Разработка материального баланса и основные проектные технологические решения цеха обжига цементного завода

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Белорусский национальный технический университет

Кафедра «Строительные материалы и технология строительства»

Пояснительная записка

к курсовому проекту

По дисциплине «Вяжущие вещества»

Тема: «Разработка материального баланса и основные проектные технологические решения цеха обжига цементного завода»

Погребицкий К.И.

Минск 2021

Содержание

Введение

1. Характеристика продукции (ГОСТ, ТУ)

2. Технологическая часть

3. Мероприятия по охране труда и окружающей среды

Список использованной литературы

Введение

В связи с большим промышленным, военным и гражданским строительством в начале XIX в. велись работы над решением проблемы получения гидравлического вяжущего вещества из искусственной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины. Созданное новое вяжущее вещество было названо портландцементом, так как оно в затвердевшем виде по цвету и прочности сильно походило на портландский камень, добываемый вблизи города Портланд.

На сегодняшний день цемент вместе с бетоном является вторым после воды наиболее употребляемым ресурсом на земле: ежегодно его потребление на нашей планете составляет около 1 тонны на человека. Цемент производится в 156 странах мира. Цементная промышленность имеет ключевое значение для экономического развития, поскольку производит основной вид строительных материалов для жилищного, промышленного строительства и для строительства объектов инфраструктуры. Темпы ее развития в 1,5-2 раза выше, чем темпы роста мирового ВВП.

Цемент - один из базовых строительных материалов, который называют «хлебом строительства». Являясь основным вяжущим компонентом, цемент находит широкое применение в производстве бетона, железобетона, строительных растворов, а также в асбестоцементной, нефтедобывающей и других отраслях промышленности. Он пользуется спросом при возведении новых промышленных объектов, реконструкции и строительстве зданий и сооружений, в том числе гидротехнических объектов, индивидуальном строительстве. Уникальные свойства цемента позволяют на его основе изготавливать специальные конструкции, такие как железнодорожные шпалы, строительные блоки, панели и плитки, многие другие изделия.

В 1825 г. В Москве была опубликована книга Егора Челиева под названием «Полное наставление, как изготавливать дешевый и лучший мергель или цемент, весьма прочный для подводных строений, как-то: каналов, мостов, плотин, подвалов, погребов и штукатурки каменных и деревянных строений». Егор Челиев описывает способ производства вяжущего из смеси извести или известковой штукатурки с глиной.

Изобретателем современного портландцемента часто считают англичанина Джозефа Аспдина. В 1824 г. Он получил патент на изготовление вяжущего вещества из смеси извести с глиной обжигом до ее полного удаления углекислоты. Егор Челиев уже описал применявшийся метод изготовления гидравлического вяжущего, который был более совершенным, чем способ Джозефа Аспдина. Поэтому основоположником производства портландцемента в на постсоветском пространстве считают Челиева. Мощность первых заводов была не велика и составляла десятки тонн цемента в год.

Большое разнообразие строительных конструкций, особенности их сооружения и существенные различия условий службы при различных видах агрессивных воздействий вызвали необходимость создания цементов со специфическими техническими свойствами, которые бы отвечали различным требованиям при строительстве гидроэлектростанций, в транспортных сооружениях, при промышленном производстве сборных, обычных и преднапряженных железобетонных конструкций, в строительстве морских и океанических сооружений, для автомобильных дорог и аэродромов, в гражданском строительстве, при бурении нефтяных и газовых скважин, для производства асбестоцементных изделий, огнеупорных бетонов и т.д.

В 1962 г. по выпуску цемента СССР вышел на первое место в мире, опередив США. В 2019 году его производство составило немногим более 4 100 миллионов тонн. Подавляющая часть его производства приходится на Азию. Только Китай произвёл 2 200 миллионов тонн цемента и при этом собственного производства ему не хватило. Статистические службы «Поднебесной» сообщили о частом импорте этого материала. Это несмотря на то, что производство цемента в Китае составляет 53,7% от общемирового!

В январе 2021 года предприятиями Республики Беларусь было выпущено 224,4 тысячи тонн цемента, что на 7,4% больше, чем в январе 2020 года. Объем производства товарного бетона составил 59,4 тысячи м3, что на 41,8% меньше, чем в январе 2020 года.

Объем производства извести в январе 2021 года сократился на 19,3% по сравнению с прошлым январем и составил 25,4 тысячи тонн. Объем производства гипса вырос на 22,1% и составил 6,4 тысячи тонн.

