Производство гашеной извести

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

"САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"

Строительно-технологический факультет

КАФЕДРА ПРОИЗВОДСТВО СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗДЕЛИЙ И КОНСТРУКЦИЙ

Курсовой проект

по дисциплине "Вяжущие вещества"

Тема " Производство гашеной извести "

Выполнил:

Студент Джабраилов Р. Д.

Проверил: профессор кафедры ПСМИК

Мизюряев С. А.

Самара

2015

Техническое задание на курсовое проектирование

По дисциплине "Вяжущие вещества"

Тема " производство гашеной извести "

Содержание проекта

1. Пояснительная записка с разделами:

- технологический раздел

- требования по технике безопасности

- требования по охране окружающей среды

- экономические показатели

- список использованных источников

2. Графическая часть

- технологическая схема (лист формата А1)



Содержание

1. Характеристики выпускаемой продукции

1.1 История извести

1.2 Воздушная известь

2. Области применения воздушной извести

2.1 Виды сырья для производства воздушной извести

2.2 Требования предъявляемые к сырью для производства воздушной извести

2.3 Складирование сырья

3. Технологическая часть

3.1 Подготовка сырья

3.2 Термическое отделение

3.3 Гашение

3.4 Устройство дробилок

3.5 Устройство вращающейся печи

3.6 Устройство гидраторов

4. Контроль качества продукции

5. Хранение готовой продукции

6. Техника безопасности

7. Мероприятия по охране окружающей среды

8. Экономические показатели

Список используемой литературы



1. Характеристики выпускаемой продукции

1.1 История извести

Первые исторические доказательства систематического использования человеком извести и основных компонентов извести и гипса были обнаружены археологами.

Так, в Кайену (Турция) известь смешивалась с песком и применялась для покрытия террас (8,000 гг. до н.э.)

В Йифте (Израиль) были обнаружены полы из извести и камня, помещённые на основание из глины (7,000 гг. до н.э.)

В Лепенски Вир (Сербия) были обнаружены полы домов, построенных на растворах с использованием извести, песка и глины (6.000 гг. до н.э.)

На Шерси (Тибет) известь использовалась для строительства пирамид (3000 г. до н.э.) гипс известь складирование дробилка

В Кафайе (Месопотамия) была обнаружена обжиговая печь, датированная 2,450 г. до н.э.

calce: le piramidi В Каире (Египет) известь использовалась для строительства пирамиды Хеопса, а в сочетании с гипсом - для нанесения штукатурки, на которой рисовались иероглифы. Даже закрывающая дверь гробницы была сделана из камня и известкового раствора (2500 г. до н.э.).

Широкомасштабное и систематическое использование извести началось во времена греческой цивилизации в 1500 - 2000 гг. до н.э. В Италии, похоже, её начали применять на более позднем этапе (1,000 г. до н.э.), следуя примеру римлян и этрусков.

1000-е гг. до н.э. ознаменовались строительством стены Иерихона (23 мили от Иерусалима) для защиты города от врагов. В Библии говорится, что стена была разрушена иудеями после того, как они поселились на Земле Обетованной.

В то время, когда использование извести пропагандировалось в Италии римлянами, во многих других частях света, даже если они находились на больших расстояниях друг от друга, были обнаружены артефакты, сделанные человеком из извести. В Центральной Америке они оставили о себе память в виде пирамид и дворцов племени майя и инков. В Китае - это Великая Стена, построенная династией Чин в 228 г. до н.э., в Монголии и Индии - множество храмов и частных домов.

Несмотря на то, что римляне начали использовать известь немного позже, первое упоминание о её использовании было связано с акведуками и Аппианской дорогой, восходящей к 300 г. до н.э. По сути, мы обязаны именно римской цивилизации за классификацию извести, способы её использования и производства.

Эмпедокл, поэт и учёный великой Греции, который жил в период с 482 по 426 гг. до н.э. в сицилийском городе Агридженто, в своей книге "Природа" описывает множество природных явлений и впервые рассказывает о "цикле извести".

Эмпедокл пишет: "Существует некая магия в собирании камней с земли, их разрушении огнём, затем соединении с водой. А если эту массу выставить на воздух, то она станет такой же твёрдой, как изначальный камень".

1.2 Воздушная известь

Строительной воздушной известью называется продукт, получаемый из известковых и известково-магнезиальных карбонатных пород обжигом их до возможно полного удаления углекислоты и состоящий преимущественно из оксида кальция. Содержание примесей глины, кварцевого песка и т. п. в карбонатных породах не должно превышать 6--8 %. При большем количестве этих примесей в результате обжига получают гидравлическую известь.

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

Различают следующие виды воздушной извести: известь негашеную комовую; известь негашеную молотую; известь гидратную (пушонку); известковое тесто.

Известь негашеная комовая - представляет собой смесь кусков различной величины. По химическому составу она почти полностью состоит из свободных оксидов кальция и магния с преимущественным содержанием СаО. В небольшом количестве в ней могут присутствовать неразложившийся карбонат кальция, а также силикаты, алюминаты и ферриты кальция и магния, образовавшиеся во время обжига при взаимодействии глины и кварцевого песка с оксидами кальция и магния. Комовая негашеная известь является только полуфабрикатом, из которого получают два различных продукта: при помоле - молотую негашеную известь и при гашении - гашеную известь. Она представляет собой кусковую обожженную известь, которая может содержать примеси мелких частиц извести и золы сгоревшего топлива. Гашеная известь-пушонка представляет собой порошкообразный продукт гашения комовой извести. Известковое тесто - тестообразный продукт гашения комовой или молотой извести. Комовую негашеную известь отгружают в крытых вагонах навалом или в контейнерах. Молотую негашеную известь всех видов можно отгружать в цементовозах, контейнерах или в бумажных битумированных мешках из крафт-целлюлозы. Гашеную известь отгружают в цементовозах, контейнерах или непропитанных мешках из крафт-целлюлозы. В герметической таре срок хранения молотой негашеной извести не ограничивается.

