Отделение помола цемента на цементном заводе

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовой проект на тему:

Отделение помола цемента на цементном заводе

Содержание

Введение

Ассортимент продукции

Схемы помола

Технологическая схема проектируемого завода

Контроль качества

Охрана труда

Расчетная часть

Сводная таблица оборудования

Экономическая часть

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. Он позволяет возводить бетонные и железобетонные конструкции самых разнообразных зданий и сооружений. Жилищно-гражданское, промышленное, сельскохозяйственное, гидротехническое, горное, дорожное, ирригационное - вот неполный перечень видов строительства, где с успехом применяют бетон и железобетон на портландцементе.

Гигантские темпы строительства в нашей стране обусловили резкий рост производства цемента.

Неуклонно улучшается качество цемента и, в частности, повышаются его прочностные показатели. Средняя марка портландцемента превысила 500 (по ГОСТ 31108-2003). Расширяется ассортимент, выпускается целый ряд специальных видов цемента для различных областей строительства. Мощному развитию производства и рациональному применению цементов в строительстве способствуют плодотворные исследования советских ученых в этой области.

В результате увеличения объёмов строительства возрастает и спрос на данный продукт, что вызывает рост цен. В 2007 г. 1 тонна цемента в среднем стоила 4000 рублей. Но возникший дефицит в августе 2007 г. Привел к резкому росту цен. Отечественного цемента уже не хватает и на рынок приходит цемент турецкого производства хотя и более низкого качества.

Ассортимент продукции

Портландцемент с минеральными добавками по ГОСТР 31108 - 2003 обозначается ЦЕМ II /А - О 32,5 Н

Прочность на сжатие в возрасте 7 суток, не менее 16 МПа. В возрасте 27 суток не менее 32,5 МПа и не более 52,5 МПа. Содержание окиси серы не более 3,5%.Начало схватывания, не ранее 60мин. Равномерность изменения объема не более 10 мм. Насыпная плотность - 1300 кг/м3. Истинная - 3100кг/м3.Удельная поверхность 3000см2/г

Свойства пуццоланового портландцемента. Плотность обычно колеблется в пределах 2,7-2,9 г/см3, уменьшаясь с увеличением содержания в цементе гидравлической добавки.

Объемная масса пуццоланового портландцемента в рыхлонасыпном состоянии составляет 800-1000 кг/м3, а в уплотненном - 1200-1500 кг/м3. Зависит она от вида используемой минеральной добавки. Наименьшую объемную массу имеют цементы с мягкими добавками - диатомитом, трепелом и др.

Водопотребность пуццолановых портландцементов выше, чем водопотребность портландцемента.

Сроки схватывания пуццоланового портландцемента в основном определяются качеством портландцементного клинкера и величиной добавки гипса. Стандартом предусмотрены одинаковые сроки схватывания как для пуццоланового, так и для обычного портландцемента.

Начало схватывания цемента должно наступать не ранее 45 мин, а конец - не позднее 12 ч от начала затворения. Сроки схватывания пуццоланового портландцемента с увеличением тонкости его помола сокращаются.

Равномерность изменения объема. Пуццолановые портландцементы характеризуются обычно равномерным изменением объема. Даже при использовании клинкера с повышенным содержанием свободной окиси кальция пуццолановые портландцементы изменяются в объеме, как правило, равномерно. Это объясняется тем, что при твердении такого цемента активные добавки связывают свободную гидроокись кальция в гидросиликаты, благодаря чему при запоздалой гидратации пережженной окиси кальция в цементном камне с повышенным содержанием медленно твердеющих, а поэтому в какой-то мере еще пластичных гелеобразных масс, небольшое увеличение объема не сопровождается деформациями, нарушающими структуру и прочность системы

Усадка и набухание. Бетоны на пуццолановых цементах, особенно на цементах с активными добавками осадочного происхождения, характеризуются повышенными деформациями усадки и набухания. Их интенсивное развитие обусловлено особенностями затвердевшего камня пуццоланового портландцемента, который отличается от камня портландцемента повышенным содержанием новообразований в гелевидном состоянии, наличием более развитой сетки мельчайших капилляров.

Пуццолановый портландцемент отличается от портландцемента замедленным нарастанием прочности в первые сроки твердения. Особенно медленно в начальный период твердеют пластичные смеси на пуццолановых портландцементах, содержащих значительное количество добавок пониженной активности.

При длительном твердении прочность пластичных бетонов па пуццолановых портландцементах приближается к прочности бетонов на портландцементе той же марки.

Пуццолановые портландцементы весьма чувствительны к температурным условиям их твердения. При температурах около 10-12° С процессы схватывания и твердения значительно замедляются, а при температуре ниже 5° С они почти полностью прекращаются. Это затрудняет применение пуццолановых портландцементов на открытом воздухе в холодное время года.

Наоборот, при повышенных температурах пуццолановые портландцементы схватываются и твердеют более интенсивно, чем портландцемент. Поэтому изделия и конструкции из бетонов на этом цементе целесообразно подвергать термообработке с помощью пара или электричества при 80-100°С или запаривать в автоклавах при 175-200°С. При автоклавной обработке бетоны на пуццолановых цементах через 6-8 ч достигают прочности, в 1,5-2 раза превышающей прочность тех же бетонов при твердении их в нормальных условиях в течение 28 суток.

Воздухостойкость. Пуццолановые портландцемента обладают удовлетворительной воздухостоикостью. Однако бетоны на этих цементах, в отличие от портландцементных бетонов, в начальный период твердения следует выдерживать во влажной среде более продолжительное время. В противном случае из-за развития усадочных деформаций в бетонах возможно появление трещин и ослабление сцепления цементного камня с заполнителями.

Водостойкость. Для бетонов на пуццолановых портландцементах показательна более высокая водостойкость, чем для бетонов на портландцементах, что объясняется более высокой их водонепроницаемостью и связыванием добавками легко выщелачиваемого гидрата окиси кальция.

