмельчение в трубную сырьевую мельницу.

Кварцевый песок выгружается из автосамосвалов в приемный бункер. Из бункера песок направляется на дозирование, а затем, в трубную мельницу.

В мельнице происходит совместный помол известняка и каолиновой глины в присутствии воды. Измельченный шлам стекает в прямоток сырьевых мельниц.

После корректировки готовый шлам подается пневмотранспортом в вертикальные шламбассейны, предназначенные для хранения запасов шлама для непрерывной работы печей в случае остановки сырьевого цеха. Шлам в бассейне непрерывно перемешивается крановой мешалкой и воздухом для предотвращения оседания крупных частиц. После гомогенизации шлам отправляется на отбеливание. Шлам отбеливается при помощи муталлоуловителей.

Для отбеливания портландцементного клинкера ипользуется следующее техническое решение: цементный сырьевой шлам обрабатывают вращающимся магнитным полем с магнитной индукцией от 0,2 до 0,3 Т от 10 до 15 мин [10].

В качестве прототипа металлоуловителя выбрано техническое устройство обработки текучей среды магнитным полем сверхвысокой напряженности. В устройстве посредством разделения кожуха образованы : передняя камера, задняя камера и две магнитные камеры, в каждую из которых помещен постоянный магнит, камера магнитной обработки в форме призмы, образованной в центре кожуха и соединенная как с передней, так и с задней камерами. Магнитные камеры сформированы с правой и левой стороны кожуха. Устройство выполнено с промежуточным узлом, состоящих из перфорированных металлических пластин и магнитных полюсных стержней. Технический результат состоит в повышении эффективности магнитной обработки шлама [11].

Затем шламонасосами отбеленный шлам перекачивается в отделение фильтр-прессов, получаемый кек имеет остаточную влажность от 16 до 18 %, затем он поступает во вращающуюся печь.

Вращающаяся печь установлена под уклоном от 3 до 4 є и работает по принципу противотока. Сырьевой шлам поступает в верхнюю часть, топливо подается через форсунки или горелки с нижней части печи. Дымовые газы двигаются навстречу материалу, передают свое тепло, очищаются от пыли в пыльной камере, затем в горизонтальных электрофильтрах и дымососом через трубу выбрасываются в атмосферу. Во вращающейся печи сырьевая смесь превращается в портландцементный клинкер.

Клинкер поступает для охлаждения в колосниковый холодильник, в котором охлаждается до температуры 65 єС и после ударной дробилки направляется на крытый склад клинкера. Клинкер вылеживается на складе от 1 до 3 недель, затем грейферными кранами загружается в бункера цементных мельниц. Направлять на помол в мельницы горячий клинкер нельзя. При переработке горячего клинкера падает производительность мельниц, увеличивается расход бронефутеровки и мелющих тел. Размол горячего клинкера приводит к дегидратации в мельнице двуводного гипса, добавляемого для регулирования сроков схватывания цветного портландцемента. Образуется цемент с нестандартными сроками схватывания или «ложным схватыванием». Вылеживание клинкера на складе производится с целью его дополнительного охлаждения и улучшения размалываемости. При вылеживании клинкера происходит частичное гашение свободного СаО, частичный переход Я - C₂S в ? - C₂S и кристаллизация стекла. Гранулы клинкера становятся менее прочными и он легче размалывается.

Гипсовый камень, поступающий на завод при помощи автосамосвалов поступает в бункер, откуда ленточным конвейером направляется на измельчение в валковую дробилку, затем загружается в бункер цементных мельниц. Дозировка материалов в мельницу производится весовыми дозаторами. Цементные мельницы оборудуются 2-х ступенчатыми системами очистки аспирационного воздуха, включающие аспирационную шахту, циклоны [9].

Пигмент поступает в бункер, откуда пневмотранспортом загружается в бункер цементных мельниц. Дозировка материалов в мельницу производится весовыми дозаторами.

Цветной портландцемент пневмовинтовыми насосами перекачивается сжатым воздухом в цементные силосы и хранится там от 2 до 3 недель. Из силосов цемент через боковые пневморазгружатели поступает в специальные железнодорожные вагоны-хопперы и автоцементовозы. Часть цветного портландцемента отгружают затаренным в мешки в мешки емкостью 50 кг и в специальные контейнеры емкостью 1 т.