Неуклонно растущий спрос на цемент, ставит остро вопрос о расширении производства данного материала. Технический прогресс в строительной индустрии, расширение фундаментальных знаний в области химии цемента, возросшая актуальность проблемы экономии топливно-энергетических ресурсов - все это вызвало необходимость усиления научных работ по специальным цементам, различающимся по химическому составу.

1. Характеристика продукции

Технические требования

Портландцементы следует изготовлять в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке.

Основные параметры:

По вещественному составу портландцементы подразделяют на виды:

- портландцемент (без минеральных добавок и добавок-наполнителей);

- портландцемент с добавками (с активными минеральными добавками и добавками-наполнителями не более 20%).

По прочности при сжатии в 28-суточном возрасте белые портландцементы подразделяют на марки:

- портландцемент - 400, 500, 550 и 600;

- шлакопортландцемент - 300, 400 и 500;

- портландцемент быстротвердеющий - 400 и 500;

- шлакопортландцемент быстротвердеющий - 400

Условное обозначение портландцементов должно состоять из:

наименования цемента - портландцемент (допускается применять аббревиатуру наименования - ПЦ);

наименования цемента - портландцемент песчанистый (допускается применять аббревиатуру наименования - ПЦП);

- сорта цемента - по п. 1.2.2;

- марки цемента - по п. 1.2.3;

- обозначения максимального содержания добавок в цементе (вида цемента) - Д0, Д20;

- обозначения пластификации или гидрофобизации цемента - ПЛ, ГФ;

- обозначения настоящего стандарта.

Пример условного обозначения портландцемента с добавками, 2-го сорта, марки 400:

Портландцемент 400-Д20-ГОСТ 965-89

Характеристики:

При производстве портландцементов применяют:

- портландцементный клинкер, по химическому составу соответствующий технологическому регламенту;

- гипсовый камень по ГОСТ 4013. Допускается применение фосфогипса, борогипса, фторогипса по соответствующей нормативно-технической документации (НТД);

- добавки по соответствующей НТД.

В портландцементе не допускается содержание активных минеральных добавок и добавок-наполнителей, а в портландцементе с добавками допускается их суммарное содержание до 20% массы цемента, в том числе активных минеральных добавок осадочного происхождения не более 10% и добавок-наполнителей не более 10%.

Допускается введение в портландцементы специальных добавок не более 2% массы цемента.

Допускается введение в портландцементы технологических добавок, не ухудшающих их строительно-технические свойства, не более 1%, в том числе органических не более 0,15% массы цемента.

Допускается по согласованию изготовителя с потребителем введение в портландцементы пластифицирующих или гидрофобизующих добавок не более 0,5% массы цемента в пересчете на сухое вещество добавки.

Предел прочности портландцементов при сжатии в возрасте 28 сут должен быть не менее:

39,2 МПа - для гарантированной марки 400;

49,0 МПа - для гарантированной марки 500.

Коэффициент вариации предела прочности портландцементов каждого вида и марки при сжатии в возрасте 28 сут, рассчитанный по результатам испытаний за квартал, не должен быть более 7%.

Изготовитель должен определять активность при пропаривании каждой партии портландцементов.

Содержание ангидрида серной кислоты (SO(3)) в портландцементах должно быть не более 3,5% по массе.

Содержание в портландцементном клинкере оксида магния (MgO) не должно быть более 4%, закиси железа (FeO) - более 0,5%, нерастворимого остатка - более 1,5% по массе.

Начало схватывания портландцементов должно наступать не ранее 45 мин, а конец - не позднее 10 ч от начала затворения.

Портландцементы должны показывать равномерность изменения объема при испытании образцов кипячением в воде.

Тонкость помола портландцементов должна быть такой, чтобы остаток на сите с размером ячейки 0,08 мм по ГОСТ 26633-91 СТБ 2115-2010 был не более 15% массы просеиваемой пробы.

Маркировка и упаковка:

Портландцементы маркируют и упаковывают по ГОСТ 22237.

2. Технологическая часть

Требования к сырьевым материалам

Основными видами сырья, применяемого для производства портландцементного клинкера, являются известковые и глинистые породы. Используются и другие виды природного сырья, а также искусственные материалы, являющиеся отходами других отраслей промышленности.

Углекислый кальций СаСО₃ образует следующие виды известняковых горных пород, характеризующихся различной степенью цементации кристаллов: плотный известняк, известняк-ракушечник, землисто-рыхлый известняк или мел, известковый туф, алитовый известняк.