Известь негашеная молотая - порошковидный продукт тонкого измельчения комовой извести. По химическому составу она подобна комовой извести. Если производится с минеральными добавками, то после дробления известь и добавки дозируют, а потом осуществляют тонкий помол смеси. Дробление производится на ударно-центробежных дробилках до размера частиц не более 5-10мм. Выбор агрегата для тонкого измельчения зависит от степени обжига комовой извести, наличия неоднородностей (недожог, пережог, твёрдые включения). Следует учитывать и склонность частиц к агрегированию при слишком тонком помоле. Средне- и сильнообожженную известь измельчают в коротких шаровых мельницах с сепараторами. Температура материала при помоле не должна превышать 50-700С. Мягко обожжённую известь без недожога, пережога и кварцевых включений измельчают в роликовых, валковых, бегунковых или маятниковых мельницах. Совместный помол извести с добавками в шаровых мельницах эффективен при условии, что известь и добавки близки по плотности и размалываемости. Если эти показатели сильно отличаются, то целесообразнее производить раздельный помол компонентов с последующим тщательным смешиванием. При необходимости получения извести очень тонкого помола применяют вибрационные мельницы. Длительность хранения извести на складе не должна превышать 5-10 суток во избежание значительной гидратации и карбонизации. Упаковывают известь в битуминизированные мешки, контейнеры.

Гидратная известь - высокодисперсный сухой порошок, получаемый гашением комовой или молотой негашеной извести соответствующим количеством жидкой или парообразной воды, обеспечивающим переход оксидов кальция и магния в их гидраты. Гидратная известь состоит преимущественно из гидроксида кальция Са(ОН)2, а также гидроксида магния Mg(OH)2 и небольшого количества примесей (как правило, карбоната кальция). Гидратная известь - высокодисперсный продукт с размером частиц порядка 5мкм, получаемый гашением комовой негашеной извести водой, взятой в количестве, достаточном для перевода оксидов в гидроксиды. По уравнению реакции гидратации оксида кальция для полного прохождения процесса достаточно 32,13% воды по отношению к массе оксида кальция. Однако в процессе гашения выделяется значительное количество теплоты и часть воды испаряется, поэтому на практике для гашения извести в пушонку берут около 70% воды. Гидратная известь состоит в основном из гидроксидов кальция и магния, содержит некоторое количество карбоната кальция и другие примеси. Получают гидратную известь, как правило, на специальных предприятиях, хотя её можно получить и непосредственно на строительной площадке. Как показывает практика, известь, длительное время хранившаяся на складе, гасится очень медленно. Это объясняется тем, что при длительном хранении начинается самопроизвольное гашение извести за счет влаги воздуха, а затем карбонизация гидратированного слоя, который становится малопроницаемым для воды.

Известковое тесто - продукт, получаемый при гашении извести водой, взятой в количестве, достаточном для протекания реакции гидротации оксидов и образования пластичной, тестообразной массы. Это количество воды составляет обычно 2,5 л на 1 кг извести. Частицы гидроксида кальция мельче, чем при гашении в пушонку. Тесто содержит 50-55% твёрдой фазы и 45-50% механически и адсорбционно связанной воды. Для промышленного получения известкового теста известь гасят большим количеством воды. Полученное при этом известковое молоко отстаивается для отделения воды и "вызревает". В промышленности широко применяется механизированный способ получения известкового теста

Магнезия - содержится обычно в карбонатных породах в широких пределах -- от 0,5--3 до 10--20% и более. Присутствуя в извести в оличестве до 5--8 %, она относительно мало влияет на свойства продукта. При повышенном содержании магнезии известь приобретает слабые гидравлические свойства, что должно учитываться при длительном хранении известкового теста. В зависимости от содержания оксида магния различают следующие виды воздушной извести: кальциевую--MgO не более 5 %, магнезиальную -- MgO от 5 до 20 % и доломитовую -- MgO от 20 до 40 %.

Качество воздушной извести оценивается по разным показателям, основным из которых является содержание в ней свободных оксидов кальция и магния (активность извести). Чем выше их содержание, тем выше качество извести.

По ГОСТ 9179--77 в зависимости от суммарного количества оксидов кальция и магния известь делят на три сорта. В негашеной кальциевой извести 1-го сорта активных оксидов кальция и магния должно быть не менее 90 %, 2-го сорта не менее 80 % и 3-го сорта не менее 70 %. В магнезиальной и доломитовой извести количество свободных оксидов кальция и магния должно быть: в 1-м сорте не менее 85 %, во 2-м сорте не менее 75 % и в 3-м сорте не менее 65 %.

Известь, предназначенная для производства автоклавных изделий, не должна содержать более 5 % оксида магния. Активность высококачественных сортов маломагнезиальных известей достигает 93--97 %.

Негашеная комовая и молотая известь оценивается также по содержанию в них углекислоты и потерям при прокаливании при 950--1000 °С в течение 30 мин.

Важным показателем строительных свойств воздушной извести является выход теста. Он определяется количеством известкового теста (в л), получаемого при гашении 1 кг извести. Чем выше выход теста, тем оно пластичнее и тем больше его пескоемкость, т. е. тем больше песка оно может принять при изготовлении удобообрабатываемых пластичных растворов. Высококачественные сорта извести при правильном гашении характеризуются выходом теста в 2,5--3,5 л и больше. Такие извести называют жирными. Известь с меньшим выходом теста считают тощей.

Кроме того, в соответствии с ГОСТ 9179--77 извести различают по скорости гашения. К быстрогасящимся относятся извести со скоростью гашения не более 8 мин, к среднегасящимся -- не более 25 мин, к медленногася-щимся -- более 25 мин. За скорость гашения принимается время от момента смешивания порошка извести с водой до момента достижения максимальной температуры и начала ее снижения.

К молотой негашеной извести предъявляются требования не только по суммарному содержанию свободных оксидов кальция и магния, но и по тонкости измельчения.

Основным показателем гидратиой извести (пушонки), а также известкового теста является содержание в них активных оксидов кальция и магния. По этому признаку эти виды извести делят на два сорта: минимально допустимое содержание активных СаО и MgO в высушенном продукте 1-го сорта -- 67%, 2-го сорта -- 60%.