Морозостойкость. Бетоны и растворы на пуццолановом портландцементе вследствие повышенной водопотребности отличаются от бетонов на портландцементе пониженной морозостойкостью. Обычно они выдерживают 25-50 циклов попеременного замораживания и оттаивания. Если испытания продолжаются, то прочность растворов и бетонов заметно падает, а после 100-150 циклов они в большинстве случаев полностью разрушаются. Поэтому бетоны на пуццолановом портландцементе не следует применять в гидротехнических сооружениях, подвергающихся многократному водонасыщению и замерзанию, например в зоне переменного уровня воды.

Прочность на сжатие в возрасте 7 суток, не менее 11 МПа. В возрасте 28 суток не менее 22,5 МПа и не более 42,5 МПа. Содержание окиси серы не более 4,5%.По ГОСТр 31108 - 2003 ЦЕМ IV /АО22,5Н.

Активными минеральными добавками называют тонкоизмельченные природные или искусственные материалы, вводимые в известковые вяжущие и цементы для улучшения их свойств и придания специальных качеств. Природными считают добавки, получаемые из пород осадочного и вулканического происхождения. Они относятся к так называемым кислым добавкам. Среди искусственных имеются как кислые (глиниты, золы и т.п.), так и основные добавки, например доменные гранулированные шлаки. В этой главе рассматриваются только кислые кремнеземисто-глиноземистые активные добавки. Сами по себе они не способны твердеть, но в смеси с воздушной известью образуют вяжущие вещества, твердеющие при обычных температурах в воздушно-влажной или водной среде. Это обусловливается способностью кислых добавок взаимодействовать с гидратом окиси кальция, содержащимся в гашеной воздушной извести, и давать водостойкие цементирующие новообразования.

Опока является природной минеральной добавкой осадочного происхождения.

Опоки - более тяжелые и плотные породы объемной массой 1200-1600 кг/м3. Это уплотненные разновидности диатомитов и трепелов иногда значительной прочности.

Плотность диатомитов, трепелов и опок колеблется в пределах 1,8-2,4 г/см3

Все рассматриваемые породы осадочного происхождения близки по химическому составу. Они содержат обычно 70-90% кремнезема, 3-10%) глинозема, 1-3% окиси кальция (а в отдельных случаях до 10-20%), 1-3% щелочей, 2-8% потерь при прокаливании. Эти породы, часто в виде крупных месторождений, широко распространены в европейской части РФ на Урале и в Сибири.

По ГОСТР 31108 - 2003.

Природные пуццоланы в общем случае являются материалами вулканического или осадочного происхождения соответствующего химико-минералогического состава.

Природные естественно-жженные пуццоланы являются термически активированными вулканическими породами, глинами, сланцами или осадочными породами.

Пуццоланы не твердеют самостоятельно при затворении водой, однако в тонкоизмельченном виде и в присутствии воды при нормальной температуре реагируют с раствором гидроксида кальция Са(ОН)2, образуя гидросиликаты и гидроалюминаты кальция, формирующие прочность. Эти соединения похожи на те, которые образуются при твердении гидравлических вяжущих веществ.

Пуццоланы состоят преимущественно из реакционноспособных диоксида кремния SiO2 и оксида алюминия А12ОЗ. Остаток содержит оксид железа Fe2O3 и другие оксиды. Массовая доля реакционноспособного оксида кальция СаО для твердения несущественна, а массовая доля реакционно способного диоксида кремния SiO2 обычно не менее 25%.

Пуццоланы соответствующим образом подготавливают, т.е. в зависимости от природного и производственного состояния их гомогенизируют, высушивают или подвергают термообработке и измельчению.

Схемы помола

Трубная мельница (рис. 1) представляет собой стальной цилиндр длиной до 15 м, диаметром до 3,2 м, вращающийся на полых цапфах, через которые мельницу с одной стороны загружают, а с другой стороны - разгружают. Внутри мельница разделена перегородками с отверстиями на три камеры. В первой и второй камерах имеются стальные или чугунные шары, а в третьей - небольшие цилиндрики. Через полую цапфу шлам поступает в первую камеру трубной мельницы. При вращении мельницы шары под действием центробежной силы и силы трения прижимаются к стенкам, поднимаются на некоторую высоту и падают, разбивая и растирая зерна материала. Трубные мельницы являются непрерывно действующим оборудованием.

Рис. 1 - Шаровая многокамерная мельница: 1, 10 - торцовое днище; 2-подшипник; 3 - загрузочная воронка; 4 - пустотелая цапфа; 5 - межкамерные перегородки; 6 - корпус; 7 - крышка; 8 - диафрагменная перегородка; 9 - конус; 11 - лопасти; 12 - разгрузочный конус; 13 - кожух; 14 - сито; 15 - разгрузочный патрубок;16 - разгрузочные отверстия

Помол клинкера осуществляют по открытому или замкнутому циклу с применением одностадийного, а иногда и двухстадийного измельчения.

Длина шаровых мельниц, работающих по открытому циклу и называемых трубными, в несколько раз превышает их диаметр (в 4-5 раз). Например, на заводах применяют мельницы размерами 4X13,5; 3,2X15; 2,6Х Х13 м и др. Их производительность при помоле клинкера до остатка 8-10% на сите № 008 достигает соответственно 100, 55, 25 т/ч. Первые две мельницы могут переключаться также на работу в замкнутом цикле с сепаратором. Приводятся они во вращение двигателями мощностью соответственно 3200, 2000 и 1000 кВт. Трубные мельницы разделяют по длине дырчатыми перегородками на две, три и более камер.

В многокамерные мельницы загружают шары нескольких размеров и цильпебс одного или двух размеров. При этом необходимо соответствие между удельной поверхностью мелющих тел и размалываемого материала во всех камерах. В первую камеру, где дробятся крупные зерна, помещают обычно более крупные стальные шары диаметром 60-120 мм (в зависимости от величины зерен поступающего клинкера). Вторая камера заполняется шарами размером 40-60 мм, а третья - мелкими шарами 20-30 мм или цилиндриками (цильпебсом) размером 20-25 мм.

