Технология производства портландцементного клинкера по мокрому способу

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Цемент - один из важнейших строительных материалов, предназначенных для изготовления бетонов и строительных растворов, скрепления отдельных элементов (деталей) строительных конструкций, гидроизоляции и др.

Цемент представляет собой гидравлический вяжущий материал, который после смешения с водой и предварительного затвердения на воздухе продолжает сохранять и наращивать прочность в воде.

Современная строительная техника предъявляет все новые и новые требования к вяжущим материалам. С целью удовлетворения разнообразных потребностей строительства в нашей стране разработаны составы и технология получения специальных видов цементов: быстротвердеющего и особо быстротвердеющего портландцементов, используемых для изготовления железобетонных строительных деталей и конструкций, портландцемента для массивных монолитных бетонных сооружений, дорожный и тампонажный портландцементы и другие виды вяжущих материалов специального назначения.

Наряду с расширением ассортимента развивается и культура производства портландцемента, совершенствуется оборудование цементных заводов, увеличивается объем производства.

Цементная промышленность в настоящее время вступила в такой этап развития, когда техническое совершенствование производства, рост выпуска цемента, повышение технико-экономических показателей отрасли должно в основном осуществляться путем реконструкции и технического перевооружении действующих цементных заводов. Предусматривается развитие ускоренными темпами производства цемента сухим способом на основе новейшей технологий.

Цементная промышленность в настоящее время - высокомеханизированная отрасль народного хозяйства. На многих заводах непрерывно модернизируется технологическое оборудование, возрастает единичная мощность производственных агрегатов и заводов в целом, внедряются автоматизированные системы управления технологическими процессами[1].



1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ И ПАТЕНТНЫХ ИСТОЧНИКОВ

портландцемент клинкер технологический процесс

Цемент - один из важнейших строительных материалов, предназначенных для изготовления бетонов и строительных растворов, скрепления отдельных элементов (деталей) строительных конструкций, гидроизоляции и др.

Портландцементом (ГОСТ 10178-76) называется гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе, получаемое путем совместного размола портландцементного клинкера и гипса, который добавляют для регулирования сроков схватывания.

Клинкер - важнейший компонент цемента - получают путем обжига до спекания сырьевой смеси, состоящей из карбонатных (75-80%) и глинистых (25-20%) пород и обеспечивающей в клинкере преобладание высокоосновных силикатов кальция [1].

Изменяя состав клинкера, можно получать цементы с разнообразными физическими и химическими свойствами.

1.1 Характеристика сырья и требования к нему

Сырьевые материалы, применяемые при производстве портландцемента, можно разделить на две группы. К первой группе относятся материалы, предназначенные для получения клинкера, ко второй - материалы, добавляемые к клинкеру при помоле.

В качестве сырьевых материалов для производства портландцементного клинкера служат глинистые породы, содержащие кремнезём, глинозём и оксид железа, а так же карбонатные горные породы с высоким содержанием углекислого кальция.

Сырьевые смеси для изготовления клинкера подразделяются на следующие в зависимости от числа входящих в их состав материалов (компонентов):

· двухкомпонентные,

· трёхкомпонентные,

· четырёхкомпонентные.

1.2 Анализ существующих схем процесса

Процесс производства портландцемента состоит из следующих основных технологических операций: добычи сырьевых материалов; приготовления сырьевой смеси, обжига сырьевой смеси и получения цементного клинкера; помола клинкера в тонкий порошок с небольшим количеством некоторых добавок[2].

Получение клинкера наиболее сложный и энергоёмкий процесс. Он требует больших капитальных и эксплуатационных затрат. Удельная стоимость клинкера среди всех статей, слагающих стоимость портландцемента, достигает 70-80%. Этим определяется требование максимально экономить клинкер, заменяя его по возможности гидравлическими добавками и шлаками, а также изыскивать пути для более полного использования клинкерной составляющей в цементе[3].

Цементные заводы строят, как правило, вблизи месторождений основных сырьевых материалов. В этом случае уменьшаются транспортные затраты и отпадает необходимость создавать большие запасы сырья на площадке завода. В исключительных случаях, а также при необходимости улучшить качество сырьевой смеси цементные заводы получают сырьевые материалы с других месторождений.

Основная задача комплекса клинкерного производства - это получение из сырьевых материалов клинкера заданного минералогического состава. Для этого необходимо, чтобы сырьевые материалы наиболее полно прореагировали между собой и образовали клинкерные материалы. Качество и скорость этого процесса зависят от степени измельчения (дисперсности) исходных веществ в сырьевой смеси и ее однородности (гомогенности).

Измельчают и перемешивают тонкоизмельчённые материалы или в присутствии воды, или в сухом виде основываясь на влажности сырьевой смеси, зависящей от природной влажности сырьевых компонентов (глина, мел или известняк). В зависимости от этого различают два основных способа производства портландцемента - мокрый и сухой. При мокром способе подготовка и смешивание сырьевых материалов осуществляется в присутствии воды, а при сухом материалы измельчают и смешивают в сухом виде.

Каждый из этих способов имеет свои положительные и отрицательные стороны. В присутствии воды облегчается измельчение материалов и проще достигается однородность смеси. Но расход тепла на обжиг сырьевой смеси при мокром способе на 30-40% больше, чем при сухом. Кроме того, значительно возрастает необходимая ёмкость печи при обжиге «мокрой» сырьевой смеси, так как значительная часть её выполняет функции испарителя воды. При мокром способе производства благодаря большей гомогенности (однородности) сырьевой смеси получают более качественный клинкер, особенно это, важно при «пёстром» минералогическом составе сырьевых компонентов[4].

Результаты технико-экономического анализа мокрого и сухого способов производства портландцемента определили третий - комбинированный способ. Сущность его заключается в том, что сырьевую смесь подготавливают по мокрому способу, затем смесь максимально обезвоживают (фильтруют) на специальных установках и в виде полусухой массы обжигают в печи. Таким образом, комбинированный способ производства портландцемента сочетает в себе преимущества мокрого и сухого способов.

По данным зарубежной практики при этом способе почти на 30% снижается расход топлива и примерно на 10% капитальные затраты по сравнению с мокрым. Однако при этом на 10-15% возрастает трудоёмкость и на 15-20% повышается расход электроэнергии.

Выбор одного из трёх рассмотренных способов производства портландцемента определяется рядом факторов технологического и технико-экономического характера. Этими факторами являются качественная характеристика сырья, назначение портландцемента и мощность завода[5].

