Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Реферат

Введение

1. Анализ существующих технологий производства вяжущего

1.1 Характеристика выпускаемого вяжущего

1.2 Характеристика сырьевых материалов для производства вяжущего

1.3 Выбор и обоснование технологии производства вяжущего

1.4 Новое в производстве вяжущего

2. Технологическая часть

2.1 Режим работы предприятия

2.2 Расчет производительности предприятия

2.3 Расчет состава сырьевой смеси

2.4 Расчет потребности предприятия в сырьевых материалах

2.5 Выбор технологического оборудования

2.6 Расчет складов сырьевых материалов и готовой продукции

2.7 Разработка технологии производства вяжущего

2.8 Контроль производства и качества выпускаемой продукции

3. Охрана труда на предприятии

Заключение

Список используемой литературы

Приложение

Реферат

Данный курсовой проект состоит из пояснительной записки, состоящей из 44 листа печатного текста, включающей 3 таблицы, основанной на 5 литературных источниках.

технология известковый шлаковый вяжущее

Ключевые слова: известково-шлаковое вяжущее, известь, доменный шлак.

Целью данного курсового проекта было запроектировать технологическую линию по производству известково-шлакового вяжущего производительностью 50000 тонн в год. В работе произведен аналитический обзор информации по производств вяжущего и технологические расчеты.

Введение

Самым древним в истории развития техники является производство строительных материалов. Строительные материалы необходимы для постройки зданий, мостов, туннелей, плотин и других сооружений.

В глубокой древности первые каменные строения складывали насухо из больших часто неотесанных камней, плотно пригонявшихся друг к другу. Однако такие постройки были непрочными. Примерно 3 тысячи лет назад для связывания отдельных камней стали применять вяжущие вещества, первыми из которых были гипс и известь.

Вяжущими веществами называются порошкообразные материалы, которые при смешивании с водой образуют пластичную массу, со временем затвердевающую в прочное камневидное тело.

В Древнем Риме потребности строительной техники вызвали широкое производство извести для применения ее в кладочных и штукатурных растворах. Этому способствовало открытие важного свойства извести --способности в смеси с тонкоизмельченными добавками продуктов вулканических извержений (туф, пемза, пепел) или недообожженного глиняного кирпича затвердевать не только в воздушно-сухих условиях, но и в воде. Добавки, обеспечивающие водостойкость вяжущего, получили название гидравлических.

В России первый завод, изготовляющий известковое вяжущее с гидравлическими добавками в виде толченого кирпича (цемянки), был построен в Москве в конце XVII в.

В начале XVIII в. было получено новое ценное вяжущее -- гидравлическая известь. Было замечено, что известняки, содержащие глинистые примеси, после обжига и тонкого измельчения медленно гасятся и приобретают способность затвердевать в воде. Гидравлическую известь стали применять для кладки фундаментов зданий, подземных и гидротехнических сооружений. Это привело к еще более значительному расширению производства извести.

С начала XX столетия объем известковых строительных растворов в индустриальном строительстве стал постепенно уменьшаться. Известковые растворы с успехом вытесняются из строительной практики такими эффективными вяжущими, как высокопрочный и водостойкий портландцемент, быстро твердеющий и более дешевый строительный гипс. Однако потребность в извести продолжает увеличиваться. Это объясняется тем, что известь получила широкое применение как основной компонент многочисленных технологических процессов.

1. Анализ существующих технологий производства вяжущего

1.1 Характеристика выпускаемого вяжущего

Известково-шлаковым вяжущим называется гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем совместного измельчения высушенного доменного гранулированного шлака с известью или путем тщательного смешения в сухом виде этих материалов, предварительно раздельно измельченных. Содержание извести составляет 10--30%. Обычно применяют добавку 5% гипса; для получения более интенсивно твердеющего цемента в его состав вводят 10--15% портландцемента. Для производства известково-шлакового вяжущего применяют как негашеную (кипелку), так и гашеную известь (пушонку). Предпочтительнее использовать негашеную известь, так как при этом значительно упрощается производственный процесс. Для известково-шлакового вяжущего можно применять основные и кислые гранулированные доменные шлаки. Качество известково-шлакового вяжущего повышается при использовании шлаков с повышенным значением коэффициента качества, а также при более тонком помоле и возможно более тщательном смешении исходных материалов. Дозировки извести и вводимого для улучшения свойств конечного продукта гипса примерно такие же, как и у вяжущих на базе извести и активных минеральных добавок. Известково-шлаковое вяжущее используется для производства цементов.

Твердение известково-шлакового цемента обусловлено возбуждающим действием ионов Са2+, ОН1- и SO4- на шлак. Прочность его близка к марке 100. Цемент этот медленно твердеет во влажных условиях. При высыхании в первый месяц твердения образцов прочность падает. Твердение на воздухе допускается только примерно через 15--30 суток после твердения во влажной атмосфере либо в воде. Воздухостойкость известково-шлакового цемента значительно выше воздухостойкости известково-пуццолановых цементов.

Нарастание прочности известково-шлакового цемента при нормальной температуре происходит очень вяло. Этот цемент относится к медленно твердеющим вяжущим. Но в дальнейшем, через несколько месяцев, при нахождении во влажной среде и если температура воздуха не опускается ниже 10--15° С, бетоны на известково-шлаковом цементе могут приобрести значительную прочность.