В шаровых мельницах с гладкими бронеплитами, загруженных шарами различного диаметра, мелющие тела во время работы расслаиваются тем больше, чем больше разница в диаметре шаров. При этом более крупные шары скапливаются обычно у выходного конца той или иной камеры. Чтобы предотвратить это, мельницы футеруют сортирующими броневыми плитами. В этом случае барабан делят обычно на две камеры, причем камеры грубого и среднего измельчения объединяют в одну и загружают ее шарами различного диаметра. Сортирующие броневые плиты имеют ступенчатый профиль, благодаря чему внутри мельницы образуются конические кольца с углом подъема в сторону разгрузки материала, зависящим от диаметра шаров. Сортирующая конусно-ступенчатая футеровка обеспечивает непрерывную классификацию мелющих тел по длине мельницы, а также необходимую пропорциональность между размером мелющих тел и частицами измельчаемого материала

Для этой же цели используют бронефутеровку так называемого спирального типа. В СССР применяется преимущественно конусно-ступенчатая кулачковая футеровка. Изготовляют ее из специальной хромомарганцевой стали. Расход такого металла составляет около 13 г на 1 т цемента при сроке службы более 4 лет. Расход же обычной марганцовистой стали при гладкой футеровке достигает 100 г/т при сроке службы до 8-9 месяцев.

Применение рациональных видов бронефутеровки позволяет увеличить производительность мельниц на 15-20%.

Эффективность работы трубных мельниц в большой мере зависит от числа оборотов барабана (в 1 мин).

При помоле материалов наблюдается значительное выделение тепла, вызывающее нагревание мелющих тел и материала до 120-150° С и более, что резко отрицательно сказывается на производительности помольных установок. По данным С.М. Рояка и В. Пироцкого, на измельчение клинкера до удельной поверхности 2500 см2/г при температуре 40°С затрачивается около 24 кВт -ч/т, при 120°С -34 и при 150° С -39 кВт/т. При тонкости помола до 3300 см2/г с увеличением температуры материала расход электроэнергии еще более повышается (до 130 кВт-ч/т при 150°С). Это объясняется значительной агрегацией наиболее тонких частиц при повышенных температурах вследствие испарения воды, адсорбированной частицами и препятствовавшей их слипанию. В связи с этим размалывать следует только холодный клинкер. Кроме того, большое значение приобретают способы, способствующие уменьшению температуры материала при его измельчении. Для этого применяют, во-первых, вентиляцию мельниц и, во-вторых, впрыскивают в них воду. Иногда используется также и орошение водой корпуса мельницы снаружи.

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



Рис. 2 - Схема установки для помола клинкера (с добавкой опоки) по открытому циклу: 1 - грейферный кран; 2 - расходные бункера мельницы; 3 - питатели; 4 - мельница 3,2X15 м; 5 - главный привод; 6 - основной редуктор; 7-аспирационная камера; 8 - циклоны; 9 - электрофильтр; 10 - аспирационный вентилятор; 11 - бункер цемента; 12 - пневмовынтовой насос; 13 - ячейковые разгружатели; 14 - сборный шнек; 15 - шнек передаточный; 16 - бак для интенсификатора помола; 17 - перекачивающие насосы; 18 - питатель

Трубные мельницы с открытым циклом измельчения применяются для помола сырьевых материалов, а также клинкера. При помоле до удельной поверхности 2500- 3000 см2/г расход электроэнергии достигает 20- 30 кВт-ч/т продукта.

На рис. 2 показана схема помольной установки с двухкамерной шаровой мельницей, работающей по открытому циклу при помоле клинкера вместе с опокой и гипсом.

Для получения цемента с удельной поверхностью 3000-3500 см2/г и выше применяют обычно более экономичные мельницы, работающие в замкнутом цикле с воздушными сепараторами, одно- и двухкамерные. Чаще используют помольные установки с двухкамерными мельницами.

Влияние дисперсности портландцемента на его свойства:

Многие свойства портландцемента, в том числе активность, скорость твердения и др., определяются не только химическим и минералогическим составом клинкера, формой и размерами кристаллов алита, белита и др., наличием тех пли иных добавок, но и в большой степени тонкостью помола продукта, его гранулометрическим составом и формой частичек порошка.

Цементный порошок в основном состоит из зерен размером от 5-10 до 30-40 мк.

Тонкость помола портландцемента характеризуют обычно остатками на ситах с размером ячеек в свету 0,2; 0,08, а иногда и 0,06 мм, а также удельной поверхностью порошка, определяемой на приборах различной конструкции (В.В. Товарова, ПСХ-2, Блейна, Ли и Нерса и др.). В этих приборах при точно установленных условиях определяют воздухопроницаемость порошка, а затем по показателям проницаемости и пористости рассчитывают величину удельной поверхности (с использованием зависимости Козени-Кармана).

В настоящее время обычные портландцемент измельчают до остатка на сите № 008 5-8% (по массе), цементы же быстротвердеющие - до остатка 2-4% и меньше. При этом удельная поверхность соответственно достигает 2500-3000 и 3500-4500 см2/г и более.

С увеличением тонкости помола цемента повышается его прочность и скорость твердения, но лишь до показателей удельной поверхности 7000-8000 см2/г. С этого предела наблюдается обычно ухудшение прочностных показателей затвердевшего цемента. Морозостойкость же его часто начинает ухудшаться и при более низких показателях удельной поверхности (4000-5000 см2/г).

Разные фракции цементного порошка по-разному влияют на прочность цемента при твердении, а также на скорость твердения. В связи с этим ряд исследователей рекомендует характеризовать цементы не только по удельной поверхности порошка, но и по зерновому составу.

Технологическая схема проектируемого цеха

Измельченный в мельнице материал поступает в сепаратор, где из него выделяются фракции тех размеров, какие требуются для готового продукта, а более крупные частицы направляются снова в мельницу на дополнительное измельчение. Таким образом, из материала непрерывно извлекаются наиболее дисперсные частички, которым особенно присуще свойство агрегироваться и прилипать к мелющим телам и стенкам мельницы. Благодаря этому производительность помольных установок возрастает на 10-20%.

