Производство сульфатостойкого портландцемента

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Данный курсовой проект состоит из пояснительной записки, содержащей 40 листов печатного текста, включающего: 6 таблиц, и основанной на 5 литературных источниках, и графической части состоящей из 2 листов формата А1 (технологическая схема, план и разрез цеха с компановкой оборудования). Ключевые слова: портландцемент, сульфатостойкий, известь, глина, добавка, мельница, клинкер, гипс.

Целью данного курсового проекта: выбор и обоснование технологической схемы производства сульфатостойкого портландцемента, подбор основного и вспомогательного оборудования, проектирование помольного отделения по производству сульфатостойкого портландцемента производительностью 300000 т/год.

сульфатостойкий портландцемент помольный оборудование



Содержание

Введение

1. Характеристика выпускаемого вяжущего

2. Сырьевые материалы для производства вяжущего

3. Выбор и обоснование технологического способа производства

4. Новое в производстве вяжущего

5. Технологические расчеты

5.1 Режим работы предприятия

5.2 Расчет производительности предприятия

5.3 Расчет потребности предприятия в сырьевых материалах

5.4 Выбор технологического оборудования

5.5 Расчет складов сырьевых материалов

6. Заводская технология производства

7. Контроль производства и качества выпускаемой продукции

Заключение

Список литературных источников



Введение

Обоснование актуальности выбранной темы

Портландцемент является важнейшим вяжущим веществом. По производству и применению он занимает первое место среди всех других вяжущих веществ.

Цемент - широко распространенный материал, более дешевый, чем другие промышленные связующие.

Он не является природным материалом. Его изготовление - процесс дорогостоящий и энергоемкий. Цемент один из самых популярных строительных материалов, который используется как самостоятельно, так и в качестве составляющего компонента других строительных материалов (например, бетона и железобетона). Цементные заводы, как правило, находятся сразу же на месте добычи сырьевых материалов для производства цемента.

Сульфатостойкий портландцемент обладает по сравнению с обычным повышенной сульфатостойкостью и пониженной экзотермией при замедленной интенсивности твердения в начальные сроки.

Этот цемент изготовляется из клинкера нормированного минералогического состава и предназначен для изготовления бетонных и железобетонных конструктивных элементов.[1]



1. Характеристика выпускаемого вяжущего

Сульфатостойким портландцементом (СПЦ) называют ПЦ, изготовленный из клинкера, химический и минеральный состав которого нормирован по содержанию C₃S и C₃A. Он отличается пониженной экзотермией при твердении и высокой стойкостью при службе в минерализованных и пресных водах, что обеспечивается пониженным содержанием в клинкере высокоосновных алюминатов кальция C₃A.

К группе сульфатостойких цементов относятся:

-сульфатостойкий портландцемент;

-сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками;

-сульфатостойкий шлакопортландцемент;

-пуццолановый портландцемент.

Все эти цементы получают измельчением портландцементного клинкера нормированного минералогического состава без добавок или с добавками.

Выпускается сульфатостойкий портландцемент без добавок и цемент с минеральными добавками, однако количество последних меньше, чем в обычном портландцементе с минеральными добавками. При этом допускается введение гранулированных доменных или электротермофосфорных шлаков в количестве не более 10-20% и добавок осадочного происхождения - не более 5-10%.[2]

По ГОСТ 22266-76* клинкер, применяемый для получения СПЦ, должен удовлетворять следующим требованиям: расчетное содержание трехкальциевого силиката не выше 50%, трехкальциевого алюмината не выше 5%, а суммарное содержание трехкальциевого алюмината и четырехкальциевого алюмоферрита не более 22%

Гранулированные доменные и электротермофосфорные шлаки по своим свойствам должны удовлетворять требованиям ГОСТ 3476-74. Содержание в них окиси алюминия не должно превышать 8%. Активные минеральные добавки по своим свойствам должны удовлетворять требованиям ОСТ 21-9-74. При совместном помоле материалов необходимо вводить двуводный гипс, отвечающий требованиям ГОСТ 4013-74. Его содержание в цементах, определяемое по количеству серного ангидрида SO₃, не должно превышать 3,5%.

Тонкость помола цемента должна определяться по ГОСТ 3584-73. При этом при просеивании через сито №008 должно проходить не менее 85% массы пробы.

Начало схватывания цементов - не ранее 60 мин, конец схватывания - не позднее 10 ч (для марок 300, 400, 500).

По согласованию с потребителем допускается введение в эти цементы при их помоле пластифицирующих или гидрофобизирующих ПАВ в количестве не более 0,3% массы цемента в пересчете на сухое вещество добавки. Физико-механические свойства цементов определяются в соответствие с указаниями ГОСТ 310.1-76 - ГОСТ 310.4-74.

По ГОСТ 22266-76 сульфатостойкие цементы подразделяются на марки 300, 400, 500. При этом цементы различных марок должны характеризоваться следующими минимальными показателями, указанными в табл.1.

Табл. 1

Цемент	Марка цемента	Предел прочности, МПа (кгс/см2) через 28 сут
		при изгибе	при сжатии
Сульфатостойкий портландцемент	400	5,5 (55)	40 (400)
Сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками	400	5,5 (55)	40 (400)
	500	6,0 (60)	50 (500)
Сульфатостойкий щлакопортландцемент	300	4,5 (45)	30 (300)
	400	5,5 (55)	40 (400)
Пуццолановый портландцемент	300	4,5 (45)	30 (300)
	400	5,5 (55)	40 (400)



Цементы должны обладать стабильными показателями прочности при сжатии, при этом коэффициент вариации должен быть не более 5% для марок 300 и 400 и не более 3% для марки 500.

Высокая стойкость сульфатостойких портландцементов в сульфатных водах обусловлена тем, что в затвердевшем состоянии они содержат пониженное количество высокоосновных гидроалюминатов кальция. Этим устраняется возможность образования значительного количества гидросульфоальмината кальция трехсульфатной формы, вызывающего коррозию портландцементного камня. Развитие коррозионных процессов замедляется также вследствие ограниченного содержания в клинкере С₃S.