В молотую негашеную известь, а также в гидратную известь допускается вводить тонкоизмельченные минеральные добавки (доменные и топливные шлаки, золы, вулканические породы, кварцевые пески, трепел и т. п.) в таком количестве, чтобы содержание CaO+MgO в кальциевой негашеной извести 1-го сорта было не менее 65 %, а 2-го сорта--55 %. При введении тех же добавок в гидратную известь активность должна быть не менее 50 % (1-й сорт) и 40 % (2-й сорт).

Влажность гидратиой извести не должна быть более 5 %* Воздушная известь 1-го сорта без добавок с Государственным Знаком качества должна отвечать дополнительным требованиям, в частности коэффициент вариации по содержанию активных СаО и MgO не должен быть более 3 %. Содержание же активных СаО и MgO в гидратиой извести должно быть не менее 70 %, а влажность должна быть не более 4 %. При поставке извести, аттестованной Государственным Знаком качества, в паспорте и ярлыке должно быть нанесено изображение Государственного Знака качества по ГОСТ 1.9--67 (с изм.).

Определение физико-механических свойств и химический анализ всех видов извести производят по ГОСТ. 22688--77.



2. Области применения воздушной извести

Область применения извести многогранна и важна. Наиболее крупными потребителями данной продукции являются черная металлургия, строительная индустрия, целлюлозно-бумажная промышленность, химическая промышленность, сахарная промышленность и сельское хозяйство. Также в значительных объемах известь используется для охраны окружающей среды (нейтрализация сточных вод и дымовых газов).

Охрана окружающей среды: Известь используется при очистке дымовых газов от оксида серы. Известь смягчает воду, осаждает органические вещества, находящиеся в воде, а также производит нейтрализацию кислых природных и сточных вод.

Сельское хозяйство: При внесении извести в почву устраняется вредная для сельскохозяйственных растений кислотность. Почва обогащается кальцием, улучшается обрабатываемость земли, ускоряется гниение гумуса, при этом заметно снижается потребность во внесении больших доз азотных удобрений. Известняк используется для улучшения качественной характеристики почвы, например, в сельском хозяйстве. Воздействием извести раскисляется почва, пополняется запас кальция в коллоидном комплексе почвы, повышается доступность фосфора для растений, улучшает физические свойства почвы, её водный и воздушный режим. В сельском хозяйстве известь используется для известкования - дезинфекции животноводческих ферм, бытовых помещений. В животноводстве и птицеводстве гидратная известь используется для подкормки с целью устранения дефицита кальция в рационе животных, а также для общего улучшения санитарных условий содержания скота.

Металлургия: Неоценимо значение применения извести в горнодобывающей и перерабатывающей металлургической промышленности. Известь - необходимый компонент в технологическом процессе обогащения полиметаллических и железистых руд горно-обогатительных комбинатов.

Химическая промышленность: Перспективно применение гидратной извести и известковых сорбентов для получения химически осажденного высокодисперсного карбоната кальция, используемого при изготовлении высших сортов мелованной бумаги и как наполнителя в электронной, электротехнической, кабельной, резинотехнической, лакокрасочной, парфюмерной и фармацевтической промышленности.

А так же известь используется для получения гипохлорита кальция, для получения фторида кальция.

В нефтехимической промышленности известь используется как нейтрализатор кислых гудронов.А так же в качестве реагента в основном органическом и неорганическом синтезе.

Строительство: Известь - один из самых экологически чистых строительных материалов. Строительную известь применяют для приготовления строительных растворов, в производстве известково-пуццолановых вяжущих, в производстве термоизоляционных материалов, для изготовления искусственных каменных материалов -- силикатного кирпича, силикатных и пеносиликатных изделий, шлакобетонных блоков, газобетона (газосиликата), а также в качестве покрасочных составов, в производстве сухих строительных смесей: штукатурных, клеевых, композиций для заделки межплиточных швов, кладочных составов, шпатлевок.

Пищевая и кожевенная промышленность: Известь применяется в основном как омылитель жиров.

Текстильная промышленность: Известь применяется при обработке тканей в процессе крашения.



2.1 Виды сырья для производства воздушной извести

Для производства извести используются осадочные карбонатные горные породы, состоящие из углекислого кальция, углекислого магния и различных примесей, а также отходы некоторых производств (например, сахарных заводов). Карбонатные породы с содержанием углекислого кальция СаСОз не менее 70°/о называются известняками. Карбонат кальция состоит из 56% СаО и 44% СО2.

Известняки образовались в основном из останков живых организмов, обитавших миллионы лет назад в морской воде. Скопления скелетов, раковин, панцирей, в состав которых входил углекислый кальций, образовали известняковый ил, который под действием огромного давления столба воды и вышележащих пластов уплотнялся. Чем больше времени прошло с момента образования таких скоплений, тем более плотным является известняк.

Некоторая часть известняков образовалась химическим путем вследствие перехода растворимой в воде двууглекислой соли кальция в нерастворимую углекислую (химические известняки).

Все известняки классифицируют по двум признакам: по структуре, т. е. по строению материала, и по химическому составу. По структуре различают следующие виды известняков: зернисто-кристаллической известняк, или мрамор; плотный известняк; рыхлый известняк; мел; известняковый туф; известняк-ракушечник.

Мрамор отличается максимальным содержанием СаС03. Кристаллическая структура в мраморе видна даже невооруженным глазом. Объемный вес мрамора составляет 2600--2800 кГ/м3, предел прочности при сжатии соответственно 700--1200 кГ/см2у коэффициент теплопроводности 2,8 ккал/м * ч * град.

Мрамор в основном применяется в качестве отделочного материала. Некоторые разновидности мрамора Кольского полуострова, а также отходы мрамора.

Объемный вес известняка находится в пределах 2400-2600 кГ/м3, твердость по десятибалльной шкале равна 3, предел прочности при сжатии колеблется от 200 до 800 кГ/см2, коэффициент теплопроводности 2,5 ккал/м * ч * град.

