Технологический процесс производства керамзита

Шум, возникающий при работе многих механизмов на заводах, характеризуется зачастую высокой интенсивностью, превышающей допустимую норму (90 дБ). Особенно неблагоприятны в этом отношении условия работы персонала в помещениях молотковых дробилок, сырьевых мельниц, компрессоров, где уровень звукового давления достигает 95--105 дБ, а иногда и более. К числу мероприятий по снижению шума у рабочих мест относят применение демпфирующих прокладок между внутренней стенкой мельничных барабанов и бронефутеровочными плитами, 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 звукопоглощающими материалами также дает хороший эффект (снижение на 10--12 дБ).

Проектирование защиты окружающей среды от шумовых воздействий включает следующее: выявление источников шума, выбор расчетных точек и определение в них предполагаемых уровней шума, определение требований по снижению звукового давления, выбор и разработка необходимых мероприятий по снижению шума до требуемых уровней в соответствии со СНиП П-12-77.

Мероприятия по охране окружающей среды одновременно с обеспеченном чистоты и охраны здоровья людей и животных должны быть выполнены с минимальными затратами.

 Очистка газов от аэрозолей. Методы очистки по их основному принципу можно разделить на механическую очистку, электростатическую очистку и очистку с помощью звуковой и ультразвуковой коагуляции.

Механическая очистка газов включает сухие и мокрые методы. К сухим методам относятся:

1) гравитационное осаждение;

2) инерционное и центробежное пылеулавливание;

3) фильтрация.

В большинстве промышленных газоочистительных установок комбинируется несколько приемов очистки от аэрозолей, причем конструкции очистных аппаратов весьма многочисленны.

Инерционное осаждение основано на стремлении взвешенных частиц сохранять первоначальное направление движения при изменении направления газового потока. Среди инерционных аппаратов наиболее часто применяют жалюзийные пылеуловители с большим числом щелей (жалюзи). Газы обеспыливаются, выходя через щели и меняя при этом направление движения, скорость газа на входе в аппарат составляет 10-15 м/с. Гидравлическое сопротивление аппарата 100 - 400 Па (10 - 40 мм вод. ст.). Частицы пыли с d < 20 мкм в жалюзийных аппаратах не улавливаются. Степень очистки в зависимости от дисперсности частиц составляет 20-70%. Инерционный метод можно применять лишь для грубой очистки газа. Помимо малой эффективности недостаток этого метода - быстрое истирание или забивание щелей.

Центробежные методы очистки газов основаны на действии центробежной силы, возникающей при вращении очищаемого газового потока в очистном аппарате или при вращении частей самого аппарата. В качестве центробежных аппаратов пылеочистки применяют циклоны различных типов: батарейные циклоны, вращающиеся пылеуловители (ротоклоны) и др. Циклоны наиболее часто применяют в промышленности для осаждения твердых аэрозолей. Газовый поток подается в цилиндрическую часть циклона тангенциально, описывает спираль по направлению к дну конической части и затем устремляется вверх через турбулизованное ядро потока у оси циклона на выход. Циклоны характеризуются высокой производительностью по газу, простотой устройства, надежностью в работе. Степень очистки от пыли зависит от размеров частиц.

Циклоны широко применяют при грубой и средней очистке газа от аэрозолей. Другим типом центробежного пылеуловителя служит ротоклон, состоящий из ротора и вентилятора, помещенного в осадительный кожух. Лопасти вентилятора, вращаясь, направляют пыль в канал, который ведет в приемник пыли.

Фильтрация основана на прохождении очищаемого газа через различные фильтрующие ткани (хлопок, шерсть, химические волокна, стекловолокно и др.) или через другие фильтрующие материалы (керамика, металлокерамика, пористые перегородки из пластмассы и др.). Наиболее часто для фильтрации применяют специально изготовленные волокнистые материалы -- стекловолокно, шерсть или хлопок с асбестом, асбоцеллюлозу. В зависимости от фильтрующего материала различают тканевые фильтры (в том числе рукавные), волокнистые, из зернистых материалов (керамика, металлокерамика, пористые пластмассы). Тканевые фильтры, чаще всего рукавные, применяются при температуре очищаемого газа не выше 60-65°С. В зависимости от гранулометрического состава пылей и начальной запыленности степень очистки составляет 85-99%. Гидравлическое сопротивление фильтра Р около 1000 Па; расход энергии ~ 1 кВт*ч на 1000 м³ очищаемого газа. Для непрерывной очистки ткани продувают воздушными струями, которые создаются различными устройствами - соплами, расположенными против каждого рукава, движущимися наружными продувочными кольцами и др. Сейчас применяют автоматическое управление рукавными фильтрами с продувкой их импульсами сжатого воздуха.

