Технология производства шлакопортландцемента

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступление

Вяжущие вещества -- основа современного строительства. Их широко применяют для изготовления штукатурных и кладочных растворов, а также разнообразных бетонов (тяжелых и легких). Из бетонов изготовляют всевозможные строительные изделия и конструкции, в том числе и армированные сталью (железобетонные, армосиликатные и др.). Из бетонов на вяжущих веществах возводят отдельные части зданий и целые сооружения (мосты, плотины и т.п.).

Шлакопортландцемент является вяжущим гидравлическим веществом, который получают посредством измельчения цементного клинкера, определенного количества гипса и шлака гранулированного. Как правило используется доменный шлак, являющийся вторичным продуктом металлургического производства. Основными видами сырья, применяющимися в производстве этого шлакопортландцемента, являются стандартный клинкер и доменные шлаки, так же обладающие вяжущим гидравлическим свойством. Клинкер служит активизатором шлаков в составе шлакоцемента.

Технология производства шлакопортландцемента состоит в высушивании шлака в специальных сушилках до влажности не более 1%. Затем шлак, клинкер и гипс загружают в бункер цементной мельницы, где вся загруженная смесь подвергается измельчению.

Шлакопортландцементы могут применяться в производстве различных стеновых блоков, растворов.

В процессе производства шлакоцемента применяют как основные, так и кислые шлаки. Причем, для создания клинкера используют шлаки как гранулированные, так и негранулированные.

Получающийся в результате шлакопортландцемент затвердевает медленнее обычного, поскольку содержание шлака в нем составляет от 20 до 80% от общей массы.

Свойства шлакопортландцемента

Плотность шлакопортландцемента колеблется в пределах 2,8--Зг/см3, уменьшаясь с увеличением содержания в цементе гранулированного доменного шлака.

Объемная масса шлакопортландцемента в рых-лонасыпном состоянии 900--1200 кг/мъ, а в уплотненном--1400--1700 кг/м3.

Водопотребность шлакопортландцемента существенно не отличается от водопотребности обычных портландцементов. В ряде случаев при равной удобо-обрабатываемости в растворные или бетонные смеси на шлакопортландцементе нужно добавлять воды меньше, чем при использовании портландцемента.

Водоотделение из теста, полученного затворением шлакопортландцемента, несколько больше, чем из теста портландцемента. С увеличением тонкости помола его водоудерживающая способность значительно возрастает. Быстротвердеющий шлакопортландцемент, измельченный до удельной поверхности 4000 см2/г, характеризуется большей водоудерживающей способностью, чем рядовой портландцемент.

Скорость схватывания зависит от химического состава шлака и соотношения в шлакопортландцементе шлака и портландцементпого клинкера, а также от содержания гипса.

Добавление 30--50% шлака к быстросхватывающемуся измельченному клинкеру (даже без гипса) позволяет получать, как правило, нормально и медленно схватывающийся продукт. Введение гипса, замедляя схватывание портландцементного клинкера, значительно ускоряет схватывание шлакопортландцемента, возбуждая гидравлическую активность шлака.

Обычный шлакопортландцемент, содержащий 50-- 60% шлака, схватывается медленнее, чем рядовой портландцемент. Однако он удовлетворяет общим для всех клинкерных цементов нормам; начало схватывания -- не ранее 45 мин и конец -- не позднее 12 ч.

Прочность. Шлакопортландцемент соответственно ГОСТ 10178--62* разделяют по показателям прочности на марки 200, 300, 400 и 500.

Быстротвердеющий шлакопортландцемент при испытании по ГОСТ 310--60 должен характеризоваться: через трое суток прочностью на изгиб не менее 35 и прочностью на сжатие 200 кгс/см2; через 28 суток прочность на сжатие должна быть не менее 400 кгс/см2.

Активность шлакопортландцемента при одинаковой тонкости помола определяется главным образом оптимальным для данного шлака химическим и минералогическим составом клинкера и соотношением между шлаком и клинкером.

Для производства шлакопортландцемента предпочтителен клинкер активностью 300--500 кгс/см2 с умеренно повышенным содержанием СзА (до 12%) и преобладанием C?S в силикатной части.

Шлакопортландцемент характеризуется относительно медленным нарастанием прочности в начальные сроки твердения, что особенно ощутимо при испытании образцов из пластичного раствора. В более отдаленные сроки твердения прочность обыкновенного шлакопортландцемента возрастает и через 2--3 месяца даже превосходит прочность портландцемента той же марки.