При высокой природной влажности сырья оказывается целесообразным мокрый способ. Если же в этом случае применить сухой способ, всё равно потребуется испарить значительное количество воды. Мокрый способ оказывается более выгодным и при использовании двух мягких компонентов (глины и мела). Измельчение их легко достигается разбалтыванием в воде, тогда как твёрдые компоненты (известняк, глинистый мергель) могут быть измельчены только в мельницах, потребляющих много электроэнергии. Из этого вытекает, что при наличии двух твёрдых сырьевых компонентов целесообразно организовать производство портландцемента по сухому способу.

1.3 Принцип действия и устройство цеха обжига

Принцип действия и устройство вращающаяся печи. Вращающаяся печь является печью непрерывного действия. Она представляет собой стальной вращающийся барабан, установленный на специальных опорах под углом 3,5-4° к горизонту. Барабан одновременно выполняет функции транспортера и печи. Благодаря наклону и вращению поступивший в него сырой материал в виде кусков, порошка или суспензии движется к противоположному концу и за время своего движения по барабану постепенно нагревается, обжигается и, покидая барабан, поступает для охлаждения в специальный холодильник[6].

Корпус печи выполнен из последовательно соединенных встык сваркой металлических обечаек - колец, изготовленных из листовой стали толщиной 30-50 мм. В местах расположения опор на барабане укреплены специальными башмаками массивные литые стальные кольца шириной 800-1300 мм и толщиной 350-400 мм, называемые бандажами. Бандажи опираются на пару опорных роликов, воспринимающих давление массы барабана.

Опоры барабана - ролики представлены на рисунке 1.1. Оси опорных роликов установлены в подшипниках, смонтированных на раме, закрепленной на бетонном фундаменте. В комплект роликов кроме пары опорных, воспринимающих через бандаж массу барабана, входит пара упорных роликов, ограничивающих продольное передвижение барабана. В печах длиной 150-185 м диаметр опорных роликов 1400-1700 мм, число опор 7-8 [3].



1 - бандаж; 2 - опорные ролики; 3 - фундаментная рама; 4 - подшипники; 5 - упорные ролики.

Рисунок 1.1 ? Опорные ролики вращающейся печи

Привод. Вращение барабана осуществляется при помощи венцовой шестерни, соединенной через редуктор с электродвигателем.

На корпусе барабана при помощи пружин укреплена большая венцовая шестерня. Пружины представляют собой стальные пластины, расположенные

тангенциально относительно корпуса печи, допускающие свободное расширение барабана от нагревания. Привод печи представлен на рисунке 1.2.



1 - пластины крепления шестерни; 2 - ведущая (малая венцовая шестерня); 3 - редуктор; 4 - электродвигатель; 5 - большая венцовая шестерня.

Рисунок 1.2 ? Привод вращающейся печи

Концевые устройства печи. Верхним концом барабана печь входит в пыльную камеру, нижним - в откатную головку (рисунок 1.3), которая в печах с многобарабанными холодильниками заменена откатным щитом. Щит имеет два смотровых отверстия и одно центральное для установки горелки.

1 - печь; 2 - корпус откатной головки; 3 - форсунка; 4 - тележка; 5 - выгрузочное отверстие; 6 - люк; 7 - гляделка.

Рисунок 1.3 ? Откатная головка вращающейся печи

Уплотнение между корпусом печи и головкой достигается устройством лабиринтовых затворов. Лабиринтные уплотнение состоит из двух пар концентрически установленных колец. Одна пара неподвижная, вторая жестко установлена на барабане и вращается вместе с ним. Обе группы колец заходят друг в друга и образуют лабиринт, который создает повышенное аэродинамическое сопротивление. Верхний холодный конец барабана имеет плотное соединение с пыльной камерой. Наиболее простым способом уплотнения является кольцевой уголок, установленный по окружности корпуса печи и прижимаемый к диску на стенке пыльной камеры с помощью прижимных пружинных пальцев.

Пыльная камера представляет собой высокую кирпичную шахту. Для подачи в барабан сырого материала через ее свод проходит наклонно поставленная течка, в нижней части шахты имеется отверстие для выхода газов, направляемых в пылеосадительные устройства и далее в дымосос[7].

Холодильники печи. Они служат для охлаждения готового продукта. Их устанавливают в печах высокотемпературного обжига. Наиболее распространены два типа холодильников - колосниковый и барабанный.

Барабанные холодильники.

Это самый старый тип холодильников. В настоящее время используются для охлаждения извести. Ими оборудованы печи малой производительности (12-16 т/ч) длиной 60-90м. Представляет собой вращающийся барабан, находящийся под печью. Барабан имеет наклон 4-7%. Барабан и вращающаяся печь наклонены в разные стороны. Барабан опирается на два бандажа и имеет самостоятельный привод через венцовую шестерню. Диаметр барабана- 1,2-2,5м, длина- 10-30м, частота вращения- 3-8 об/мин. Внутренняя поверхность барабана на 70% длины футерована огнеупорным кирпичом. Для эффективного теплообмена в барабане смонтированы внутренние теплообменные устройства из термостойкой стали и огнеупорных материалов- планки и пересыпные лопасти.

За счет разрежения в разгрузочной головке печи холодный воздух всасывается через открытый конец барабанного холодильника и проходит через него противотоком движению материала. При этом вторичный воздух нагревается до 400-750°С, а материал охлаждается с 1000-1200°С до 150-300°С. Вторичный воздух используется для сжигания топлива.

В печах сухого способа тепловой КПД барабанного холодильника составляет 55-75%, мокрого способа - около 78%. Это связано с тем, что в печи мокрого способа можно подавать больший объем воздуха из холодильника на горение, т.к. расход топлива и, соответственно, воздуха по мокрому способу выше. Это повышает тепловой КПД холодильника[8].

Наличие пересыпных лопастей, способствует подъему и перемешиванию материала в холодильнике, позволяет повысить степень заполнения холодильника практически до наблюдаемой в печи.

Для достижения максимального теплообмена скорость воздуха у загрузочного конца барабанного холодильника должна составлять около 4 м/с. Потери теплоты в окружающую среду через стенки барабанного холодильника из-за излучения и конвекции составляют 250-300 кДж/кг материала.

Достоинства:

1) Простота конструкции и надежность в эксплуатации.

Недостатки:

1. Низкий КПД;

2. Необходимость увеличения высоты производственного помещения, т.к. холодильник располагается под печью.

3. Затраты электроэнергии на привод барабана.