Волокнистые фильтры, имеющие поры, равномерно распределенные между тонкими волокнами, работают с высокой эффективностью; На фильтрах из стекловолокнистых материалов возможна очистка агрессивных газов при температуре до 275°С. Для тонкой очистки газов при повышенных температурах применяют фильтры из керамики, тонковолокнистой ваты из нержавеющей стали, обладающие высокой прочностью и устойчивостью к переменным нагрузкам; однако их гидравлическое сопротивление велико - 1000 Па.

Фильтрация - весьма распространенный прием тонкой очистки газов. Ее преимущества - сравнительная низкая стоимость оборудования (за исключением металлокерамических фильтров) и высокая эффективность тонкой очистки. Недостатки фильтрации высокое гидравлическое сопротивление и быстрое забивание фильтрующего материала пылью.

Мокрая очистка газов от аэрозолей основана на промывке газа жидкостью (обычной водой) при возможно более развитой поверхности контакта жидкости с частицами аэрозоля и возможно более интенсивном перемешивании очищаемого газа с жидкостью. Этот универсальный метод очистки газов от частиц пыли, дыма и тумана любых размеров является наиболее распространенным приемом заключительной стадии механической очистки, в особенности для газов, подлежащих охлаждению. В аппаратах мокрой очистки применяют различные приемы развития поверхности соприкосновения жидкости и газа.

Электростатическая очистка газов служит универсальным средством, пригодным для любых аэрозолей, включая туманы кислот, и при любых размерах частиц. Метод основан на ионизации и зарядке частиц аэрозоля при прохождении газа через электрическое поле высокого напряжения, создаваемое коронирующими электродами. Осаждение частиц происходит на заземленных осадительных электродах. Промышленные электрофильтры состоят из ряда заземленных пластин или труб, через которые пропускается очищаемый газ. Между осадительными электродами подвешены проволочные коронирующие электроды, к которым подводится напряжение 25-100 кВ. Теоретическое выражение для степени улавливания аэрозолей в трубчатых электрофильтрах имеет вид

 Очистка газов от парообразных и газообразных примесей. Газы в промышленности обычно загрязнены вредными примесями, поэтому очистка широко применяется на заводах и предприятиях для технологических и санитарных (экологических) целей. Промышленные способы очистки газовых выбросов от газо- и парообразных токсичных примесей можно разделить на три основные группы:

1) абсорбция жидкостями;

2) адсорбция твердыми поглотителями ;

3) каталитическая очистка.

В меньших масштабах применяются термические методы сжигания (или дожигания) горючих загрязнений, способ химического взаимодействия примесей с сухими поглотителями и окисление примесей озоном.

Абсорбция жидкостями применяется в промышленности для извлечения из газов диоксида серы, сероводорода и других сернистых соединений, оксидов азота, паров кислот (НСl, HF, H₂SO₄), диоксида и оксида углерода, разнообразных органических соединений (фенол, формальдегид, летучие растворители и др.).

Абсорбционные методы служат для технологической и санитарной очистки газов. Они основаны на избирательной растворимости газо- и парообразных примесей в жидкости (физическая абсорбция) или на избирательном извлечении примесей химическими реакциями с активным компонентом поглотителя (хемосорбция). Абсорбционная очистка -- непрерывный и, как правило, циклический процесс, так как поглощение примесей обычно сопровождается регенерацией поглотительного раствора и его возвращением в начале цикла очистки. При физической абсорбции (и в некоторых хемосорбционных процессах) регенерацию абсорбента проводят нагреванием и снижением давления, в результате чего происходит десорбция поглощенной газовой примеси и ее концентрированно .

Показатели абсорбционной очистки: степень очистки (КПД) и коэффициент массопередачи k зависят от растворимости газа в абсорбенте, технологического режима в реакторе (w, Т, р) и от других факторов, например от равновесия и скорости химических реакций при хемосорбции. В хемосорбционных процессах, где в жидкой фазе происходят химические реакции, коэффициент массопередачи увеличивается по сравнению с физической абсорбцией. Большинство хемосорбционных процессов газоочистки обратимы, т. е. при повышении температуры поглотительного раствора химические соединения, образовавшиеся при хемосорбции, разлагаются с регенерацией активных компонентов поглотительного раствора и с десорбцией поглощенной из газа примеси. Этот прием положен в основу регенерации хемосорбентов в циклических системах газоочистки. Хемосорбция в особенности применима для тонкой очистки газов при сравнительно небольшой начальной концентрации примесей.

 Наиболее надежным и самым экономичным способом охраны биосферы от вредных газовых выбросов является переход к безотходному производству, или к безотходным технологиям. Термин «безотходная технология» впервые предложен академиком Н.Н. Семеновым. Под ним подразумевается создание оптимальных технологических систем с замкнутыми материальными и энергетическими потоками. Такое производство не должно иметь сточных вод, вредных выбросов в атмосферу и твердых отходов и не должно потреблять воду из природных водоемов.

Конечно же, понятие «безотходное производство» имеет несколько условный характер; это идеальная модель производства, так как в реальных условиях нельзя полностью ликвидировать отходы и избавиться от влияния производства на окружающую среду. Точнее следует называть такие системы малоотходными, дающими минимальные выбросы, при которых ущерб природным экосистемам будет минимален.

В настоящее время определилось несколько основных направлений охраны биосферы, которые в конечном счете ведут к созданию безотходных технологий:

1) разработка и внедрение принципиально новых технологических процессов и систем, работающих по замкнутому циклу, позволяющих исключить образование основного количества отходов;

2) создание бессточных технологических систем и водооборотных циклов на базе наиболее эффективных методов очистки сточных вод;

3) переработка отходов производства и потребления в качестве вторичного сырья;

4) создание территориально-промышленных комплексов с замкнутой структурой материльных потоков сырья и отходов внутри комплекса.

Разработка и внедрение принципиально новых технологических процессов и систем, работающих по замкнутому циклу, позволяющих исключить образование основного количества отходов, является основным направлением технического прогресса.

6.Технико-экономические показатели

Производство керамзита связано с одновременным уменьшением удельного расхода топливно-энергетических ресурсов на его производство. Основные пути для решения этой задачи следующие: совершенствование структуры производства; рост производительности труда, на 24--26 % для получения за этот счет примерно 90 % общего прироста продукции; более эффективное использование сырья, топлива, электрической энергии, а также производственных мощностей и основных фондов; повышение рентабельности работы предприятия. Для этого необходимо создавать и внедрять принципиально новые орудия труда и технологические процессы, превосходящие по своим технико-экономическим показателям лучшие отечественные и мировые достижения.

Общественная производительность труда определяется затратами как живого труда на данном предприятии, так и овеществленного в материалах, машинах, зданиях и сооружениях, используемых при производстве той или иной продукции. Обобщающим показателем общественной производительности труда является себестоимость продукции. На лучших предприятиях годовая выработка на одного рабочего достигает 3000 т при затратах труда менее 1 чел.·ч/т. По этому показателю передовые заводы стоят на уровне лучших достижений мировой техники.

Такой большой подъем производительности труда, общей эффективности производства и качества цемента достигается комплексом организационно-технических мероприятий, направленных на модернизацию оборудования и перевооружение предприятий новой высокопроизводительной техникой. При этом основное внимание уделяется увеличению выпуска цемента за счет реконструкции и расширения действующих заводов. Сооружение новых предприятий предусматривается преимущественно в районах, где нет аналогичных заводов. Это должно способствовать ликвидации перевозок керамзита на большие расстояния.

Новые предприятия строятся с годовой мощностью 2,4-- 3,6 млн. т и более. Такая концентрация производства способствует большому повышению эффективности производства. При этом является обязательным определение оптимальной мощности нового предприятия на основе технико-экономических расчетов с учетом конкретных условий производства и потребления керамзита в намеченном месте строительства завода.

Структура средней себестоимости кекрамзита слагается из следующих элементов (%):

Основные и вспомогательные материалы ……………………. 23--24

Топливо………………………………………………………….. 24--26

Электроэнергия …………………………………............................13

Зарплата с начислениями……………………………………..… 4--5

Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования……... 24--26

Прочие расходы……………………………………………….... 8--10

Анализ структуры себестоимости приводит к выводу, что для дальнейшего снижения себестоимости необходимо принять все меры, обеспечивающие экономию прошлого труда наряду с сокращением живого труда. В первую очередь это может быть достигнуто за счет резкого сокращения расхода топлива, в частности благодаря широкому внедрению сухого способа производства цемента, а также более полного использования теплоты отходящих газов печей. Значительные возможности снижения себестоимости имеются в дальнейшей рационализации использования основных и вспомогательных материалов. Здесь целесообразно и широкое применение вместо природного сырья различных дешевых промышленных отходов (шлаков, зол, нефелинового шлама и т. п.), и внедрение мельниц самоизмельчения, сокращающих расход электроэнергии и мелющих тел.

Особое внимание должно быть уделено мероприятиям по резкому сокращению потерь исходного сырья и готового материала на всех стадиях производства. Требуется дальнейшее совершенствование методов и устройства для пылеулавливания и оснащение последними всех пылевыделяющих установок.

Необходимость внедрения высокоэффективных установок для очистки промышленных выбросов диктуется причинами социального и экономического порядка. Она непосредственно связана со здоровьем людей и охраной окружающей среды от пылегазовых выбросов в атмосферу. Экономическую сторону проблемы хорошо иллюстрируют следующие данные А. Я. Овчаренко.

Ущерб, обусловленный безвозвратным уносом сырья и готового продукта с отходящими газами и аспирационным воздухом, а также отсутствием утилизации уловленной пыли, оценивается примерно в 17--18 млн. руб. в год. Ущерб, вызываемый отрицательным действием пылевого фактора на основные фонды предприятия (сверхнормативная замена оборудования вследствие его ускоренного износа, дополнительный его ремонт, потери производства вследствие более частого выхода оборудования из работы и др.), оценивается приблизительно в 1,5 раза больше. Потери вследствие неудовлетворительных условий труда и загрязнения воздушной среды на предприятиях (повышенная заболеваемость, снижение производительности труда и эффективности использования оборудования, текучесть кадров и др.) оценивается приблизительно в 2 раза больше. В целом это составляет около 100 млн. руб. в год (или 6--7 % общих издержек на изготовление). Но загрязнение атмосферы наносит ущерб в размере примерно 2 руб. на 1 т и сопряженным отраслям, а не только производствам.

Приведенные данные в полной мере подчеркивают важность проблемы организации на предприятиях тщательной очистки всех пылегазовых выбросов в атмосферу. Можно также отметить, что фондоотдача обеспыливающих аппаратов приблизительно в два раза выше соответствующего показателя основных фондов производства.

Эффективность труда рабочих основного производства цемента значительно снижается в связи с наличием большого числа обслуживающего персонала, связанного с выполнением погрузочно-разгрузочных и ремонтных работ, а также с контролем производства. Уменьшению этих диспропорций служит комплексная механизация и автоматизация производственных процессов и их контроля.

Большому увеличению производительности труда и улучшению качества продукции способствует организация на предприятиях автоматических систем управления (АСУ) с применением ЭВМ. Последние обеспечивают получение, переработку и хранение больших объемов информации о производственной деятельности предприятия, выработку оптимальных управляющих воздействий и передачу их в виде рекомендаций соответствующим операторам. На предприятиях находят также применение автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП) и производством (АСУП).

Работы по автоматизации предприятий промышленности строительных материалов выполняет Всесоюзное научно-производственное объединение Союзавтоматстром, которое включает следующие подсистемы: оперативного управления участком приготовления сырьевой смеси оптимального состава по технологическому или экономическому критерию; контроля и управления процессом обжига с расчетом оптимальных затрат тепла, управления подачей топлива в печь, а также тягой и подачей сырья в печь; контроля и управления помолом; управления отделениями помола и отгрузки материала с выдачей оптимальных решений по отгрузке; автоматизации обработки нарядов на выдачу продукции и документов текущего планирования сбыта, потребности в железнодорожных вагонах, учета отгруженного материала.

Производительность труда на предприятиях решающим образом зависит от правильного сочетания моральных и материальных стимулов труда, научной его организации (НОТ), а также от организации социалистического соревнования за экономное расходование материалов, топлива, энергии, за безупречное обслуживание механизмов и высокое качество продукции.

В организации этой важной стороны деятельности предприятий, в разработке рациональных мероприятий по планированию производства и экономическому стимулированию трудящихся большую роль должен выполнять инженерно-технический персонал.

В последние годы на предприятиях широко распространяется практика организации комплексных систем управления Качеством продукции, а также составления планов технико-экономического и социального развития коллективов. В них ставятся на разрешение к заданным срокам проблемы дальнейшего значительного повышения эффективности общественного производства, качества продукции, культурного и материального уровня жизни рабочих и служащих и улучшения их бытовых условий. Планы технико-экономического и социального развития составляются руководством и общественными организациями предприятий с самым широким привлечением всех членов коллектива. В планах предусматривается повышение технического и общеобразовательного уровня рабочих, инженерно-технического персонала и служащих, что непосредственно благоприятно отражается на производительности их труда. В планах уделяется большое внимание задачам НОТ, комплексной механизации и автоматизации производственных процессов, мероприятиям по охране труда и улучшению условий труда, промышленной санитарии и эстетики. В планы включаются мероприятия, связанные с улучшением жилищных и бытовых условий трудящихся (строительство жилых домов, яслей, клубов, физкультурных и санитарно-курортных комплексов и т. п.).