Карьерная влажность мраморов и плотных известняков невысокая 2-4%. Плотный известняк характеризуется высоким содержанием СаС03, однако иногда имеет значительное количество примесей.

Рыхлый известняк состоит из отдельных шаровидных сцементированных зерен известняка, внутри которых находятся песчинки и другие посторонние тела. Предел прочности рыхлого известняка значительно ниже, чем плотного, и составляет 100-- 200 кГ/см2. Объемный вес известняка в пределах 1800- 2200кГ/м3. Влажность доходит до 8--10% * Коэффициент теплопроводности составляет 1--1,5 ккал/м- наград. Такие известняки называются оолитовыми. Они встречаются в природе довольно редко. Используются оолитовые известняки в основном для обжига на известь.

Известняковый туф отличается пористостью, ноздреватостью структуры и низким пределом прочности при сжатии. Известняковый туф и рыхлые известняки используются в основном при производстве известняковой муки для сельского хозяйства.

Мел или землистый известняк имеет рыхлую структуру. Мел состоит из останков микроскопических организмов и является отложением неглубоких морей. Объемный вес мела находится в пределах 1300--1800 кГ/м3. Предел прочности при сжатии 4,0-- 80 кГ/см2. Карьерная влажность мела колеблется в широких пределах 16--30%. Чистый мел служит высококачественным сырьем для производства извести во вращающихся печах.

Известняк-ракушечник образовался из остатков крупных раковин и относится к мягким пористым карбонатным породам, которые используются для обжига на известь во вращающихся печах. Объемный вес ракушечника 800--1800 кГ/м3; предел прочности при сжатии 100--200 кГ/см2; коэффициент теплопроводности 0,25--0,4 ккал/м * ч * град.

Кроме углекислого кальция, в состав известняков входят углекислый магний и примеси (песок, глина, и т. п.). Известняки, примеси песка и глины в которых не превышают 2%, в зависимости от содержания карбоната магния подразделяются на следующие виды:

известняк чистый кальциевый (мраморовндный известняк, чистый мел) с содержанием MgC03 до 2%;

известняк чистый слабо доломитизированный с -содержанием MgC03 в пределах 2--7%;

известняк чистый доломитизированный с содержанием MgC03 от 7 до 19%;

чистый доломит с содержанием MgC03 в пределах 45--46%>.

Наиболее распространенными примесями в карбонатных породах являются кремнезем (в виде песка) и окислы железа и алюминия. Так как глина -- это соединение кремнезема с водой и окисью алюминия, то сумма окислов SiCb-f АЬОз+РегОз называется глинистыми примесями. В тех случаях, когда кремнезем равномерно распределяется по всему слою известняка, порода называется опокой.

2.2 Требования предъявляемые к сырью для производства воздушной извести

Присутствие в сырье кремнезема ухудшает полезные свойства воздушной извести (снижается ее пластичность и вяжущие свойства) и затрудняет ведение процесса обжига. Поэтому для производства воздушной извести обычно применяют чистые известняки с содержанием кремнезема 1--2% и редко с содержанием до 3%.

Глинистые примеси в количестве до 2% не изменяют свойства воздушной извести. Известняки с содержанием глинистых примесей от 2 до 8% называются слабо мергелистыми известняками, а получаемая из них известь -- слабогидравлической. При содержании глинистых примесей в пределах 8--21% известняки называются мергелистыми, а получаемая из них известь -- сильногидравлической. Карбонатную породу, содержащую от 21 до 50% песчано-глинистых веществ, называют мергелем. Слабогидравлическая известь в обычном виде гасится частично, а сильно- гидравлическая вообще не гасится. Для придания ей вяжущих свойств гидравлическую известь подвергают тонкому помолу.

Таблица 1. Сортность и нормируемые показатели качества карбонатных пород для производства гашеной извести

Наименование показателей	Классы карбонатных пород
	А	Б	В	Г	Д	Е	Ж
Содержание ,не менее,%	92	86	77	72	52	47	72
Содержание ,не более,%	5	6	20	20	45	45	8
Содержание глинистых примесей , не более,%	3	8	3	8	3	8	20

Карбонатные породы в зависимости от прочности подразделяются на твердые, средней твердости, мягкие и очень мягкие. Твердые (Т) с пределом прочности при сжатии в МПА (кг/см2 ) более 60 (600); средней твердости (СТ) от 30 до 60 (от 300 до 600) ; мягкие (М) от 10 до 30 (от 100 до 300); очень мягкие (ОМ) менее 10 (100). Прочность породы определяется в насыщенном водой состоянии. Породы карбонатные (кроме М и ОМ) не должны содержать пылевидные, илистые и глинистые частицы, в т.ч. глину в комках, в количестве более 3%. Карбонатные породы не должны содержать зерен пластинчатой или игловатой формы более 15% по массе.

Основные месторождения сырья

Основные месторождения сырья для изготовления извести располагаются: в Ленинградской, Архангельской, Вологодской, Тульской, Белгородской, Воронежской областях, в Подмосковье, в Предуралье, Поволжье, Краснодарском крае, на Северном Кавказе, на Урале, в нескольких районах Восточной Сибири. Одними из самых распространенных стали известняки Мячковского горизонта (Рязанская область) и Владимирский известняк.

2.3 Складирование сырья

Складское хозяйство предприятия, изготовляющего известь, состоит из открытых или закрытых площадок, емкостей и хранилищ. Промежуточные (складские) емкости позволяют предприятию накапливать в них одно-двухмесячный запас сырьевых материалов, топлива и продукции для бесперебойной работы основного технологического оборудования.

Различают склады, служащие для хранения сырья, топлива и готовой продукции.

Склады заводов часто получают сырье и топливо по железной дороге. Транспортируется оно обычно в саморазгружающихся вагонах, реже на платформах грузоподъемностью 50 т.

При доставке сырья автомобильным транспортом склад обычно представляет собой открытую бетонированную площадку с эстакадой, на которую заезжают самосвалы.