Такой портландцемент значительно превосходит по стойкости рядовые портландцементы, но уступает в этом отношении пуццолановым и шлаковым цементам, изготовляемых на основе клинкера того же цементного состава. Однако эти цементы менее морозостойки. Поэтому сульфатостойкий портландцемент целесообразнее всего применять в тех случаях, когда одновременно требуется высокая стойкость против воздействия сульфатных вод и попеременного замораживания и оттаивания, высыхания и увлажнения.

Для улучшения свойств этих цементов допускается вводить в них пластифицирующие или гидрофобизирующие добавки в количестве не более 0,3% от массы цемента.

Сульфатостойкие портландцементы без добавок или с ограниченным их содержанием следует применять в бетонных и железобетонных конструкциях, в т.ч. и преднапряженных, для тех зон гидротехнических сооружений, где они подвергаются действию сульфатных вод в условиях попеременного замораживания и оттаивания или высыхания и увлажнения.[2]

2. Сырьевые материалы для производства вяжущего

В качестве исходного сырья для производства портландцементного клинкера используется глина, известняк и корректирующие добавки; сырьем для производства сульфатостойкого портландцемента: портландцементный клинкер, природный двуводный гипс и трепел.

Глины представляют собой тонкодисперсные осадочные горные породы и легко дают суспензии, когда их разбалтывают с водой. По минералогическому составу глины характеризуются преимущественным содержанием водных алюмосиликатов и кварцевого песка. Для производства сульфатостойких цементов используют низкоалюминатные глины.

Известняки и мел представляют собой карбонатные породы осадочного происхождения. Известняки и мел содержат до 90% и более углекислого кальция и небольшие количества кварцевого песка, глинистых минералов и др. По химическому составу эти материалы характеризуются преимущественным содержанием окиси кальция (до 50% и более) и СО₂ (до 40% и более). Содержание окиси магния более 3-3,5% и серного ангидрида более 1-1,3% недопустимо. Свойства карбонатных пород для производства цемента регламентируются ТУ 21-13-6.

Поскольку не всегда удается получить клинкер требуемого химического и минералогического состава, изменяя только соотношение между двумя исходными компонентами - известняком и глиной, то применяют корректирующие добавки, содержащие значительное количество какого-либо из недостающих окислов клинкера. Недостаточное количество в сырьевой смеси окиси железа компенсируется добавкой колчеданных или пиритных огарков, железной руды и др.

Пиритные огарки - дисперсные отходы, образующиеся при переработке серного колчедана в серную кислоту. Состав, %: Fe₂O₃ - 56…77; SiO₂ - 9…22; Al₂O₃ - 1…18; CaO - 0,8…5.

В качестве добавок, вводимых на стадии помола портландцементного клинкера при изготовлении сульфатостойкого портландцемента, используются природный двуводный гипс и трепел.

Природный двуводный гипс - горная порода осадочного происхождения, сложенная в основном из крупных или мелких кристаллов двуводного сернистого кальция CaSO4 *2H2O. Плотные образования гипса называют гипсовым камнем. Природный двуводный гипс добавляют в клинкер на стадии помола с целью регуляции сроков схватывания портландцемента. Качество природного двуводного гипса должно соответствовать требованиям ГОСТ 4013-82.

Трепел - активная минеральная добавка осадочного происхождения. Это легкая пористая малопрочная порода светло-серого или желтовато-серого цвета, окрашенная иногда в темные тона органическими примесями. Как правило, трепелы содержат 70-90% кремнезема, 3-10% глинозема, 1-3% окиси кальция, 1-3% щелочей. Трепел является активной минеральной добавкой пуццоланового типа, способствующей повышению сульфатостойкости и морозостойкости портландцемента. Качество добавок пуццоланового типа должно соответствовать требованиям ТУ 21-26-11.х [3]



3. Выбор и обоснование технологии производства вяжущего

В настоящее время применяют два основных способа подготовки сырьевой смеси для получения клинкера из исходных материалов:

1) Мокрый способ

При мокром способе производства измельчение сырьевой смеси производят в водной среде с получением шихты в виде тонкой сметанообразной водной суспензии - шлама.

В водной среде облегчается измельчение материалов, при их совместном помоле быстро достигается высокая однородность смеси, но расход топлива на обжиг сырьевой смеси при мокром способе в 1,5-2 раза больше, чем при сухом. Кроме того, значительно возрастают размеры обычных вращающихся печей при обжиге в них мокрой сырьевой смеси, так как эти тепловые агрегаты в значительной мере выполняют функции испарителей воды.

2) Сухой

При сухом способе материалы измельчаются и смешиваются в сухом виде.

Сухой способ, несмотря на его технико-экономические преимущества по сравнению с мокрым способом, длительное время находил ограниченное применение вследствие пониженного качества выпускаемого клинкера. Однако современные достижения в технике тонкого измельчения и гомогенизации сухих смесей обеспечили возможности получения высококачественных портландцементов и по сухому способу.

3) Комбинированный способ.

Сущность его заключается в том, что подготовка сырьевой смеси осуществляется по мокрому способу, затем шлам обезвоживается на специальных установках и направляется в печь. Комбинированный способ почти на 20-30% снижает расход топлива по сравнению с мокрым способом, но при этом возрастают трудоемкость производства и расход электроэнергии.

В данном курсовом проекте принимается мокрый способ производства клинкера для сульфатостойкого портландцемента.[5]

Рис. 1. Технологическая схема изготовления сульфатостойкого портландцемента по мокрому способу



4. Новое в производстве вяжущего

Способ получения быстротвердеющего сульфатостойкого портландцемента (патент РФ № 2255064)

Автор(ы):Зубарь Г.С. (RU), Зубарь Т.Г. (RU)

Патентообладатель(и):Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ) (RU)

Недостатком сульфатостойкого портландцемента является низкое содержание С3S - не более 50%, что негативно отражается на скорости набора прочности и марочности цемента.

