Процессы и аппараты дробления при производстве строительного гипса

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Процессы и аппараты дробления при производстве строительного гипса

Введение

технологический автоматизация гипс строительный

Строительными минеральными вяжущими веществами называют порошковидные материалы, которые после смешивания с водой образуют массу, постепенно затвердевавшую и переходящую в камневидное состояние. Строительные материалы делят на две группы: неорганические (минеральные), главнейшие из которых - портландцемент и его разновидности, известь гипс и другие, и органические, из которых больше всего используют продукты перегонки нефти и каменного угля (битумы, дегти), называемые черными вяжущими.

Строительные материалы сыграли большую роль в развитии культуры и техники. Без них невозможно было бы возведение зданий и сооружений. Одно из первых мест среди строительных материалов занимают вяжущие вещества, которые являются основой современного строительства.

Производство вяжущих веществ представляет собой комплекс химических и физико-механических воздействий на исходные материалы, осуществляемых в определенной последовательности.

Вяжущие вещества - основа современного строительства. Их широко применяют для изготовления штукатурных и кладочных растворов, а также разнообразных бетонов (тяжелых и легких). Из бетонов изготовляют все возможные строительные изделия и конструкции, в том числе армирование сталью (железобетонные, армосиликатные и др.) Из бетонов на вяжущих веществах возводят отдельные части зданий и целые сооружения (мосты, плотины и т.п.).

Примерно за 4-3 тыс. лет до н.э. появились вяжущие вещества получаемые искусственно - путем обжига. Первым из них был - строительный гипс, получаемый обжигом гипсового камня при сравнительно невысокой температуре 413-463К.

Гипсовыми вяжущими веществами называют порошковидные материалы, состоящие из полуводного гипса и получаемое обычно тепловой обработкой двуводного гипса в пределах 105-200⁰С.

Применение гипсовых материалов и изделий способствует экономии топлива, цемента, снижению трудоемкости и стоимости строительства. Гипс применяется в качестве штукатурного материала, для изготовления орнаментальных украшений и при отделке зданий. Кроме того, используют для изготовления гипсобетонных прокатных перегородок и перегородочных плит

1. Основные свойства сырья и вспомогательных материалов

Основным источником сырья для производства гипсовых материалов и изделий являются природные месторождения гипса и ангидрида, а также в небольшой степени месторождения гипсосодержащих пород. Кроме того в качестве перспективного сырья для получения гипсовых вяжущих материалов следует рассматривать гипсосодержащие отходры ряда производств (фосфогипс, фторангидрид, титаногипс, борогипс и др.)

Природные гипс и ангидрит являются практически мономинеральными горными породами, каждая из которых состоит из ондоименного минерала (гипса или ангидрида), обычно с некоторой примесью кварца, карбонатов, глинистого материала, реже битуминозных веществ, пирита и др. Обычно в земной коре залежи гипса и ангидрида встречаются совместно.

Гипс относиться к классу сульфатов и представляет собой двуводный сульфат кальция (СaSO42H2O). Химический состав чистого гипса, % по массе: СаО - 32,6; SО3 - 46,5; Н20 - 20,9. Кроме кристаллизационной воды, гипс имеет гигроскопическую влагу находящуюся на поверхности гипсового камня и в его порах. Кристаллизуется гипс в моноклинной сингонии, кристаллы пластинчатые, столбчатые, игольчатые и волокнистые. Кристаллы обладают весьма совершенной спайностью по плоскости симметрии, по которой они раскалываются на гладкие блестящие пластинки, в других направлениях спайность менее совершенная.

Гипс по условиям тепловой обработки, скорости схватывания и твердения делят на 2 группы: низкообжиговые и высокообжиговые.

Низкообжиговые вяжущие быстро схватываются и твердеют; состоят они главным образом из полуводного гипса, полученного тепловой обработкой гипсового камня при t 383-453⁰С. К ним относятся строительный (алебастр) формовочный высокопрочный (технический) и медицинский гипс, а также гипсовые вяжущие из гипсосодержащих материалов.

Высокообжиговые медленно схватываются и твердеют, состоят преимущественно из безводного сульфата кальция, полученного обжигом при температуре 873-1173К. К ним относятся ангидритовое вяжущее (ангидритовый цемент), высокообжиговый гипс (эстрих - гипс) и отделочный гипсовый цемент.