2. Организация производства

2.1 Режим работы предприятия. Годовой фонд рабочего времени

Режим работы проектируемого завода по производству цветного портландцемента назначен в соответствии с ведомственными нормами технологического проектирования цементных заводов [7].

Номинальное количество рабочих суток в году при назначении режима работы проектируемого завода предусмотрено принимать:

- цеха добычи известняка и каолиновой глины - 260;

- отделений доставки и складирования известняка и каолиновой глины - 260;

- отделений доставки и складирования гипсового камня и кварцевого песка - 260;

- отделений доставки и складирования пигмента - 260;

- отделений подготовки известняка, каолиновой глины, кварцевого песка и гипсового камня - 260;

- отделений промежуточного хранения и гомогенизации сырьевой смеси известняка, каолиновой глины и кварцевого песка - 260;

- отделение приготовления шлама - 260;

- отделение промежуточного хранения и гомогенизации шлама - 352;

- отделение сушки шлама , получение кека - 352;

- цех обжиг кека - 352;

- отделение промежуточного хранения клинкера - 260;

- цех помола клинкера с гипсовым камнем и пигментом - 260;

- отделений складирования и отправки потребителю - 365.

Режим работы проектируемого завода характеризуется числом рабочих дней в году, количеством смен работы в сутки и количеством рабочих часов в смену. По произведению этих трех величин определяется расчетный годовой фонд времени работы необходимого технического оборудования (таблица 8).

Таблица 8 - Режим работы предприятия

Наименование отделения	Кол-тво рабочих дней в году,	Кол-во смен в сутки, n	Длительность смены t, ч	Коэффициент механического оборудования	Годовой фонд времени работы оборудования , ч
Цех добычи известняка и каолиновой глины	260	2	8	0,94	3910,4
Отделения доставки и складирования известняка, каолиновой глины	260	2	8	0,94	3910,4
Отделения доставки и складирования гипсового камня и кварцевого песка	260	2	8	0,94	3910,4
Отделение доставки и складирования пигмента	260	2	8	0,94	3910,4
Отделения подготовки известняка, каолиновой глины, кварцевого песка и гипсового камня	260	2	8	0,94	3910,4
Отделение промежуточного хранения и гомогенизации сырьевой смеси	260	2	8	0,94	3910,4
Отделение приготовления шлама	260	2	8	0,94	3910,4
Отделение промежуточного хранения и гомогенизации шлама	352	3	8	0,91	7687,7
Отделение промежуточного хранения клинкера	260	2	8	0,94	3910,4
Цех помола клинкера с гипсовым камнем и пигментом	260	2	8	0,94	3910,4
Отделение складирования и отправки потребителю	365	3	8	0,91	7971,6

2.2 Программа выпуска продукции и потребность в сырьевых материалах

Режим работы проектируемого завода по производству цветного портландцемента назначен в соответствии с ведомственными нормами технологического проектирования цементных заводов [7].

Производительность завода по производству портландцемента заданной номенклатуры рассчитывается по формуле

(4)

где - годовая производительность завода по клинкеру, т/год;

- средневзвешенное содержание клинкера, % по массе;

0,95 - коэффициент, учитывающий содержание гипса.

Средневзвешенное содержание клинкера определяется по формуле

(5)

гдеN - доля выпускаемого цемента, % по массе;

D - содержание добавки в цементе.

Годовая производительность завода по клинкеру рассчитывается по формуле

(6)

Где q - производительность по клинкеру, т/час;

- коэффициент использования годового календарного времени в печи обжига;

8760 - годовое календарное время в часах.

В нашем случае ,=100, =394200т/год, =415000 т/год.

Результаты расчетов производственной программы проектируемого предприятия по выпуску цветного портландцемента представлены в таблице 9.