Мел - основной вид карбонатного сырья при производстве портландцемента.

Карбонатный компонент должен быть сложен тонкодисперсным кальцитом; включения трудно измалываемого крупнокристаллического кальцита недопустимы из-за слабой его реакционной способности при обжиге портландцементного клинкера.

Влажность этого материала колеблется в пределах 3 - 10%. Мел содержит до 90% и более углекислого кальция и небольшие количества кварцевого песка, глинистых минералов и др. По химическому составу этот материал характеризуется преимущественным содержанием окиси кальция (до 50% и более), СО₂ (до 40% и более). Мел содержит также небольшие количества кремнезема, глинозема и др. Содержание окиси кальция более 3-3,5% и серного ангидрита SO₃ более 1,5-1,7% недопустимо. Прочность на сжатие 250 - 300 МПа.

Глинистые породы - второй основной компонент портландцементных сырьевых смесей. Основой глин являются водные алюмосиликатные минералы.

Характерный признак кристаллических решеток всех глинистых материалов - слоистое строение. Это обуславливает способность глин расщепляться на тонкие частицы, самопроизвольно деспиргирваться в воде, набухать.

Для цементного производства используют следующие виды глинистых пород: глину, суглинок, глинистые сланцы, лесс и лессовидные суглинки.

Глины - тонкодисперсные осадочные горные породы, образующие с водой пластичное тесто и сохраняющие после высыхания приданную им форму, состоящие из различных минералов: каолинита, гидрослюд и других гидроалюмосиликатов,

Глинистое сырье имеет разнообразный минералогический и гранулометрический состав даже в пределах одного месторождения. Химический со-став глин характеризуется наличием трех оксидов SiO₂ - 60…80%, Al₂O₃ - 5…20%, Fe₂O₃ - 3…15%. В небольших количествах в глинах могут содержаться MgO и CaO в виде углекислых солей. Присутствуют и растворимые соли содержащие Na₂O, K₂O. Эти примеси, а также MgO нежелательны. Их содержание в глинах по возможности должно быть минимальным.

К химическому составу глинистых пород, используемых при производстве цемента, предъявляются следующие требования. Количество CaO неограниченно. Допустимое содержание MgO зависит от содержания его в известковом компоненте и ограничивается условием получения клинкера с содержанием MgO не более 5%. Содержание Na₂O, K2O в сумме не должно превышать 3-4%, а SO₃ не более 1%.

Глинистые породы обеспечивают в сырьевой смеси необходимое количество и соотношение кислотных оксидов SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃.

Глина должна иметь равномерную структуру, не содержать включений крупных зерен кварца других крупнообломочных пород, вызывающих затруднения при помоле и трудно осваиваемые при обжиге.

При обжиге труднее всего вступают во взаимодействие крупнокристаллический кварцевый песок, крупные частицы полевого шпата и слюд. В связи с этим количество крупных фракций более 0,2 мм не должно превышать 10%.

Влажность глин колеблется в пределах 15 - 25%. Объемная масса комовой глины 1800-2000. Плотность глин составляет 1,7-2,1. Глина содержит не менее 50% частиц размером 0,01 мм, в том числе не менее 25-30% частиц размером 0,001 мм.

Гипс при получении портландцемента вводится в клинкер в виде гипсового камня. Гипсовый камень CaSO₄2H₂O - горная порода осадочного происхождения.

Гипс в цемент вводят при помоле клинкера в количестве 3-5% для регулирования сроков схватывания цемента. Требования к качеству гипсового камня регулируются ГОСТ 4013-82. По содержание CaSO₄2H₂O в предварительно высушенном веществе гипс подразделяется на сорта.

Месторождение Бельки расположено в Сенненском и Витебском районах Витебской области, в 1 км северо-западнее железнодорожной станции Лычковского.

Предварительно оцененные запасы доломитов составляют 903 млн. тонн.

Глубина залегания доломитов изменяется от 12,8 до 35,0 м, мощность доломитов 18,2-31,0 м.

Доломиты серые, скрытокристаллические, крепкие, часто трещиноватые, часто слабоглинистые, в нижней части глинистые. Полезная толща подстилается доломитовыми мергелями с прослойками доломита, песками и глинами.

