Сырьевой цех производства сульфатостойкого портландцемента

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Украины

ПГАСА

Кафедра технологий строительных изделий, конструкций и материалов

пояснительная записка к курсовому проекту

По курсу: «Вяжущие вещества»

На тему:

Сырьевой цех производства сульфатостойкого портландцемента

Выполнил: студент Кондратюк Д.В.

Проверила: доцент Дрозд А.П.

г. Днепропетровск - 20013 г.



содержание

Введение

1. Характеристика выпускаемой продукции

2. Технологическая часть

2.1 Режим работы предприятия

2.2 Определение производительности завода

2.3 Расчет потребности в сырье

2.4 Обоснование принятого способа производства

2.5 Расчет основного технологического и транспортного оборудования

2.6 Расчет потребности в энергетических ресурсах



ВВЕДЕНИЕ

Портландцементом называется гидравлическое вяжущее вещество, получаемое тонким измельчением портландцементного клинкера с гипсом, а иногда и со специальными добавками.

Клинкер получают обжигом до спекания тонкодисперсной однородной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины или некоторых других материалов (мергеля, доменного шлака и пр.). При этом обеспечивается преимущественное содержание в нем высокоосновных силикатов кальция (70 - 80%). Продукт, соответствующий по составу цементному клинкеру, может быть получен также путем полного расплавления сырьевой смеси.

Гипс в портландцемент добавляют для регулирования скорости схватывания и некоторых других свойств. Клинкерный порошок без гипса при смешивании с водой быстро схватывается и затвердевает в цементный камень, который характеризуется пониженными техническими свойствами.

Свойства портландцемента определяются прежде всего качеством клинкера. Вводимые в него добавки предназначены для их регулирования.

Портландцемент и его разновидности являются основным материалом в современном строительстве.

В этом курсовом проекте мы рассмотрим сульфатостойкий портландцемент комбинированным способом производства.

К группе сульфатостойких цементов относятся:

· Сульфатостойкий портландцемент;

· Сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками;

· Сульфатостойкий шлакопортландцемент ;

· Пуццолановый портландцемент.

Все эти цементы получают измельчением портландцементного клинкера нормированного минералогического состава без добавок и с добавками. Содержание в клинкере трехкальциевого силиката С₃S, трехкальциевого алюмината С₃A, четырехкальциевого алюмоферрита 4CaO*Al₂O₃*Fe₂O₃ и щелочных окислов.

Cульфатостойкие цементы предназначены для изготовления бетонных и железобетонных конструкций, обладающих коррозионной стойкостью при воздействии на них сред c высоким содержанием сульфатов.

Сульфатостойкий портландцемент и сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками применяются для производства морозостойких и сульфатостойких бетонных и железобетонных конструкций (в т.ч. предварительно-напряженных) наружных зон гидротехнических и других сооружений, работающих в условиях сульфатной агрессии, при систематическом многократном попеременном замораживании и оттаивании, либо увлажнении и высыхании. Для обеспечения высокой морозостойкости бетона, для производства низко экзотермичных сульфатостойких бетонов массивных гидротехнических сооружений, где требуется пониженное выделение тепла при твердении и высокая стойкость к сульфатной агрессии.

Допускается применение сульфатостойкого портландцемента для подводных частей морских и океанских сооружений, однако для этих целей более экономичным является использование сульфатостойкого пуццоланового портландцемента. Поскольку в сульфатостойком портландцементе активные тепловыделяющие минералы (C3S и С3А) содержатся в меньшем количестве, его в отдельных случаях можно применять вместо портландцемента с умеренной экзотермией в наружных зонах массивных гидротехнических сооружений.



1. Характеристика выпускаемой продукции

Сульфатостойкий портландцемент является разновидностью обычного портландцемента и отличается от последнего в основном тем, что обнаруживает повышенную стойкость к сульфатной агрессии в условиях систематического попеременного замораживания и оттаивания или увлажнения и высыхания. Получают этот цемент путем совместного помола клинкера нормированного состава и гипса.

Клинкер, применяемый при производстве цементов, по расчетному минералогическому составу должен соответствовать требованиям, указанным в таблице 1.

Таблица 1 [1]

Наименование показателя	Значение для клинкера, % по массе, не более, по видам цемента
	содержание трехкальциевого силиката (3СаО3SiO2)	содержание трехкальциевого алюмината (3СаО3Аl2О3)	Сумма трехкальциевого алюмината (3СаО3Al2О3) и четырехкальциевого алюмоферрита (4СаО3Al2О33Fe2О3)	Содержание оксида алюминия (Al2О3)	Содержание оксида магния (MgО)
Сульфатостойкий портландцемент	50	5	22	5	5
Сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками	Не нормируется
Сульфатостойкий портландцемент		8	Не нормируется
Пуццолановый портландцемент

В сульфатостойкий портландцемент не вводят активных минеральных добавок, и лишь при благоприятных условиях его службы в отдельных случаях (по соглашению между поставщиком и потребителем) допускается введение при помоле небольшого количества таких добавок.

Последние должны отвечать требованиям ГОСТ 6269-54 на активные минеральные добавки к вяжущим веществам или в случае применения в качестве добавки гранулированных доменных шлаков - требованиям ГОСТ 3476-60 на шлаки доменные гранулированные для производства цементов.

Содержание добавок в цементе в зависимости от их вида должно соответствовать указанному в таблице 2.

Таблица 2 [1]

В процентах от массы цемента

Вид цемента	Содержание добавок
	Гранулированного доменного шлака, электротермофосфорного шлака	Пуццоланы
Сульфатостойкий портландцемент	Не допускается
Сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками	Св.10 и не более 20
Сульфатостойкий портландцемент	Св.40 и не более 60
Пуццолановый портландцемент		Св.20 и не более 40

В сульфатостойком портландцементе с минеральными добавками допускается использовать смеси шлака и пуццоланы, общее количество которых не должно превышать 20%.

В сульфатостойком шлакопортландцементе допускается замена шлака пуццоланой или золой (кислой) в количестве не более 10% от массы цемента.

Содержание ангидрида серной кислоты (SO3) в цементе не должно превышать значений, приведенных в таблице 3.

Таблица 3 [1]

Вид цемента	Содержание SO3
Сульфатостойкий портландцемент	3,0
Сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками	3,0
Сульфатостойкий портландцемент	4,5
Пуццолановый портландцемент	3,5



Допускается вводить в цемент при помоле пластифицирующие и гидрофобизирующие поверхностно-активные добавки в количестве не более 0,3% от массы цемента в пересчете на сухое вещество добавки.

Подвижность цементно-песчаного раствора состава 1:3 из пластифицированных цементов всех видов должна быть такой, чтобы при водоцементном отношении, равном 0,4, расплыв стандартного конуса был не менее 135 мм. Гидрофобный цемент не должен впитывать в себя воду в течение 5 мин от момента нанесения капли воды на поверхность цемента. При производстве цемента для интенсификации процесса помола допускается вводить технологические добавки, не ухудшающие качество цемента, в количестве не более 1% от массы цемента.

Эффективность применения технологических добавок, а также отсутствие отрицательного их влияния на свойства бетона должны быть подтверждены результатами испытаний цемента и бетона.

Предел прочности цементов при сжатии должен быть не менее величин, указанных в таблице 4.

Таблица 4 [1]

Вид цемента	Марка цемента	Предел прочности при сжатии в возрасте 28 сут
Сульфатостойкий портландцемент	400	39,2
Сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками	400 500	39,2 49,0
Сульфатостойкий портландцемент	300 400	29,4 39,2
Пуццолановый портландцемент	300 400	29,4 39,2

Необходимость получения клинкера нормированного химико-минералогического состава предопределяет требования, предъявляемые к сырью. Весьма целесообразно использовать трепел либо диатомит или опоку в составе глинистого компонента. Сопротивляемость сульфатостойкого портландцемента действию сульфатной агрессии повышается при введении в его состав поверхностно-активной добавки. Поэтому согласно ГОСТ 970-61 допускается введение в его состав и сульфитно-спиртовой барды либо мылонафта. В этих случаях ему присваивают название пластифицированного либо гидрофобного сульфатостойкого портландцемента. Цемент должен показывать равномерность изменения объема при испытании образцов кипячением в воде. Начало схватывания цемента должно наступать не ранее 45 мин, конец - не позднее 10 ч от начала затворения. Тонкость помола цемента, определяемая по удельной поверхности, должна быть не менее 250 м2/кг. Для цементов, содержащих добавки осадочного происхождения, тонкость помола определяю по остатку на сите с сеткой №008 по ГОСТ 6613. Остаток на сите не должен быть более 15% от массы просеиваемой пробы.

В данном курсовом проекте рассмотрен сырьевой цех производства ПЦ (мокрый способ). При этом мной взято следующее исходное сырье.

1. Известняк Шуровского месторождения, влажность 7%.

Известняк - это осадочная горная порода, состоящая главным образом из кальцита CaCO₃ обычно с примесью доломита, глинистых частиц, оксида железа и др.минералов.

Химический состав известняка Шуровского месторождения:

Потери при прокалывании, %	Содержание оксидов,%
	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	SO3
42,0	5,37	2,22	0,86	35,60	13,57	-

2. Глина II, влажность 16%

Глина - это тонкодисперсная осадочная горная порода, состоящая в основном из глинистых материалов: каолинита, монтмориллонита, гидрослюд и др. гидроалюмосиликатов.

Химический состав глины II:

портландцемент сырьевой технологический энергетический



Потери при прокаливании, %	Содержание оксидов, %
	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	SO3
7,19	64,55	16,51	8,17	1,20	0,89	0,79

3. Шлак доменный гранулированный ДМЗ

Шлак -- расплав (после затвердевания -- стекловидная масса) в металлургических, плавильных процессах, покрывающий поверхность жидкого металла, состоит из всплывших продуктов пустой породы с флюсами.

Потери при прокаливании, %	Содержание оксидов, %
	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	SO3
	37,15	8,05	0,90	43,88	5,04	4,40

1.1 Расчет трехкомпонентной смеси

Требуется рассчитать сырьевую смесь с КН = 0,88 и ГМ = 0,9,состоящей из известняка, глины и шлака.

Определяем соотношения между сырьевыми компонентами по формулам:

а₁ = С₁-2,8*S₁*KH-1,65*A₁-0,35*F₁;

b₁ = C₂-2,8*S₂*KH-1,65*A₂-0,35*F₂;

c₁ = 2,8*S₃*KH+1,65*A₃+0,35*F₃-C₃;

a₂ = S₁-ГM*A₁-ГМ*F₁;

b₂ = S₂-ГM* A₂-ГМ*F₂;

c₂ = ГM*A₃+ГМ*F₃-S₃;

Химический состав исходных материалов приведен в таблице 6



Таблица 6

Материалы	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	SO3	П.п.п.	У
Известняк(1)	5,37	2,22	0,86	35,60	13,57	-	42,0	100
Глина(2)	64,55	16,51	8,17	1,20	0,89	0,79	7,19	100
Шлак(3)	37,15	8,05	0,90	43,88	5,04	4,40	-	100

Подставим значения в формулы:

а₁ = 35,60-2,8*5,37*0,88-1,65*2,22-0,35*0,86 = 18,40

b₁ = 1,20-2,8*64,55*0,88-1,65*16,51-0,35*8,17 = -187,95

c₁ = 2,8*37,15*0,88+1,65*8,05+0,35*0,90-43,88 = 61,25

a₂ = 5,37-0,9*2,22-0,9*0,86 = 2,59

b₂ = 64,55-0,9* 16,51-0,9*8,17 = 42,33

c₂ = 0,9*8,05+0,9*0,90-37,15 = -29,095

Вычисление значения подставим в следующие уравнения для нахождения значений х и у:

а₁ = х+b₁*y = c₁;

a₂*x+b₂*y = c₂; отсюда:

X = _;

Y = ;

Подставим значения:

X = = = -2.27

Y = = = -0.54

Следовательно, в сырьевой смеси на 1 вес.ч. шлака приходиться -2,27 известняка и -0,54 вес.ч. глины. Т.е. всего -2,81 вес.ч. В процентах состав сырьевой смеси выражается следующим образом: известняка -2,27/-2,81 = 80,78 %, глины -0,54/-2,81 = 19,21%, шлака 1/-2,81 = 1,01%.

Вычисляем химический состав сырьевой смеси

Таблица 7

Материалы	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	SO3	П.п.п.	У
Известняк -80,78%	4,33	1,77	0,688	28,48	10,85	-	42,0	88,11
Глина-19,1%	12,26	3,13	1,55	0,228	0,16	0,15	7,19	24,66
Шлак-0,1%	0,3715	0,080	0,009	0,4388	0,054	0,044		0,9973
Состав сырьевой смеси в %	16,96	4,98	2,23	29,14	11,06	0,19	49,19	113,75

КН = ;

n = ;

KH = 29.14-1.65*4.98-0.35*2.23/2.8*16.96 = 0.42

n = 16.96/4.98+2.23 = 2.35

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1. Технологическая схема производства

2. Технологическая часть

2.1 Режим работы предприятия

Режим работы цеха является исходным данным для расчета технологического оборудования, потребности в сырье, состава рабочих.

Режим работы цеха характеризуется количеством рабочих дней в году, смен и их продолжительностью в часах. Третью смену целесообразно применять для ремонта оборудования.

Работа цеха помола предусматривается в две-три смены при непрерывной рабочей неделе и количестве рабочих дней в году 310-320

Таблица 2.1

Наименование цеха или передела	Неделя прерывная или непрерывная	Количество
		Смен в сутки	Рабочих дней	Часов
Склад сырья	непрерывная	3	365	8
Дробление:
а)известняка	непрерывная	2	320	8
б)глины	непрерывная	2	320	8
Помол:
а)известняка	непрерывная	3	320	8
б)глины	непрерывная	3	320	8
Склад шлама	непрерывная	3	365	8

2.2 Определение производительности завода

При расчете производительности каждого передела необходимо учитывать возможность брака и производственные потери:

- на складе сырья при транспортировке его в цех - 1%;

- при дроблении - до 0,5%;

- при помоле - до 1-1,5%;

- при транспортировке и хранении готовых продуктов - 1%.

Производительность для каждого передела рассчитывается по формуле:

где - производительность передела, следующего за рассчитываемым;

в - потери, %

1. Производительность склада сырья с учетом потерь - 1%

ц1 = 1000000/(1 - 1 /100) = 1010101 т/год

2. Производительность передела дробления с учетом потерь - 0,5%

ц2 = 1010101/(1 - 0,5/100) = 1015176 т/год

3. Производительность передела помола с учетом потерь - 1,5%

ц3 = 1015176/(1 - 1,5/100) = 1030635 т/год

Таблица 2.2

№	Наименование цеха	Единицы	Производительность
			В год	В сутки	В смену	В 1 ч
1	Склад сырья	тонны	1010101	2767,4	921,46	115,18
2	Дробление	тонны	1015176	2781,30	927,10	115,88
3	Помол	тонны	1030635	2823,65	941,21	117,65

2.3 Расчет потребности в сырье

Состав сырьевой смеси:

№	Наименование сырья	Единица. измерения	Потребность
			В год	В сутки	В смену	В час
1	Клинкер	Т.	1000000	2739,72	913,24	114,15
2	Шлам	Т.	1030635	2823,65	941,21	117,65



2.4 Обоснование принятого способа производства

Технология производства портландцемента включает ряд технологических операций, которые можно разделить на две основные группы. Первая -- это операции по производству клинкера, вторая -- измельчение клинкера совместно с гипсом, а в ряде случаев и с другими добавками, т.е. приготовление цемента. Получение клинкера -- наиболее сложный и энергоемкий процесс, требующий больших капитальных и эксплуатационных затрат. Доля клинкера в стоимости цемента достигает 70-80%. Производство клинкера состоит из добычи сырьевых материалов, дробления, помола и смешивания их в определенном соотношении, обжига сырьевой смеси и магазинирования клинкера. Комплекс операций по получению из клинкера цемента включает следующие технологические процессы: дробление клинкера, сушку минеральных добавок, дробление гипсового камня, тонкое измельчение клинкера совместно с активными минеральными добавками и гипсом, складирование, упаковку и отправку цемента потребителю. Даже в пределах одного месторождения химико-минералогический состав сырья меняется в широких пределах. Поэтому получение сырьевой смеси постоянного состава -- сложная задача.

При мокром способе тонкое измельчение сырьевой смеси производят в водной среде с получением шихты в виде водной суспензии - шлама влажностью 30-50%. При сухом способе сырьевую шихту готовят в виде тонкоизмельченного сухого порошка, поэтому перед помолом или в процессе его сырьевые материалы высушивают. Комбинированный способ может базироваться как на мокром, так и на сухом способе приготовления шихты. В нашем случае сырьевую смесь готовят по мокрому способу в виде шлама, а затем обезвоживают на фильтрах до влажности 16-18% и подают на обжиг в печи в виде полусухой массы.

Помол клинкера осуществляется в трубных мельницах, которые являются непрерывно действующим оборудованием.

Вентиляция достигается просасыванием через барабан воздуха со скоростью 0,5-0,7 м/сек. с помощью аспирационной установки, в состав которой входят вентилятор, циклоны, а также рукавные фильтры или электрофильтры.

В последних улавливаются тонкие частички, присоединяемые обычно к общей массе продуктов.

Современные помольные установки оснащаются системами автоматического регулирования, которые обеспечивают непрерывную их работу и получение продукта с заданной степенью измельчения без участия человека. В последнее время начали применять системы автоматического регулирования работы мельниц, основанные на измерении удельной поверхности получаемого продукта.

2.5 Расчет основного технологического и транспортного оборудования

Технологический расчет оборудования заключается в том, чтобы по данным в потребности перерабатываемых материалов установить тип и количество оборудования или тепловых агрегатов для выполнения заданной программы. За основу берут паспортную техническую производительность машин. Расчет производится по формуле

Дробильное оборудование

1. Щековая дробилка для дробления известняка

Модель - СМ-166А.

Тип - со сложным движением щеки.

Производительность, м³/ч - 7…35.

Мощность электродвигателя, кВт·ч - 28.

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

М = G/gЧkв = 115,88/28*0,9 = 4,59 = 5 шт.

2. Валковая дробилка для измельчения глины

Модель - СМ-438

Тип - зубчатая

Производительность, т/ч - 30.

Мощность электродвигателя, кВт·ч - 28.

Габаритные размеры не приведены.

М = G/gЧkв = 115,88/30 = 4,2 = 5 шт.

3. Глиноболтушка

Модель - СМ-499.

Диаметр бассейна, м - 12.

Емкость резервуара, м³ - 200.

Производительность, т/ч - 36.

Мощность электродвигателя, кВт·ч - 75.

М = G/gЧkв = 117,65/36*0,9 = 3,63 = 4 шт.

4. Шаровая мельница для мокрого помола сырья

Размеры шаровой мельницы, м - 3,2Ч15.

Тип - трубная, многокамерная.

Способ помола - мокрый.

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

Мощность электродвигателя, кВт·ч - 2000.



М = G/gЧkв = 117,65/70*0,9 = 1,86 = 2 шт.

5. Мельница «Гидрофол»

Модель - МСС 57х18,5

Мощность - 800

Производительность - 45 т.

Габариты 10900х11000х8200

Транспортное оборудование

Ленточные конвейеры с плоской и желобчатой лентой предназначены для транспортирования сырьевых материалов, добавок как в горизонтальной, так и наклонной плоскостях. Выпускаются ленточные конвейеры с шириной ленты 400-2000мм. Ширина ленты определяется из условий необходимой производительности при заданной скорости движения ленты и в зависимости от наибольшего размера кусков транспортируемого материала. В проекте устанавливается после холодильника для подачи клинкера на склад.

Производительность конвейеров определяется по формуле:

Q = 310ЧBІЧvЧг = 310Ч0,5ІЧ1Ч1,5 = 116,25 т.

Принимаю 1 пластинчатый конвейер с шириной ленты В = 0,5м, производительностью 116,25 т/ч и скоростью передвижения ленты 1м/с.

Ведомость оборудования

№ п/п	Наименование оборудования	Марка	Кол-во	Габаритные размеры, м	Мощность электродвигателя, кВт
				Длина	Ширина	Высота
1.	Щековая дробилка	СМ-166А	5	1,352	1,835	1,23	28
2.	Валковая дробилка	СМ-438	5	-	-	-	28
3.	Глиноболтушка	СМ-499	-	12	-	-	75
4.	Шаровая мельница		-	-	-	-	2000
5.	Пластинчатый конвейер	-	1	-	0,5	-	-
6.	Дозатор	«Шенк»	2	-	-	-	-

Бункера и склады

Вместительность бункеров и складов рабочего цеха должна обеспечить создание запаса на нерабочий период цеха.

V = Gt/₀k_з, м³

где G - производительность, т/ч

t - время запаса, ч (для бункеров 2-4 ч)

₀ - объемная масса материала, т/м³

k_з - коэффициент заполнения бункера

Бункер перед дробилками:

V = 115,88Ч2/1,50,9 = 171,67 м³

Склад сырья:

Vc = АЧСн/Ч k_з = 2767,4Ч3/1,5Ч0,9 = 6104,58 м³

Количество силосов

n = 6104,58/30003

К установке принимаем 3 силоса сырьевой муки, диаметром 12м, высотой цилиндрической части - 33м, полезной емкостью - 3000 м³

2.6 Расчет потребности в энергетических ресурсах

Таблица 2.5

Потребность в энергетических ресурсах

№ п/п	Наименование оборудования	Кол-во	Паспортная мощность, кВт	Продолж. работы в год, час	Коэф. исп. смены, кb	Коэф. загр. по мощн., км	Потребн. в энергии с учетом , кb и , км; кВт.	Расход энергии в год, кВтчас/г
			Ед-чн.	Общая
1	Щековая дробилка	5	28	140	7680	0,9
2	Валковая дробилка				7680	0,9
3	Глиноболтушка				7680	0,9
4	Шаровая мельница				7680	0,9

Размещено на Allbest.ru