Недостатками вышеуказанных способов является невозможность получения клинкера с компромиссным минералогическим и фазовым составами. Общим у рассматриваемых цементов является одинаковое требование к количеству гипса, добавляемого при помоле цементов. Требования к удельной поверхности расходятся: для быстротвердеющих цементов важным параметром является высокая удельная поверхность, а для сульфатостойкого цемента этот параметр определяющим не является. Задачей изобретения является совмещение в одном цементе свойств быстрого твердения и сульфатостойкости, а также снижение удельных энергозатрат на помол цемента.

В способе получения быстротвердеющего сульфатостойкого портландцемента путем обжига портландцементной сырьевой смеси и дальнейшего помола портландцементного клинкера с гипсом обжиг портландцементной сырьевой смеси ведут в восстановительной среде до степени восстановления Способ получения быстротвердеющего сульфатостойкого портландцемента, патент № 2255064 =0,1-0,2 с закалкой полученного портландцементного клинкера в воде от 1450° С и дальнейшим помолом его с гипсом в количестве, не превышающем 3,5 мас.% по SO3, до удельной поверхности Sуд=2800-3000 см2/г.

Поставленная задача решается следующим образом: сырьевую смесь портландцементного клинкера обжигают при 1450° С в восстановительной среде. Из зоны спекания клинкер выгружается и подвергается закалке водой с последующей самосушкой. Затем клинкер размалывают в мельнице совместно с гипсом из расчета не более 3,5 мас.% SO3 в портландцементе, до получения порошка портландцемента с удельной поверхностью 2800-3000 см2/г.

Формирование клинкера быстротвердеющего сульфатостойкого портландцемента в восстановительной среде до степени восстановления Способ получения быстротвердеющего сульфатостойкого портландцемента, патент № 2255064 увеличивает гидратационную активность алита и белита за счет катионного обмена Са2+ Способ получения быстротвердеющего сульфатостойкого портландцемента, патент № 2255064 Fe2+ и повышения их ионности, что фиксируется быстрой закалкой в воде. Закалка в воде позволяет избежать кристаллизации из клинкерного расплава С3А и C4AF и осуществить стеклование клинкерного расплава. При гидратации стеклофазы образуются гидрогранаты 3СаО(Аl,Fе)2O3· хSiO2· (6-2х)Н2O, обладающие высокой сульфатостойкостью [Рояк С.М., Рояк Г.С. Специальные цементы. М.: Стройиздат, 1969, с.123]. Этим обеспечивается выполнение условий для приобретения цементом стойкости к сульфатной агрессии. Благодаря качественному изменению минералогического состава клинкера, приданию минералам-силикатам и клинкерному стеклу чрезвычайно высокой активности за счет наличия в их структуре Fе2+, достигается задача, поставленная в изобретении.

Предлагаемый способ позволяет получить быстротвердеющий сульфатостойкий портландцемент - качественно новое вяжущее вещество, обладающее прочностью при сжатии к 3 суткам твердения более 30 МПа и одновременно высокой стойкостью к сульфатной агрессии - не ниже КС6=0,92.[4]



5. Технологические расчеты

5.1 Режим работы предприятия

Отправным материалом для расчета технологического оборудования, потока сырья, состава персонала является режим работы предприятия. Он определяет количество рабочих дней в году, количество смен в сутки и рабочих часов в смене.

Режим работы устанавливается в соответствии с трудовым законодательством РФ.

При назначении режима работы предприятия необходимо обеспечить полное использование основных фондов и принять наибольшее количество рабочих смен в сутки.

Расчетный годовой фонд времени работы технологического оборудования в часах, на основании которого рассчитывается производственная мощность предприятия в целом и отдельных линий, установок, определяют по формуле:

В_р=С_рU K_u (час),

где В_р - расчетный годовой фонд времени работы технологического оборудования в часах;

С_р - расчетное количество рабочих суток в году;

U - количество рабочих часов в сутки;

К_u - среднегодовой коэф-т использования технологического оборудования, К_u =0,95

В_р = 247160,95=3754,4 часа

Г_р = В_рК_эк.в. (час)

Г_р = 3191,24 часа

где Г_р- годовой фонд рабочего времени;

К_эк.в. -коэффициент использования эксплуатационного времени,

К_эк.в. = 0,85

Режим работы предприятия характеризуется количеством рабочих дней в году, количеством смен в сутки и продолжительностью смены в часах.

Для непрерывного технологического процесса (например, обжиг клинкера во вращающейся печи) должен быть установлен трехсменный режим с четырех бригадным способом обслуживания: три бригады работают посменно, а четвертая отдыхает. Рабочая смена длится 8 ч.

Рекомендуются такие режимы работы завода:

-для подготовительных (дробления и сортирования) отделений и помольных отделений - двухсменный с 262 рабочими днями в год;

-для цеха обжига с вращающимися и шахтными печами - трехсменный с непрерывной неделей;

-для складов сырья и готовой продукции при использовании железнодорожного транспорта - трехсменный с 365 днями, а для автотранспорта - двух- или трехсменный с 262 рабочими днями в год.

Таблица 2

№ п/п.	Наименование цехов, пролетов, операций	Кол-во рабочих дней в году	Кол-во смен в сутки	Длительность рабочей смены	Годовой фонд эксплуатационного времени	Коэффициент использования эксплуатационного времени	Коэффициент технического использования оборудования	Годовой фонд рабочего времени в часах
1	Склад сырья	365	3	8	6850	0,85	0,92	8059
2	Отделение подготовки	262	2	8	3278	0,85	0,92	3857
3	Цех сырьевого помола	262	2	8	3278	0,85	0,92	3857
4	Цех обжига	365	3	8	6850	0,85	0,92	8059
5	Цех основного помола	262	2	8	3278	0,85	0,92	3857
6	Склад готовой продукции	365	3	8	6850	0,85	0,92	8059

5.2 Расчет производительности предприятия

Исходя из расчетного режима работы предприятия и годовой производительности предприятия 1200000 м2 в год, для выполнения производственной программы предприятия по готовой продукции следует учесть возможный брак и другие потери. Общий объем потерь согласно действующим нормативам, обычно составляет 1-3%. Следовательно, чтобы обеспечить требуемый выход продукции, предприятие должно иметь фактическую производительность:

П год. Факт = П год х 1,02= 300 000 х 1,02=306 000 т/год

где Пгод - принятая годовая производительность предприятия.