Таблица 9 - Производственная программа предприятия

Наименование технологического передела	Коэффициент учета потерь, Ки	Производительность, тыс.т
		В год, Пг	В час, Пч	В смену, Пс	В сутки, Псут
Отделение складирования и отправки потребителю:	1,01
на выходе		415	0,49	0,440	1,32
на входе		419,15	0,53	0,421	1,26
Цех помола клинкера с гипсовым камнем и пигментом:	1,015
на выходе		419,15	0,53	0,421	1,26
на входе		425,44	0,108	0,87	1,74
Отделение промежуточного хранения клинкера:	1,01
на выходе		425,44	0,108	0,87	1,74
на входе		429,69	0,11	0,88	1,76
Цех обжига кека:	1,01
на выходе		429,69	0,11	0,88	1,76
на входе		433,98	0,056	0,451	1,353
Отделение сушки шлама, получение кека :	1,01
на выходе		433,98	0,056	0,451	1,353
на входе		438,31	0,057	0,456	1,368
Отделение промежуточного хранения и гомогенизации шлама	1,015
на выходе		438,31	0,057	0,456	1,368
на входе		444,88	0,058	0,462	1,388
Отделение приготовления шлама	1,01
на выходе		444,88	0,058	0,462	1,388
на входе		449,33	0,115	0,919	1,838
Отделение промежуточного хранения и гомогенизации сырьевой смеси	1,05
на выходе		449,33	0,115	0,919	1,838
на входе		471,79	0,121	0,965	1,930
Отделения подготовки известняка, каолиновой глины, кварцевого песка и гипсового камня:	1,01
на выходе		471,79	0,121	0,965	1,930
на входе		476,51	0,122	0,975	1,949
Отделение доставки и складирования пигмента	1,01
на выходе		476,51	0,122	0,975	1,949
на вход		481,27	0,123	0,984	1,969
Отделения доставки и складирования гипсового камня и кварцевого песка	1,01
на выходе		481,27	0,123	0,984	1,969
на входе		486,08	0,124	0,994	1,988
Отделения доставки и складирования известняка, каолиновой глины	1,01
на выходе		486,08	0,124	0,994	1,988
на входе		490,94	0,125	1,004	2,008
Цех добычи мела и глины:	1,01
на выходе		490,94	0,125	1,004	2,008\
на входе		495,85	0,126	1,014	2,028

2.3 Выбор механического оборудования

Для выполнения производственной программы по каждому технологическому процессу выполняется расчет потребности оборудования, включающий определение вида и числа единиц оборудования.

Расчет оборудования осуществляется в соответствии с технологической схемой производства, в порядке установки отдельных единиц оборудования и транспорта в технологическом потоке от подачи сырья до выхода готовой продукции.

Технологические расчеты проводятся на основании паспортной производительности и принимаемых агрегатов по формуле

М = (/) (7)

где M - количество машин, подлежащих установке;

- требуемая часовая производительность по данному технологическому процессу;

- паспортная часовая производительность выбранного оборудования;

- нормативный коэффициент использования оборудования во времени.

Сводная ведомость выбранного оборудования, необходимого для производства выпускаемого цветного портландцемента, представлена в таблице 10 [12]