Твердение существенно замедляется при понижении температуры и, наоборот, с ее повышением резко ускоряется, например, при пропаривании и автоклавной обработке бетонов. Это объясняется кособразными значениями температурного коэффициента реакции при образовании высокоосновных гидросиликатов и гидроалюминатов кальция из соединений, находящихся в шлаках, и добавляемой извести.

При использовании высококачественных шлаков и тонком помоле известково-шлаковый цемент по прочности нередко приближается к портландцементу низких марок. При твердении на воздухе прочность известково-шлакового цемента может понижаться.

В гидратированном известково-шлаковом цементе содержание свободной гидроокиси кальция невелико, поэтому он обладает большей стойкостью в пресных и слабосульфатированных водах, чем портландцемент. Морозостойкость же известково-шлакового цемента невелика. Этот цемент применяют преимущественно в подземных и подводных конструкциях, но редко.

Для известково-шлакового цемента установлены три марки. Этим данным должен удовлетворять предел прочности образцов в 7-дневном возрасте, изготовленных из жесткого раствора, состоящего из 1 части цемента и 3 частей песка. К тонкости помола известково-шлакового цемента предъявляются такие требования: остаток (по весу) на сите № 200 с 900 отв/см2 не должен превышать 5%, а на сите № 90 с 4900 отв/см2 - 25%. Обязательное требование - равномерное изменение объема цемента при его испытании кипячением и в парах воды.

Сроки схватывания известково-шлакового цемента не нормируются; схватывание обычно начинается через 5-6 часов и заканчивается через 12-30 час. после затвердения. Твердение этого цемента должно происходить в воде или во влажной среде. При твердении на воздухе он теряет значительную часть прочности. Известково-шлаковый цемент применяют в условиях, допускаемых его маркой и особенностями его твердения. Этот цемент употребляют, например, при кладке фундаментов, оштукатуривании стен подвалов.

1.2 Характеристика сырьевых материалов для производства вяжущего [6]

Сырьем для производства известково-шлакового вяжущего является основные и кислые доменные гранулированные шлаки, известь и гипс.

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%. называются известняками.

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).

В природе встречаются известняки самой разнообразной окраски: белой, серой, желтой, зеленоватой, бурой, красноватой, черной и пестрой. Цвет известняка определяется примесями. Желтоватый, бурый, красный и коричневый цвет известняка определяется наличием окислов железа и марганца; серый и черный цвет обусловлены примесями битуминозных смол и углистых веществ; зеленоватый связан с наличием в известняке закисных соединений железа. Известняки с матовой поверхностью имеют повышенное содержание магния, а с кристаллическим блеском -- повышенное содержание кремния. Пахучесть известняка говорит о значительном содержании в нем органических остатков.

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 [2].

Мрамор отличается максимальным содержанием СаС0₃. Кристаллическая структура в мраморе видна даже невооруженным глазом. Объемный вес мрамора составляет 2600--2800 кГ/м³_г предел прочности при сжатии соответственно 700--1200 кГ/см²_у 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 (мраморная крошка Карадагских42 карьеров в Азербайджане и др.) используются для обжига на известь.

Плотный известняк имеет тонкозернистую структуру. Такие известняки образовались путем химического осаждения или в условиях спокойного состояния воды на некотором удалении от берегов, где отлагались только мельчайшие частицы.

Отдельные виды плотных известняков поддаются полированию и поэтому носят название мраморовидных. 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 СаСОз, однако иногда имеет значительное количество примесей. Применяется он для производства извести и щебня для строительных работ. Иногда плотный известняк обладает белым цветом и используется как отделочный материал.

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-- 2200 кГ/м³. Влажность доходит до 8--10%. Коэффициент теплопроводности составляет 1--1,5 ккал/м-ч-град. 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 (мраморовидный известняк, чистый мел) с содержанием MgCOe 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%.

Доменные гранулированные шлаки -- основной вид сырья при производстве известково-шлакового вяжущего. Их получают в качестве побочного продукта при выплавке чугуна из железной руды в доменной печи. Так же как и чугун, их выпускают из печи в расплавленном состоянии, причем на 1 т чугуна получается в среднем 0,6--0,7 т шлака. Шлаки образуются в результате сплавления находящейся в руде пустой породы с флюсом (карбонаты кальция и магния) и золой кокса и представляют собой силикатный и алюмосиликатный расплавы. Главнейшие факторы, определяющие гидравлическую активность доменного шлака,-- его состав и режим охлаждения шлакового расплава.

В состав доменного шлака входят главным--образом четыре окисла: СаО, SiQ2, А1₂0₃, MgO суммарное содержание которых обычно превьштает,90%. 3начительно меньше в шлаке других соединений: Ti0₂, MnO, FeO, CaS, MnS, FeS. Влияние главных окислов на свойства шлаков сказывается в том, что окись кальция и глинозем(последний в особенности) повышают гидравлическую активность шлаков, а кремнезем оказывает обратное влияние. Окись магния в небольших количествах может быть признана практически равноценной окиси кальция. Окись магния в шлаках находится в связанном состоянии и не вызывает неравномерности изменения объема известково-шлакового вяжущего.

Свойства доменного гранулированного шлака как компонента известково-шлакового вяжущего характеризуются коэффициентом качества К, который определяют по формулам:

при содержании MgO до 10 %

К = %CaO+%Al₂O₃+%MgO/SiO₂+%TiO₂

при содержании MgO более 10%

К = %CaO+%Al₂O₃+10/SiO₂+%TiO₂%(MgO-10)

В зависимости от коэффициента качества и содержания некоторых соединений доменные гранулированные шлаки делятся согласно ГОСТ 3476 на три сорта [1].