При этом фактическая производительность предприятия в сутки, в смену и в час составит:

П сут. = П год. Факт / Ср = 306 000/247= 1239 т/сут.

П смен. = П сут. /Т= 1239/2=619 т/смену

П час. = П смен. /М= 619/8=77 т/час



5.3 Расчет потребности предприятия в сырьевых материалах

Таблица 3. Химический состав компонентов сырьевой шихты.

Компонент	Содержание оксида, % по массе.
	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	SO3	ППП
Мел	2,24	0,54	0,42	51,94	1,16	0,16	42,17
Глина	68,8	12,34	5,3	2,8	1,42	0,12	7,48
Огарки (железистая добавка)	14,27	3,18	74,58	0	0	3,27	0

Содержание сырьевых материалов в 1000 кг клинкера:

· известняка (77,9%) - 779 кг.

· глины (18,5%) - 185кг.

· железистой добавки (3,6%) - 36кг

Таблица 4. Расчет материального баланса.

№ п.п.	Технологическая операция	Приход материала, кг	Потери, %	Расход материала, кг
1	Упаковка и отправка готовой продукции в мешки	1010	1	1000
2	Транспортировка цемента в силосы	1020,1	1	1010
3	Помол клинкера с добавками(гипсовым камнем и трепелом) в шаровой мельнице Клинкер-90% Гипс-3% Трепел-7%	?=1030,301 927,27 30,909 72,107	1	1020,1
4	Дозирование клинкера и добавок	1040,604	1	1030,301
5	Транспортировка трепела в расходный бункер	72,828	1	72,107
6	Сушка трепела в барабанной сушилке	75,012	3	72,828
7	Транспортировка трепела в барабанную сушилку	75,762	1	75,012
8	Вторичное дробление трепела в молотковой дробилке	76,512	1	75,762
9	Транспортировка трепела в молотковую дробилку	77,277	1	76,512
10	Первичное дробление трепела в щековой дробилке	78,049	1	77,277
11	Транспортировка трепела со склада в щековую дробилку	78,829	1	78,049
12	Транспортировка гипсового камня в расходный бункер	31,218	1	30,909
13	Сушка гипсового камня в барабанной сушилке	32,154	3	31,218
14	Транспортировка гипсового камня в барабанную сушилку	32,475	1	32,154
15	Вторичное дробление гипсового камня в молотковой дробилке	32,799	1	32,475
16	Транспортировка гипсового камня в молотковую дробилку	33,126	1	32,799
17	Первичное дробление гипсового камня в щековой дробилке	33,457	1	33,126
18	Транспортировка гипсового камня со склада в щековую дробилку	33,791	1	33,457
19	Охлаждение и складирование клинкера	945,815	2	927,27
20	Транспортировка клинкера из печи в колосниковый холодильник	955,27	1	945,815
21	Обжиг шлама в печи до спекания с получением клинкера: Известняк-77,9% Глина-18,5% Железистые добавки-3,6%	1113,2 264,3 51,6 ?=1429,1	п.п.п 42,17 7,48 0	955,27х49,65=1429,1
22	Транспортировка смеси в печь	1443,3	1	1429,1
23	Корректирование и хранение шлама	1457,7	1	1443,3
24	Совместный помол в шаровой мельнице	1472,3	1	1457,7
25	Транспортировка компонентов на совместный помол	1487	1	1472,3
26	Транспортировка добавок (огарки) на склад	52,1	1	51,6
27	Транспортировка шлама в запасные бассейны	266,9	1	264,3
28	Получение водной суспензии(шлама)	269,5	1	266,9
29	Транспортировка глины в глиноболтушку	272,2	1	269,5
30	Дробление глины в валковой дробилке	274,9	1	272,2
31	Транспортировка глины из карьера в валковую дробилку	277,6	1	274,9
32	Транспортировка известняка на склад	1124,3	1	1113,2
33	Вторичное дробление известняка в молотковой дробилке	1135,5	1	1124,3
34	Транспортировка известняка в молотковую дробилку	1146,8	1	1135,5
35	Первичное дробление известняка в щековой дробилке	1158,3	1	1146,8
36	Транспортировка известняка из карьера в щековую дробилку	1169,9	1	1158,3

Исходя из выше приведенного расчета, можно сделать вывод, что для производства 1000 кг портландцемента необходимо:

Ш известняка - 1169,9 кг;

Ш Глины - 277,6 кг;

Ш Железистой добавки - 52,1 кг.



Таблица 5 Потребность сырья в час, смену, сутки, год.

Наименование сырья	Потребность в час	Потребность в смену	Потребность в сутки	Потребность в год
Известняк	90,475	723,8	1447,6	357561 т
Глина	21,48	171,85	343,7	84915 т
Железистая добавка	4,18	33,45	66,9	16524 т

5.4 Выбор и расчет технологического оборудования

1. Щековая дробилка для дробления известняка.

Модель - СМ-166А.

Тип - со сложным движением щеки.

Производительность, м³/ч - 7…35.

Мощность электродвигателя, кВт·ч - 28.

Габаритные размеры, м: длина - 1,352; ширина - 1,835; высота - 1,23.

2. Молотковая дробилка для дробления известняка.

Модель - СМ-19А.

Тип - однороторная, нереверсивная.

Производительность, т/ч - 34…54.

Мощность электродвигателя, кВт·ч - 125.

Габаритные размеры, м: длина - 2,23; ширина - 1,74; высота - 1,515.

3. Валковая дробилка для измельчения глины.

Модель - СМ-438.

Тип - зубчатая.

Производительность, т/ч - 30.

Мощность электродвигателя, кВт·ч - 28.

Габаритные размеры не приведены.