Сырье поступает на склад в фракционированном или не фрак- ционированном виде. В первом случае оно распределяется со склада по приемным бункерам печей. Во втором --его вначале отправляют в приемные бункера дробильно-сортировочной установки, а после дробления и рассева ленточными транспортерами распределяют по приемным бункерам обжиговых печей.

Для доставки известняка со склада к приемным бункерам применяют опрокидные вагонетки узкой колеи, которые откатывают при помощи маневровых лебедок МОЛ-1 и МОЛ-2; бульдозеры; мостовые грейферные краны грузоподъемностью 5 и 10 г.

А-А

Рис. 1. Склад известняка и твердого топлива:

* ' железнодорожная эстакада, 2 -- мостовой грейферный кран, 3 -- приемные бункера,

4 --маневровая лебедка, 5 -- место хранения угля, 6 -- место хранения известняка, 7 траншея для выгрузки камня из саморазгружающихся вагонов

Типовой склад сырья и твердого топлива большой емкости (рис. 1) протяженностью 100--130 м имеет бетонированный пол и стенки и оснащен двумя мостовыми кранами 2 длиной 32 м и грузоподъемностью 10 т. Одной своей стороной склад примыкает к приемным бункерам дробильно-сортировочного отделения 3 (или приемным бункерам печей). Противоположная сторона склада оборудована эстакадой с железнодорожным путем. Сырье 6 складируется в средней части площадки, а топливо 5 с обоих сторон от сырья.

Полувагоны с сырьем разгружают вдоль склада по обе стороны от эстакады. Выгрузочные люки полувагонов открывают вручную (при односторонней выгрузке) или при помощи механизмов, укрепленных на фермах мостового крана. Железнодорожный состав перемещают при помощи маневровой лебедки 4. Сырье и топливо загружают в приемные бункера мостовыми кранами.



3. Технологическая часть

3.1 Подготовка сырья

Перед обжигом известняк соответствующим образом подготавливают: сортируют по размеру кусков и, если необходимо, более крупные негабаритные куски дробят .

Так как размеры глыб добытой горной породы нередко достигают 500 - 800 мм и более, то возникает необходимость дробления их и сортировки всей полученной после дробления массы на нужные фракции. Это осуществляется на дробильно-сортировочных установках, работающих по открытому или замкнутому циклу с использованием щековых, конусных и другого типа дробилок. Дробить и сортировать известняк целесообразно непосредственно на карьере и доставлять на завод лишь рабочие фракции.

Измельчением называется процесс превращения крупных кусков материала в мелкие под действием внешних сил. Величина внешних сил должна быть достаточной для преодоления внутренних сил сцепления частиц материала.

Процесс измельчения характеризуется степенью (коэффициентом) измельчения i, величина которой показывает, во сколько раз уменьшился средний размер кусков материала после измельчения по отношению к их первоначальному среднему размеру:

i=

где Dср -- среднеарифметическое значение трех размеров куска (длина, ширина, высота) до измельчения; dcp -- тоже после измельчения

При грубом измельчении (дроблении) коэффициент измельчения i составляет 3--20.

Процесс дробления условно делят на три стадии: крупное дробление --с измельчением кусков материала от 1500-- 1000 мм до 300--200 мм, среднее дробление -- от 300--200 мм до 80--20 мм и мелкое дробление -- от 80--20 мм до 10--3,0 мм.

Различают четыре способа воздействия на материал при измельчении: раздавливание, раскалывание, истирание и удар. Способ измельчения выбирают, учитывая свойства материала: для твердых эффективным являются удар и раскалывание, для вязких- истирание, для хрупких-раскалывание

Дробление и помол являются основными технологическими стадиями при производстве извести. Дроблению подвергают карбонатное сырье перед загрузкой в печной агрегат.

На многих участках известкового производства материал сортируют по размеру зерен (кусков). Разделение материалов производится механическим, воздушным, магнитным и гидравлическим способом.

Наиболее широкое применение нашел механический способ сортировки, или грохочение. Грохочение применяют перед дроблением, а также в промежутке между первичной или вторичной стадиями дробления.

Грохочение выполняется грохотами -- сортировочными машинами, снабженными поверхностями грохочения. Применяют три вида поверхностей грохочения: параллельные колосники, листы со штампованными или просверленными отверстиями (решета) и проволочные плетеные ткани (сетки или сита). В последнее время наряду с металлическими ситами начинают применять более стойкие резиновые и капроновые сетки.

Количество получаемых при грохочении фракций материала

3.2 Термическое отделение

Процессы, протекающие при нагревании углекислого кальция и известняков

При обжиге карбонатного сырья для получения воздушной извести основным процессом является диссоциация углекислого кальция, сопровождающаяся поглощением теплоты, по следующему уравнению:

СаСО3(тв)+178,58 кДж = СаО(тв)+СО2(г).

Для разложения углекислого кальция требуется большое количество теплоты -- 1780 кДж на 1 кг СаСО3.

Диссоциация карбоната кальция -- типичный пример обратимой реакции, направление которой зависит от температуры и парциального давления СО2 в окружающей среде. Для интенсификации реакции диссоциации уменьшают парциальное давление СО2, удаляя ее из печи, а также повышают температуру обжига по сравнению с теоретически необходимой.

Практически при обжиге парциальное давление углекислого газа в печном пространстве намного менее 0,1 МПа (содержание углекислоты колеблется в пределах 30--40 % ). вследствие чего температура диссоциации СаСО3 не превышает 824--844 °С. Однако при обжиге кускового известняка, как только поверхностная оболочка на кусках, состоящая из оксида кальция, достигает видимой толщины, содержание углекислого газа вблизи зоны реакции повышается до 100 %, и температура диссоциации соответственно возрастает.

Степень и скорость реакции разложения углекислого кальция зависят от перепада температур у поверхности кусков и в их центре, размера кусков, упругости (парциального давления) углекислого газа, наличия в известняке примесей и др. Совершенно очевидно, что диссоциация карбоната кальция в центре крупных кусков намного отстает по времени от диссоциации на их наружной поверхности. На практике важно соблюдать необходимую длительность обжига различных по размеру и форме кусков карбоната кальция.

Теоретические и опытные данные по продолжительности декарбонизации известняка в различных печных агрегатах в зависимости от размера частиц и температуры обжига. Из этих данных следует, что с уменьшением размера обжигаемого зерна известняка время декарбонизации уменьшается. С уменьшением же размера зерен и одновременным повышением температуры обжига время полной декарбонизации частиц уменьшается в еще большей степени. Следовательно, основными путями увеличения скорости обжига известняка в печных агрегатах являются уменьшение размера обжигаемого зерна, отвод выделяющегося углекислого газа и повышение температуры обжига. Однако с повышением температуры обжига известняка изменяются свойства получаемой извести, увеличиваются ее плотность и размер кристаллов оксида кальция, уменьшается скорость гашения.

Практически температура обжига известняка в заводских условиях составляет 1000--1200°С. Это вызвано тем, что на заводе обжигают большое количество сырья с колеблющимся химическим составом, содержащее различные примеси, причем скорость обжига в этом случае приобретает большое значение. Поэтому в производстве приходится применять более высокие температуры обжига, чем в лаборатории. На каждом заводе температура обжига известняка устанавливается в зависимости от его плотности, наличия в нем примесей, типа печи и других факторов. При обжиге более плотных известняков удаление из обжигаемых кусков углекислоты затруднено и требует более высокой температуры. Наличие глинистых и магнезиальных примесей в известняках способствует выделению при обжиге углекислого газа и снижению температуры обжига.

Плотные мрамороподобные известняки, не содержащие значительного количества примесей, обжигаются при температуре до 1300 °С, а иногда и превышающей ее. Более низкая плотность и присутствие примесей позволяют снизить температуру обжига извести. При использовании в качестве сырья магнезиальных известняков температура обжига может быть даже ниже 1000°С.

При неправильной эксплуатации печи, а также при попадании в нее кусков известняка больших размеров или более высокой плотности, на что не рассчитан установленный на заводе режим обжига, часть материала не дожигается, так как не успевает декарбонизировать-ся. Такой недожог уменьшает выход теста из кипелки, так как недожженная часть материала при гашении не рассыпается в порошок и остается в виде кусков. Вредного влияния на качество извести недожог не оказывает. При слишком высокой температуре обжига возможен пережог извести, при котором появляется крупнокристаллический оксид кальция. Пережог ухудшает качество извести, так как вызывает медленное гашение ее частиц. Последние могут полностью гаситься в сооружении и вызвать в нем не только трещины, но и разрушение. Крупные кристаллы оксида кальция в пережженной извести образуются в результате перекристаллизации СаО под воздействием расплава зольной части топлива или длительного нагрева при высокой температуре.

При получении молотой негашеной извести недожженные и пережженные частицы измельчаются и не являются отходом, причем вредное действие пережога при надлежащей тонкости помола уменьшается. Однако даже очень тонкий помол не может полностью устранить влияние пережога.

Зона разложения СаСО3 в каждом куске распространяется от поверхности к его внутренним слоям с определенной скоростью, зависящей от температуры обжига, а также от структуры камня. Так, например, при температуре окружающей среды 900 °С скорость распространения зоны разложения СаСО3 в известняке средней плотности составляет примерно 3 мм в 1 ч, а при 1100°С--14 мм в 1 ч. Следовательно, скорость обжига кусков известняка при 1100°С в 4,7 раза.больше, чем при 900 °С. С повышением температуры обжига удельный расход топлива уменьшается. Однако для получения быстрогасящейся извести необходимо вести обжиг до полной декарбонизации углекислого кальция при возможно более низкой температуре и минимальном выдерживании материала в этих условиях ("мягкий" обжиг).

3.3 Гашение

Гашение комовой извести в пушонку, известковое тесто и молоко обычно осуществляют на заводе-потребителе или вблизи от строительной площадки (растворные узлы).

Централизованное производство пушонки имеет ряд преимуществ: известь выпускается более высокого качества и низкой себестоимости; получаемая потребителем пушонка представляет собой готовый продукт, используемый на стройке непосредственно; гидратная известь удобнее транспортируется и точнее дозируется, чем комовая негашеная; значительно увеличиваются сроки хранения извести.

Гашение комовой извести в пушонку производят ручным и механизированным способом. Вручную известь гасят методом опрыскивания слоя комовой извести или методом погружения в воду извести, находящейся в металлической корзине. Оба эти способа дорогие и нерациональные по сравнению с механизированным.

Механизированным способом известь гасят в аппаратах--гидраторах.

Гашение извести в пушонку осуществляется в гидраторах периодического и непрерывного действия.

Гашение извести в известковое молоко осуществляют в аппаратах непрерывного действия с вращающимся барабаном.

3.4 Устройство дробилок

Дробилки, применяемые в известковом производстве, по конструкции и принципу действия разделяют на следующие типы; щековые (рис. 25, а), в которых раздавливание и частичное истирание материала происходит между неподвижной и подвижной щеками;

Рис. 25. Схемы работы дробильно-помольных машин:

а -- щековых дробилок, . б -- конусных дробилок,

в -- валковых дробилок, г -- дробилок и мельниц

ударного действия, д--шаровых мельниц; 1 -- не-

подвижный конус, 2 -- подвижный конус

конусные (рис. 25, б), раздавливание и истирание материала в которых происходит между неподвижным наружным 1 и вращающимся внутренним 2 конусами;

валковые (рис. 25, в), в которых материал измельчается раздавливанием и частичным истиранием между вращающимися навстречу валками;

ударного действия (рис. 25, г), в которых материал измельчается вследствие ударов по кускам быстро вращающихся молотков, кусков друг о друга, о плиты брони и колосники. Мельницы подразделяются на следующие типы: быстроходные ударного действия, аналогичные с молотковыми дробилками (рис. 25, г), бывают шахтные с шарнирно-подвешенными молотками, аэробильные с жестко укрепленными молотками и карзинчатого типа или дезинтеграторы; мельницы работают по принципу удара и отчасти истирания;

тихоходные (рис. 25,б), измельчающие при вращении материал по принципу удара и частичного истирания свободно

Щековые дробилки. Щековые дробилки (рис. 26) применяют для крупной и средней стадии дробления. Конструктивно дробилки различаются по двум признакам: по характеру движения подвижной щеки (простое и сложное качание) и по расположению оси ее подвеса (верхнее--у загрузочного отверстия и нижнее -- у выходного).

Рис. 26. Щековые дробилки:

а -- с простым качанием щеки, б -- со сложным качанием щеки; 1 -- рама, 2 -- неподвижная плита, 3 -- съемные плиты, 4 -- ось, 5 -- маховик, б---эксцентриковый вал, 7--шатун, 8 -- пружина, Р--штанга, 70 --распорные плиты, 11 -- подвижная щека

Конусные дробилки. Конусные дробилки более сложные агрегаты, в связи с чем реже применяются в известковом производстве. Их преимуществом являются высокая производительность, непрерывность процесса измельчения, постоянство размера продуктов дробления.

Дробилки для среднего и мелкого дробления выпускаются в зависимости от назначения трех типов: нормальные, средние и короткоконусные. Различие между ними заключается в конфигурации дробящих конусов и различной форме подвижной и неподвижной брони.

В конусных дробилках (рис. 28) измельчение материала происходит между вращающимися дробящим внутренним 1 и неподвижным наружным 2 конусами. Внутренний конус совершает качания, дробя материал при сближении конусов и выталкивая его вниз при удалении. Опорное кольцо 3 станины соединено резьбой с регулировочным кольцом 4 неподвижного конуса.

При вращении регулировочного кольца размер выпускной щели дробилки изменяется. При попадании в дробилку недро- бимого тела опорное кольцо поднимается, сжимая пружины 5, и предотвращает поломку дробилки.

Рис. 28. Конусная дробилка:

1-- внутренний дробящий конус, 2 -- неподвижный наружный конус, 3 -- опорное кольцо, 4 -- регулировочное кольцо, 5 -- пружина. 6 --дробящие плиты

Валковые дробилки. Валковые дробилки применяют в основном для измельчения мягких материалов (мел, уголь) небольших размеров (до 150 мм). По количеству валков дробилки разделяют на одновалковые, двухвалковые и многовалковые.

Двухвалковая зубчатая дробилка (пис. 29) состоит из станины 1, зубчатых дробящих валков (ведомого подвижного 4 и ведущего неподвижного 5), редуктора 9 и приводного вала 10. Валок состоит из рабочего вала 11, на который насажен пустотелый стальной барабан 7, снабженный сменными зубьями 6 из марганцовистой стали.

Вал ведущего валка 5 закреплен в неподвижно установленные роликовые подшипники 8. Вал ведомого валка 4 закреплен в подшипниках 12, положение которых фиксируется с одной стороны распорами, а с другой -- мощными пружинами 2 с регулируемым натягом. Требуемый размер щели между валками устанавливается передвижением подшипников 12. Пружины предохраняют дробилку от разрушения при попадании в нее не- дробимых тел.

Рис. 29. Валковая дробилка:

1 -- станина, 2 -- пружина, 3-- зубчатые колеса, 4-- ведомый валок, 5 -- ведущий валок, 6 -- сменные зубья, 7 -- барабан, 8 -- неподвижный подшипник, 9 -- редуктор, 10 -- приводной вал, 11--рабочий вал. /2 -- подвижный подшипник

трубная многокамерная мельница с разгрузкой через полую цапфу. Барабан 1 мельницы разделен несколькими межкамерными дырчатыми перегородками (5; 6; 7). Днища 2 и 9, закрывающие с обеих сторон барабан, выполнены заодно с пустотелыми цапфами, которыми барабан опирается на литые чугунные подшипники с баббитовой заливкой. Подшипники снабжены системой централизованной смазки, обеспечивающей подогрев масла зимой и охлаждение летом. Внутренняя поверхность барабана и торцовых днищ футерована броневыми плитами 4 из марганцовистой стали.

В первых двух камерах в качестве мелющих тел используются стальные шары, а в последующих -- цильпебс. Мелющие тела загружают в камеры мельницы через люки 5 с крышками. Диафрагма, установленная у разгрузочного днища, состоит из дырчатой перегородки 7, пустотелого конуса 8 и приваренных к нему радиально направленных лопастей. Кожух 10 служит для подсоединения к аспирационной системе. Мельница приводится во вращение от электродвигателя 11 через двухступенчатый редуктор 12 и вал центрального привода.

Рнс. 32. Однокамерная шаровая мельница:

/ -- электродвигатель привода, 2 --муфта, 3 -- редуктор, 4 -- зубчатая муфта, 5 -- цилиндрический патрубок, 6 -- разгрузочное устройство,7и12 --цапфы, 8 -- люк, 9 -- футеровочные плиты, 10 -- барабан, //--загрузочный патрубок

3.5 Устройство вращающейся печи

Длинная вращающаяся печь с теплообменньши устройствами внутри корпуса (рис. 87) состоит из следующих основных узлов: цилиндрического корпуса 8 с надетыми на него бандажами 2, роликовых опор 1, предохранительных упоров и контрольных роликов, установленных на опорах, и привода.

Корпус вращающейся печи представляет собой полый свар-ной барабан диаметром от 2,2 до 5 м, установленный при помо-щи бандажей на роликовые опоры. Каждая опора состоит из Двух опорных роликов с четырьмя подшипниками скольжения и клиновинтовыми упорами, воспринимающими осевое давление печи.

Опорные ролики передвигаются и закрепляются в направляющих либо параллельно оси печи, либо под некоторым углом, что необходимо для периодического подъема или опускания печи по роликам при ее эксплуатации. Подшипники роликовых опор имеют водяное охлаждение.

В каждом подшипнике установлены маслоуказатель и сигнализирующий термометр, автоматически предупреждающий о перегревах.

Рис. 87. Длинная вращающаяся печь с теплообменными устройствами внутри корпуса:

7 -- роликовые опоры, 2 -- бандажи, 3 -- подвенцовая шестерня, 4 -- редуктор привода, 5 -- электродвигатель, 6 -- головка печи, 7 -- кольца жесткости, 8 -- цилиндрический корпус, 9 -- венцовая шестерня, 9, 11 и 14 -- теплообменные устройства, 12 -- пылеосадительная камера, 13 -- течка сырья

Для контроля величины предельного осевого смещения корпуса печи от нормального положения по обе стороны от бандажа расположены контрольные ролики, вращение которых свидетельствует о наличии предельного смещения. В пролетах между опорами для повышения жесткости корпуса установлены кольца жесткости 7..

Корпус -печи имеет наклон 3--4% 'к горизонту и вращается со скоростью 0,5--1,2 об/мин от электродвигателя 5, соединенного с корпусом через редуктор 4, подвенцовую 3 и венцовую 9 шестерни. Кроме того, современные печи снабжают вспомогательным приводом небольшой мощности, служащим для вращения печи со скоростью около 4 об/мин в периоды пуска и остановки, а также при ремонтных работах.

Привод печи и опорные ролики установлены с гем же уклоном, что и корпус печи. Внутренняя часть стального корпуса выложена огнеупорной футеровкой.

Печь работает по принципу противотока. Сырье подается со стороны верхнего "холодного" конца печи по течке 13, а со стороны нижнего "горячего" конца (головки печи 6) поступает топливо. Отходящие газы удаляются со стороны холодного конца печи, -проходят предварительную очистку в пылеосадительной камере 12 и окончательную в электрофильтре, а затем дымососом выбрасываются через дымовую трубу в атмосферу.

Печь имеет следующие технологические зоны: зону подсушки сырья, где материал теряет влагу и подогревается до температуры ПО--120° С; зону подогрева, ,в которой материал -нагревается до температуры 900°С; зону обжига (декарбонизации), где при температуре газов 1250--1300° С происходит разложение сырья с выделением СОг и образованием свободной окиси кальция; зону предварительного охлаждения извести до температуры 1000° С.

Для нормальной работы печи большое значение имеет правильная футеровка ее зон. Это обуслов .ено тяжелыми условиями службы футеровки в связи с вращением печи, вызывающим сотрясение кладки и ее истирание движущимся материалом.

При обжиге извести холодные зоны футеруют фасонным шамотным кирпичом, а зону обжига -- хромомагнезитовым. Шамотный кирпич укладывают на огнеупорных растворах. Толщина швов кладки не должна превышать 2--3 мм.

Для снижения теплопотерь через корпус между рабочим слоем и стальным корпусом выкладывают второй, подстилающий, слой из теплоизоляционного огнеупора. Такие двухслойные футеровки используют в основном в низкотемпературных зонах.

Для улучшения теплообмена между газовым потоком и материалом в холодной части длинных печей размещают внутренние теллообменные устройства 10, 11, 14. Для известеобжигательных печей применяют цепные, экранирующие и ячейковые теплообменники.

Цепной теплообменник -- устройство, в котором происходит теплообмен газов и материала, прогрев цепей печными газами и отдача тепла нагретыми цепями материалу. На практике применяют три способа навески цепей навеску со свободными концами, гирляндную навеску с креплением за оба конца и хордовую навеску.

Экранирующий теплообменник (рис. 88) представляет собой совокупность мелких литых элементов 1, рабочая часть которых имеет пирамидальную форму, выступающую над поверхностью футеровки 2. Элемент крепится в футеровке при помощи ножки 3, выполненной в виде клина " расположенной в шве огнеупорной кладки (между кирпичами).

Совокупность металлических пирамидальных элементов образует экранирующую (подшипованную) поверхность футеровки, интенсивно воспринимающую тепло от газового потока и передающую его материалу. Экранирующие элементы изготовляют штамповкой из стали Х-28. Теплообменник рекомендуется располагать в месте, соответствующем интервалу нагрева материала 100--800° С.

Рис, 88. Экранирующий теплообменник:

1 -- литые элементы, 2 -- футеровка, 3 -- ножки элементов

Ячейковый металлический теплообменник (рис. 89) из жаропрочной стали (или жаропрочного чугуна) надежен по конструкции и эффективен в теплотехническом отношении. Он состоит из полок 1, шарнирно соединенных с башмаками 2, которые приварены к корпусу печи 3. Теплообменник делит поперечное сечение печи на секции (ячейки), в которых интенсивность отдачи тепла от газов к материалу значительно увеличивается.

Ячейковый теплообменник имеет длину 10--12 м. Он позволяет снизить температуру газового потока на 200--250° С, а тем пературу материала .повысить от 100--150 до 500--550° С. Теплообменник устанавливают на таком расстоянии от холодного конца печи, где материал имеет нулевую влажность.

Рис. 89. Ячейковый металлический теплообменник:

1 -- полки, 2 -- башмаки, 3 -- корпус печн

Холодильник вращающейся .печи служит для снижения температуры выходящей из печи извести с 1000 до 120--200° С и возврата физического тепла извести в печь с охлаждающим ее воздухом. В промышленности используются холодильники одно- и многобарабанного типа.

Однобарабанный холодильник представляет собой вращающийся стальной барабан диаметром 2--2,5 м и длиной 20--38 м, снабженный внутри металлическими полками и радиальными перегородками . Барабан установлен с уклоном 3,5% к горизонту на двух роликовых опорах 9 и приводится во вращение со скоростью 3 об/мин от электродвигателя через редусгор и зубчатую передачу .

Многобарабанный (рекиператорный) холодильник состоит из 10--12 охладительных барабанов, расположенных вокруг горячего конца печи и сообщающихся с ней посредством патрубков, через которые известь выходит из печи в холодильник, а нагретый вторичный воздух поступает из холодильника в печь.

Горячая часть каждого барабана футерована .плитами из жароупорного чугуна. Поверхность плит снабжена выступами, способствующими движению извести и улучшению ее теплообмена с воздухом.

3.6 Устройство гидраторов

...