Рисунок 1.4 ? Барабанный холодильник

Одним из экономичных холодильников для клинкера обжигательных печей в настоящее время считается колосниковый переталкивающий холодильник (рисунок 1.5), в котором клинкер охлаждается до 333-353 К (60-80 °С).

Рисунок 1.5 ? Колосниковый переталкивающий холодильник

1 - приемное отверстие; 2 - верхняя колосниковая решетка; 3 - перегородка; 4 - патрубок засоса воздуха; 5 - нижняя колосниковая решетка; 6 - транспортер для удаления просыпи; 7 - бункер клинкера; 8 - транспортер; 9 - дробилка; 10 - отсасывающий вентилятор; 11 - циклон; 12 - труба; 13 - грохот; 14 - воздуховод; 15 - вентилятор.

Существует несколько конструкций колосниковых холодильников:

· скребковый,

· переталкивающий,

· вибрационный,

· цепной,

· вращающийся и др.

Все они работают по одному принципу - охлаждение материала осуществляется просасыванием воздуха через его слой. Используются для охлаждения извести и клинкера. Для печей высокой производительности применяются в основном колосниково-переталкивающие холодильники, производительность которых может достигать более 200т/час. Промышленностью СНГ выпускаются колосниково-переталкивающие холодильники серий “Волга” и СМЦ-33. Холодильники серии “Волга” выпускаются для печных агрегатов производительностью 25, 35, 50, 70, 125 и 150 т/ч, серии СМЦ-33 - для агрегатов производительностью 125 т/ч. Все они аналогичны по принципу действия, имеют унифицированные узлы и детали и отличаются в основном размерами и конструкцией отдельных элементов.

Принцип работы колосникового холодильника следующий. Раскаленный клинкер с температурой 1200 - 1250°C ссыпается из вращающейся печи в приемную шахту холодильника, где образуется насыпной отвал, по которому слой клинкера сползает на колосники острого дутья. Здесь клинкер подвергается резкому охлаждению воздухом, продуваемом вентилятором через колосники под давлением 10 - 12кПа. Далее клинкер равномерно распределяется на колосниковой решетке слоем 150 - 200мм. Решетка заключена в металлический герметизированный кожух, верхняя часть которого футерована шамотным огнеупором. Колосниковая решетка состоит из рядов подвижных и неподвижных колосников. Подвижные закреплены на подвижных подколосниковых балках, которые совершают возвратно-поступательное движение. Число движений составляет 6 - 18 в минуту, величина хода составляет 150мм. Колосники имеют крутую переднюю рабочую поверхность и отлогую заднюю. За счет этого в результате их возвратно-поступательного движения клинкер перемещается и перемешивается на решетке, двигаясь к разгрузочному концу. В процессе движения мелкие куски клинкера проваливаются в подрешеточное пространство и скребковым конвейером направляются в разгрузочную часть охладителя.

Подрешеточное пространство разделено на две камеры - горячую и холодную. Воздух вентилятором общего дутья под давлением 1,6 - 2,5кПа подается в обе камеры и продувается через щели колосников и слой материала. Воздух, поступающий из горячей камеры, имеет температуру 550 - 600 °С и направляется в печь в качестве вторичного воздуха на горение топлива. Из холодной камеры воздух с температурой около 120 °С через очистные устройства выбрасывается в атмосферу или частично утилизируется. Чтобы уменьшить количество избыточного воздуха и повысить температуру вторичного воздуха, применяют двухкратное его просасывание через слой клинкера. Температура подогрева воздуха при этом в горячей камере достигает 800 °С.

В разгрузочном конце холодильника установлены неподвижный грохот и молотковая дробилка для измельчения крупных кусков клинкера. Падающий клинкер затем пластинчатым конвейером направляется на склад. Материал охлаждается в колосниковом холодильнике до 40 - 50 °С.

При постоянном количестве охлаждающего воздуха, подаваемого вентиляторами, степень охлаждения клинкера зависит от скорости его перемешивания и толщины слоя на решетке. Регулируя эти два параметра и сочетая их с работой печи, можно достигнуть оптимальных условий охлаждения клинкера. Тепловой КПД колосниковых холодильников достигает 75 - 85%.

Достоинства:

1. Высокий тепловой КПД за счет интенсивного теплообмена между воздухом и клинкером и высокой степени охлаждения.

2. Большая производительность за счет высокой скорости охлаждения.

Недостатки:

1. Образование избыточного нагретого воздуха, значительную часть которого (60 - 70%) необходимо либо утилизировать, либо выбрасывать в атмосферу, снижая этим КПД агрегата и усложняя систему пылеочистки.

2. Недостаточная герметичность холодной и горячей камер.

3. Ненадежность работы привода горячей секции колосниковой решетки.

Несмотря на указанные недостатки, колосниковые холодильники являются самыми современными и эффективными.



2. ХАРАКТЕРИСТИКА ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

Портландцемент - минеральный вяжущий материал, получаемый в результате помола цементного клинкера с добавками природного или техногенного гипса и, при необходимости, иными минеральными добавками. При затворении водой образует пластичное тесто, которое после схватывания преобразуется в камнеподобное тело, способное к дальнейшему набору прочности, как на воздухе, так и в воде[10].

2.1 Характеристика готовой продукции

Основными техническими характеристиками портландцемента являются: прочность (активность), тонкость помола, нормальная густота (стандартная консистенция), сроки схватывания, водопотребность, тепловыделение при твердении, морозостойкость и усадка (или расширение).

Прочность определяется при испытании стандартных образцов-балочек на изгиб и сжатие через 28 суток твердения цемента. В зависимости от вида цемента и требований нормативного документа прочность может нормироваться также в возрасте 2, 3 и 7 суток. Характеристикой прочности являются марка цемента по прочности (согласно ГОСТ 10178-85: 400, 500, 550, 600) или класс (согласно СТБ EМ 197-1-2007: 32,5; 42,5; 52,5).

Марка и класс обозначают минимальную прочность на сжатие стандартных образцов в возрасте 28 суток соответственно в кгс/см2 и МПа. При определении марки или класса учитывается также прочность на изгиб.

Прочность цемента зависит от минералогического состава (алит определяет набор прочности в первый месяц твердения, трехкальциевый алюминат - в возрасте до 3 суток, белит - через 1-2 года), тонкости помола, водопотребности, наличия минеральных и химических добавок, условий твердения.