На помольных установках с сепараторами создается возможность получать высокопрочные быстротвердеющие цементы с удельной поверхностью до 3500- 4000 см2/г и более при пониженном содержании в них тончайших частиц, быстро теряющих активность. Кроме того, в мельничных установках с сепараторами создаются предпосылки к лучшему охлаждению материала (на 25т-35°С), что, как отмечалось, положительно сказывается на его' измельчении. Эти установки характеризуются большой маневренностью в работе и позволяют выпускать цементы с различной тонкостью помола при постоянной загрузке и размерах мелющих тел. Это недостижимо в мельницах с однократным прохождением материала. Требуемую тонкость помола устанавливают соответствующим регулированием работы сепаратора (скорость воздушных потоков и др.). Недостаток этих установок - их большая сложность и стоимость по сравнению с мельницами, работающими по открытому циклу.

Измельченный материал из мельницы в сепаратор подают элеваторами (ковшовыми и др.) или пневматическим транспортом. В первом случае применяют так называемые сепараторы с замкнутой циркуляцией воздуха, а во втором - сепараторы с проточной вентиляцией воздуха. В них воздух вместе с измельченным материалом просасывается вентилятором из мельницы в сепаратор, где из потока выделяются крупные частицы, направляемые на дополнительный помол в мельницу. Мелкие же фракции выносятся воздушным потоком из сепаратора и осаждаются в циклонах и фильтрах того или иного вида (матерчатых или электрофильтрах) в виде готового продукта.

При помоле цемента применяются в основном установки, работающие по схеме мельница - ковшовый элеватор - сепаратор с замкнутой циркуляцией воздуха. Характеризуются они относительной простотой конструкции и пониженным расходом электроэнергии.

Существует несколько схем измельчения материалов в двухкамерных мельницах с сепараторами. Отличаются они тем, что отделяемые в сепараторе крупные фракции направляются в ту или иную камеру. Достаточно часто используется схема, при которой материал, пройдя все камеры, поступает в один или два сепаратора, откуда грубые фракции направляются на дополнительное измельчение в первую камеру, а тонкие- на склад. На некоторых заводах это практикуется при выпуске быстротвердеющего цемента (с использованием сепаратора) или обыкновенного цемента (при работе мельницы на проход без сепаратора).

Применяется также схема, по которой материал в мельницах с центральной разгрузкой проходит первую камеру и затем направляется в сепараторы. Отсюда крупные фракции идут на дополнительное измельчение во вторую камеру, а далее в элеватор и сепараторы. Существуют и другие схемы помола, применение которых обусловливается свойствами измельчаемых материалов и требованиями к продукту. В частности, применяются агрегаты, состоящие из двух мельниц и сепаратора. В первой однокамерной мельнице осуществляется грубый помол клинкера до удельной поверхности 800-1000 см2/г; из нее материал направляется в сепаратор, где выделяется до 25-30% тонких фракций в виде готового продукта. Крупные же фракции из сепаратора поступают на окончательное измельчение во вторую мельницу, работающую в замкнутом цикле с сепаратором.

Рис. 3 - Технологическая схема помола клинкера, гипса и добавок: 1 - дозаторы; 2 - ленточный транспортер; 3-мельница; 4 - элеватор; 5 - сепараторы; б - аэрожелоба; 7 - камерный насос; 8 - фильтр сжатого воздуха; 9 - аспирационная шахта; 10 - циклоны; 11 - рукавный фильтр; 12 - вентилятор

Современные помольные установки оснащаются системами автоматического регулирования, которые обеспечивают непрерывную их работу и получение продукта с заданной степенью измельчения без участия человека. В последние годы начали применяться системы автоматического регулирования работы мельниц, основанные на измерении удельной поверхности получаемого продукта. Одновременно применяются системы, основанные на зависимости частоты акустического спектра шума, возникающего у первой камеры мельницы, от ее загрузки материалом.

При использовании этих систем (РЗМО и РЗМС) производительность мельниц возрастает, а расход электроэнергии уменьшается на 10%. Качество цемента при этом улучшается.

Управление механизмами и контроль за их работой должны быть вынесены из помольных отделений и сосредоточены на едином пульте с использованием при этом телевизионных устройств. Эффективность работы помольной установки можно оценивать и по полученной удельной поверхности порошка в расчете на 1 кВтВч затраченной на измельчение электроэнергии. Полагают, что при помоле клинкеров (до 3000 см2/г) при затрате 1 кВт/ч электроэнергии необходимо получать продукт с удельной поверхностью не менее 100-106 см2.

При получении цементов марок 300-400 удельный расход электроэнергии равен 21-32 кВт-ч/т, для цемента марок 600 и 500--соответственно 52 и 43 кВт-ч/т.

Измельчение клинкера и других материалов в шаровых мельницах связано со значительным расходом металла в результате износа мелющих тел, бронеплит и межкамерных перегородок. При производстве цемента этот расход в среднем достигает 1 -1,2 кг на 1 г цемента (из них около 150 г приходится на бронеплиты). Применение сталей высокой твердости позволяет снизить этот расход в 5-10 раз, что дает значительный экономический эффект.

Убыль мелющих тел вследствие их износа восполняется догрузкой их через определенные промежутки времени (через 150-200 ч работы мельницы). Через 1500-2000 ч мелющие тела полностью выгружаются из мельницы, затем она загружается вновь шарами и циль-пебсом, подобранными по размерам в требуемом количестве.