1. Характеристика исходного сырья

Гипс. Все определения свойств гипсовых вяжущих производятся по ГОСТ 23789--79. Истинная плотность этих разновидностей колеблется в пределах 2,6--2,75 г/см3. Насыпная плотность в рыхлом состоянии обычно составляет 800--1100, в уплотненном--1250--1450 кг/м3. По ГОСТ 125--79 дисперсность гипсовых вяжущих, зависящая от степени измельчения при помоле и влияющая на водопотребность материала, прочность и некоторые другие свойства, оценивается по остатку на сите с размерами ячеек, в свету 0,2 мм (в % по массе от просеиваемой пробы). При этом различают следующие виды: грубый помол (индекс I), остаток на сите не более 23%; средний помол (индекс II) -- 14%; тонкий помол (индекс III) -- 2 %.

Известняк. Известняк состоит в основном из минерала кальцита и некоторого количества различных примесей: углекислого магния, глинистых веществ, кварца, солей железа. От этих примесей зависит окраска известняка. Обычно он бывает белым или разных оттенков серого и желтого цвета.

Качество карбонатных пород, используемых для производства строительной воздушной извести, регламентируется ГОСТ 5331--63. При обжиге карбонатных пород класса А получают маломагнезиальную жирную известь, пород классов Б и В -- маломагнезиальную известь, класса Г --доломитовую известь и класса Д -- гидравлическую известь.

Глина. Важнейшими свойствами глин являются:

1) способность в смеси с водой образовывать тонкие «взвеси» (мутные лужи) и вязкое тесто;

2) способность набухать в воде;

3) пластичность глиняного теста, т. е. способность его принимать и сохранять любую форму в сыром виде (По числу пластичности ГОСТ делит глины на пять групп: высокопластичные (П > 25), среднепластичные (П = 15…25), умереннопластичные (П = 7…15), малопластичные- (П < 7) и непластичные, не дающие пластичного теста.)

4) способность сохранять эту форму и после "высыхания с уменьшением объема;

5) клейкость;

6) связующая способность;

7) водоупорность, т. е. способность после насыщения определенным количеством воды не пропускать через себя воду.

СДБ. Пластифицирующие добавки позволяют получать бетоны или растворы заданной удобоукладываемости и прочности с пониженным расходом цемента (на 5--10 % меньше) по сравнению с бетонами, получаемыми на портландцементе без добавок. При одинаковом расходе пластифицированного цемента получают бетонные смеси равной подвижности, но при меньшем водоцементном отношении, что способствует увеличению плотности, прочности, морозостойкости и водонепроницаемости бетона.

По ГОСТ 10178--76 (с изм.) раствор из смеси пластифицированного цемента с нормальным песком состава 1 :3 и В/Ц -- 0,4 должен обладать такой пластичностью, при которой расплыв образца в виде конуса из этого раствора после 30 встряхиваний на встряхивающем столике был бы не менее 125 мм. Расплыв конуса из такого же раствора на портландцементе не превышает обычно 106--115 мм. Пластифицирующее действие различных добавок на портландцементы целесообразно также устанавливать при расплыве конуса 105--ПО мм, но при пониженном водоцементном отношении, что дает возможность оценивать влияние добавки на прочность вяжущего.

2. Расчет состава сырьевой смеси. Оценка качества

Табл. 1. Химический состав сырья (в %)

1. Известняк 85,11%

2. Глина 14,89%

3. Шихта

4. Клинкер

N = 1.289; Р = 2,333

C?S = 50.03

C?A = 19.68

C?S = 16.3

С4AF = 13.34

Главные оксиды клинкера CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3 должны в сумме равны 95-97%. В курсовом проекте эта сумма составляет 99,37%. По сравнению с типичным клинкером:

CaO = 65.91% входит в промежуток 63-66%

SiO? = 18.84% меньше 21-24%

Al?O? = 10.23% больше 4-8%

Fe?O? = 4,39% больше 24%

MgO = 0,61 входит в промежуток 0,5-5%

SO? = 0 меньше 0,3-1%

Силикатный модуль:

N = SiO?/(Al?O?+Fe?O?) = 1,289, меньше 1,7-3,5

Модуль Р = Al?O?/Fe?O? = 2,3

Это значит, что обычный портландцемент, КН=0,9 - клинкер заводского изготовления.

Типичный клинкер имеет примерный состав: 67% CaO, 22% SiO?, 5% Al?O?, 3% Fe?O? и 3% др. компонентов. Помимо этого алит (C?S) ?50-70%, белит (C?S) ? 15-30%, алюминатная фаза (C?A) ? 5-10%, алюмоферрит (C4AF) ? 5-15%.

В данном курсовом проекте клинкер почти типичный. Так, большое содержание алюминатной фазы означает то, что цемент при затвердивании выделяет большое количество тепла, а это способствует увеличению скорости твердения цемента при нормальной t°C.