Содержание СаО в доломитах колеблется от 20,1 до 31, %, MgO - от 14,3 до 21,2%, SiO₂ - от 1,6 до 9,8%, Al₂O₃ - от 0,4 до 9,1%, Fe₂O₃ - от 0,2 до 3,6%. cреднее водопоглощение - 4,0%, пористость - 14,4%, плотность - 2,85 г./см3, объемная масса 2,43 г./см3, прочность при сжатии - 646 кг/см2, преобладающая марки щебня по дробимости 400-800.

Доломиты и вскрышные породы обводнены.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Описание технологического процесса

Производство портландцемента песчанистого может быть разделено на два комплекса мероприятий. Первый из них включает изготовление клинкера, а второй - получение портландцемента измельчением клинкера совместно с гипсом и добавление песка.

Производство портландцемента состоит из следующих основных операций:

- добычи известняка (мела) и глины;

- подготовки сырьевых материалов и приготовления из них однородной смеси заданного состава;

- обжига сырьевой смеси до спекания с получения клинкера;

- помола клинкера в порошок с небольшим количеством гипса;

В качестве мела при производстве портландцемента используется мел месторождения «Бельково», а в качестве глинистого сырья - глина того же месторождения. В качестве добавки, вводимой при помоле клинкера, применяется двуводный гипс.

Породы мела дробятся в одну стадию. Мел подается в молотковую дробилку, где он измельчается до кусков размером 10 мм. После дробления мел дозируется весовыми дозаторами и подается в шаровую мельницу для совместного помола с глинистым материалом.

Глина, в свою очередь, дробится в валковой дробилке и после перерабатывается в водную суспензию (шлам) в глиноболтушках. При этом получается суспензия с размером частиц до 3-5 мм. После предварительной подготовки глина дозируется и подается в шаровую мельницу.

В настоящее время для мокрого измельчения мела (известняка) совместно с глиной получили широкое распространение мельницы самоизмельчения «Гидрофол».

При смешивании мела с глиной не всегда удается получить шлам требуемого химического состава из-за 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 величин, в корректировании состава шлама. Для этого в него вводят недостающий компонент в соответствующем количестве.

В зависимости от состава и однородности сырья, а также от качества выпускаемого цемента, сырьевую смесь корректируют по заданному содержанию в ней CaCO₃ и по требуемому коэффициенту насыщения и одному из модулей. Корректирование и усреднение шламов осуществляется в шлам-бассейнах.

После корректирования шлам подается на обжиг. Куда добавляется и песок. Обжиг тонкоизмельченной сырьевой смеси - важнейшая стадия технологии производства цемента. Для обжига сырьевой смеси применяются вращающиеся печи. Температура обжига смеси во вращающихся печах достигает 1500°С.

После печи клинкер поступает в холодильник, где охлаждается до температуры 150-200°С.

До помола клинкер подвергается маганизированию, которое заключается в том, что после обжига клинкер до трех и более суток хранится на складе, в результате чего клинкер остывает до температуры окружающей среды (ниже 30°С). Кроме того, имеющаяся в клинкере негашеная известь, частично гасится парами воды при контакте с влажным воздухом; в клинкере заканчивается переход недостаточно стабилизированного минерала белита из в- в г - модификацию с увеличением объема, что растрескивание, а иногда и частичное рассыпание клинкерных зерен; может происходить частичная кристаллизация стекловидной фазы с ослаблением межкристаллических связей в зерне клинкера, вплоть до распада. Отмеченные эти превращения делают клинкер более рыхлым, что облегчает его помол в мельнице, увеличивая ее производительность и уменьшая удельный расход электроэнергии на производство цемента.

Многие свойства портландцемента определяются не только химическим и минералогическим составом клинкера, формой и размерами кристаллов алита, белита и др., но и в большей степени тонкостью помола продукта, его гранулометрическим составом и формой частичек порошка.

С увеличением тонкости помола цемента повышается его прочность и скорость твердения, но лишь до показателей удельной поверхности 7000-8000 см²/г. С этого предела обычно наблюдается ухудшение прочностных показателей.

Помол клинкера осуществляется в многокамерных шаровых мельницах, куда одновременно подается гипс. При помоле материалов наблюдается значительное выделение тепла, вызывающее нагрев мелющих тел и материала до температуры 120-150°С и более, что отрицательно сказывается на производительности помольных установок. По данным С.М. Рояка и В.З. Пироцкого, на измельчение клинкера до удельной поверхности 2500 см²/г при температуре 40°С затрачивается около 24 кВт ч/т, при температуре 120°С - 34 кВт ч/т и при 150°С - 39 кВт-ч/т. При тонкости помола до 3300 см²/г с увеличением температуры материала расход еще более повышается (до 130 кВт ч/т при 150°С). Это объясняется значительной агрегацией мелких частиц при повышенных температурах, вследствие испарения воды, адсорбированной частицами и препятствовавшей их слипанию. В связи с этим следует размалывать только холодный клинкер. Чтобы снизить температуру цемента и предотвратить слипание частиц в камеры мельницы впрыскивают распыленную воду в количестве 0,5-1% от массы цемента, при достижении цементом температуры выше 100-110°С.