Таблица 10 - Ведомость оборудования

Наименование	Наименование используемого оборудования	Технические характеристики, показатели	Кол-во ед. обор.
технологического процесса	материала
Доставка	Известняк	Самосвал БелАз-7548А	Грузоподъемность - 42 т Вместимость - 21-26	10
	Каолиновая глина	Самосвал МАЗ-5550В3-48-012	Грузоподъемность - 12 т Вместимость - 8-9	8
	Кварцевый песок	Самосвал МАЗ-5550В3-48-012	Грузоподъемность - 12 т Вместимость - 8-9	6
	Гипсовый камень	Самосвал БелАз-7548А	Грузоподъемность - 42 т Вместимость - 26	6
	Пигмент	Автоцементовоз	Грузоподъемность - 35 т Вместимость - 20	4
Дозирование	Известняк, каолиновая глина, гипсовый камень, кварцевый песок	Ленточный весовой питатель СБ-111	Максимальная крупность кусков - 60мм Температура материала, не более - 60єС Ширина ленты весового конвейера - 1200 мм Производительность - 100; 200 т/ч Масса - 1900 кг Мощность - 3,2 кВт	10
	Портландцементный клинкер	Дисковый питатель ДЛ-12А	Диаметр диска - 1250 мм Частота вращения диска - 7-11 Производительность при частоте вращения: минимальной - 30 максимальной - 48 Масса питателя без двигателя - 1300 кг Мощность - 4,0 кВт	2
	Пигмент	Пневмовинтовой насос НПВ -36-4	Производительность - 36 т/ч Дальность подачи - 430 м Мощность привода - 75кВт Диаметр трубопровода -175мм Масса 2700 кг	1
Первичное дробление	Известняк	Щековая дробилка СМ-16Д	Размер приемного отверстия (BxL), мм600х900 размер загружаемых кусков, мм 510 Номинальная ширина выходной ще- ли -100 мм Диапазон регулирования выходной щели - +30 мм Производительность - 75 м3/ч Частота вращения вала - 230 мин" 1 Мощность электродвигателя - 75 кВт Масса без электродвигателя - 19,4 т	1
Вторичное дробление	Известняк	Молотковая дробилка	Производительность - 60 т/ч Диаметр валка -900 мм Длина валка -950 мм Число оборотов валков - 16 Масса дробилки - 20 т Мощность - 28 кВт	1
Дробление	Каолиновая глина, гипсовый камень	Валковая дробилка ВД-4	Производительность - 60-150 т/ч Диаметр валка - 1100 мм Длина валка -1000 мм Число оборотов валков - 16 Масса дробилки - 19 т Мощность - 28 кВт	2
Помол	Известняк, каолиновая глина, кварцевый песок, вода	«Гидрофол» ММС 70-23	Внутренний диаметр без футеровки - 7000 мм Длина цилиндрической части, внутренняя - 2300 мм Частота вращения барабана - 0,21 об/сек	1
Перемещение сырьевых материалов	Шлам	Центробежный шламнасос	Подача - 100,м3/ч Напор -54 м Мощность насоса -100 кВт Масса - 0,35 т	1
Корректировка и гомогенизация	Шлам	Шламовый смеситель СМЦ-448	Вместимость бассейна- 2500 м3 Диаметр бассейна - 35 м Мощность двигателя - 20 кВт Масса - 0,35т	3
Сушка шлама	Кек	Пресс-фильтр	Поверхность фильтрации, м2 600 Размер плит, м 1,3 - 1,3 Число плит, шт. -200 Толщина кека. мм - 32 Давление, МПа -0,6 - 1,0 Производительность (по сухому, остатку), т/ч - 20- 23	1
Обжиг кека	Клинкер	Вращающаяся печь	Производительность - 260 т/ч Частота вращения барабана, об/мин: от главного привода - 12,47 от вспомогательного привода - 0,156 Мощность - 2000 кВт	1
Помол	Клинкер с гипсовым камнем и пигментом	Шаровая мельница СМ-436	Диаметр и длина барабана - 1,5х5,7 м Количество камер - 2 Скорость вращения 27-29 об/мин Производительность - 4-7 т/ч Мощность - 125 кВт	1
Сухая газоотчистка	Помол дробленой смеси известняка и глины, обжиг кека, помол клинкера с гипсовым камнем и пигментом, охлаждение	Печь с циклонными обменниками	Размер печи, м - 5х75 Количество ступеней теплообменника, шт - 4х2 Производительность установки, т/ч - 66,7 Угол наклона печи, % - 3,5 Мощность электродвигателя привода печи, кВт - 320 Холодильник - Волга-75су	1
		Электрофильтр УГТ 1-40-3	Активное сечение - 40 Количество полей - 3 Площадь поверхности осаждения - 2509 Активная длина электродов (по ходу газов) - 7,5 м Количество газовых проводов - 22	2
		Электрофильтр УГТ 1-40-3	Габариты, м (без диффузора и конфузора): длина - 14 ширина - 6	2
		Рукавный фильтр СМЦ-101-3	Число секций - 3 Длина рукавов - 4500 мм Тип ткани - лавсан Площадь ткани - 300 Расход газов - 12-19,8	8
		Циклон ЦН-15	Диаметр - 600 мм Производительность по газу - 3250-3810 Степень отчистки - 98 %	6
		Колосниковый холодильник Волга-75су	Производительность комплектуемых печей по клинкеру, т/ч - 75 Габариты холодильника, м: длина - 23,5 высота - 11,5 ширина - 6,4 Мощность приводного электродвигателя, кВт - 25	1
Упаковка готовой продукции	Цветной портландцемент	Модульный упаковщик и укладчик на поддоны POLIMAL C 45S	Производительность - 4000 мешков/ч Вид укладки - 5 мешков по 50 кг в слое Максимальная высота поддона и слоя мешков - 1500-2000 мм	1