3. Выбор технологической схемы производства

В данном курсовом проекте для производства ШПЦ - III/А задан мокрый способ. Технологическая схема имеет такой вид

1 - склад известняка; 2 - склад воды; 3 - склад глины; 4 - склад гипса; 5 - склад СДБ; 6 - склад шлака; 7 - дробление известняка; 8 - глиноболтушка; 9 - мельница мокрого помола; 10 - обжиг; 11 - холодильник; 12 - склад клинкера; 13 - мельница; 14 - сушка глины; 15 - дробление глины; 16 - сушка шлака; 17 - склад готового продукта; 18 - отправление готового продукта ЖД способом; 19 - автомобилем; 20 - продажа оптом

4. Режим работы объекта

Табл. 2

5. Расчет материального баланса

Материальный баланс определяет потребность производства в материале, необходимых для обеспечения заданной производительности готового продукта.

Исходные данные для расчета Табл.3

Расчет материального баланса, Табл.4

Производительность Табл.5

6. Выбор и расчет технологического оборудования

Табл.6

7. Расчет бункеров

,

Где k - коэффициент использования объема бункера (0,85)

П - производительность, кг/ч

?? - средняя плотность материала, кг/м?

? - время запаса материала, ч (4 ч)

1. Бункер исходного сырья известняка

V==212,5 (м?)

2. Бункер исходного сырья воды

V==124,08 (м?)

3. Бункер исходного сырья глины

V==38,48 (м?)

4. Бункер исходного сырья гипса

V==17,5 (м?)

5. Бункер исходного сырья шлака

V==222,4 (м?)

6. Бункер готового продукта

V==357,1 (м?)

8. Технический контроль производства

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.); соответствия свойств пробы свойствам материала, а также от периодичности отбора проб и их величины.

В настоящее время созданы способы автоматического отбора проб материалов в процессе их переработки. Частота операций отбора проб и величина последних зависят от степени однородности материалов, размера потока, гранулометрии (при кусковых материалах) и других условий. Отбор и подготовка проб проводятся по стандартной методике.

Исходные материалы контролируют по химическому составу, содержанию СаСОз (титр) в известняке и 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 СаО, Si02, A1203, Fe203. Химический анализ клинкера и цемента производится по ГОСТ 5382--73.

сырьевой бункер смесь баланс

9. Техника безопасности, охраны труда и окружающей среды

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.

Контроль на радиационную активность цемента и выдачу сертификата радиационного качества выполняют по ДБН 356-91.

Пакетирование, маркирование, транспортирование и сбережение проводят в соответствие с ГОСТ 22237-85.

Завод-изготовитель гарантирует соответствие цемента всем требованиям ДСТУ Б В.2.7-46-96 при соблюдении правил его транспортирования и сбережения.

Заказчик по договоренности с изготовителем может получить дополнительную, кроме представленной в паспорте информации, информацию про характеристику данной партии цемента.

Охрану труда следует осуществлять в полном соответствии с "Правилами по технике безопасности и производственной санитарии на предприятиях цементной промышленности".

Поступающие на предприятия рабочие должны допускаться к работе только после обучения их безопасным приемам работы и инструктажа по технике безопасности. Ежеквартально необходимо проводить 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 и электрическая аппаратура.

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 обеспыливанию воздуха и отходящих газов печей и сушильных установок для 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.

Для создания нормальных условий труда все помещения цементных заводов надо обеспечивать 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.

Воздух, отбираемый из цементных мельниц, очищают с помощью рукавных или электрофильтров. Перед ними при значительной концентрации пыли в аспирируемом воздухе необходимо устанавливать циклоны.

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. Укрытие мельниц и дробилок шумоизолирующими кожухами, облицовка источников шума звукопоглощающими материалами также дает хороший эффект (снижение на 10-12 дБ).

10. Технико-экономические показатели

Список литературы

1. Баженов Ю. М. Проектирование предприятий по производству строительных материалов и изделий. - Г.: Издательство ассоциации строительных вузов, Москва, 2005. - 238 с.

2. Бауман В. А. Строительные машины, 2 том. - Г.: Машиностроение, 1977. - 496 с.

3.Братчун В.И., Губарь В. Н., Вешневская В. Г. Методические указания к выполнению курсового проекта с дисциплины «Вяжущие материалы». - Макеевка: ДонНАСА, 2008. - 16 с.1. Банит Ф.Г. Механическое оборудование цементных заводов.- Г.: Стройиздат, 1974 - 306с.

4. Волженский А.В. Минеральные вяжущие вещества. - Г.: Стройиздат, 1973. 479 с.

5. Краткий справочник технолога цементного завода. - Г.: Стройиздат, 1974. 304 с.

6. Сапожников М.Я. Справочник по оборудованию заводов строительных материалов. - Г.: Стройиздат, 1971. - 487 с.

7. Череповский С.С. Производство белого и цветного портландцемента. - Г.: Стройиздат, 1984. - 125 с.

Размещено на Allbest.ur