Снизить температуру цемента можно также интенсивной аспирацией. При аспирации из мельницы удаляются наиболее тонкие фракции цемента. Большие объемы холодного воздуха (до 300см³ на 1т цемента), пропускаемые через мельницу, охлаждают футеровку корпуса, мелющие тела и цемент.

После помола клинкер идет на склад в цементные силосы и со склада отгружается потребителю.

Обжиг сырьевой смеси, и получение клинкера сопровождается сложными физическими и физико-химическими процессами, в результате которых из исходных компонентов спекшиеся зерна размером до 2-Зсм, состоящие в основном из минералов C₃S, в-C₂S, C₃A, C₄AF и стекловидной фазы.

Характер процессов, протекающих в сырьевой смеси, определяется температурой обжига. Условно вращающуюся печь можно разделить на следующие зоны:

- зона сушки: шлам, попадая в печь, подвергается действию отходящих газов нагретых до высокой температуры (t=300-600°C). При этом происходит испарение воды, шлам загустевает. Когда значительная часть воды испарилась, образуются крупные комья, распадающиеся затем на мелкие частицы, вследствиеухудшения связующих свойств глиняного компонента. Процесс испарения из шлама воды длится примерно до температуры 200°С, так как влага, содержащаяся в тонких порах и капиллярах материала, испаряется медленно.

- зона подогрева: в этой зоне материал нагревается до температуры t=500-600°C, при том происходит выгорание органических веществ и теряется вода, содержащаяся в минералах глинистого компонента. Потеря химически связанной воды (дегидратация) приводит к тому, что глинистый компонент теряет связующие свойства. При этом происходит частичное или полное разложение глинистых минералов на свободные оксиды SiO₂ и А1₂Оз, а также декарбонизация углекислого магния MgCO_3. Удаление воды приводит к потере пластичности глинистым материалом, рассыпается в порошок и поступает в зону декарбонизации.

В смеси начинаются реакции в твердом состоянии между его составляющими. При этом наблюдается сцепление отдельных частиц порошка и образование гранул различного размера.

зона декарбонизации: В этой зоне протекает процесс разложения углекислого кальция CаСОз. Здесь потребление тепла наибольшее, так как происходит эндотермическая реакция разложения СаСОз с образованием СаО и СО₂. В этой зоне возникают реакции между основным оксидом СаО и кислотными оксидами глинистого компонента А1₂О₃, SiO₂ и Fe₂O₃ c образованием CaO•SiO₂, СаО•А1₂О₃, СаО•Fе₂Оз. Температура обжигаемого материала в зоне декарбонизации колеблется в пределах 900 - 1200°С.

- зона экзотермических реакций: В этой зоне взаимодействие между основными и кислотными оксидами протекает с большей скоростью вследствие более высокой температуры. Эти твердофазовые реакции осуществляются с выделением теплоты. При температуре 1200°С и более происходит насыщение образовавшихся ранее низкоосновных соединений до соответствующих клинкерных минералов: C₂S, C₃S, СзА, С₄АF. Реакция образования алюминатов, силикатов и алюмоферритов кальция является экзотермической, что приводит к повышению температуры материала на 200 - 250°С на коротком участке печи. При температуре 1300°С твердофазовые процессы образования минералов заканчиваются, и материал к этому времени состоит из образовавшихся соединений C₂S, C₃A, С₄АF, С₂F, СаО, MgO, C₁₂A₇.

- зона спекания: В этой зоне температура подымается до 1300-1500°С, происходит спекание материала, вследствие образования в нем расплава в количестве 30%. Оптимальная температура спекания зависит от свойств исходных материалов, наличия в них примесей, тонкости измельчения, однородности смеси.

После расплавления в зоне спекания части материала, и образования жидкой фазы в твердом состоянии остается главным образом только двухкальцевый силикат C₂S, который частично также растворяется в жидкой фазе. Соединяясь в расплавленном состоянии с оксидом кальция, C₂S образует C₃S, менее растворим в расплаве, чем C₂S и поэтому выкристаллизовывается из жидкой фазы. При этом количество СаО и C₂S в расплаве уменьшается, и в нем растворяются новые порции этих соединений, которые опять вступают в реакцию и т.д.