При нормальной работе доменной печи в шлаках содержится лишь незначительное количество закиси железа -- FeO, поэтому ее влияние на качество шлака неощутимо. Сернистый кальций в обычно встречающихся количествах (до 7%) повышает активность шлаков. При длительном вылеживании шлаков на воздухе CaS разлагается под действием влаги и углекислоты на СаСОз и H₂S. Кроме того, часть CaS окисляется в CaS0₄.

Доменные шлаки металлургических заводов Урала и Сибири резко отличаются от шлаков южных и центральных заводов. В то время как восточные являются типичными кислыми шлаками, но богаты глиноземом (до 20%), южные и центральные шлаки, наоборот, богаче окисью кальция, но содержат сравнительно немного глинозема. Шлаки обоих видов используют для производства известково-шлакового вяжущего.

По скорости охлаждения доменные шлаки разделяют на медленно охлажденные в обычных естественных условиях и гранулированные, получаемые путем искусственного быстрого охлаждения тем или иным способом. При медленном охлаждении расплава основного доменного шлака он застывает в сплошные каменные глыбы, причем успевает в значительной своей части закристаллизоваться. В таких шлаках содержатся силикаты и алюмосиликаты кальция и магния, как-то: геленит 2CaO·Al₂0₃·Si0₂; окерманит 2CaO·MgO·2Si0₂; твердые растворы геленита и окерманита, называемые мелилитами; двухкальциевый силикат в в-форме; псевдоволластонит и волластонит CaO·Si0₂; ранкинит ЗСаО·2Si0₂; анортит CaO·Al₂0₃·2Si0₂; мервинит ЗСаО·MgO·2Si0₂, а также сульфидные соединения (CaS, MnS, FeS); магнетит FeO·Fe₂0₃; оливины типа 2RO·Si0₂; магнезиальная шпинель MgO·Al₂0₃; монтичеллит CaO·MgO·Si0₂, небольшое количество стекловидной массы и ряд других веществ.

Доменные шлаки, содержащие более 45--46% СаО, при медленном охлаждении рассыпаются в тонкий порошок. Медленно охлажденные основные доменные шлаки с преобладающей кристаллической структурой не имеют заметных вяжущих свойств, так как из всех перечисленных кристаллических составляющих шлака только двухкальциевый силикат обладает способностью твердеть. Однако и он твердеет медленно, а поскольку содержание его в шлаках сравнительно невелико, прочность последних низкая.

Грануляция доменных шлаков путем быстрого охлаждения в значительной степени предотвращает их кристаллизацию, они приобретают стекловидную структуру и находятся в неустойчивом состоянии. Грануляция также препятствует переходу C₂S в неактивную модификацию. Большой запас внутренней химической энергии в стекловидной части гранулированных шлаков, а также наличие самостоятельно твердеющего двухкальциевого силиката и способствующего твердению шлака сульфида кальция обусловливает способность основных гранулированных шлаков взаимодействовать с водой и медленно затвердевать.

Однако вяжущие свойства измельченных основных гранулированных шлаков проявляются обычно в недостаточной степени. Кислым же шлакам присущи лишь скрытые (потенциальные) вяжущие свойства. Для активизации вяжущих свойств основных и кислых гранулированных шлаков к ним добавляют ускорители твердения -- активизаторы (некоторые щелочи и сульфаты). Щелочным активизатором твердения обычно служит гидрат окиси кальция, добавляемый в виде извести или получающийся при гидролизе вводимого портландцемента, а также гидрат окиси магния или тот и другой вместе (обожженный доломит). В качестве сульфатных активизаторов используют различные модификации сульфата кальция: двуводный гипс, ангидрит, полуводный гипс.

Сульфид кальция в кристаллическом виде подвергается гидролизу по реакции: 2CaS+2H₂0 = Ca(SH)2+Са(ОН)2. Выделяющийся при этом гидрат окиси кальция действует на стекловидную часть шлака как щелочной активизатор. Из шлаков с высоким содержанием глинозема получают более быстротвердеющие цементы, чем из шлаков с высоким содержанием кремнезема.

Гипс - древнейший строительный материал, известный со времен строительства знаменитых египетских пирамид. Его по праву ценили и ценят за быстрый набор прочности, архитектурную выразительность и высокие тепло- и звукоизоляционные свойства, пластичность и экологичность как при производстве, так и в работе с гипсом, строительными смесями на его основе.

Гипс не имеет запаха и является строительным материалом, безвредным для здоровья.

Гипс - это негорючий и огнестойкий материал, удовлетворяющий самым строгим требованиям пожарной безопасности. Его важнейшим свойством является способность поглощать избыточную влагу и выделять её в окружающую среду при её недостатке, что способствует установлению оптимального микроклимата в помещениях, что и легло в основу производства сухих смесей и изделий, предназначенных для внутренней отделки и при производстве строительных работ.

1.3 Выбор и обоснование технологии производства вяжущего[3]

Производство известково-шлакового вяжущего включает следующие процессы:

· доставка известняка с карьера

· дробление известняка

· отсев крупной фракции известняка

· обжиг известняка

· сушка и дробление гипса и шлака

· смешивание извести, шлака и гипса в мельнице

· транспортировка и складирование

· упаковка и отправка потребителю

Известняки добывают обычно открытым способом в карьерах после удаления верхних покрывающих непродуктивных слоев. Плотные известково-магнезиальные породы взрывают. Полученную массу известняка в виде крупных и мелких кусков погружают в транспортные средства обычно одноковшовым экскаватором. В зависимости от расстояния между карьером и заводом известняк доставляют на завод ленточными конвейерами, автосамосвалами, железнодорожным и водным транспортом.

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, молотковых и другого типа дробилок. Дробить и сортировать известняк целесообразно непосредственно на карьере и доставлять на завод лишь рабочие фракции.

Обжиг является основной технологической операцией в производстве воздушной извести. При этом протекает ряд сложных физико-химических процессов, определяющих качество продукта. Целью обжига являются:

1) возможно полное разложение СаСО3 и MgCO3 . CaCO3 на СаО, MgO и СО2;

2) получение высококачественного продукта с оптимальной микроструктурой частичек их пор.

Обжигают известняк в различных печах: шахтных, вращающихся и кипящего слоя; используют также установки для обжига известняка во взвешенном состоянии и т. д.

Наибольшее распространение получили шахтные известе-обжигательные печи. В зависимости от вида применяемого топлива и способа его сжигания различают шахтные печи, работающие:

1) на короткопламенном твердом топливе, вводимом обычно в шахту перемежающимися с известняком слоями, такой способ обжига называют пересыпным, а сами печи - пересыпными;

2) на любом твердом топливе, газифицируемом или сжигаемом в выносных топках;

3) на жидком топливе;

4) на газообразном топливе.

По характеру процессов, протекающих в шахтной печи, по её высоте различают три зоны. В верхней части печи - зона подогрева - материал подсушивается и подогревается раскаленными дымовыми газами, и из него выгорают органические примеси. В средней части печи располагается зона обжига, где температура обжигаемого материала изменяется в пределах 850 - 1200 - 900 С; здесь известняк разлагается и из него удаляется углекислый газ. В зоне охлаждения - нижней части печи - известь охлаждается с 900 до 50 - 100 С поступающим с низу воздухом, который в свою очередь нагревается и попадает в зону обжига для поддержания горения.

Противоточное движение обжигаемого материала и горячих газов в шахтной печи позволяет хорошо использовать тепло отходящих газов на подогрев сырья, а тепло обожженного материала - на подогрев воздуха, переходящего в зону обжига. Поэтому пересыпные шахтные печи экономичны по расходу топлива, однако известь в них загрязняется золой топлива. Обжиг на природном газе или жидком топливе позволяет значительно улучшить качество извести, однако конструкции шахтных печей, использующих эти виды топлива, требуют усовершенствования, особенно в отношении подачи топлива в печь.

Вращающиеся печи для обжига извести позволяют получать мягкообожженную известь высокого качества из известняка и мягких карбонатных пород ( мела, туфа, ракушечника ) в виде мелких кусков. В них можно механизировать и автоматизировать процессы обжига, применять все виды топлива - пылевидное, твердое, жидкое и газообразное, но они отличаются большим расходом топлива, повышенными капиталовложениями и расходом электроэнергии.

Весьма эффективным является обжиг в «кипящем» слое, обеспечивающий быструю передачу большого количества тепла от газа к обжигаемому материалу.

Обжигают известь в кипящем слое в реакторе, представляющим собой металлическую шахту, разделенную по высоте на 3 - 5 зон. По периферии реактора расположены горелки для газа или мазута. Многозонность реактора позволяет получать известь высокого качества при небольшом расходе топлива.

Применение в известковой промышленности установок для обжига карбонатных пород в кипящем слое позволяет рационально использовать большое количество мелких фракций сырья, образующихся обычно на карьерах и заводах, шахтными и даже вращающимися печами.

Обжиг измельченного известняка во взвешенном состоянии осуществляют в обжиговых трубах или циклонных топках, в которых тонкоизмельченные частички карбонатного сырья увлекаются потоком раскаленных газов и обжигаются. Осаждается обожженная известь из газового потока в пылеосадительных устройствах.

После обжига полученную комовую известь транспортируют ленточным конвейером со стальной лентой на помол в мельницу одновременно с сушенным и дробленным шлаком и гипсом. После этого готовое вяжущее пневмотранспортом отправляют в силосы.

В данном проекте запроектировано производство известково-шлакового вяжущего, которое состоит из транспортирования, помола, дробления, сушки и обжига. Что обусловлено химическим составом сырья.

1.4 Новое в производстве вяжущего [7]

Современные темпы строительства и возрастающие требования к технологии производства строительных материалов, с целью повышения их экономичности и качества, способствуют развитию новых технологий и модернизации оборудования. Это направлено на использование природного сырья низкого качества, на экономию электроэнергии, и охрана окружающей среды.

До последнего времени отечественные вяжущие на основе извести не соответствовали требованиям, предъявляемым к ее качеству новейшими строительными технологиями. Речь идет об активности (содержании свободного оксида кальция), постоянстве состава, сроке гидратации, наличии или отсутствии пережога, и пр. Следующим по значимости требованием, предъявляемым к извести, является постоянство его состава, т.к. при изменяющихся качественных показателях невозможен выпуск изделий с постоянными свойствами, крайне затруднительно осуществить механизацию и автоматизацию технологических процессов. Оптимальные сроки гашения извести для автоклавных материалов, измеренные по методике ГОСТ 9179-77 для технологии силикатного кирпича, ограничиваются 5 мин., в производстве плотного силикатного бетона - от 5 до 10 мин., а для изготовления качественного ячеистого бетона - от 10 до 15 мин.

Вводимые мощности вынуждены довольствоваться известью со сроками гашения, в лучшем случае, до 10 мин., а то и меньше. Это негативно сказывается на качестве производимого продукта, ритмике технологического процесса и, следовательно, на его управляемости

Производителям приходится использовать имеющееся в наличии сырье более низкого качества, загрязненное кремнеземом и глинистыми примесями, с повышенным содержанием (более 5%) карбоната магния. Также следует отметить, что печной парк отечественной известковой промышленности сильно изношен. Перечисленные причины не позволяют при существующем уровне промышленности удовлетворить стремительно растущие потребности. Для кардинального изменения сложившейся ситуации требуется строительство новых производственных мощностей, расположенных в непосредственной близости от месторождений чистых карбонатных пород. Сегодня уже можно говорить о том, что ситуация меняется к лучшему, поскольку такое производство начинают создаваться. Наиболее известный из таких проектов воплощается в жизнь компанией «Домедко-Хакспи». Завод по производству извести и тонкомолотого мела, оснащенный самым современным оборудованием, строится в Воронежской области. Новое производство базируется на Крупенниковском месторождении, разведанном еще в 50-е годы и доразведанном в 70-80-е. Запасы мела, подсчитанные по категории С1, составили: балансовые (с влажностью <20%) -26188 тыс. т., забалансовые (с влажностью >20%) - 25954 тыс. т. Исходя из того, что проектная мощность этого завода по извести составит 250 тыс. т в год, а по тонкомолотому мелу - 90 тыс. т, ежегодное потребление сырья карьерной влажности составит 710 тыс. т.

В качестве обжигового оборудования на строящемся заводе будут использоваться вращающиеся печи 2,5x40 и 3,6x75 м, оснащенные высокоэффективными запечными теплообменниками конструкции ООО «СПЕЦПРОМТЕХ». Выбор вращающихся печей в качестве тепловых агрегатов не случаен. Во-первых, в отличие от печей «кипящего слоя» и циклонных печей, вращающиеся печи способны мягко обжигать сырье с низкой механической прочностью - а именно таким сырьем является мел. Во-вторых, в этом аппарате легко изменяются и регулируются термические режимы. Так, вращающаяся печь, футерованная соответствующим огнеупором, легко (в течение не более 2 часов) может быть переведена с выпуска обычной высокоактивной извести со временем гашения менее 3-х минут на выпуск извести для ячеистого бетона со сроками гашения более 10-ти минут. В-третьих, вращающаяся печь обеспечивает наиболее равномерный обжиг даже с очень высокой кратностью фракционного состава сырья. Это позволяет получать продукт обжига с практически равными от куска к куску гидратационными свойствами, что делает известь, предназначенную для ячеистого бетона, стабильно высокого качества. Что же касается больших теплопотерь, характерных для вращающихся печей, установка высокоэффективного запечного теплообменника конструкции ООО «СПЕЦПРОМТЕХ» позволяет снизить расход топлива до15% с одновременным увеличением съема извести до 10-15%. Таким образом, известь, соответствующая необходимым стандартам качества, в наши дни может быть произведена только на современном оборудовании и только из сырья, добытого на месторождениях чистых карбонатных пород класса «А». Этим условиям полностью соответствует продукция мело-известкового завода, который в настоящее время строится в с. Селявное Лискинского р-на Воронежской области. Проектная мощность первой очереди завода составит 38 тыс. тонн в год. Известь будет иметь сроки гидратации более 10 мин., ее активность превысит 95%.

Энергосберегающая скоростная технология производства высококачественной порошковой извести [7.1]

Строительство и успешное освоение “сухого” способа производства цемента из рыхлого и влажного мела и мергеля на Белорусском цементном заводе в Костюковичах навело на мысль, что пора и выпуск извести поставить на принципиально новую основу. Идея состоит в том, чтобы от медленных, вялых процессов тепломассообмена при производстве извести во вращающихся печах и энергоемкого помола в шаровых мельницах перейти к скоростным процессам тепломассообмена при сушке и обжиге на известь тонкомолотого карбонатного сырья во взвешенном состоянии (в газовой суспензии). Для ее реализации использован как собственный опыт, приобретенный на Белорусском цементном заводе, так и мировая практика: цементные заводы “Хэлм” (Польша), “Себряки” (Россия) и др.Была тщательно изучена кинетика тепломассообмена в теплообменных устройствах первой технологической линии Белорусского цементного завода: дисперсность материала на всех стадиях процесса, скорости газовых потоков, температурный и газодинамический режимы и т.п.

Концепция принципиально новой технологии состоит в следующем.

1. Для производства извести используется сырье (мел) природной (карьерной) влажности. В отличие от применяемой ныне технологии воду к сырью дополнительно не добавляют. Сырье заготавливают в сухое время года в открытый или закрытый мелозапасник с целью снижения его влажности и усреднения химсостава.

2. Усредненное сырье проходит сушку, выделение камней и тонкий помол в сушилке-дробилке F.L.Smidth, работающей на отходящих газах от скоростного обжигового агрегата. Тонкомолотый сухой мел выделяется из газового потока в циклоне-осадителе, гомогенизируется в силосе сырьевой муки и подается в скоростной обжиговый агрегат, где обжигается на высокоактивную тонкопорошковую известь. Таким образом, высушивается и обжигается на известь не карбонатное сырье с размером кусков 20-40 мм, а тонкий порошок, диаметр частиц которого составляет доли миллиметра. Это ускоряет процессы сушки и обжига на 2-3 порядка, т.е. в 100-1000 раз. Отходящие газы из сушильнообжигового агрегата после циклона-осадителя дымососом направляются в рукавный фильтр для окончательной очистки.

3. Скоростной обжиговый агрегат имеет ступень нагрева сырьевой муки в циклонном теплообменнике, реактор-декарбонизатор, циклоносадитель извести и многоступенчатый циклонный холодильник. В реакторе при температуре 950 °С за счет вводимого в него топлива происходит скоростной обжиг нагретой сырьевой муки в горячем воздухе из холодильника - происходит диссоциация СаСО₃ на СаО и СО₂.

4. Полученная в реакторе декарбонизаторе известь оседает в циклоне первой ступени (циклоне-осадителе) и попадает в холодильник циклонного типа, где охлаждается до 40 °С.

5. Колоссально развитая поверхность тонкомолотого сырья кроме скоротечности тепломассообмена снижает до минимума перепад температуры между газовой фазой и материалом, что исключает пережог извести и потребность футеровки реактора огнеупорами особо высокой огнеупорности. Температура в реакторе не выше 950 °С, имеет место беспламенное горение топлива. Реактор может работать на пылевидном твердом топливе. Производится известь “мягкого”обжига.

6. Вследствие скоростного характера процессов тепломассообмена и химических реакций, малой инерционности достигаются точная регулировка температурного и гидравлического режимов, получение извести высокого качества и возможность полной автоматизации технологии и ее компьютеризации.Степень декарбонизации сырья обеспечивается на уровне 99,0 % и более вместо 85-90 % при обжиге извести во вращающихся печах.

7. Технология становится полностью химической, все тепловые и химические процессы проходят в герметичных установках. Тем самым достигаются высокий уровень защиты окружающей среды и хорошие условия для обслуживающего персонала.Производство полностью безотходное.

8. Минимальное количество испаряемой влаги, низкая температура отходящих газов, низкие потери тепла в окружающую среду благодаря герметичности и хорошей теплоизоляции неподвижных реакторов и теплообменников позволяют получить минимальный расход топлива на единицу продукции: 180-190 кг условного топлива на 1 т. При использовании для сушки мела отходящего от газотурбоэлектрогенератора тепла удельный расход топлива снижается до 140-145 кг на 1 т.

9. В связи с тем, что осуществляется помол исходного тонкодисперсного от природы сырья, а не обожженной комовой извести, как по традиционной технологии, исчезает необходимость применения энергоемких шаровых мельниц, в которых 40 % энергии затрачивается на внутреннее трение материала в процессе помола. Это снижает расход электроэнергии.

10. Готовый продукт представляет собой тонкомолотую высокореакционноспособную известь, применение которой позволит упростить технологию на силикатных заводах, так как отпадает необходимость помола.За счет снижения издержек производства и повышения качества увеличивается возможность поставки извести на экспорт.

Что сделано для внедрения новой энергосберегающей технологии производства извести? По состоянию на 01.01.2007 г. разработан регламент и основные технические решения перевода с “мокрого” на “сухой” способ известкового завода ОАО “Красносельскстройматериалы”.

2. Технологическая часть

2.1 Режим работы предприятия

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_рЧК_н, час,

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

С_р - расчетное кол - во рабочих суток в году;

Ч - количество рабочих часов в сутки;

К_н-среднегодовой коэффициент использования технологического оборудования.

Коэффициент использования печных установок по календарному времени зависит от длительности их остановки на капитальные, средние и текущие механические ремонты, а также от частоты замены футеровки и от других причин; обычно он принимается равным 0,9 - 0,92. При прерывной рабочей неделе с двумя выходными днями при двухсменной работе К принимается равным 0,943; при трехсменной работе - 0,91.

Таблица 1. Режим работы предприятия

№ п/п	Наименование цехов, отделений, пролетов, операций	Кол - во рабочих дней в году	Кол - во смен в сутки	Длительность рабочей смены	Годовой фонд эксплуатационного времени	Коэффициент использования эксплуатационного времени	Годовой фонд рабочего времени в часах
1.	Цех обжига	365	Трехсменный	8 ч	8760	0,91	7971,7
2.	Цех помола	262	Двухсменный	8 ч	4192	0,943	3953,056
3.	Дробильный цех	262	Двухсменный	8 ч	4192	0,943	3953,056
4.	Сушильный цех	365	Трехсменный	8 ч	8760	0,91	7971,7

2.2 Расчет производительности предприятия

При расчете производительности следует учитывать возможный брак и другие производственные потери. Для заводов по производству вяжущих веществ средние величины возможных производственных потерь обычно принимаются 1-3%. В данном производстве они составляют около 20%, так как используется технологическая операция сушка, на которой возможны большие потери.

Производительность завода по готовой продукции определяется по формулам:

П_сут=П_год/С_р,

где П_год - заданная годовая производительность завода

С_р - расчетное кол-во рабочих суток в году.

П_смен=П_год/С_р*n,

где n - число смен.

П_час=П_год/В_р,

где В_р - расчетный годовой фонд рабочего времени, в час.

Производительность по готовой продукции:

П _сут = 50000/365=136,99 т/сут

П _смен = 50000/365*3=45,66 т/смену

П_час = 50000/7971,7=6,27 т/час

Для производства 50000 тонн готовой продукции потребуется 60323 тонн сырья (таблица № 3 раздел 2.4). Общая производительность с учетом потерь составляет:

П _{общ.сут} = 61885/365=169,55 т/сут

П _{общ.смен} = 61885/365*3=56,52 т/смену

П _{общ. час} = 61885/7971,7=7,76 т/час

2.3 Расчет состава сырьевой смеси

Химический состав сырья [3]:

Известняк - SiO₂=0,48% Шлак - SiO₂=38,8%

Al₂O₃=0,22% Al₂O₃=10,5%

Fe₂O₃=0,34% MgO₃=8,34%

CaO=54,67% CaO=40,82%

прим.=0,93% прим.=1,54%

ППП=43,36%

Борщевское месторождение известняка

Для производства известково-шлачного вяжущего необходимо[3]:

Известняка - 30%

Доменного шлака- 65%

Строительного гипса - 5%

Таблица 2. Потребность в сырье на 1 т готовой продукции

Перечень технологических операций	Приход, кг	Потери, %	Расход, кг
Склад готовой продукции	1020	2	1000
Транспортировка на склад готовой продукции	1030,2	1	1020
Помол: Известь (30%) шлак (65%) гипс (5%)	1050,8 315,24 683,02 52,24	2 2 2 2	1030,2
Транспортировка: известь (30%) шлак (65%) гипс (5%)	1056,05 316,82 686,43 52,79	0,5 0,5 0,5 0,5	1050,8
Обжиг: известняк	456, 22	44	316,82
Транспортировка на обжиг: известняк	458,4	0,5	456, 22
Отсев: известняк	459,4	0,2	458,4
Сушка : гипс доменный шлак	700,17 53,85	2 2	686,43 52,79
Дробление: Известняк (30%) доменный шлак (65%) гипс (5%)	1237,68 468,59 714,16 54,93	2 2 2	1213,4 459,4 700,16 53,85
Добыча сырья: известняк (30%) шлак (65%) гипс (5%)	1237,68 468,59 714,16 54,93	0 0 0	1237,68 468,59 714,16 54,93

2.4 Расчет потребности предприятия в сырьевых материалах

Таблица 3. Потребность цеха в сырье и полуфабрикатах

№ п/п	Наименование сырья	Удельный расход сырья	Расходы, т.
			В час	В смену	В сутки	В год
1	Известняк	0,4686	2,93	21,39	64,19	23430
2	Доменный шлак	0,7142	4,48	32,61	97,84	35710
3	Гипс	0,0549	0,34	2,51	7,52	2745

Потребность проектируемого цеха в сырье в час, смену, сутки, год с учетом потерь при их транспортировании определяют по формуле:

Р_м=П*Р_у, где

Р_м - расход сырья в час, смену, сутки и год, в тоннах

П - производительность цеха соответственно в час, смену, сутки, год, в тоннах

Р_у - удельный расход сырья, в тоннах на тонну готовой продукции.

Итого в год потребности предприятия в сырьевых материалах составляет 61885 тонн в год.

2.5 Выбор технологического оборудования

Таблица 4. Расчет производительности предприятия

№ п/п	Наименование передела (операции)	Производительность
		В сутки	В смену	В час
1	Цех обжига	136,99 т/сут	45,66 т/смену	6,27 т/час
2	Цех помола	190,83 т/сут	95,42 т/смену	12,65 т/час
3	Дробильный цех	190,83 т/сут	95,42 т/смену	12,65 т/час
4	Сушильный цех	136,99 т/сут	45,66 т/смену	6,27 т/час

П_час=П_год/В_р,

где В_р - расчетный годовой фонд рабочего времени, в час.

П_час = 50000/7971,7=6,27 т/час

П^п_ч= П_час*Р_у

1. Обжиг: 6,27*0,4686=2,74

2. Помол: 12,65*(0,4686+0,7142+0,0549)=15,26

3. Дробление: 12,65*(0,4686+0,7142+0,0549)=15,26

4. Сушка: 6,27*(0,7142+0,0549)=4,82

В курсовом проекте рассматривается производство известково-шлакового вяжущего, которое предусматривает проведение следующих технологических операций: обжиг, дробление, помол, сушка и транспортирование готовой продукции.

Необходимое количество машин и другого оборудования определяют по формуле:

М = П^п_ч/(П_п*К_н),

Где М - количество машин, подлежащих установке;

П^п_ч - требуемая часовая производительность по данному технологическому переделу;

П_п - паспортная или расчетная часовая производительность машин выбранного типоразмера;

К_н - нормативный коэффициент использования оборудования во времени (принимается равным 0.92).

1. Обжиг: М = 2,47/(0,92*8,3)=0,78

Из этого следует, что данному технологическому процессу отвечает шахтная печь с производительностью 8,3 т/ч .

2. Помол: М = 15,26/(0,92*17,5)=0,947, т.к. расчетное значение М меньше 1 то для удовлетворения потребностей технологического процесса устанавливаем одну шахтную мельницу производительностью 17, 5т/ч;

3. Дробление: М = 15,26/(0,92*6,2)=2,68 для удовлетворения потребности запроектированного технологического процесса устанавливаем по дробилке для каждого компонента мощностью 6,2 т/ч каждая.

4.Сушка: М = 4,82/(0,92*3,5)=1,49, т.к. расчетное значение М больше 1 то для сушки гипса и шлака устанавливаем одну сушильную установку .

2.6 Расчет складов сырьевых материалов и готовой продукции

Сырье (известняк, доменный шлак, гипс) - 20-суточный запас

Рассчитываем объем складов сырья:

V _{(складов сырья)} = (П_сут. * число дней запаса) / (с_нас. * К_{заполнения})

V_{известняк} = 59,92*20/1,500*0,7 = 1141,33 (м³)

V_шлак = 97,84*20/1,300*0,7 = 2150,33 (м³)

V_гипс = 7,52*20/1,000*0,7 = 306, 94 (м³)

V_{складов готовой продукции} = 136,99*15/1,400*0,9 = 1630,83 (м³)

В качестве складов сырья используются бункеры в количестве трех штук для каждого компонента. Готовая продукция поступает в силосы в количестве трех штук размерами: диаметр 2,8 м, высотой 15м.

Таблица 5. Ведомость оборудования

№ п/п	Наименование и краткая характеристика оборудования	Един. измерения	Кол-во
1.	Дробилка молотковая, мощность двигателя 260 кВт, масса 2,7 т, ширина загрузочной щели 0,02м, размер исходного материала наибольший 400 мм, производительность до 6,2 т/ч	Шт.	3
2.	Пластинчатый питатель, ширина ленты 0,8м, мощность электродвигателя 5,3 кВт, производительность 25-50 м3/ч	Шт.	10
3.	Шахтная мельница диаметр ротора 1,5 м, масса 9,8 т, мощность электродвигателя 250 кВт, производительность до 17,5т/ч	Шт.	1
4.	Шахтная пересыпная печь диаметр печи 4,3м, высота печи 22,6м, мощность электродвигателей 71кВт, технологическое топливо - уголь, количество опор 9, влажность сырья 2%, размер подаваемой фракции 40-80мм, производительность до 8,3 т/ч	Шт.	1
5.	Грохот, геом. размеры 4500х2410х1300, мощность электродвигателя 10 кВт, размер просеивающей поверхности 1500х3750, мощность электродвигателя 10 кВт,	Шт.	1
6.	Сушильный барабан, объем барабана 1.6 м3 , длина 9м, мощность 10 кВт, производительность 3,5 т\ч.	Шт.	2
8.	Бункер	Шт.	8
9.	Силос	Шт.	3
10.	Шнековый конвейер горизонтальный, диаметр 0,8 м, мощность электродвигателя 3.7кВт	Шт.	4

2.7 Разработка технологии производства вяжущего [3]

Выбранная технология производства известково-шлакового вяжущего состоит из транспортирования, хранения, дробления, и обжига. Транспортировка производиться автотранспортом, так как расстояние от карьера до завода более 5 км. Хранение осуществляют в закрытых складах, так как они защищают известняк от агрессии среды.

Дробление может производиться в щековых дробилках, если загрузочный материал твердый или средней твёрдости. Недостатком щековой дробилки является большое количество расходуемой энергии, большие потери мощности.

Т.к. загруженный материал мягкий, то выбираем молотковую дробилку.

В приемный бункер известняк доставляют из рудников и карьеров в кусках и глыбах размером 500 - 800 мм. Из приемного бункера известняк при помощи пластинчатого элеватора поступает в молотковую дробилку. Затем на инерционном горизонтальном грохоте осуществляется отсев крупной фракции известняка и ее возврат в молотковую дробилку ленточным питателем. При обжиге во вращающихся печах применяют фракции 40 -- 80 мм. Дробленый материал подвергается рассеву на грохотах, что обеспечивает постоянство фракционного состава. Фракция определенного размера подается в промежуточный бункер откуда при помощи скипового подъемника поступают на обжиг в шахтную известеобжигательную печь, работающую на каменном угле. Выбор печи обусловлен свойством сырья и возможностью механизировать и автоматизировать процесс обжига, применять все виды топлива - пылевидное, твердое, жидкое и газообразное.

Обжиг является основным процессом при производстве воздушной извести. При этом протекает ряд сложных физико-химических процессов определяющих качество продукта. В процессе обжига известняк декарбонизируется и превращается в известь по следующей реакции: СаСО₃ - СаО + СО₂

Теоретически на декарбонизацию 1 моля СаСО₃ (100 гр) расходуется 179 кДж, или 1790 на 1 кг СаСО₃. Практически температура обжига известняка в заводских условиях колеблется в пределах 1000 - 1200 ⁰С. Это вызвано тем, что на заводе обжигают большое количество сырья с колеблющимся химическим составом, содержащее различные примеси. В данном технологическом процессе температура обжига устанавливается в пределах 900 - 1150⁰С, так как используется известняк с примесями доломита, глины и песка.

Печь представляет собой механизированный тепловой агрегат для обжига извести высотой 26.9 метров, диаметром - 4,3 Известняк и топливо (кокс, антрацит, тощие угли) загружаются поочередно, слоями. Топливо сгорает непосредственно в печи. При этом происходит декарбонизация известняка и обожженная известь опускается в выгрузное устройство.