2.4 Менеджмент качества на предприятии

Для успешного функционирования проектируемого предприятия необходимо внедрить и поддерживать в рабочем состоянии систему менеджмента качества, разрабатываемую в соответствии с требованиями ГОСТ Р ИСО 9000 «Системы менеджмента качества. Основные положения и словарь» [13], ГОСТ Р ИСО 9001 «Системы менеджмента качества. Требования» [14], ГОСТ Р 55048 «Системы менеджмента качества. Особые требования по применению ГОСТ Р ИСО 9001-2008 в строительстве» [13].

Руководство предприятия должно:

- определять процессы, необходимые для системы менеджмента качества, и их применение во всей организации;

- определять последовательность и взаимодействие этих процессов;

- определять критерии и методы, необходимые для обеспечения результативности как при осуществлении, так и при управлении этими процессами;

- обеспечивать наличие ресурсов и информации, необходимых для поддержки этих процессов и их мониторинга;

- осуществлять мониторинг, измерение и анализ этих процессов;

принимать меры, необходимые для достижения запланированных результатов и постоянного улучшения этих процессов [13].

Руководство должно определить процессы, необходимые для жизненного цикла продукции, с целью удовлетворения требований потребителей и других заинтересованных сторон. Для обеспечения жизненного цикла продукции следует уделять внимание соответствующим вспомогательным процессам, а также желаемым выходам, этапам процессов, деятельности, потокам, мерам управления, потребностям в подготовке кадров, оборудованию, методам, информации, материалам и другим ресурсам. Руководство предприятия должно проводить периодический анализ характеристик процесса, чтобы убедиться, что процесс соответствует действующему плану [14].

Заводу необходимо внедрить процесс результативного и эффективного управления изменениями, чтобы убедиться, что изменения продукции или процессов выгодны организации и удовлетворяют потребностям и ожиданиям заинтересованных сторон.

Измерение данных важно для принятия решений, основанных на фактах. Высшему руководству следует обеспечивать эффективное измерение, сбор и валидацию данных, чтобы убедиться в результативной работе предприятия и удовлетворенности заинтересованных сторон [15].

Для поддержания системы менеджмента качества на проектируемом заводе по производству цветного портландцемента предусмотрено осуществлять:

- входной контроль - контроль исходного сырья, полуфабрикатов и других материалов, поступающих на производство;

- пооперационный контроль - контроль технологических параметров в ходе производства;

- приемочный контроль - контроль качества готовой продукции после завершения всех технологических операций по ее изготовлению;

- управление технологией и качеством выпускаемой продукции статистическими методами (инструментами) (с помощью гистограммы, диаграммы Парето, диаграммы разброса и другими).

Менеджмент качества сырья, технологических процессов и готовой продукции на проектируемом заводе осуществляется в соответствии с картой контроля, представленной в приложении А.

клинкер цветной портландцемент сырьевой

3. Охрана труда и техника безопасности на проектируемом предприятии

На проектируемом заводе по производству цветного портландцемента в целях обеспечения безопасных и нормальных санитарно-гигиенических условий труда предусмотрено строго руководствоваться общими требованиями к системе управления охраной труда в организации [16].