Важно подчеркнуть, что мероприятия по планам технико-экономического и социального развития коллективов предприятий осуществляются преимущественно за счет фондов, образуемых в соответствии с системой планирования и экономического стимулирования.

В повышение эффективности производства и применения керамзита в строительстве призвана внести свой большой вклад наука. В частности, должны быть продолжены исследования таких важнейших проблем, как разработка составов и технологии, обеспечивающих интенсивное твердение бетонов и достижение ими требуемой прочности при обычных температурах в течение 8-24 ч и возможность извлечения изделий из форм через 3-4 ч.

Современное производство керамзита характеризуется большой капиталоемкостью, необходимостью возведения больших зданий и сооружений, а также высокими металло- и энергоемкостью и малой интенсивностью тепловых процессов в установках для обжига. Так, капиталовложения при организации современных предприятий достигают примерно 60 руб. на 1т готовой мощности. На 1 т получаемого по мокрому способу во вращающихся печах материала в течение 1 ч приходится 42--45 т массы печи. Приведенные показатели свидетельствуют о необходимости приложения больших усилий для резкого уменьшения затрат на эти составляющие общественного труда в себестоимости керамзита. Поэтому неотложной задачей является:

1. Развитие производства с применением двухбарабанных вращающихся печей.

2. Обжиг сырьевых смесей в топках циклонного типа, радиационно-химическим способом и т.п.

3. Снижения расхода топлива с помощью внедрения новых технологий производства

4. Осуществление технического перевооружения действующих предпрятий.

5. Уменьшение средней насыпной плотности керамзитового гравия до 400 кг/м³.

6. Улучшение использования основных производственных фондов и увеличение их отдачи в 1,5-2 раза.

7. Повышение уровня концентрации производства путем строительства новых предприятий с использованием автоматизированных технологических процессов мощностью 200 м³ в год и более.

8. Создание принципиально новых технологий и высокопроизводительных малогабаритных установок по обжигу и помолу сырья с резкой интенсификацией процессов измельчения.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Ицкович С.М. «Заполнители для бетона»; Минск; изд.«Вышэйшая школа», 1983.;

2. Ицкович С.М., Чумаков Л.Д., Баженов Ю.М. «Технология заполнителей для бетонов»;

3. Справочное пособие: «Искусственные пористые заполнители и легкие бетоны на их основе», М.:Стройиздат, 1987.;

4. Довгалюк В.И., Кац Г.Л. «Конструкции из легких бетонов для многоэтажных каркасных зданий», М.,Стройиздат.,1984.;

5. Нациевский Ю.Д. «Легкий бетон», Киев, изд. «Будивельник»,1977.;

6. Горчаков Г.И., «Строительные материалы», М.,изд. «Высшая школа», 1982.-352 с.,ил.

7. Иванов «Технология проиводства на искусственных легких заполнителях»;

Журналы «Строительные материалы»; 2003.;

8. Борщевский А.А., Ильин А.С; «Механическое оборудование для производства строительных материалов и изделий.» М.: Высш. шк.» 1987 ;

9. Волженский А.В. «Минеральные вяжущие вещества», М.: Стройиздат, 1979.;

10. Перегудов В.В., Роговой М.Н.; «Тепловые процессы и установки в технологии строительных изделий и материалов» ; Стройиздат, 1982.;

11. «Основы химической технологии», Учебник для студентов хим.-технол.спец. вузов / И.П. Мухленов, А.Е. Горштейн, Е.С. Тумаркина; Под ред. И.П. Мухленова. - 4-е изд., перераб. и доп. -- М.: Высш. школа, 1991. - 463 с.: ил.;

12. Глинка Н.Л. «Общая химия» Изд. 17-е, испр.-- Л.: «Химия», 1975. - 728 с.: ил.;

13. Кузнецов В.В., Усть-Качкинцов В.Ф. «Физическая и коллоидная химия. Учеб. пособие для вузов» -- М.: Высш. школа, 1976. - 277 с.: ил.;

14. Пособие по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелых бетонов (к СНиП 2.03.01-84),часть1,М.,Центральный институт типового проектирования, 1988.;

15. ГОСТ 21.101-79 - 21.108-78. Стандарты СПДС.;

16. ГОСТ 2.301-68 -2. 317-68. Стандарты ЕСКД.;