При грубой и тонком измельчении куски и зерна материалов в различных механизмах подвергаются преимущественно действию сжимающих сил с двух сторон (например, в щековых, молотковых и других подобных дробилках, шаровых и других мельницах) или с одной стороны (например, в ударно-отражательных дробилках). В результате воздействия сжимающих сил в кусках и зернах материала возникают растягивающие напряжения, приводящие при достижении предельных значений к разрыву с образованием более мелких частиц. Но так как материалы, измельчаемые при производстве вяжущих веществ, характеризуются обычно прочностью на сжатие в 6-12 раз превосходящей прочность при растяжении, то при их измельчении в перечисленных механизмах расходуется энергии во много раз больше, чем необходимо по теоретическим расчетам.

В частности, в шаровых мельницах на полезную работу измельчения расходуется не более 1,5-10% энергии, практически затрачиваемой при помоле. Остальная часть энергии переходит в безвозвратно теряемое тепло. Указанное вызывает необходимость в разработке улучшенных конструкций шаровых и подобных им мельниц, а также в изыскании новых способов и аппаратов для измельчения. Мероприятия, связанные с улучшением работы шаровых мельниц, описаны выше. К этой же области относится и создание вибрационных и струйных мельниц.

Следует указать, что большое уменьшение затрат энергии могут дать лишь те способы, при которых материалы измельчались бы под влиянием прямых разрывающих воздействий на них (а не в результате первоначальных сжимающих сил).

Цемент, выходящий из мельничной установки, взвешивают для учета эффективности ее работы, а затем направляют на склады с помощью пневмовинтовых или камерных насосов. Пневмовинтовые насосы производительностью по цементу 11 -140 т/ч обеспечивают возможность его передачи на высоту до 30 м н по горизонтали до 300-500 м. Цемент передается с помощью сжатого воздуха (до 3--4 ат), предварительно освобожденного от влаги и масла. Расход воздуха составляет около 0,025 мъ/кг. У пневмовинтовых насосов довольно быстро изнашивается вращающийся винт (около 1000 об]мин); они потребляют значительное количество энергии и поэтому в настоящее время уступили место камерным насосам. Последние бывают одно- и двухкамерные. Цемент, поступающий в одну камеру, под давлением сжатого воздуха выбрасывается в трубопровод. В это время материал заполняет вторую камеру. Камерные насосы выпускают двух типов: с нижней выгрузкой материала и с верхней. Производительность разных типов таких насосов по цементу достигает 10-60 т/ч. Максимальная подача материалов по высоте 35-40 м и по горизонтали до 200-500 м и более. Применяется сжатый воздух, подаваемый под давлением до 5-6 ат. Расход его около 0,04 м3/кг материала. Недостаток их - значительная высота.

Для транспортирования цемента, а также других сыпучих материалов (сырьевой муки, угольного порошка и др.) по вертикали иногда применяют и другие транспортные механизмы и устройства. В частности, при подаче этих материалов па высоту до 15-20 м часто экономически целесообразно устанавливать обычные ковшовые элеваторы. При подаче на высоту до 20-40 м материалов с размерами частиц не более 1 мм экономичны пневматические подъемники (эрлифты) производительностью 20-100 т/ч, работающие с помощью сжатого воздуха при избыточном давлении до 1,2 ат.

Для транспортирования материалов по горизонтали, кроме указанных пневмовинтовых и камерных насосов, широко применяются аэрожелоба. По высоте и вдоль всей длины аэрожелоба корыто разделяется на два канала пористой плиткой, а иногда тканью. Верхний канал предназначен для транспортирования цемента, нижний - воздушный, куда вентилятор нагнетает воздух. Последний проникает через поры плитки в цементный порошок и аэрирует его, делая текучим. Одновременно между порошком и пористой плиткой образуется воздушная подушка, облегчающая движение порошка в направлении наклона желоба, достигающего обычно 5-6°. Следует отметить, что в настоящее время разработаны конструкции аэрожелобов, пригодных для транспортирования сыпучих материалов (с частицами до 1 мм) как по горизонтали, так и с некоторым подъемом вверх (на 10- 15°). Это достигается разделением канала, по которому перемещается материал, па отсеки длиной около 1 м с помощью жестяных завес, прикрепляемых к крышке желоба. При этод; завесы не достигают плиток, а лишь немного погружаются в слой материала.

Обычные аэрожелоба выпускают шириной 100- 400 мм и длиной 60-150 м. Требуемый напор воздуха равен 500 мм вод. ст. Производительность их в зависимости от ширины достигает 20-150 м3 цемента в 1 ч (при этом объемная масса материала принимается равной 1 т/м3).

Хранят цемент обычно в железобетонных силосах диаметром 8-18 м и высотой 25-40 м (рис. 4). Емкость их достигает 2500-10000 т и более. Силосы размещают блоками на колоннах или на железобетонной плите, уложенной прямо на грунт. Общая емкость силосов соответствует обычно не менее 10-суточной производительности завода. Для учета массы цементов при их хранении в силосах принимается объемная масса портландцемента 1450 и шлакопортландцемента 1250 кг/м3. Склад оборудуется подъездными путями, а также устройствами для взвешивания цемента, отправляемого в железнодорожных вагонах и автоцементовозах. В силосах

устанавливают автоматически действующие измерители уровня цемента.

Силосы оборудуются также пневматическими устройствами для разрыхления и выгрузки цемента, а иногда и для гомогенизации. Для этой цели на дне силосов устанавливают воздухораспределительные коробки, занимающие до 20-25% общей площади днища. Поверхность коробок покрыта воздухопроницаемыми керамическими плитками. Очищенный от влаги и масла воздух под давлением 2-3 ат подается в эти коробки, проникает через плитки в цемент и аэрирует порошок, который становится текучим и легко перемещается к разгрузочным отверстиям. Выгружатели цемента, размещаемые в днище или в боковых стенках силосов, также снабжены устройствами для аэрации материала, что способствует быстрой его подаче в транспортные средства. С их помощью 60- т вагоны через гибкие рукава-шланги заполняются цементом в течение 15-20 мин. Отработанный воздух из силосов после очистки в фильтрах выбрасывается в атмосферу.

Подобным же образом грузят цемент в специальные вагоны и автомобили-цементовозы разных типов. При всех условиях во время перевозки цемента необходимо предотвращать его увлажнение.