4. Глиноболтушка.

Модель - СМ-499.

Диаметр бассейна, м - 12.

Емкость резервуара, м³ - 200.

Производительность, т/ч - 36.

Мощность электродвигателя, кВт·ч - 75.

5. Шаровая мельница для мокрого помола сырья.

Размеры шаровой мельницы, м - 3,2?15.

Тип - трубная, многокамерная.

Способ помола - мокрый.

Производительность, т/ч - 70 (открытый цикл).

Мощность электродвигателя, кВт·ч - 2000.

6. Вращающаяся печь для обжига клинкера.

Размеры печи, м - 4?150.

Тип - вращающаяся.

Производительность, т/сут - 850.

Мощность электродвигателя, кВт·ч - 320.

Удельный расход тепла на обжиг, ккал/кг клинкера - 1400.

7. Холодильник для охлаждения клинкера.

Модель - "Волга - 35С".

Тип - колосниковый.

Производительность, т/ч - 35.

Температура поступающего материала, ⁰С - 1200-1300.

Температура выходящего материала, ⁰С - 50-80.

Удельный расход мощности, кВт·ч/т клинкера - 6.

8. Щековая дробилка для дробления гипса.

Модель - С-182Б.

Тип - со сложным движением щеки.

Производительность, м³/ч - 3,5…14.

Мощность электродвигателя, кВт·ч - 22.

Габаритные размеры, м: длина - 1,33; ширина - 1,202; высота - 1,414.

9. Молотковая дробилка для дробления гипса.

Модель - СМ-431.

Тип - однороторная, нереверсивная.

Производительность, т/ч - 10…14.

Мощность электродвигателя, кВт·ч - 55.

Габаритные размеры, м: длина - 1,494; ширина - 1,255; высота - 1,23.

10. Щековая дробилка для дробления трепела.

Модель - С-182Б.

Тип - со сложным движением щеки.

Производительность, м³/ч - 3,5…14.

Мощность электродвигателя, кВт·ч - 22.

Габаритные размеры, м: длина - 1,33; ширина - 1,202; высота - 1,414.

11. Молотковая дробилка для дробления трепела.

Модель - СМ-431.

Тип - однороторная, нереверсивная.

Производительность, т/ч - 10…14.

Мощность электродвигателя, кВт·ч - 55.

Габаритные размеры, м: длина - 1,494; ширина - 1,255; высота - 1,23.

12. Шаровая мельница для сухого помола клинкера с добавками.

Размеры шаровой мельницы, м - 3,2?15.

Тип - трубная, многокамерная.

Способ помола - сухой.

Производительность, т/ч - 50 (открытый цикл), 76 - (замкнутый цикл).

Мощность электродвигателя, кВт·ч - 2000.

Результаты расчетов потребности в технологическом оборудовании заносим в табл.

№	Наименование оборудования	Коли-чество
1	Щековая дробилка для дробления известняка СМ-166А	2
2	Молотковая дробилка для дробления известняка СМ-19А	2
3	Валковая дробилка для измельчения глины СМ-438	1
4	Глиноболтушка СМ-499	1
5	Шаровая мельница для мокрого помола	2
6	Вращающаяся печь для обжига клинкера4?150 м	1
7	Холодильникдля охлаждения клинкера"Волга-35С"	1
8	Щековая дробилка для дробления гипсаС-182Б	1
9	Молотковая дробилка для дробления гипсаСМ-431	1
10	Щековая дробилка для дробления трепелаС-182Б	1
11	Молотковая дробилка для дробления трепела СМ-431	1
12	Шаровая мельница для помола клинкера с добавками	2

5.5 Расчет складов сырьевых материалов и готовой продукции

На заводе по производству сульфатостойкого портландцемента располагаются склады сырья (известняка, глины, огарков, гипса, трепела), склад готовой продукции (сульфатостойкого портландцемента), а также цеховые и промежуточные склады, склады топлива и др. Нормы хранения материалов на складах устанавливаются в зависимости от потребления материалов производством и составляют, сут: - для известняка, глины,огарков, гипса,клинкера -5; - для трепела -7...15; - для сульфатостойкого портландцементу-10...15. Склады сырья - это склады известняка, глины, огарков, гипса и трепела. Все эти сырьевые материалы, за исключением огарков, хранятся на открытых складах штабельного типа. Общую площадь складов сырья рассчитывают по формуле, м²:

S=Nсут х n / Yн х q_ск

где N_сут - суточная потребность в материалах, т/сут; n - норма хранения, сут; Y_н - насыпная плотность материала,т/м³;

q_ск - норма складирования материала на полезной площади склада, м³/м². Полная площадь склада учитывает проходы между штабелями и площадками для работ погрузочно-разгрузочной техники, которые занимают 30...40% полезной площади склада, м²: Sn=S/0,6 Общая площадь склада известняка, м²:

S=1447,6 х 5 / 1,4 х 2 = 2585

Полная площадь склада известняка, м²:

Sn=2585/0,6=4308 Общая площадь склада глины, м²: S=343,7 х 5 / 1,6 х 2 = 537 Полная площадь склада глины, м²: Sn=537/0,6=895 Общая площадь склада трепела, м²: S=66,9 х 5 / 0,8 х 2 = 209 Полная площадь склада трепела, м²: Sn=209/0,6=348

Склад готовой продукции представляет собой хранилище, которое выполнено из железобетона или металла в форме цилиндра. Это - силосы, имеющие диаметр Ш 8, 10, 12, 15, 18 м при соотношении Н/ Ш = 1,5-2. Наиболее экономичны силосы диаметром 10...12 м, их емкость 1200...1500 т. Для цемента каждого вида, каждой марки предусматриваются отдельные силосы. Силосы располагают блоками в два и более ряда, по 4-5 силосов в каждом ряду или строят в одну линию на колоннах вдоль железнодорожной колеи или на железобетонных плитах на грунте.

Расчет количества силосов для складирования сульфатостойкого цемента:

1. Принимая, что диаметр силоса Д=10 м, высота силоса Н=15 м, коэффициент заполнения силоса К=0,9, определяем объем одного силоса, м³: Vc=IIxD²/4 x H x K=3,14х10²/4 x 15 x 0,9=1060

2. Принимая, что суточное количество цемента N_СУТ=1239 т/сут, норма хранения цемента на складе n=12 сут, насыпная плотность цемента 1,45 т/м³, определяем объем цемента, который хранится на складе, м³: V=n/Yн х Ncут = 12/1,45 х 1239=10253

3. Определяем количество силосов, необходимых для хранения сульфатостойкого портландцемента, шт: С=Vцем/Vc=10253/1060=9,67=10



6. Заводская технология производства вяжущего

Приготовление сырьевой смеси для получения портландцементного клинкера

Сырьевыми материалами для получения портландцементного клинкера являются известняк, глина и огарки.

Приготовление сырьевой смеси включает: дробление известняка и глины, получение водной суспензии глины, дозирование известняка, водной суспензии глины и огарков, совместный тонкий помол и смешение компонентов, корректирование состава полученной смеси (шлама) и ее хранение.

Известняк с влажностью 4,5% со склада подается в бункер питателя, а затем ленточным конвейером транспортируется на первичное дробление. Для первичного дробления известняков используют щековые и конусные дробилки. В данной технологии используются щековые дробилки, т.к. они более экономичны при производительности 300-500 т/ч. В щековой дробилке известняк измельчается на куски крупностью до 200-300 мм. Затем известняк ленточным конвейером транспортируется на вторичное дробление. На второй стадии дробления могут быть использованы как молотковые, так и конусные дробилки, однако предпочтение отдают молотковым, так как они могут давать материал в кусках, размер которых меньше в два раза и более размера выпускной щели. В молотковой дробилке известняк измельчается на куски крупностью до 20-25 мм. Для обеспечения бесперебойной работы дробилки загружают из расходных бункеров, снабженных питателями, обеспечивающими непрерывную подачу материалов в количестве, соответствующем производительности дробилок. Вместимость расходных бункеров рассчитывают обычно так, чтобы обеспечить работу дробилок в течение 2-4 ч. Дробленый известняк ленточным конвейером транспортируется на промежуточный склад открытого или бункерного типа.

Глина с влажностью 20,3% со склада подается в бункер пластинчатого питателя, а затем ленточным конвейером транспортируется на дробление. Переработка мягких, пластичных, часто весьма влажных пород (мергелей, глин и др.) в щековых и молотковых дробилках вызывает значительные осложнения, поэтому глину измельчают в валковых дробилках. При измельчении относительно твердых непластичных материалов используют дробилки с рифлеными валками, вязких - зубчатые со скребками, очищающими углубления между зубьями. Измельченная глина ленточным конвейером направляется в глиноболтушку, где смешивается с водой. Глиноболтушка - это круглый или многогранный бассейн, дно и стенки которого футеруют чугунными плитами. В центре бассейна на фундаменте устанавливают вертикальный вал с крестовинами, на которые подвешивают стальные грабли. Вал приводится во вращение электродвигателем. Глину после предварительного измельчения в дробилках до кусков размером не более 20 см разбалтывают с водой, образуется суспензия с частицами до 3-5 мм. Крупные куски и примеси (песок, галька и т. п.), оседающие на дно, периодически удаляют. Полученный шлам насосами перекачивают в запасные бассейны, откуда он поступает на тонкое измельчение в мельницы совместно с другими компонентами сырьевой смеси. В цементном производстве применяют болтушки диаметром 12 м, производительностью до 30-50 м3/ч.

Огарки с влажностью 3% со склада направляются в расходный бункер.

Подготовленные компоненты сырьевой смеси - дробленый известняк, водная суспензия глины и огарки дозируются в автоматических весовых дозаторах и направляются на совместный тонкий помол в шаровую мельницу. Совместное измельчение известняка и глины в присутствии воды обеспечивает тщательное перемешивание исходных материалов. С этой же целью вместе с ними измельчают и корректирующие добавки - огарки, если заведомо известно, что химический состав двух исходных компонентов не позволяет получить клинкер заданного минерального состава.

В производстве портландцемента по мокрому способу сырье размалывают в шаровых мельницах со значительным количеством воды - мокрый помол (обычно при содержании воды до 36-42 % массы сухого вещества, в данном курсовом проекте - 39,7%).

Измельчение подаваемого в мельницу материала в один рабочий цикл до требуемой дисперсности называется одноступенчатым. При измельчении "на проход" получают материал в готовом виде (измельчение по открытому циклу). Применяют также измельчение по замкнутому циклу: материал, выходящий из мельницы, разделяется (классифицируется) на готовый продукт и "возврат", идущий в ту же мельницу на дальнейшее измельчение до требуемой дисперсности. При двух- или трехступенчатом измельчении исходный материал подвергают дроблению или помолу последовательно в двух или трех машинах. При этом из измельчаемого материала после каждой ступени соответствующими аппаратами (грохотами, сепараторами, гидроциклонами и др.) может быть извлечен продукт с необходимой степенью дисперсности.

Помол сырьевых материалов в шаровых мельницах осуществляют по открытому и замкнутому циклам. При мягких материалах применяют наиболее простую схему помола в замкнутом цикле: материал после прохода через обе камеры подают с помощью ковшового элеватора в грохот того или иного типа, из которого продукт с требуемой дисперсностью направляется в сборные бассейны, а крупка поступает в первую камеру на измельчение.

При твердых материалах, предназначаемых для тонкого измельчения в водной среде, иногда используют более сложные схемы замкнутого помола.

Сырье измельчают до степени, характеризуемой обычно остатком на сите №008 не более 5-10 %.

Выходящая из мельницы сырьевая смесь (шлам) имеет влажность 39,7%.[5]

Корректирование состава шлама

Полученный шлам с влажностью 39,7% насосами перекачивают в вертикальные цилиндрические шламбассейны, где его корректируют по химическому составу.

При смешивании сырьевых компонентов не всегда удается сразу получить шлам требуемого химического состава вследствие разнородности сырья, несовершенства дозирующих устройств и других факторов. В связи с этим возникает необходимость в систематическом контроле содержания компонентов в сырьевой смеси и в случае отклонения от принятых значений в корректировании состава шлама. Для этого в него вводят недостающий компонент в соответствующем количестве. В зависимости от состава и однородности сырья, а также от состава и качества выпускаемого цемента сырьевую смесь корректируют по заданному содержанию в ней углекислого кальция (по титру), а также по требуемому коэффициенту насыщения и одному из модулей. Наиболее прост способ корректирования по содержанию углекислого кальция в смеси карбонатного и глинистого компонентов. Шлам признают пригодным для обжига, если его титр соответствует заданному. Шлам должен обладать такой текучестью при минимальном содержании воды, при которой обеспечивалось бы нормальное протекание его по шламопроводам в печь для обжига. Снижение водосодержания в шламе с помощью разжижителей способствует значительной экономии топлива на обжиг клинкера и повышению производительности печных установок.

Корректируют и усредняют шламы в вертикальных цилиндрических резервуарах (шламбассейнах). Бассейны вертикального типа вместимостью 400-1000 м3 сооружают при значительной неоднородности исходного сырья. Они служат для усреднения шлама в относительно небольшом объеме, что обеспечивает быструю и хорошую гомогенизацию смеси. Перемешивание смеси в вертикальных бассейнах пневматическое.

Полученный усредненный шлам сливают в горизонтальные бассейны - горизонтальные железобетонные резервуары круглой формы диаметром до 25 м и больше при высоте 6-8 м, вместимостью 6000-8000 м3, оборудованные крановыми пневматическими мешалками для постоянного перемешивания шлама.

Готовый шлам из горизонтальных бассейнов подается дозирующими устройствами во вращающуюся печь на обжиг.[5]

Обжиг сырьевой смеси

Для обжига сырьевой смеси при мокром способе производства применяют вращающиеся печи длиной 150-185 м и диаметром 4-5 м

Вращающаяся печь работает по следующей схеме.

Шлам из шламбассейна перекачивается насосом в распределительный бак, установленный над печью. Отсюда он через ковшовый питатель или автоматический шламопитатель поступает в печь.

С противоположной стороны в печь вентилятором нагнетается уголь в виде пылевоздушной смеси, которая поступает из углепомольного отделения, размещаемого обычно вблизи печного агрегата. Попадая в раскаленное пространство, уголь воспламеняется. Образующиеся дымовые газы проходят через всю печь, отдавая свою теплоту обжигаемому материалу. По выходе из печи газы с температурой 150-2000С направляются через соединительную (пылеосадительную) камеру в электрофильтры для очистки от пыли. К этим печам обычно устанавливают горизонтальные электрофильтры со степенью очистки 96-98 %. Содержание пыли в очищенных газах по санитарным нормам не должно превышать 0,09 г/м3. Расход электроэнергии на очистку 1000 м3 газа 0,13-0,2 кВт*ч.

Очищенные газы дымососом через трубу выбрасываются в атмосферу. Уловленная пыль в зависимости от ее свойств используется по-разному. Если по химическому составу она мало отличается от шлама, то тем или иным способом ее возвращают в печь. При повышенном количестве в пыли щелочных соединений ее можно использовать в качестве местного вяжущего. При значительном содержании калийных соединений пыль применяют иногда в качестве удобрения в сельском хозяйстве.

Шлам, проходя через печь и подвергаясь воздействию газов все более высокой температуры, претерпевает ряд физических и физико-химических превращений. При 1300-1500 градусах материал спекается, причем образуются клинкерные зерна размером до 15-30 мм и больше. Пройдя зону высоких температур, клинкер начинает охлаждаться потоками более холодного воздуха, поступающего из холодильника. Из печи он выходит с температурой 1000-1100⁰С и направляется в колосниковый холодильник. Здесь он охлаждается до температуры 30-50⁰С воздухом, проходящим через слой материала толщиной 20-25 см. Нагретый воздух из первого отделения холодильника частично направляется в зону горения топлива, а частично выбрасывается в атмосферу.

Охлажденный клинкер при периодических возвратно-поступательных движениях подвижных колосников перемещается вдоль холодильника и попадает на колосниковый грохот и далее в дробилку и бункер. Сюда же направляются и мелкие фракции клинкера, провалившиеся между колосниками, а также прошедшие через ячейки грохота.

Измельченный клинкер металлическими ячейковыми вибрационными и другими транспортерами подается на склад. Хранят клинкер в закрытых или открытых складах с учетом климатических условий.[5]

Помол клинкера с добавками

Клинкер после охлаждения на промежуточном складе подается в расходный бункер, дозируется и направляется на помол.

Гипсовый камень с влажностью 9% со склада подается на первичное дробление в щековую дробилку, затем на вторичное дробление в молотковую дробилку. Подробленный гипсовый камень подсушивается в барабанной сушилке, направляется в расходный бункер, дозируется и направляется на помол.

Трепел с влажностью 10% со склада подается на двухстадийное дробление. Если используется плотная (камневидная) разновидность трепела, то первичное дробление осуществляется в щековой дробилке, а вторичное дробление в молотковой дробилке. Если используется рыхлая разновидность трепела, то первичное и вторичное дробление осуществляются в валковых дробилках. Подробленный трепел подсушивается в барабанной сушилке, направляется в расходный бункер, дозируется и направляется на помол.

Для помола клинкера с добавками применяют почти исключительно шаровые мельницы производительностью до 50-100 т/ч и более.

Клинкер размалывают по открытому или замкнутому циклу с применением одностадийного, а иногда и двухстадийного измельчения.

При помоле материалов наблюдается значительное выделение теплоты, вызывающее нагревание мелющих тел и материала до 120-150⁰С и более, что отрицательно сказывается на производительности помольных установок. В связи с этим размалывать следует только холодный клинкер. Кроме того, большое значение приобретают приемы, способствующие уменьшению температуры материала при его измельчении. Для этого применяют вентиляцию мельниц, а также впрыскивают в них воду. Иногда используют и орошение водой корпуса мельницы снаружи. Вентиляция достигается просасыванием через барабан воздуха со скоростью 0,5-0,7 м/с с помощью аспирационной установки, в состав которой входят вентилятор, циклоны, а также рукавные фильтры или электрофильтр. В последних улавливаются тонкие частички, присоединяемые обычно к общей массе продукта.[5]

Хранение, упаковка и отправка сульфатостойкого портландцемента

Цемент, выходящий из мельничной установки, взвешивают для учета эффективности ее работы, а затем направляют на склады с помощью пневмовинтовых или камерных насосов.



7. Контроль качества

Получать любой продукт, в том числе и цемент, на современных заводах можно только при строгом соблюдении всех технологических требований и правил и осуществления производственного цикла при установленных оптимальных режимах работы всех механизмов и установок. Большое значение при этом имеет контроль производства, в процессе которого:

1. определяют качество исходных материалов и соответствие их свойств требованиям норм и технических условий;

2. выявляют свойства материалов и полуфабрикатов на всех стадиях производства и устанавливают их соответствие тем показателям, которые обеспечивают получение продукции требуемого качества;

3. наблюдают за работой приборов и установок в заданных оптимальных режимах, обеспечивающих качественную переработку материалов при наилучших ТЭП;

4. определяют свойства цемента и их соответствование требованиям стандарта.

Контролировать производство нужно систематически на всех стадиях с помощью современных методов и приборов, обеспечивающих точность и возможность автоматизации контрольных операций. Быстрое вмешательство в ход производственных процессов позволяет устранить отклонения от заданных режимов и параметров и оптимизировать их.

Действенность производственного контроля зависит:

1. от правильного выбора мест отбора проб и определения технологических размеров (температура, влажность и т.д.);

2. от соответствия свойств пробы свойствам материала;

3. от периодичности отбора материала для проб, их величины.

В настоящее время созданы способы автоматического отбора проб материалов в процессе их переработки.

При этом частота операций отбора проб и величина последних зависят от степени однородности материалов, величины потока, гранулометрии и других условий.

Исходные материалы контролируют по химическому составу, содержанию CaCO₃ (титр) в известняковом компоненте, влажности сырья.

В сырьевом отделении проверяют состав смесей, тонкость их измельчения, влажность, текучесть и однородность титра. При производстве цемента становится обычным также контроль содержания в сырьевых смесях CaO; SiO₂; Al₂O₃ и Fe₂O₃.

Качество клинкера определяют часто по его объемной массе, которая при правильном составе сырьевой смеси и надлежащем обжиге во вращающейся печи колеблется обычно в пределах 15,5-16,5 г/м³. Определяют также количество свободной окиси кальция, которое не должно превышать 1% для обычного клинкера и 0,2-0,3% для быстротвердеющего.

Контроль при помоле клинкера с добавками сводится к проверке весового соотношения между клинкером, гипсом и другими компонентами, соответствия степени измельчения цемента нормативам, к контролю температуры клинкера и получаемого продукта и к другим определениям [5].

По межгосударственному стандарту ГОСТ 30515-97:

Отбор проб для производственного контроля осуществляют в соответствии с технологической документацией изготовителя.

Отбор проб для контроля качества цемента третьей стороной в целях инспекционных, сертификационных и других видов испытаний осуществляют только от партии (части партии), принятой службой технического контроля изготовителя.

Результаты испытаний пробы, отобранной в соответствии с требованиями настоящего стандарта, распространяются только на ту партию (часть партии) цемента, от которой отобрана проба.

Для контроля качества цемента составляют одну объединенную пробу из точечных проб, отобранных от каждой контролируемой партии (части партии).

Не допускается составлять объединенную пробу из цемента разных партий.

Для отбора проб, смешивания точечных проб и разделения объединенной пробы на части (лабораторные пробы) применяют оборудование и приспособления, изготовленные из материалов, не реагирующих с цементом.

Не допускается применение оборудования и приспособлений из алюминиевых или оцинкованных материалов. Приспособления должны быть в сухом, чистом виде.

При необходимости применяемое оборудование и места отбора проб должны быть согласованы заинтересованными сторонами до начала отбора проб.

Для отбора проб цемента из емкостей, транспортных средств или упаковки применяемое оборудование и приспособления любой конструкции должны обеспечивать:

-отбор проб на заданной глубине слоя цемента или в заданном месте упаковки;

-защиту отобранной пробы от смешивания с цементом вышележащих слоев при ее извлечении из емкости или упаковки.

Для отбора проб цемента из трубопроводов применяемые пробоотборники любой конструкции должны обеспечивать:

-отбор проб равными частями через равные промежутки времени или другие интервалы, установленные технологической документацией, в течение всего срока заполнения или разгрузки емкости или транспортного средства;

-отбор проб по всему сечению трубопровода либо в том месте, где достигается однородность потока по сечению.

Не допускается устанавливать пробоотборники в местах перегиба трубопроводов, а также вблизи мест сброса материала из аспирационных устройств.

Для смешивания точечных и разделения на части объединенной пробы применяют любое оборудование или приспособление, а также процедуры, обеспечивающие однородность материала в объединенной пробе или ее частях.

Проверку однородности материала в пробе и по сечению трубопровода осуществляют следующим образом. Из двух противоположных четвертей объединенной пробы, разделенной методом квартования, или из каждой лабораторной пробы, полученной разделением объединенной пробы, или одновременно в двух местах на противоположных концах диаметра в сечении трубопровода отбирают навески цемента массой около 100 г каждая, которые подвергают химическому анализу для определения содержания оксидов кальция, кремния и серы (VI). Пробу признают однородной, если расхождение между результатами химического анализа двух навесок не превышает величину максимальной ошибки воспроизводимости по ГОСТ 5382 по каждому из определяемых показателей. При получении неудовлетворительного результата следует откорректировать процедуру отбора пр...