Тонкость помола характеризуется удельной поверхностью (2500-4500 см2/г), остатком после просеивания на сите (до 15 %), а также гранулометрическим составом, отражающим распределение частиц цемента (в %) по фракциям. С увеличением тонкости помола до определенного уровня прочность продуктов твердения растет, однако далее снижается за счет увеличения водопотребности. Поэтому тонкомолотые цементы необходимо использовать совместно с пластификаторами.

Нормальная густота (стандартная консистенция) определяется содержанием воды (в % от массы цемента), необходимым для получения цементного теста нормированной консистенции. Обычно нормальная густота составляет 23-28 % и зависит от тонкости помола, наличия минеральных добавок (добавка шлака снижает, а добавки трепела, микрокремнезема увеличивают), содержания в цементе 3CaO•Al2O3 (увеличивает).

Сроки схватывания (начало и конец) определяются на цементном тесте нормальной густоты. Согласно ГОСТ 10178-85, начало схватывания должно наступать не ранее 45 минут, а окончание - не позднее 10 часов от начала затворения цемента водой. Согласно СТБ ЕН 197-1-2007, время начала схватывания соответствует классу прочности (для класса 32,5 - не ранее 75 минут; для класса 42,5 - 60 минут; для класса 52,5 -45 минут). Окончание схватывания не нормируется.

Схватывание цемента ускоряется с увеличением тонкости помола, содержания 3CaO•Al2O3 (в меньшей степени - 4CaO•Al2O3•Fe2O3) и температуры. Замедление схватывания характерно при наличии в составе цемента минеральных добавок, повышенного содержания 2CaO•SiO2, пластифицирующих добавок. Время схватывания можно регулировать химическими добавками - ускорителями и замедлителями.

Водопотребность - водоцементное отношение, которое обеспечивает нормированную подвижность стандартного цементного раствора. Может регулироваться с помощью химических добавок (пластификаторов).

Тепловыделение - количество теплоты, которое выделяется при твердении цемента в течение определенного времени. Тепловыделение зависит от минералогического состава клинкера и увеличивается с ростом тонкости помола. Высокий уровень тепловыделения цемента обусловливает саморазогрев бетона при пропаривании и экономию пара (например, при изготовлении ячеистобетонных блоков автоклавного твердения). Однако при возведении массивных бетонных сооружений из-за аккумуляции теплоты и высокой разницы температур внутри и на поверхности бетона интенсивное тепловыделение приводит к возникновению термических напряжений и образованию трещин. Пониженным тепловыделением характеризуются цементы с минеральными добавками.

Морозостойкость определяется количеством циклов попеременного замораживания и оттаивания цементного камня без нормированного ухудшения свойств, вызванного разрушением структуры. Морозостойкость снижается при повышенной водопотребности, высоком содержании 3CaO•Al2O3, использовании при производстве цемента некоторых минеральных добавок (например, шлака). Морозостойкость цементного камня может быть повышена путем использования специальных пропиточных составов.

Усадка - уменьшение линейных размеров цементного камня при твердении, способное вызывать образование трещин. Усадочные деформации увеличиваются при повышенном содержании в клинкере 2CaO•SiO2 и 3CaO•Al2O3, а также при использовании пуццолановых добавок. Использование заполнителей (песка, щебня и т. д.) снижает усадку.

Усадка цементного камня составляет в среднем 3-5 мм/м, цементного раствора - 0,8-1,2 мм/м, бетона - 0,3-0,5 мм/м. Наиболее интенсивно усадка происходит в первые 2-3 месяца и практически прекращается через 1-2 года. Данную особенность необходимо учитывать при укладке, например, напольного покрытия (паркета, плитки и т. д.) в зданиях, построенных по технологии монолитного бетонирования. Для предотвращения усадки рекомендуется использование расширяющих добавок, компенсирующих усадочные деформации и вызывающих допустимое нормативное расширение цементного камня.

При погружении цементных образцов в воду происходит обратный процесс - набухание. Частое изменение влажности цементного камня приводит к расшатыванию его структуры и снижению прочности. Поэтому цементы с повышенной склонностью к усадке нельзя использовать для производства изделий, подвергающихся в процессе эксплуатации многократному попеременному увлажнению и высыханию.

2.2 Область применения готовой продукции

Области применения портландцемента обусловливаются его способностью к взаимодействию с водой (гидратации) с образованием кристаллогидратов, формирующих прочную водостойкую камнеподобную структуру.

Портландцемент является основным вяжущим материалом в строительной индустрии и используется:

· для производства сборного и монолитного бетона и железобетона для строительства зданий и сооружений всех типов;

· изготовления сухих строительных смесей и строительных материалов: ячеистого бетона (автоклавного и неавтоклавного газобетона, пенобетона), асбестоцементных изделий;

· при обустройстве бетонных покрытий автомобильных дорог и аэродромов; производстве тротуарной плитки и бордюрного камня, декоративных отделочных материалов;

· приготовлении тампонажных и буровых растворов при строительстве нефтяных и газовых скважин.



2.3 Виды по составу

Согласно ГОСТ 10178-85, цементы в зависимости от состава подразделяются на:

· портландцемент без добавок (кроме добавки гипса);

· портландцемент с минеральными добавками (не более 20 %);

· шлакопортландцемент (добавка шлака более 20 %, чаще 35-40%).

Согласно СТБ ЕН 197-1-2007, цемент классифицируют на следующие типы:

· СЕМ I - портландцемент с содержанием 95-100 % клинкера (бездобавочный);

· СЕМ II - портландцемент с минеральными добавками

· (содержит от 6 до 35 % добавок в зависимости от их вида);

· СЕМ III - шлакопортландцемент (содержит от 36 до 95 % доменного шлака);

· СЕМ IV - пуццолановый портландцемент (содержит от 11 до 55 % пуццолановой добавки);

· СЕМ IV - композитный цемент (содержит не менее 20 % клинкера и от 18 до 50 % доменного шлака и пуццолановой добавки).

Схожая классификация цементов регламентирована ГОСТ 31108-2003:

· ЦЕМ I - портландцемент с содержанием 95-100 % клинкера (бездобавочный);

· ЦЕМ II - портландцемент с минеральными добавками (содержит 6-35 % добавки в зависимости от их вида);

· ЦЕМ III - шлакопортландцемент (содержит 36-65 % шлака);

· ЦЕМ IV - пуццолановый цемент (содержит 21-35 % пуццолановой добавки);

· ЦЕМ V - композиционный цемент (содержит не менее 40 % клинкера, 11-30 % шлака и 11-30 % пуццолановой добавки с золой уноса).