Образование C₃S в условиях обжига завершается за 25…30 мин. Увеличение продолжительность выдержки материала в зоне спекания с одной стороны способствует более полному усвоению СаО, а с другой стороны может вызвать чрезмерное укрупнение кристаллов алита, что скажется на качестве.

- зона охлаждения: В этой зоне температура клинкера понижается с 1300 до 1000°С, в результате чего расплав кристаллизуется и из него выделяются минералы СзА, C₄AF, C₂S, MgO, С₃S, а часть жидкой фазы затвердевает в виде стекла.

График тепловой обработки

На рисунке показано распределение температуры материала и газового потока по длине барабана вращающейся печи, работающей по мокрому способу производства.

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

I-зона испарения;

II-зона подогрева и дегидратации;

III-зона декарбонизации;

IV-зона экзотермических реакций;

V-зона спекания;

VI-зона охлаждения;

Режим работы цеха

Режим работы цеха является основой для расчета производительности, потоков сырья, оборудования. Он определяет количество рабочих дней в году, количество смен работы в сутки и рабочих часов в смене.

Режим работы основных цехов и отделений в течение года:

карьер и дробильное отделение - 307 дней по 16 часа в сутки (4912);

отделение помола сырья - 307 дней по 24 часа в сутки (7368);

отделение помола цемента - 307 дней по 24 часа в сутки (7368);

цех обжига клинкера - 337 дней по 24 часа в сутки (8088);

силосно-упаковочное отделение - 365 дней по 24 часа в сутки (8760);

Исходные данные при расчете:

Способ производства - мокрый

Годовая производительность цеха - 1 600 00т. по клинкеру

Состав портландцемента песчанистого:

Клинкер - 72%

Гипс - 3%

Песок - 25%

Состав сырьевой смеси:

Известняк - 61.95%

Глина - 17.4% 13.05%

Песок - 25%

Естественная влажность сырьевых материалов:

Мел - 4%

Глина - 15%

Гипс двуводный - 6%

Песок - 10%

Влажность шлама - 36%

Потери при прокаливании сырьевой смеси -34.34%

Производственные потери:

Сырьевых материалов - 2,5%

Клинкера - 0,5%

Цемента - 1%

Коэффициент использования вращающихся печей - 92%

Определяем производительность по цементу:

1 600 000*(100/75) = 2 133 333 т/год

где 75 - содержание клинкера в цементе, %

1 600 000 - годовая производительность цемента по клинкеру, т/год

При коэффициенте использования вращающихся печей - 0,92, печи работают в течении года

365*0,92=337 сут. или

337*24=8 088 ч.

Отсюда часовая производительность всех печей составит:

2 133 333/ 8 088 = 263,76 т/ч

Следовательно, в данном расчете к установке принимаем две вращающиеся печи производительностью по 104 т/ч (модель Ш4.0Ч60 м производства ООО «Чжэнчжоуская Горная Машина»)

Материальный баланс цеха обжига:

Производительность двух вращающихся печей:

104*2=208 т/ч

208*24=4 992 т/сут

4 992*8 088=1 682 304 т/год

Расчет расхода сырьевых материалов.

Расход сырьевых материалов составляет 208 т/ч

Теоретический удельный расход сухого сырья для производства клинкера определяют с учетом потерь при прокаливании:

208/(100-34,34)=3,16 т/т, клинкера

где 34,34 - потери при прокаливании сырьевой смеси.

Для обеспыливания отходящих газов вращающихся печей устанавливают электрофильтры, что дает возможность считать потери сырья с отходящими газами не более 1% тогда расход сухого сырья составит:

3.16*100/(100-1)=3.19 т/т, клинкера

3.19*100=319 т/ч

319*24=7 656 т/сут

319*8 088=2 580 072 т/год

Определяем расход отдельных компонентов сырьевой смеси:

Мела -

3.19*(61.95/100)=1,976 т/т, клинкера

1.976*100=197,6 т/ч

197.6*24=4 742.9 т/сут

197.6*8 088=1 598 354 т/год

Глины -

3,19*(13,5/100)=0,43 т/т, клинкера

0,43*100=43 т/ч

43*24=1 032 т/сут

43*8 088=347 784 т/год

Песка -

3,19•(25/100)=0,797 т/т, клинкера

0,797•100=79,7 т/ч

79,7*24=1 912,8 т/сут

79,7*8 088=644 613 т/год

С учетом естественной влажности расход сырьевых материалов соответственно составит:

Мела -

2,67*100/(100-4)=2,78 т/т

2,78*100=278 т/ч

278*24= 6 672 т/сут

278*8 088=2 248 464 т/год

Глины -

0,43*100/(100-15)=0,505 т/т, клинкера

0,505*100=50,5 т/ч

50,5*24=1 212 т/сут

50,5*8088=408 т/год

Песка-

0,797*100/(100-10)=0,885 т/т, клинкера

0,885*100=88,5 т/ч

88,5*24=2 124 т/сут

88,5*8088=715 788 т/год

Расчет расхода шлама.

Часовой расход шлама рассчитывается по формуле:

А_с• 100

А_ш=

(100 - щ_ш) ? г_ш

Где А_{ш -} расход шлама, м³/ч

А_с - расход сухого сырья, т/ч

щ_ш - влажность шлама, %

г_ш - удельный вес шлама, т/м³

Тогда на печь необходимо подать шлама:

 154 • 100

А_ш = =146,7 м³/ч

(100-36) •1,64

319 • 100

А_ш = =303,9 м³/ч

(100-36) •1,64

146,7•24=3520,8м³/сут

146,7•8088=1186509,6 м³/год

303,9•24=7 293,6м³/сут

303,9•8088=2 457 943 м³/год

Материальный баланс отделения помола сырья.

Из предыдущих расчетов следует, что отделение помола сырья, работающее с выходными днями (307 суток в году по три смены в сутки), должно обеспечить помол 2 133 333 т/г сухих сырьевых материалов.

Следовательно, должно быть измолото сырья

В сутки: 2 133 333 /24 = 6 948т.

В час: 6 948/24=289,5т.

В том числе расход отдельных компонентов составит:

Мела-

В чаc - 289,5•(61,95/100)=179,34 т.

В сутки - 179,34*24=4 300,81 т.

В год - 4300,81*307=1 320 348,67 т.

Глины-

В час - 289,5•(13,05/100)=37,63 т.

В сутки -37,63*24=903,24 т.

В год - 903,24*307=277 294,7 т.

Песка

В час - 289,5•(25/100)=72,375 т.

В сутки - 72,375*24=1 737 т.

В год - 1 7374*307=533 259 т.

Для образования шлама одновременно с исходными материалами в сырьевые мельницы подается вода. Потребность в воде определяется по формуле:

W_в=А_ш• г_ш - (А_с+ щ_м+ щ_г)

Где W_в - количество воды необходимое для приготовления шлама, м³/ч

А_ш - потребность в готовом шламе, м³/ч

А_с - потребность в сухом сырье, т/ч

г_ш - удельный вес шлама, т/м³

щ_г, щ_м - количество воды, поступающее соответственно с натуральным мелом и глиной.

На основании проведенных ранее расчетов:

А_ш=146,7м³/ч 303,9

А_с=154 т/ч 319

г_ш=1,64 т/м³

щ_м= 144,3 - 127=17,3 т/ч 278-266,8 = 11.2

щ_г=50,5-42,5=8 т/ч

Подставляя эти данные в формулу, определяем количество воды на приготовление шлама:

W_в=303,9•1,64 - (319+11,2+8)=498,4-338,2=160,2 т/ч

160,2*24=3 844,8 т/сут

3 844,8•307= 1 180 353 т/г

При подготовке сырьевой смеси применяют транспортирующие устройства, дробильное оборудование, оборудование для получения шлама, дозирующие устройства.

Крупные каменные материалы с острыми гранями транспортируются при помощи пластинчатых конвейеров, а мягкие материалы с использованием ленточных конвейеров

3. Мероприятия по охране труда и окружающей среды

портландцемент сырьевой обжиг завод

При большой насыщенности предприятий цементной промышленности сложными механизмами и установками при добыче и переработке сырья, по обжигу сырьевой смеси и измельчению клинкера, по перемещению, складированию и отгрузке огромных масс материалов, при наличии большого количества электродвигателей особое внимание должно уделяться при проектировании заводов и при их эксплуатации созданию благоприятных и безопасных условий для работы трудящихся. Охрана труда должна осуществляться в полном соответствии с «Правилами по технике безопасности и производственной санитарии на предприятиях цементной промышленности».

На действующих предприятиях необходимо оградить движущиеся части механизмов и двигателей, а также электроустановки, приямки, люки, площадки и т.д.

Должны быть заземлены электродвигатели, а также разного вида электроаппаратура. Необходимо предусматривать соответствующие устройства и установки подъемно-транспортных механизмов для безопасного ведения работ.

Поступающие на предприятие рабочие должны допускаться к работе только после обучения их безопасным приемам работы и инструктажа по техники безопасности. Ежеквартально должен проводиться дополнительный инструктаж и ежегодно повторное обучение по техники безопасности непосредственно на рабочем месте.

Из-за взрывоопасности установок по сушке и помолу материалов трубопроводы, сепараторы, бункера для хранения пыли должны оборудоваться предохранительными клапанами.

Обслуживание дробилок, мельниц, печей, силосов, транспортирующих и погрузочно-разгрузочных механизмов должно осуществляться в соответствии с правилами безопасной работы у каждой установки.

Большое внимание следует уделять на предприятиях обеспыливанию воздуха и отходящих газов печей и сушильных установок с целью создания нормальных санитарно-гигиенических условий труда. В соответствии с санитарными нормами проектирования промышленных предприятий концентрация в воздухе помещений цементной и остальных видов пыли не должны превышать 0,04 . Содержание в воздухе окиси углерода не допускается более 0,03 , а сероводорода - более 0,02 . В воздухе, выбрасываемом в атмосферу, концентрация пыли должна быть не более 0,06 . Практика показывает, что при правильной и внимательной эксплуатации пылеочистных систем содержание пыли в выбрасываемом воздухе составляет 0,04 - 0,06 .

Для создания нормальных условий труда все помещения цементных заводов должны обеспечиваться системами искусственной и естественной вентиляции. Этому в большой мере способствует герметизация тех мест, где происходит пылевыделение, а также отсос воздуха из бункеров, течек, дробильно-помольных механизмов и т.д. В зависимости от мощности и величины различных механизмов и интенсивности пылевыделения рекомендуются следующие объемы отсасываемого воздуха:

При отборе воздуха от:

Щековых и молотковых дробилок - 4000 - 8000 м³/ч

Элеваторов - 1200-2700 м³/ч

Бункеров - 500 - 1000 м³/ч

Мест перегрузки материалов - 300 - 500 м³/ч

Упаковочных машин - 5000 м³/ч

Очистка воздуха, отбираемого из цементных мельниц, производится с помощью рукавных или электрофильтров. В том и другом случае при значительной концентрации пыли в аспирируемом воздухе необходимо устанавливать перед ними циклоны. При этом важно не допускать просасывание через 1 ткани фильтров более 60-70 воздуха в 1 ч.

Отходящие газы вращающихся печей подвергаются очистке для предотвращения загрязнения воздушного бассейна и территории, окружающей завод. Для этого устанавливают электрофильтры. Если же отходящие газы содержат значительное количество пыли (более 25 - 30 ). То их сначала пропускают через батарею циклонов.

Шум, возникающий при работе многих механизмов на цементных заводах, характеризуется зачастую высокой интенсивностью, превышающей допустимую норму (90 ДБ). К числу мероприятий по снижению шума у рабочих мест относят установку мельниц и дробилок на специальные шумопоглащающие фундаменты, применение демпфирующих прокладок между внутренней стенкой мелющих барабанов и бронеплитами, замену в сырьевых шаровых мельницах стальных плит резиновыми. При этом звуковое давление снижается на 5 - 12 ДБ. Укрытие мельниц и дробилок шумоизолирующими кожухами, облицовка источников шума звукоизолирующими материалами также дает хороший эффект, снижает уровень шума на 10 - 12 ДБ.

Литература

1. Волженский А.В. «Минеральные вяжущие вещества» - М.: Стройиздат, 1986 г.

2. Алексеев Б.В. «Производство цемента» - М.: Стройиздат, 1985 г.

3. Рояк С.М., Рояк Г.С. «Специальные цементы» - М.: Стройиздат, 1983 г.

4. Симонович Р.Г., Марцинкевич В.М. «Методические указания по курсовому проектированию курса «Вяжущие вещества»» - М.: 1984 г.

5. Дзабиева Л.Б. «Технологические расчеты сырьевых смесей в производстве вяжущих веществ» - М.: 1998 г.

6. Колбасов В.М. Технология вяжущих минералов - М.: Стройиздат, 1987 г.

7. Национальный статистический комитет Республики Беларусь

Размещено на Allbest.ru

...