Гипсовые вяжущие (ГОСТ 125-79, СТСЭВ 826-77) получают термической обработкой гипсового сырья до полугидрата сульфата кальция. Применяют для изготовления строительных изделий всех видов и при производстве строительных работ.

Марку гипсовых вяжущих от Г-2 до Г-25 характеризуют, по прочности при сжатии соответствующих марок меняется в пределах 2….25МПа, а при изгибе 1,2….8МПА.

В зависимости от сроков схватывания различают вяжущие быстротвердеющие (А), нормальнотвердеющие (В), с началом схватывания соответственно не ранее 2, 6 и 20 мин и концом не позднее 15, 30.

В зависимости от степени помола различают вяжущие грубого (I), среднего (II), тонкого помола (III) с максимальным остатком на сите с размером ячеек 02 мм, соответственно не более 23,14 и 2%.

Марки гипса Г-2….Г-7, всех сроков твердения и степеней помола предназначены для изготовления гипсовых строительных изделий всех видов.

2. Описание и назначение заданного технологического процесса и обоснование технологической схемы производства

2.1 Выбор и обоснование технологической схемы производства

Вяжущие марок Г-2-Г-7 применяют для изготовления панелей и плит перегородок, гипсокартонных и гипсоволокнистых листов, стеновых камней, архитектурно-декоративных изделий, вентиляционных коробов, штукатурных и шпаклевочных смесей и других целей. Вяжущие марок Г-5-Г-7 применяют для отливки моделей, капов и форм в фарфорофаянсовой, керамической, автомобильной, авиационной промышленности и машиностроении.

Высокопрочное гипсовое вяжущее - супергипс получают путем тепловой обработки гипсового камня первого сорта (ГОСТ 4013-82), смешанного с модификатором - фталевым или малеиновым ангидритом, в среде насыщенного водяного пара под давлением. Особенность технологии супергипса - использование мелкой фракции (0,1-10 мм) гипсового камня любой кристаллической структуры. Супергипс широко применяется в стоматологии и ювелирном производстве.

Эстрихгипс - продукт, получаемый обжигом двуводного гипса или ангидрита в шахтных или вращающихся печах при 900-1000°С с последующим измельчением. Он состоит в основном из безводного сернокислого кальция и небольшого количества ускорителя твердения - оксида кальция, образующегося в результате термического разложения сульфата или карбоната кальция в обжигаемом материале.

Эстрихгипс применяют для изготовления бесшовных полов и подготовок под линолеум, в растворах для кирпичной кладки и штукатурки, при изготовлении изделий из искусственного мрамора, при производстве обычных и специальных цементов.

Строительный гипс - воздушное вяжущее вещество. Его нельзя использовать для сооружений, находящихся в воде, так как в ней растворяется образующийся при твердении двуводный гипс и разрушается кристаллический сросток. При последующем высушивании гипса прочность его снова восстанавливается. Причиной малой водостойкости гипсовых изделий является и расклеивающее действие водных пленок, разъединяющих отдельные элементы кристаллической структуры затвердевшего гипса. Гипсовые изделия, защищенные от действия атмосферных осадков и сырости, долговечны. Для прочности и водостойкости строительного гипса можно добавлять к нему смесь декстрина и растворимого стекла. Повышает водостойкость и добавка к гипсу небольших количеств сульфитно-спиртовой барды и ее производных, а также ряда гидрофобных органических веществ (олеиновая кислота, мылонафт, и др.). Положительное влияние на водостойкость гипса оказывает добавка молотого гранулированного доменного шлака, извести, смеси извести или цемента с гидравлическими добавками, глины и других материалов. Повышает водостойкость и введение в гипсовый порошок кремнийорганических соединений или пропитка ими гипсовых изделий.

Строительный гипс применяется главным образом для производства гипсовых и гипсобетонных строительных изделий, применяемых для внутренней части зданий (сухой штукатурки, перегородочных плит и панелей и ряда других), а также для изготовления известково-гипсовых штукатурных растворов для внутренних стен зданий.

В известково-гипсовых штукатурных растворах на одну объемную часть гипса берут от одной до пяти объемных частей известкового теста, которое замедляет схватывание и увеличивает пластичность раствора. Для уменьшения расхода вяжущего и во избежание вызываемого известью растрескивания к смеси гипса и извести добавляют до трех объемных частей песка или другого заполнителя (шлака, пемзы, опилок и т.п.). Вводить чрезмерное большое количество заполнителей не рекомендуется, так как строительный гипс плохо сцепляется с наполнителями. Что понижает прочность изделий и, кроме того, в случае применения тяжелых заполнителей увеличивает их вес. Строительный гипс модно применять для штукатурки и без добавок извести, однако тогда необходимо вводить замедлители схватывания.

Известково-гипсовые растворы отличаются от известковых более быстрым твердением и большей прочностью, а от гипсовых - большей пластичностью и более медленным схватыванием.

По заданию курсового проекта выбираем технологическую схему производства строительного гипса.

2.2 Описание технологической схемы производства

Рис. 1. Технологическая линия для приготовления гипса

1- Приемный бункер; 2 - пластинчатый питатель; 3 - дробильное отделение; 4 - элеватор для щебня; 5 - расходный бункер; 6 - дисковый питатель; 7 - шахтная мельница; 8 - сдвоенный циклон; 9 - батарейный циклон; 10 - вентилятор; 11 - рукавный фильтр (всасывающий); 12 - вентилятор для удаления очищенного воздуха; 13,28 - транспортные шнеки; 14 - калориферная установка; 15 - рукавный фильтр; 16 - камера пылеосаждения; 17 - калориферная установка; 18 - шнек для осажденной муки; 19 - пароотвод; 20 - гипсоварочный котел; 21 - бункер для угля; 22 - топка гипсоварочного котла; 23 - бункер для сырой гипсовой муки; 24 - шнековые питатели; 25 - бункер томления; 26 - разгрузочный шнек; 27 - элеватор для готового гипса; 29 - склад готового гипса

В соответствии с технологической схемой (рис. 1) используется гипсовый камень в кусках размером 300…500 мм, который подвергается первичному дроблению в щековых дробилках до размера кусков 30…50 мм и вторичному - до размера частиц 0… 15 мм - в молотковых. Возможно одностадийное дробление в молотковых дробилках до частиц размером 0…25 мм.

Из приемного бункера гипсовый камень подается пластинчатым питателем в дробильное отделение, где попадает в щековую, а затем в молотковую дробилку. Из дробильного отделения гипсовый щебень транспорт тируется элеватором в бункер, снабженной реечным затвором, через который дисковым питателем подается в шахтную мельницу. При помоле материал одновременно подсушивается горячими газами, отходящими от гипсоварочного котла. Из шахтной мельницы гипсовая мука переносится потоком газов. в сепарирующую установку, состоящую из сдвоенного циклона и всасывающего рукавного фильтра с вентилятором. Вентилятор выбрасывает обеспыленный воздух в атмосферу. Шнеки собирают осажденную муку и подают ее в бункер, откуда шнековый питатель подает ее в гипсоварочный котел. В последний горячий газ поступает от топки, топливо в которую подается из бункера. Прошедший тепловую обработку готовый (полуводный) гипс самотеком направляется в бункер томления, выдерживается некоторое время, а затем разгрузочным шнеком, элеватором и транспортным шнеком подается на склад готового гипса.

Пар, образующийся при варке гипса, отводится по пароотводу в пылеосадительную камеру и далее на окончательную очистку в рукавный фильтр. Осажденная мука подается на шнек, возвращающий ее в бункер котла.

2.3 Описание заданного технологического процесса

Существует несколько способов измельчения материала, которые отличаются видом энергии, превращаемой в работу измельчения, к ним относятся: механический, пневматический, электрогидравлический, электроискровой импульсный, электротермический, аэродинамический, ультразвуковой.

Наибольшее распространение в производстве строительных материалов получили: механический способ измельчения, который используется в дробилках и мельницах, и аэродинамический, используемый в струйных мельницах.

Существенным отличием дробилок от мельниц, в которых осуществляется механический способ измельчения, является то, что в дробилках между рабочими органами всегда имеется зазор, заполняемый измельчаемым материалом (щековые, конусные, валковые, роторные дробилки) при работе и остающийся свободным на холостом ходу; в мельницах на холостом ходу или в статике рабочие органы соприкасаются друг с другом (шаровые, стержневые, тарельчато-валковые, вибрационные и другие) и отделяются друг от друга слоем измельчаемого материала в процессе работы.

Дробилки применяют для получения кусковых материалов, например, щебня, либо в качестве первой стадии измельчения для последующего помола в мельницах.

В зависимости от конструктивных особенностей и характера процесса измельчения дробилки подразделяются на щековые, конусные, ударного действия.

Рассмотрим особенности процесса измельчения и взаимодействия рабочих органов дробилок с измельчаемым материалом в указанных дробилках.

Дробление в щековых дробилках - в зависимости от характера движения подвижной щеки, щековые дробилки подразделяются на две большие группы: на щековые дробилки с простым (рис. 2, а) и щековые дробилки со сложным движением (рис. 2, б) подвижной щеки.

У щековых дробилок камера дробления в поперечном сечении имеет клиновидный профиль большим основанием В (рис. 2.) направленный вверх, а меньшим b вниз.

Рис. 2. Схемы щековых дробилок:

а) - щековая дробилка с простым движением щеки; б) - щековая дробилка со сложным движением щеки; /, // - крайние положения подвижных щек; 1 - неподвижная щека; 2 - подвижная щека; 3 - ось подвеса щеки; 4 - эксцентриковый вал.

Отличительной особенностью щековых дробилок с простым движением щеки является то, что подвижная щека 2 совершает качательные движения относительно оси 3 подвеса. При этом каждая точка, принадлежащая поверхности подвижной щеки 2, перемещается по дуге. Вверху рабочей камеры на уровне верхней части неподвижной щеки 1 (рис. 3.4, а) точка А при движении подвижной щеки 2 из положения / в положение // (точка А по горизонтали перемещается на величину 0.1S, а по вертикали на 0.01S, в нижней точка С, соответственно, на S и 0,3S. Из этого следует, что в процессе дробления преобладают раздавливающие нагрузки (около 80%) и только 20% составляют истирающие нагрузки.

В связи с этим щековые дробилки с простым движением подвижной щеки преимущественно используют на первой стадии дробления для измельчения крупных кусков горных пород с пределом прочности на сжатие более 250 МПа.

У щековых дробилок со сложным движением подвижная щека 2 (рис. 2, б) подвешена на эксцентриковом валу 4. При вращении эксцентрикового вала 4 каждая точка, принадлежащая поверхности подвижной щеки 2, за один полный цикл совершает движение по замкнутой эллиптической траектории.

В верхней части рабочей камеры точка А на поверхности подвижной щеки 2 в горизонтальном направлении перемещается на величину 1.5S, а в вертикальном на величину 2,5S, в нижней части точка С, соответственно, на величину S и 3S. Таким образом, в этой дробилке преобладают истирающие нагрузки, которые в 2,5-3 раза больше, чем раздавливающие. Дробилки со сложным движением подвижной щеки устанавливают на последующих стадиях дробления.

Процесс измельчения в щековых дробилках осуществляется при сближении щек, переходе подвижной щеки из положения / в положение // , а при возвращении подвижной щеки из положения // в положение / совершается холостой ход, осуществляется разгрузка рабочей камеры дробилки. Наличие холостого хода у щековых дробилок является главным их недостатком, в результате чего производительность дробилок снижается вдвое и вдвое возрастает удельный расход энергии.

Основными кинематическими параметрами, характеризующими процесс дробления в щековой дробилке, являются угол а захвата, частота вращения п приводного вала и ход S подвижной щеки.

Список используемой литературы

1. Строительные машины. Справочник. В 2-х томах под ред. д.т.н. В.Б. Баумана и инж. Ф.А. Лапира. Т.2 Оборудование для производства строительных материалов и изделий. Изд.2-е, перераб. И доп. М., «Машиностроение» 1977

2. Строительные материалы: Справочник/А.С. Болдырев, П.П. Золотов и др. под ред. А.С. Болдырева.-М.: Стройиздат, 1989. - 567 с.: ил.

3. Справочник. Гипсовые материалы и изделия (производство и применение). Под общей редакцией профессора, д.т. н. А.В. Ферронской'-М., Ассоциации строительных вузов, 2004

Размещено на Allbest.ru