Рис. 4 - Технологическая схема силосов для цемента: 1 - загрузочные короба силоса; 2 - силосы для цемента; 3 - разгрузочные устройства; 4 - аэрожелоба; 5 - рукавные фильтры; 6 - вентиляторы

Основную массу цемента отправляют обычно с заводов потребителям в насыпном виде (навалом), но некоторая часть отгружается в бумажных мешках. Упаковывают цемент в мешки в специальных отделениях с помощью упаковочных машин. До подачи в бункера машин цемент предварительно просеивают для отделения случайно попавших туда крупных предметов. Производительность современных машин достигает 25-120 т/ч. Для лучшего заполнения мешков цементом их встряхивают. Заполненные мешки сбрасывают на транспортер. Все операции, за исключением навешивания мешков на соски, через которые засыпается материал, выполняются автоматически.

Для погрузки мешков в вагоны, автомобили, баржи и т. д. применяются специальные погрузчики производительностью до 2000 мешков в 1 ч.

На цемент, отправляемый потребителю, выдается специальный паспорт, в котором указываются завод-изготовитель, название цемента и его марка, вес партии и ряд других сведений.

Контроль качества

Получать любой продукт, в том числе и цемент, на современных заводах можно только при строгом соблюдении всех технологических требований и правил и осуществлении производственного цикла при установленных оптимальных режимах работы всех механизмов и установок. Большое значение при этом имеет контроль производства, в процессе которого:

определяют качество исходных материалов и соответствие их свойств требованиям норм и технических условий;

выявляют свойства материалов и полуфабрикатов на всех стадиях производства и устанавливают их соответствие тем показателям, которые обеспечивают получение продукции требуемого качества;

наблюдают за работой приборов, механизмов и установок в заданных оптимальных режимах, обеспечивающих качественную переработку материалов при наилучших технико-экономических показателях;

определяют свойства получаемого цемента и их соответствие требованиям стандарта.

Контролировать производство нужно систематически на всех стадиях с помощью современных методов и приборов, обеспечивающих точность и возможность автоматизации контрольных операций. Быстрое вмешательство в ход производственных процессов позволяет устранять отклонения от заданных режимов и параметров и оптимизировать их.

Действенность производственного контроля зависит:

от правильного выбора мест отбора проб и определения технологических параметров (температура, влажность, подвижность смесей и т.д.);

от соответствия свойств пробы свойствам материала;

от периодичности отбора проб, их величины.

В настоящее время созданы способы автоматического отбора проб материалов в процессе их переработки. При этом частота операций отбора проб и величина последних зависят от степени однородности материалов, величины потока, гранулометрии (при кусковых материалах) и других условий.

Исходные материалы контролируют по химическому составу, содержанию СаСО3 (титр) в известняке, влажности сырья.

В сырьевом отделении проверяют состав смесей, тонкость их измельчения, влажность, текучесть и однородность титра. При производстве цементов становится обычным также контроль содержания в сырьевых смесях CaO, SiO2, A12O3 и Fe2O3.

Качество клинкера определяют часто по его объемной массе, которая при правильном составе сырьевой смеси и надлежащем обжиге во вращающейся печи (мокрый способ) колеблется обычно в пределах 1550-1650 г/л. Определяют также количество свободной окиси кальция, которое не должно превышать 1%. Для обычного клинкера и 0,2-0,3% для быстротвердеющего.

Контроль при помоле клинкера с добавками сводится к проверке весового соотношения между клинкером, гипсом и другими компонентами, соответствия степени измельчения цемента нормативам, к контролю температуры клинкера и получаемого продукта и к другим определениям.

Опишем правила приемки цемента в потоке согласно ГОСТР 30515 - 97:

Е.1.1 В основу метода непрерывной приемки цемента в потоке положен расчет и анализ текущих средних (средних арифметических) значений всех показателей качества, установленных нормативным документом, для принятия решения о приемке партии цемента.

Е. 1.2. Цемент текущей выработки может быть принят и разрешен к поставке, если его качество признано удовлетворительным одновременно по всем контролируемым показателям качества, установленным нормативным документом.

Е. 1.3 Конкретный порядок осуществления контроля производства и приемки цемента в потоке устанавливают в технологическом регламенте.

Е. 1.4 При приемке цемента в потоке результаты производственного контроля И значения всех рассчитанных величин, предусмотренных настоящей методикой, фиксируются в журнале.

Е.1.5 Правила для принятия решения о приемке цемента в потоке

Е. 1.5.1 Если по всем показателям, по которым согласно нормативному документу осуществляют приемку партии цемента, текущее среднее находится внутри предупреждающих границ, технологический процесс считается устойчивым, а цемент текущей выработки принимают и разрешают к поставке.

Е. 1.5.2 Если по какому-либо из показателей текущее среднее выходит за пределы предупреждающих границ, но остается внутри границ регулирования, цемент текущей выработки принимают и разрешают к поставке, но одновременно принимают меры для регулирования технологического процесса с целью возвращения текущего среднего в предупреждающие границы.

Е. 1.5.3 Если по какому-либо показателю текущее среднее выходит за пределы границ регулирования, приемку продукции приостанавливают до устранения нарушений технологического процесса.

Е. 1.5.4 Если по нормативному документу для показателя регламентируется только верхнее (нижнее) значение, то в случае, предусмотренном Е. 1.5.3, приемку приостанавливают только при нарушении соответствующей границы регулирования. При нарушений другой границы регулирования, приемку цемента в потоке продолжают, но одновременно принимают меры для возвращения текущего среднего в предупреждающие границы.

Качество цемента проверяется отделом технического контроля изготовителя, а также потребителями, согласно ГОСТР 30515-97.

Охрана труда

При большой насыщенности предприятий цементной промышленности сложными механизмами и установками по добыче и переработке сырья, по обжигу сырьевых смесей 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».