Портландцемент с минеральными добавками может называться в соответствии с видом добавки: с добавкой кварцевого песка - песчанистый цемент, известняка или доломита - карбонатный (известковый) цемент, золы - зольный цемент и т. д.

Наличие некоторых минеральных добавок в цементе можно определить с помощью простейшего качественного анализа. Если при обработке пробы цемента соляной или уксусной кислотами будет происходить бурное смешение пузырьков углекислого газа, это указывает на наличие карбонатной добавки. Присутствие кварцевого песка определяется путем растворения пробы цемента в соляной, уксусной или азотной кислотах. Клинкерная часть цемента полностью растворяется или образует взвесь. После промывки пробы водой на дне емкости остается тонкодисперсный кварц. Для определения наличия доменного шлака пробу цемента необходимо обработать соляной кислотой. На присутствие шлака укажет запах сероводорода (тухлых яиц). Иногда для этого достаточно затворить цемент горячей водой.

2.4 Виды по функциональному предназначению

Сульфатостойкий цемент. Изделия на его основе обладают повышенной коррозионной устойчивостью к воздействию агрессивной сульфатной среды (раствора сульфатов). Применяется сульфатостойкий цемент для производства бетона или раствора, эксплуатирующихся в условиях контакта с минерализованными водами (морской водой, подземными водами и т. д.). В клинкере этого цемента ограничивается содержание 3CaO•Al2O3 (до 5 %), 3CaO•SiO2 (до 50 %), суммы 3CaO•Al2O3 и 4CaO•Al2O3•Fe2O3 (до 22 %). Повышенной сульфатостойкостью обладают также цементы с обычным содержанием алита и добавками шлака и трепела.

Дорожный цемент. Используется для создания бетонных покрытий автомобильных дорог, аэродромов и т. д. Характеризуется повышенной морозостойкостью, прочностью на растяжение и изгиб, устойчивостью к истирающим и ударным воздействиям, низкой усадкой. Клинкер такого цемента по возможности должен содержать повышенное количество 3CaO•SiO2 и 4CaO•Al2O3•Fe2O3. Ограничивается содержание 3CaO•Al2O3 и использование минеральных добавок.

Тампонажный цемент. Предназначен для тампонирования нефтяных и газовых скважин. Состав и свойства таких цементов регламентируются отдельно для «холодных» и «горячих» скважин. Важнейшими свойствами являются прочность цементного раствора в ранние сроки при изгибе, сроки схватывания, высокая текучесть раствора при разных температурах и давлениях, а также сульфатостойкость.

Белый и цветные цементы. Используются для отделочных и декоративных работ. Для получения белого цемента применяются следующие технологические приемы: использование сырья с ограниченным содержанием красящих примесей (соединений железа, марганца, титана), помол сырья и цемента в мельницах с неметаллическими мелющими телами и бронефутеровкой, специальные методы отбеливания клинкера при его охлаждении. Допускается использование минеральных добавок белого цвета. По степени белизны цемент подразделяют на три сорта: БЦ-1, БЦ-2 и БЦ-3 с соответствующими коэффициентами яркости 80, 75 и 68.

Цветные цементы получают путем совместного помола белого или обычного клинкера с красящими пигментами (охрой, железным суриком, оксидом хрома и т. д.). Менее распространенным способом получения является введение в состав сырьевой смеси хромофоров, которые при обжиге входят в структуру клинкера и обеспечивают необходимый цвет.

Безусадочный цемент. Используется для получения бетонов и растворов с компенсированной усадкой и расширением. Важнейшим свойством безусадочного цемента является линейное увеличение объема (расширение) стандартного образца в возрасте 28 сут. (0,3-0,5 %). Производится данный вид цемента путем совместного помола цемента с расширяющими минеральными добавками. Чаще для получения безусадочных бетонов и растворов расширяющие добавки (смесь природного гипса и глиноземистого или доменного шлака, сульфоалюминатные, сульфоферритные добавки и др.) вводятся в бетонную или растворную смесь в молотом виде.

Пластифицированный цемент. Используется для получения бетонных и растворных смесей повышенной подвижности с пониженной водопотребностью. Производится путем ввода пластификаторов (поверхностно-активных веществ) в состав цемента при помоле или непосредственно в бетонную или растворную смесь.



3. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА

В настоящее время производство портландцемента осуществляют по трем способам: мокрому, сухому и комбинированному (полусухому). Каждый из них обладает как достоинствами, так и недостатками. На выбор способа производства влияет целый ряд факторов, и в первую очередь теплоэнергетический и карьерная влажность сырьевых материалов.

Мокрый способ производства цемента рекомендуется использовать при влажности сырья выше 15%. Он включает следующие основные стадии:

- добыча и доставка на завод сырья;

- получение шлама размачиванием в воде сырьевых материалов (карбонатного, глинистого);

- помол сырья в водной среде;

- корректирование состава сырьевого шлама;

- обжиг шлама во вращающейся печи;

- помол цементного клинкера совместно с гипсом и минеральными добавками.

Достоинством мокрого способа производства являются меньшие энергетические затраты на стадии помола сырьевого шлама, что обеспечивает экономию электроэнергии в количестве примерно 10 кВт ч на каждой тонне сырья по сравнению с сухим помолом. Не менее важным преимуществом этого способа является и достижение большей однородной сырьевой смеси в виде водной суспензии, что является залогом получения более высококачественного клинкера. Санитарно-гигиенические условия из-за меньшего количества тонкодисперсной пыли гораздо лучше на заводе, работающем по мокрому способу. И, наконец, капитальные затраты на строительство такого завода значительно ниже по сравнению с заводом сухого способа производства. Также специфика сырья, а именно его высокая карьерная влажность, достигающая 30-33%, может служить веским аргументом в пользу мокрого способа. Это как раз и характерно для Республики Беларусь, где среднегодовая влажность мелов составляет 26%, а глин примерно 20%. В настоящее время четыре технологические линии на ОАО «Красносельскстройматериалы» и три на ПРУП «Кричевцементношифер» работают по мокрому способу.

В данном курсовом проекте выбрана следующая технологическая схема цеха обжига цементного клинкера по мокрому способу, представленная на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 - Технологическая схема цеха обжига цементного клинкера по мокрому способу

Сырьевой шлам подается в шламовый питатель 1 вращающейся печи. Вращающаяся печь 2 представляет собой сварной стальной барабан, установленный на шести опрах3 под углом 3,5 - 4,0о к горизонту. Вращение печи осуществляется с помощью привода, состоящего из электродвигателя 4 мощностью 250 кВт, редуктора 5, подвенцовой 6 и венцовой шестерней 7.

Сырьевой шлам поступает в печь со стороны ее холодного конца, а со стороны выгрузочной части установлено горелочное устройство, через которое подается для сжигания газообразное топливо и воздух для горения топлива, поступающий из клинкерного холодильника с помощью дутьевых вентиляторов 8. Давление газа на горелочное устройство поддерживается в пределах 120 - 130 кПа.

Необходимая скорость газового потока в печи, кроме дутьевых вентиляторов холодильника, создается также за счет дымососа 9, установленного между печью 2 и дымовой трубой 10, обеспечивающей разрежение от 8 до 10 кПа.

Пройдя 6 зон печи, клинкер с температурой примерно 1250оС ссыпается на решетку 11 колосникового холодильника 12. Нагретый за счет охлаждения клинкера воздух до 500 - 650оС поступает в печь в качестве вторичного воздуха на горение топлива.

Установленная в разгрузочной части колосникового холодильника 12 молотковая дробилка 13 производит предварительное измельчение крупных кусков обмазки и гранул клинкера размером 30 - 50 мм, отбрасывая при этом раздробленные куски назад в холодильник. Охлажденный и частично измельченный клинкер через разгрузочную решетку поступает на ковшовый транспортер, посредством которого он передается на клинкерный склад на доохлаждение. Туда же поступает клинкерная пыль, уловленная рукавными фильтрами в местах пересыпки клинкера и электрофильтрами 16 при очистке избытка воздуха, выбрасываемого в атмосферу.

Уловленная в пылеосадительной камере 14 и электрофильтре 16 пыль через ячейковые (шлюзовые) питатели по системе шнековых транспортеров 15 подается в бункер пневмовинтового насоса, который направляет ее во вращающуюся печь либо перед цепной завесой, либо за нее.

Вращающаяся печь работает под значительным разрежением, поэтому весь газовый тракт должен быть герметичным с целью уменьшения подсосов холодного воздуха и тем самым обеспечивать экономию топлива.



4. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Обжиг - завершающая технологическая операция производства клинкера. В процессе обжига из сырьевой смеси определенного химического состава получают клинкер, состоящий из четырех основных клинкерных минералов.

В состав клинкерных минералов входит каждый из исходных компонентов сырьевой смеси. Например, трехкальциевый силикат 3CaO-SiО2, основной клинкерный минерал, образуется из трех молекул СаО - окисла минерала известняка и одной молекулы Si02 - окисла минерала глины. Аналогично получаются и другие три клинкерных минерала - двухкальциевый силикат - 2CaO-SiО2, трехкальциевый алюминат - 3СаО*А12О3 и четырехкальциевый алюмоферрит - 4СаО * А1203 * Fe203. Таким образом, для образования клинкера минералы одного сырьевого компонента - известняка и минералы второго компонента - глины должны химически прореагировать между собой[9].

В обычных условиях компоненты сырьевой смеси - известняк или мел, глина и другие - инертны, т. е. они не вступают в реакцию один с другим. При нагревании они становятся активными и начинают взаимно проявлять реакционную способность. Объясняется это тем, что с повышением температуры энергия движущихся молекул твердых веществ становится столь значительной, что между ними возможен взаимный обмен молекулами и атомами с образованием нового соединения. Образование нового вещества в результате реакции двух или нескольких твердых веществ называют реакцией в твердых фазах.

Однако скорость химической реакции еще более возрастает, если часть материалов расплавляется, образуя жидкую фазу. Такое частичное плавление получило название спекания, а материал - спекшимся. Портландцементный клинкер обжигают до спекания. Спекание, т. е. образование жидкой фазы, необходимо для более полного химического усвоения окиси кальция СаО кремнеземом Si02 и получения при этом трехкальциевого силиката 3СаО * SiО2.

Частичное плавление клинкерных сырьевых материалов начинается с температуры 1300°С. Для ускорения реакции образования трехкальциевого силиката температуру обжига клинкера увеличивают до 1450° С.

Вращающиеся печи являются основным тепловым агрегатом как при мокром, так и при сухом способах производства клинкера.

Обжигательным аппаратом вращающейся печи является барабан, футерованный внутри огнеупорными материалами. Барабан установлен с наклоном на роликовые опоры.

С поднятого конца в барабан поступает жидкий шлам или гранулы. В результате вращения барабана шлам перемещается к опущенному концу. Топливо подается в барабан и сгорает со стороны опущенного конца. Образующиеся при этом раскаленные дымовые газы продвигаются навстречу обжигаемому материалу и нагревают его. Обожженный материал в виде клинкера выходит из барабана. В качестве топлива для вращающейся печи применяют угольную пыль, мазут или природный газ. Твердое и жидкое топливо подают в печь в распыленном состоянии. Воздух, необходимый для сгорания топлива, вводят в печь вместе с топливом, а также дополнительно подают из холодильника печи. В холодильнике он подогревается теплом раскаленного клинкера, охлаждая последний при этом. Воздух, который вводится в печь вместе с топливом, называется первичным, а получаемый из холодильника печи - вторичным.

Образовавшиеся при сгорании топлива раскаленные газы продвигаются навстречу обжигаемому материалу, нагревают его, а сами охлаждаются. В результате температура материалов в барабане по мере их движения все время возрастает, а температура газов - снижается.



На рисунке 68 показан график распределения температуры материала и газового потока по длине барабана вращающейся печи. По оси абсцисс (горизонтальная ось) отложена длина отдельных зон печи в процентах к общей длине барабана печи, а по оси ординат - температура в каждой точке печи материала и газового потока.

Ломаный характер кривой температуры материала показывает, что при нагревании сырьевой смеси в ней происходят различные физико-химические процессы, в одних случаях тормозящие нагревание (пологие участки), а в других - способствующие резкому нагреванию (крутые участки). Сущность этих процессов состоит в следующем.

Сырьевой шлам, имеющий температуру окружающего воздуха, попадая в печь, подвергается резкому воздействию высокой температуры отходящих дымовых газов и нагревается. Температура отходящих газов при этом снижается примерно от 800-1000 до 160-600С

При нагревании шлам вначале разжижается, а затем загустевает и при потере значительного количества воды превращается в крупные комья, которые при дальнейшем нагревании превращаются в зерна - гранулы.

Процесс испарения из шлама механически примешанной к нему воды (сушка шлама) длится примерно до температуры 200 °С, так как влага, содержащаяся в тонких порах и капиллярах материала, испаряется медленно.

По характеру процессов, протекающих в шламе при температурах до 100 °С, эта зона печи называется зоной испарения (I).

По мере дальнейшего продвижения материал попадает в область более высоких температур и в сырьевой смеси начинают происходить химические процессы: при температуре свыше 200-300°С выгорают органические примеси и теряется вода, содержащаяся в минералах глины. Потеря минералами глины химически связанной воды (дегидратация) приводит к полной потере глиной ее связующих свойств, и куски шлама рассыпаются в порошок. Этот процесс длится до температур примерно 600-700°С.

По существу процессов, протекающих в интервале температур от 100 до 700 °С, эта зона печи носит название зоны подогрева (II).

При дальнейшем повышении температуры до 800°С начинает разлагаться известняковый компонент шлама по реакции:

СаСО3=СаО + С02.

При 800 °С этот процесс диссоциации (разложения), углекислого кальция протекает чрезвычайно медленно, но с повышением температуры скорость его резко возрастает. Практически СаСО3 быстро и полностью диссоциирует при 1000 °С. В результате пребывания сырьевой смеси в области такой температуры образуется окись кальция, поэтому эта зона печи (до температуры 1200°) получила название зоны кальцинирования (III).

Температура материала в этой зоне возрастает сравнительно медленно. Это объясняется тем, что тепло дымовых газов расходуется в основном на разложение СаС03: для разложения 1 кг СаСО3 на СаО и СО2 требуется затратить 425 ккал тепла.

Появление в сырьевой смеси окиси кальция и наличие высокой температуры обусловливает начало химического взаимодействия находящихся в глине окислов кремния, алюминия и железа с окисью кальция. Это взаимодействие протекает между окислами в твердом состоянии (в твердых фазах).

Реакции в твердых фазах развиваются в области температур 1200-1300 °С. Эти реакции экзотермичны, т. е. протекают с выделением тепла, почему эта зона печи получила название зоны экзотермических реакций (IV).

В результате пребывания обжигаемой смеси в экзотермической зоне образуются: 2CaO-SiО2; 4СаО * А12О3 *Fe2О3 и 3СаО-А12О3.

Образование трехкальциевого силиката (3CaO-SiО2) происходит уже на следующем участке печи в области наибольших температур, называемом зоной спекания (V).

В зоне спекания наиболее легкоплавкие минералы ЗСаО-А12О3 и 4СаО* А12О3*Fe203 расплавляются. В образовавшейся жидкой фазе происходит частичное растворение 2CaO-SiО2 и насыщение его известью до 3СаО- SiО2.

Трехкальциевый силикат обладает значительно меньшей способностью растворяться в расплаве, чем двухкальциевый силикат. Поэтому, как только произошло его образование, расплав становится пересыщенным по отношению к этому минералу и трехкальциевый силикат выпадает из расплава в виде мельчайших твердых кристаллов, которые затем при данных условиях способны увеличиваться в размерах.

Растворение 2CaO-SiО2 и поглощение им извести происходит не сразу во всей массе смеси, а отдельными ее порциями. Следовательно, для более полного усвоения извести двухкальциевым силикатом требуется выдерживать материалы некоторый период при температуре спекания (1300-1450 °С). Чем продолжительнее будет эта выдержка, тем полнее произойдет связывание извести, а вместе с тем станут крупнее кристаллы 3CaO*SiО2.

Однако долго выдерживать клинкер при температуре спекания или медленно охлаждать его не рекомендуется: портландцемент, в котором 3СаО * SiО2 имеет мелкокристаллическую структуру, обладает более высокой прочностью.

Продолжительность выдержки клинкера зависит от температуры: чем она выше в зоне спекания, тем быстрее образуется клинкер. Однако при чрезмерно высоком, а главное резком повышении температуры быстро образуется много расплава и обжигаемая смесь может начать комковаться. Образующиеся при этом крупные зерна труднее прогреваются и процесс перехода C2S в C3S нарушается. В результате клинкер будет плохо обожжен (в нем мало будет трехкальциевого силиката).

Чтобы ускорить процесс клинкерообразования, а также в тех случаях, когда нужно получить клинкер с высоким содержанием 3CaO•SiО2, применяют некоторые вещества (фтористый кальций CaF2, окись железа и др.), обладающие способностью снижать температуру плавления сырьевой смеси. Более раннее образование жидкой фазы сдвигает процесс образования клинкера в область менее высоких температур.

В период спекания иногда вся известь смеси не успевает полностью усвоиться кремнеземом; процесс этого усвоения протекает все медленнее вследствие обеднения смеси известью и 2СаО * SiО2. В результате в клинкерах с высоким коэффициентом насыщения, для которых требуется максимальное усвоение извести в виде 3СаО * SiО2, всегда будет присутствовать свободная известь.

1-2% свободной извести не отражается на качестве портландцемента, но более ее высокое содержание вызывает неравномерность изменения объема портландцемента при твердении и поэтому недопустимо.

Клинкер из зоны спекания попадает в зону охлаждения (VI), где навстречу клинкеру движутся потоки холодного воздуха.

Из зоны охлаждения клинкер выходит с температурой 1000-1100 °С и для окончательного охлаждения его направляют в холодильник печи.



5. РАСЧЕТ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА ПРОИЗВОДСТВА

В качестве сырья, для производства клинкера, используем следующий состав в пересчёте на сухое вещество. Химический состав сырья представлен в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Химический состав сырья

Оксидный состав	Содержание, %
SiO2	15
Fe2O3	3,0
Al2O3	4,0
CaO	42,1
MgO	0,6
SO3	0,3
ППП	35
Итого:	100

Составим материальный баланс на 1кг исходного сырья.

Исходные данные:

влажность сырьевого шлама - 42 %,

степень декарбонизации - 100 % ,

производительность по готовому продукту 50 т/ч.

1 кг сырьевого шлама имеет влажность 42 %, следовательно, масса сухой части шлама составит:

Найдем содержание оксидов в сухой части сырья:

МСаО = СаО• 0,58= 0,6758•0,58=0,392 кг;

МSО3 = SО3• 0,58= 0,0048•0,58=0,0028 кг;

МMgО = MgО• 0,58= 0,0096•0,58=0,0056 кг;

МAl2О3 = Al2О3• 0,58= 0,0642•0,58=0,0372 кг;

МFe2О3 = Fe2О3• 0,58= 0,0048•0,58=0,0028 кг;

МSiО2 = SiO2• 0,58= 0,2408•0,58=0,1397 кг;

Примем пылеунос 3 % от массы сухой части:

С учетом пылеуноса пересчитаем содержание оксидов в сухой части сырья:

МСаО = СаО - (СаО• 0,03)=0,392 - (0,392•0,03)=0,3802 кг;

МSО3 = SО3 - (SО3• 0,03)= 0,0028 - (0,0028•0,03)=0,0027 кг;

МMgО = MgО - (MgО• 0,03)=0,0056 - (0,0056•0,03)=0,0054 кг;

МAl2О3 = Al2О3 -(Al2О3• 0,03)=0,0372-(0,0372•0,03)=0,0361 кг;

МFe2О3 = Fe2О3 -(Fe2О3• 0,03)=0,0028-(0,0028•0,03)=0,0027 кг;

МSiО2 = SiO2 -(SiO2• 0,03)= 0,1397-(0,1397•0,03)=0,1355 кг;

Пересчитаем СаО, МgО на :

Без учета пылеуноса:

М(СаСО3)=( 0,392• 100)/56= 0,7 кг;

М(МgСО3)=( 0,0056• 84)/40= 0,0118 кг

С учетом пылеуноса:

М(СаСО3)=0,7-( 0,7• 0,03)= 0,679 кг;

М(МgСО3)=0,0118-( 0,0118• 0,03)= 0,0115 кг

при обжиге будут подвергаться разложению по следующим реакциям:

Общее количество СО2, образовавшееся при разложении, равняется сумме

(a+z)=0,006+0,2988=0,3048кг

Итоговые данные материального баланса производства извести приведены в таблице 5.2.

Таблица 5.2 - Материальный баланс производства клинкера

Приход	G1, кг	Расход	G2, кг
1. Сырьевой шлам, в т.ч.		1. Клинкер
1.1. Сух. часть, в т.ч.		1.1. SiO2	0,1355
1.1.1. SiO2	0,1397	1.2. Al2O3	0,0361
1.1.2. Al2O3	0,0372	1.3. Fe2O3	0,0027
1.1.3. Fe2O3	0,0028	1.4. CaO	0,3802
1.1.4. CaСO3	0,7	1.5. MgO	0,0055
1.1.5. MgСO3	0,0118	1.6 SO3	0,0027
1.1.6. SO3	0,0028	2. Испарённая влага	0,42
1.2. Влага	0,42	3. СО2	0,3048
		4. Пылеунос (3 %)	0,0268
ИТОГО	1,3143	ИТОГО	1,3143

Произведем пересчет на 1 кг готового продукта. Воспользуемся коэффициентом пересчета:

Материальный баланс производства клинкера в пересчете на 1кг готового продукта приведен в таблице 5.3.

Таблица 5.2 - Материальный баланс производства 1 кг клинкера

Приход	G1, кг	Расход	G2, кг
1. Сырьевой шлам, в т.ч.		1. Клинкер
1.1. Сух. часть, в т.ч.		1.1. SiO2	0,2408
1.1.1. SiO2	0,2483	1.2. Al2O3	0,0642
1.1.2. Al2O3	0,0661	1.3. Fe2O3	0,0048
1.1.3. Fe2O3	0,005	1.4. CaO	0,6756
1.1.4. CaСO3	1,2439	1.5. MgO	0,0098
1.1.5. MgСO3	0,0118	1.6 SO3	0,0048
1.1.6. SO3	0,021	2. Испарённая влага	0,7463
1.2. Влага	0,7463	3. СО2	0,5416
		4. Пылеунос (3 %)	0,0476
ИТОГО	2,3423	ИТОГО	2,3355



6. РАСЧЕТ АППАРАТА

Определим размеры вращающейся печи для обжига клинкера производительностью Р = 50 т/ч.

Внутренний диаметр печи (диаметр в свету) определяем по [6], формула (4.126):

Dвн = 0,369(24Р)0,34, (6.1)

Dвн = 0,369(2450)0,34 = 4,11 м.

Внутренний диаметр стальной обечайки печи определяем по [6], формула (4.127):

D = Dвн+21, (6.2)

где 1 - толщина футеровки печи, м

D = 4,11+20,23= 4,57 м.

Принимаем ближайший стандартный диаметр печи D = 5 м.

Пересчитываем диаметр печи в свету:

Dвн = D - 21,

Dвн = 5 - 20,23= 4,54 м.

Наружный диаметр печи определяем по [6], формула (4.128):

Dн = Dвн+21 +22, (6.3)

где 2 - толщина стальной обечайки печи, м

Dн = 4,54+20,23+20,02 = 5,04 м.

Определяем мощность привода вращающейся печи по [6], формула (4.142):

, (6.4)

где N1- мощность, затрачиваемая на подъем материала, Вт; N2- мощность, расходуемая на преодоление трения скольжения цапф опорных роликов, Вт; N3- мощность, расходуемая на преодоление трения качения бандажей по роликам, Вт; - коэффициент, учитывающий мощность, которая расходуется на преодоление трения в приводном механизме и в уплотнительных устройствах.

N1= 1730R3L, (6.5)

где R- радиус корпуса печи в свету; L- длина печи; - угловая скорость вращения печи, рад/с.

N1= 17304,5431500,122= 2962543,6 Вт

N2= 0,115Gобщri, (6.6)

где Gобщ - вес вращающихся частей корпуса и материала, Н;

ri - радиус цапфы, 0,375 м.

N2= 0,115380010000,3750,122= 19992,75 Вт

N3= 0,0029Gобщ, (6.7)

N3= 0,0029380010000,122= 1344,44 Вт

=3060,4кВт.

Выбираем вращающуюся печь 5Ч150, производительностью 50 т/ч.

Средняя скорость движения материала по печи по [6], формула (4.139):

(6.8)

где - степень заполнения печи материалом (0,08-0,15);

- насыпная плотность материала (1,4 т/м3).

м/ч.

Частота вращения печи по [6], формула (4.140):

(6.8)

где - угол естественного откоса материала (35-40о);

i- наклон корпуса печи (2-4%).

об/мин.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовой работе была описана технологическая схема цеха обжига портландцементного клинкера по мокрому способу. Дана характеристика готовой продукции и описан технологический процесс - обжиг сырьевого шлама. Также рассчитан материальный баланс производства клинкера и произведен расчет аппарата - вращающейся печи. Выбрана вращающаяся печь с размерами 5 м диаметр и 159 м длина.

Производительность печи - 50 т/ч.

Средняя скорость движения материала - 22,07 м/ч.

Частота вращения печи - 0,554 об/мин.

Размещено на Allbest.ru

...