Для предупреждения несчастных случаев и травматизма при обслуживании оборудования складов сырьевых материалов и полуфабрикатов, производственных отделений и цехов, склада готовой продукции на проектируемом предприятии приняты следующие общие мероприятия [17]:

- все движущиеся и вращающиеся детали оборудования закрыты специальными съемными ограждениями, изготовленными из сетки, размером 20Ч20 мм для предотвращения попадания частей тела обслуживающего персонала и свободных концов спецодежды;

- двери электрощитовых, распределительных подстанций, трансформаторных подстанций и т.д. закрываются на замок для предотвращения попадания в них персонала, не имеющего доступа;

- на всем электрооборудовании (электродвигателях, электрощитах и т.д.) предусматривается наличие видимого тросикового заземления, для предотвращения поражения электрическим током персонала в момент появления электрического потенциала на корпусе оборудования в результате пробоя изоляции кабелей;

- транспортеры оборудуются концевыми тросиковыми выключателями, проходящими по всей их длине возможности аварийной местной остановки (предупреждение аварии или несчастного случая);

- наблюдение за работой печи и холодильника осуществляется только через специальные смотровые окна с жаростойким стеклом.

Для исключения электротравматизма металлические части производственного оборудования, которое, вследствие повреждения, может оказаться под напряжением опасной величины, заземляется. Электрооборудование устанавливается с ограждением и заземлением, а также надежно изолируется (токоведущие части). В схеме электроцепей оборудования предусматривается устройство централизованного отключения сети. Площадка для обслуживания печных агрегатов находится выше уровня пола, оборудуется прочным ограждением и сплошной обшивкой по нижнему контуру.

Защиту рабочего персонала от электротравматизма предусмотрено осуществлять в соответствии с требованиями ГОСТ Р 12.1.019 «ССБТ. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты» [18].

Обеспечение противопожарной безопасности достигается строгим соблюдением требований ГОСТ Р 12.3.047 «ССБТ. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля» [19].

На случай возникновения пожара на предприятии имеются следующие средства пожаротушения: огнетушители типа ОХП-10, ОХВП-10 и ОПС-10, ОУ-10, ОУ-50, гидропомпы, ведра, бочки с водой, лопаты, ящики с песком и др. Помещения должны иметь систему автоматической пожарной сигнализации типа ДТП, датчики которые соединены с пунктом пожарной охраны завода. Также предусмотрены противопожарные гидранты, для предупреждения распространения пожара установлены противопожарные преграды. Помещения имеют не менее двух эвакуационных выходов.

Для снижения уровня шума приняты следующие мероприятия, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 12.1.003 «ССБТ. Шум. Общие требования безопасности» [20]:

- уменьшение или ликвидация шума в источнике его образования, с этой целью устанавливаются звукопоглощающие облицовки и глушители шума;

- уменьшение шума по пути его распределения, для этого применяются звукопоглощающие экраны и конструкции между помольным оборудованием и рабочей зоной, а также звукоизоляционные кабины наблюдения;

- снижение шумового воздействия с применением средств индивидуальной защиты, для этого используются противошумные каски, специальные наушники, вкладыши в ушную раковину («беруши»).

Для снижения уровня вибрации оборудование для измельчения и помола материалов устанавливается на открытых площадках и в отдельных помещениях на виброизоляционные фундаменты с применением амортизаторов из стальных пружин и резиновых прокладок. На вибрирующую поверхность кожухов, ограждений и других деталей наносятся вибропоглощающее покрытие, выполненное из резины, пластика или вибропоглощающих мастик. Эти покрытия рассеивают энергию колебаний. Для индивидуальной защиты от воздействия вибрации применяется обувь на толстой резиновой подошве или подошве из войлока, а также виброгасящие перчатки.

Принятые мероприятия по снижению вибрации на проектируемом предприятии соответствуют требованиям ГОСТ 12.1.012 «ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования» [21].

4. Инженерная защита окружающей среды

Мероприятия по инженерной защите окружающей среды на проектируемом предприятии по производству цветного портландцемента предусмотрено принимать в соответствии с требованиями ГОСТ Р ИСО 14001 «Системы экологического менеджмента. Требования и руководство по применению» [22], ГОСТ Р ИСО 14006 «Системы экологического менеджмента. Руководящие указания по включению экологических норм при проектировании» [23].

Производство цветного портландцемента, при отсутствии соответствующих мероприятий, может сопровождаться образованием и поступлением в окружающую среду большого количества пыли, вредных газообразных компонентов в виде оксидов серы и азота, а также оксида и диоксида углерода (СО, СО₂, NO_x...