Следует подчеркнуть, что поступающие на предприятия рабочие должны, допускаться к работе только после обучения их безопасным приемам работы и инструктажа по технике безопасности. Ежеквартально должен проводиться дополнительный инструктаж и ежегодно - повторное обучение по технике безопасности непосредственно на рабочем месте.

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

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

Из-за взрывоопастности установок по сушке и помолу угля трубопроводы, сепараторы, бункера для хранения ныли должны оборудоваться предохранительными клапанами.

Установки по приготовлению угольной пыли должны работать под разрежением. Температура аэроугольной смеси при выходе из мельницы не должна превышать для тощих углей 100°С, подмосковных -80° С, длиннопламенных и бурых -70° С. Нельзя подсушивать пыль до влажности ниже гигроскопической.

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 должна превышать 0 04 мг/м3. Содержание в воздухе окиси углерода не допускается более 0,03 мг/м3, а сероводорода - более 0,02 мг/м3. В воздухе, выбрасываемом в атмосферу, концентрация пыли не должна быть более 0,06 мг/м3. Практика показывает, что при правильной и внимательной эксплуатации пылеочистных систем содержание пыли в выбрасываемом воздухе составляет 0,04-0,06 г/м. 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, элеваторов и т.п. В зависимости от мощности и величины различных механизмов и интенсивности пылевыделения рекомендуются следующие объемы отсасываемого воздуха.

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 м2 ткани фильтров более 60-70 м3 воздуха в 1 ч.

Для очистки воздуха, отсасываемого из камер сырьевых мельниц, обычно устанавливают циклон и электрофильтр, соединенные последовательно.

Воздух из сепаратора мельниц и головок элеваторов для очистки пропускается через рукавный фильтр.

Отходящие газы цементных 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 г/м3), то их сначала пропускают через батарею циклонов.

Расчетная часть

1, Материальный баланс производства.

Материальный баланс производства включает определение потребностей отделения (цеха помола) в каждом исходном компоненте (клинкер, гипс, добавки и т.д.) в расчете на сухое вещество, а также в состоянии естественной влажности в год, сутки и час. В соответствии с нормами технологического проектирования для полного использования оборудования работа помольных цехов проектируется трехсменно не прерывной неделе, что составляет 305 расчетных суток работы в год и 60 суток - для профилактического и других видов ремонта оборудования, а также для периодической догрузки и перегрузки мелющих тел в мельнице.

Следовательно, для определения суточной потребности в материалах нужно разделить годовую потребность на 305 суток, а для определения часовой - суточную потребность в материале на 24 часа.

В материальном балансе приводится также объем выпускаемой годовой продукции (по видам).

1. Производительность завода в год 1 000 тыс. т, в том числе портландцемента с минеральными добавками М 400 - 220000 т, а пуццоланового портландцемента М 300-780000 т

В год необходимо:

а) для портландцемента с минеральными добавками: клинкера220000x0,86 =182200 т; гипса 220000x0,05 = 11000 т; опоки 220000x0,09 = 19800 т;

б) для пуццоланового портландцемента: клинкера 780000x0,605= 507000 т; гипса 780000x0,05 =39000 т; опоки 780000x0,30 = 234000 т;

2. Расчет на сутки:

а) портландцемента с минеральными добавками 220000:305 = 721 т: для его получения необходимо: клинкера 182200:305 = 597,38 т;

гипса 11000:305= 36,07 т;

опоки 19800:305 = 64,92 т;

б) для пуццоланового портландцемента 780000:305 = 2557,38 т; для его получения необходимо:

клинкера 507000:305 = 1662,3 т;

гипса 39000:305 = 127,87 т:

опоки 234000:305 = 767,21 т;

3. Расчет на час:

а) портландцемента с минеральными добавками 721:24 = 30,04 т; для его получения необходимо: клинкера 597,38:24 = 24,89 г;

гипса 36,07:24 = 1,5 т;

опоки 767,21:24 = 2,71 т;

б) для пуццоланового портландцемента 2557,38:24 =106,56 т: для его получения необходимо:

клинкера 1662,3: 24 = 69,26 г;

гипса 127,87: 24 = 25,33 т:

опоки 767,21:24= 31,97 т

Расчет материального баланса производства сводится в табл. 1.

Таблица 1

Вид цемента	Цемент	Клинкер	Гипс	Опока сухой___ влажный
	год	сутки	час	год	сутки	час	год	сутки	час	год	сутки	час
Портландцемент с минеральными добавками М 400	220000	721	30,04	182200	597,38	24,88	11000	36,06	1,5	19800 24948	64,92 81,8	2,71 3,42
Пуццолановый портландцемент М300	780000	2557,38	106,56	507000	1662,3	69,26	39000	127,87	5,33	234000 294840	767,21 966,7	31,97 40,88
Итого:	1000000	3278,38	136,6	689200	2259,68	94,14	50000	163,93	6,83	253800 319788	832,13 1048,5	34,68 44,3

2. Расчёт силосного склада:

Объем силосного склада равен:

,

где А - производительность завода но цементу, любой расход клинкера, гипса, добавки, т/г.; С - число суток нормированного запаса; - средняя насыпная масса материала, т/м: К - коэффициент заполнения силоса, обычно принимаемый 0,9.

Для цемента:

а) для п/ц с минеральрыми добавками:

Число силосов при d=12 м, высоте 19,8 м и объеме одного силоса 1700 м3(табл. 5) n=3 шт.:

б) для пуццоланового п/ц:

n=12 шт.

для сырьевых материалов

а) для клинкера:

,

n=6 шт., при силосе с d=12м,h=19,8м, V=1700м

б) для опоки:

n=10шт.

в) для гипса:

исходя из количества мельниц по технологическим соображениям, принимаем n = 4 шт.:

Общее количество силосов для сырьевых материалов 20 шт.

3. Расчет производительности и количества шаровых мельниц:

Основным оборудованием помольного отделения являются трубные (шаровые) мельницы, размеры которых указаны в задании. В курсовом проекте необходимо определить расчетную производительность мельницы Q (в т/ч) по формуле:

,

Где V - полезный объем мельницы, м: диаметр мельницы в свету, м: т -масса мелющих тел, т: К - коэффициент, который принимается равным 1 при открытом цикле и 1,1 - 1.2 при замкнутом цикле: b- удельная производительность мельницы, в т/кВт * час потребляемой мощности; q ~ поправочный коэффициент на тонкость помола.

- полезная мощность мельницы, кВт

[)с - диаметр мельницы в свету равен заданному диаметру мельницы за вычетом толщины броне футеровки мельницы, которую условно можно принять равной 0.05 м.

,м,

При расчете полезною объема мельницы следует учесть, что в мельнице есть по крайней мере одна перегородка, ширина которой 0,2 м. Поэтому из длины мельницы L, надо вычесть 0.2. Тогда полезная длина мельницы , м

Массу мелющих тел рассчитывают по формуле:

,т

где - коэффициент заполнения мельницы, указанный в задании - диаметр мельницы в свету, м; L - полезная длина мельницы, м.

, т.

,

, м.

, кВт.

Для п/ц с минеральными добавками М400:

Из таблицы b=0,036, q=0,95.

, т/ч

Для пуццоланового п/ц М300:

Из таблицы b=0,038, q=0,865.

, т/ч

2. Рассчитываем количество мельниц:

По часовой производительности мельницы с учетом режима работы помольного отделения можно рассчитать число мельниц, необходимое для обеспечения заданной производительности отделения. Количество мельниц для помола каждого вида цемента определяется по формуле.

,где

8760 - число рабочих часов в году: А, - годовая производительность завода по заданному виду цемента: ки - коэффициент использования рабочего времени мельницы (0.85):Q- часовая производительность мельницы по заданному виде цемента.

а) Для п/ц с минеральными добавками М400:

б) Для пуццоланового п/ц М300:

Принимаем n=7 шт.

3. Расчёт частоты вращения мельницы:

Наряду с производительностью для мельниц надо определить

критическую и рабочую частоты вращения и требуемую мощность

электродвигателя мельницы. Критическая недопустимая частота

вращения мельницы определяется в рад/с и об/мин по формулам:

, рад/с.

, об/мин.

, рад/с

, об/мин.

Оптимальная рабочая частота вращения

,рад/с.

, об/мин.

, рад/с

, об/мин.

Мощность электродвигателя (N) для вращения мельницы в кВт с учетом коэффициента полезного действия рассчитывают по формуле:

, где

- механический коэффициент полезного действия привода. учитывающий потери на преодоление трения в подшипниках приводного механизма и цапфах. Для мельниц с центральным приводом - =0,9-0.94, с периферийным - = 0,83-0,85

С учетом пускового момента полученную мощность электродвигателя (N) надо дополнительно увеличить на 10-15%.

,кВт.

,кВт.

4. Подбор сепараторов.

Для мельниц, работающих в замкнутом цикле, необходимо подобрать диаметр сепаратора. В цементном производстве чаще используются центробежные сепараторы, конструкции заводов Волгоцемтяжмаша и центробежные циркуляционные сепараторы с выносными циклонами (вынесенной зоной осаждения).

Обычно для одной мельницы устанавливается один сепаратор с выведенными циклонами или 2 циркуляционных центробежных сепаратора. Суммарная производительность сепараторов должна быть на 20% выше производительности мельниц.

Большая производительность мельницы равна 20.31 т/ч. Суммарная производительность сепараторов равна 20,31*1,2=24,37 т/ч.

По большей производительности мельницы подбираем центробежный сепаратор производительностью 15,5 т/ч в количестве 2 шт. на мельницу.

О=2,7м; Н=2,7м; N=28кВт.

5. Расчёт сушильного отделения:

Сушку активных минеральных добавок производят в сушильных барабанах, вихревых сушилках и сушилках «кипящего слоя». При расчете сушильного барабана используется величина объемного напряжения количества влаги (в кг), испаряемой с 1 м3 сушильного пространства.

Количество влаги W (в кг), подлежащей испарению за час работы барабана, составляет:

,

где W1 начальная влажность материала, %; W2 - конечная влажность материала (1-2%): Q часовое количество cсухого материала добавки, кг.

,кг/ч.

Требуемая вместимость сушильного пространства Vб (в м3) определяется по формуле:

,

где А - объемное напряжение барабана в кг/м3/ч. - определяется по табл. 16. Величина показывает, сколько влаги испаряется (в кг/ч.) с 1 м3 объема барабанов.

м.

По табл. 16 подбираем сушильный барабан «Строммашина» с объемом 123 м, Производительностью по высушенному материалу 20 т/ч, удельным паросъемом 53 кг/м3 ч и мощностью двигателя 55 кВт, размерами d х L = 2,8 х 20 м в количестве 2 шт.

6.Расчет транспортных средств и вспомогательного оборудования:

К вспомогательному оборудованию, подлежащему расчету и подбор) в соответствии с технологической схемой, относят питатели и дозаторы для каждого вида материала, ленточные конвейеры, элеваторы для загрузки сепараторов, пневмонасосы и компрессоры для них.

При подборе транспортных устройств, питателей и дозаторов необходимо учитывать, что их производительность должна быть в 1.2-1,5 раза больше производительности обслуживаемой ими линии.

,т/ч.

,т/ч.

Для п/ц с минеральными добавками М400:

а) количество материала, проходящего через дозаторы, с учетом содержания(материала в цементе:

Клинкер = 24,37*0,86=20,96,т/ч.

Гипс = 24,37*0,05=1,22,т/ч.

Опока = 24,37*0,09=2,19,т/ч.

б) количество материала, проходящего через питатели с учетом объемной массы материала:

Клинкер = 20,96*1,6=13,1,м/ч.

Гипс = 1,22*1,35=0,9,м/ч.

Опока = 2,19*1=2,19,м/ч.

Для пуццоланового п/ц М300:

а) количество материала, проходящего через дозаторы, с учетом содержания материала в цементе: