Цех по производству обжигового зольного гравия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Иваново 2016

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования

«Ивановский государственный политехнический университет»

Кафедра СМСТиТК

Расчётно-пояснительная записка к курсовой работе

по дисциплине: «Заполнители бетона»

на тему: «Цех по производству обжигового зольного гравия»

Разработал:

студент гр. ПСК - 41

Сергеева А.Н

Руководитель:

Боброва А.А.

Содержание

Введение

1. Номенклатура продукции

2. Технологическая часть

2.1 Сырье и топливо

2.2 Состав сырьевой массы

2.3 Выбор способа и технологической схемы производства

2.4 Описание схемы технологического процесса производства

2.5 Физико-химические основы производства

2.6 Материальный баланс цеха

2.7 Режим работы

2.8 Производственная программа

2.9 Выбор и расчет основного технологического и транспортного оборудования для производства искусственного пористого заполнителя

2.10 Контроль производства

3. Охрана труда

Библиографический список

Введение

Перед промышленностью строительных материалов стоят задачи значительного увеличения объема производства высокоэффективных строительных изделий, в том числе сборных легкобетонных, крупноблочных, панельных и объемных конструкций, применение которых в строительстве дает большой экономический эффект. В решении таких задач основную роль играют заводы по производству искусственных пористых заполнителей.

В настоящее время промышленностью освоено производство ряда искусственных пористых заполнителей. К ним относится: керамзитовый гравий, щебень и песок; аглопоритовые гравий, щебень и песок; щебень и песок из пористого металлургического шлака (шлаковая пемза); песок и щебень перлитовые вспученные; шунгизитовый гравий; глинозольный керамзит; гравий и щебень из кремнистых пород.

На основе этих заполнителей получены легкие бетоны: теплоизоляционные (перлитобетон и керамзитобетон из легких разновидностей керамзита); конструкционно-теплоизоляционные (перлитобетон, керамзитобетон, легкие бетоны на основе шунгизита, глинозольного керамзита, вспученных кремнистых пород). Из бетонов на перечисленных заполнителях можно изготовить практически всю номенклатуру строительных конструкций, выпускаемых нашей промышленностью.

На данный момент в нашей стране действует большое количество предприятий по производству искусственных пористых заполнителей. Основную массу искусственных пористых заполнителей используют в производстве изделий для ограждающих конструкций. В то же время достаточно эффективно их применение в несущих конструкциях (взамен природного щебня и гравия) и для изготовления высокопрочных бетонов.

Применение легких бетонов на основе искусственно пористых заполнителей для ограждающих и несущих конструкций, например, жилых зданий, приводит к значительному снижению трудозатрат, расхода бетона, цемента, арматурной стали, сметной стоимости строительства, удельных капитальных вложений, транспортных расходов, уменьшению массы зданий.

Представляется целесообразным развивать в металлургических районах производство щебня и песка из шлаковой пемзы; в районах месторождений высоко вспучивающихся глинистых, а также шунгизитосодержащих пород - легких марок керамзитового гравия, щебня и песка или шунгизитового гравия и песка; вблизи теплоэлектростанций, углеобогатительных фабрик, а также в районах месторождений камнеподобных глинистых пород (глинистых сланцев) - керамзитового щебня и песка; при наличии месторождений кремнистых пород - термолитовых гравия и щебня. В местах месторождений вулканических водосодержащих горных пород, а также гидратированных слюд с учетом целесообразного радиуса их перевозки рекомендуется производить вспученный перлит и вермикулит.

Кроме того, в отдельных случаях может быть организовано производство, например, безобжигового зольного гравия, гравия на основе глиноперлитовых смесей и т. д. При наличии в районе нескольких видов сырья или отходов промышленности решению вопроса организации производства заполнителей должен предшествовать технико-экономический анализ.

Заполнители - природные или искусственные материалы определенного зернового состава, которые в рационально составленной смеси с вяжущим веществом и водой образуют бетон. Стоимость заполнителей достигает 30…50% стоимости бетонных и железобетонных конструкций, а иногда и более.

Заполнители занимают в бетоне до 80% объема и, следовательно, позволяют резко сократить расход цемента или других вяжущих, являющихся наиболее дорогой и дефицитной составной частью бетона.

Цементный камень при твердении претерпевает объемные деформации. Усадка его достигает 2мм/м.

Из-за неравномерности усадочных деформаций возникают внутренние напряжения и трещины.

Мелкие трещины могут быть невидимы невооруженным глазом, но они резко снижают прочность и долговечность цементного камня. Заполнитель создает в бетоне жесткий скелет, воспринимает усадочные напряжения и уменьшают усадку обычного бетона примерно в 10 раз по сравнению с усадкой цементного камня.

Жесткий скелет из высокопрочного заполнителя увеличивает прочность и модуль упругости бетона (т.е. уменьшает деформации конструкций под нагрузкой), уменьшает ползучесть (т.е. пластические необратимые деформации бетона при длительном действии нагрузки).

Легкие пористые заполнители уменьшают плотность бетона и его теплопроводность, делают возможным применение такого бетона в ограждающих конструкциях для теплоизоляции.

Специальные особо тяжелые и гидратные заполнители делают бетон надежной защитой от проникающей радиации (на атомных электростанциях и т.п.)

Итак, заполнители являются очень важной составной частью бетонов, влияют на их свойства и технико-экономическую эффективность.

1. Номенклатура продукции

Все заполнители по способам образования подразделяются на природные, искусственные и из отходов промышленности.

Природные заполнители могут быть неорганического и органического происхождения.

Неорганические природные заполнители представляют собой материалы, получаемые без изменения их химического и фазового состава, и характеризуемые происхождением и петрографическим наименованием горных пород, из которых они образованы. К таким заполнителям относятся разновидности, получаемые путем дробления и рассева горных пород (гранита, диабаза, диорита, известняка, вулканического туфа, пемзы, кварцита, мрамора) или только рассева (гравий, кварцевый песок).

Органические заполнители представляют собой отходы заготовки и переработки древесины (опилки, стружки, древесные волокна и др.); отходы переработки сельскохозяйственной продукции (стебли камыша, хлопчатника, лузга семечек, волокна льняных и конопляных культур и т.д.); отходы и продукты промышленности полимерных материалов (пластики, полимерные волокна, частицы резины и др.). На основе этих заполнителей выпускаются разнообразные виды строительных материалов, цементный фибролит (заполнитель -- древесная шерсть), полимербетон (заполнитель -- низкомолекулярный полиэтилен).

Искусственные заполнители представляют большой класс материалов, получаемых из природного сырья и отходов промышленности путем термической или иной обработки. К ним относятся керамзит (обжиг со вспучиванием глинистого сырья), шлаковая пемза (поризация расплавов шлаков), безобжиговый зольный гравий (гидратационное твердение гранул из подготовленной смеси золы и вяжущего), аглопорит (обжиг до спекания топливосодержащих песчано-глинистых смесей).

К искусственным пористым заполнителям, относятся керамзит, аглопорит, шлаковая пемза, шунгизит, азерит, термолит, обжиговый зольный гравий, безобжиговый зольный гравий, вспученный перлит, вспученный вермикулит и др. заполнители.

Керамзит - получают главным образом в виде керамзитового гравия. Зерна его имеют округлую форму. Структура пористая, ячеистая. На поверхности его часто имеется более плотная корочка. Цвет керамзитового гравия обычно темно-бурый, в изломе -- почти черный.

Аглопорит - вспучивающееся глинистое сырье, пригодное для производства керамзита, не часто встречается. Более распространены малопластичные, тощие, запесоченные глинистые породы, суглинки, которые при обжиге не вспучиваются. Эти породы можно использовать для получения другого искусственного пористого заполнителя -- аглопорита.

Шлаковую пемзу - получают главным образом из доменных шлаков (гл. 7), причем не из отвальных (такие шлаки еще нужно было бы расплавить), а непосредственно из шлаковых расплавов, сливаемых из доменных печей в огненно-жидком состоянии. По себестоимости шлаковая пемза -- самый дешевый искусственный пористый заполнитель. Естественно, что шлаковая пемза производится и применяется в районах металлургической промышленности.

Шунгизит - получают вспучиванием при обжиге графитсодержащей сланцевой породы -- шунгита. Большое месторождение шунгита разрабатывают в Карельской АССР. Породу в виде фракционированной крошки поставляют многим предприятиям, использующим ее как сырье для производства шунгизитового гравия. Шунгизитовый гравий получают по сухому способу. В сущности, шунгизит -- это разновидность керамзита, отличающаяся видом сырья.

Азерит -- это искусственный пористый заполнитель, который можно считать одной из разновидностей керамзита, но логично выделить его в особый вид заполнителя, поскольку технология и свойства азерита существенно отличаются от вышеописанных.

Термолит - материал в виде щебня или гравия, получаемый при обжиге кремнистых опаловых пород (трепелы, диатомиты, опоки) без вспучивания.

Безобжиговый зольный гравий: Основами получения безобжигового зольного гравия (БЗГ) являются:1) грануляция увлажненной смеси золы и вяжущего; 2) гидратационное твердение вяжущего и его взаимодействие с активными составляющими золы.

Для изготовления БЗГ можно применять портландцемент, известь, гипсовые, гипсоцементно-пуццолановые вяжущие (ГЦПВ) и использовать золы ТЭС сухого отбора (из-под фильтров и циклонов), а также высушенные золы из отвалов их гидроудаления (золошлаковые смеси).

Вспученный перлит -- материал, получаемый вспучиванием при обжиге подготовленных зерен из вулканических водосодержащих пород (перлит, обсидиан, витрофир и др.).

Месторождения перлитов, а также обсидианов и других аналогичных вулканических стекол выявлены в Закарпатье, Армении, Азербайджане, Грузии, Приморском крае, Бурятской АССР

В перлите содержится около 1 ...2% (иногда больше) связанной воды. При обжиге (1000... 1250 °С) перлит размягчается и под давлением паров высвобождаемой воды сильно вспучивается. Коэффициент вспучивания --до 10... 12. Чем он больше, тем меньше расход сырья на единицу объема продукции. Поэтому многие предприятия, производящие легкий вспученный перлит, работают на привозном сырье с умеренной себестоимостью продукции. Однако если коэффициент вспучивания меньше, удельные затраты на перевозку сырья увеличиваются и себестоимость продукции возрастает.

Вермикулит -- разновидность слюды, магниево-железистый гидроалюмосиликат с содержанием связанной воды 8... 18%. Это сравнительно мягкая горная порода золотистого цвета с перламутровым блеском.

В районах, где отсутствуют природный гравий и каменные породы, пригодные для производства щебня (а такие районы составляют почти 2/3 территории СССР), может оказаться целесообразным производство керамического заполнителя из местных глинистых пород, который будет дешевле привозных заполнителей.

Заполнители из отходов промышленности:

Попутно добываемы продукты. В ходе разработки месторождений полезных ископаемых часто приходится попутно разрабатывать различные каменные породы, чтобы открыть доступ к полезному ископаемому. Особенно велики объемы вскрышных работ при открытой разработке месторождений.

Часто объем полезного ископаемого составляет 10 ... 15%, а объем вскрышной породы -- до 90%, причем нередко попутно добываемые породы, являющиеся по существу также полезными ископаемыми, вывозятся в отвал.

В данной курсовой работе разрабатывается технология производства обжигового:

Обжиговый зольный гравий:

Сырьем для производства обжигового зольного гравия служат золы теплоэлектростанций, в том числе и из отвалов после их гидроудаления.

Технология, разработанная ВНИПИтеплопроектом, предусматривает сушку и помол золы, затем ее окатывание в шаровидные гранулы диаметром около 15 мм. Для облегчения грануляции и обеспечения достаточной прочности гранул золу смачивают водным раствором ЛСТ (лигносульфонатов технических) или же добавляют глину. Далее гранулы подсушивают и обжигают в коротких вращающихся печах прямоточного действия, причем их подают сразу в высокотемпературную (около 1200°С) зону печи. Для повышения пористости гравия в золу можно добавлять древесные опилки.

Насыпная плотность зольного гравия -- 300-800 кг/м3. Насыпная плотность гравия фракций 5-10 и 10-20 мм близка. Предел прочности при сдавливании в цилиндре приблизительно соответствует требованиям к керамзитовому гравию той же насыпной плотности.

Основное назначение -- конструкционно-теплоизоляционные бетоны.

Заполнитель на основе золы теплоэлектростанций в смеси с глинами получают также и в противоточных вращающихся печах по технологии, принятой в производстве керамзита зольного гравия ./1/

2. Технологическая часть

2.1 Сырье и топливо

Обжиговый зольный гравий получают на тарельчатых грануляторах из смеси золы с 10 ... 20% вяжущего: цемента, извести, гипса, гипсоцементно-пуццоланового вяжущего и др. Сразу после грануляции прочность гравия составляет 0,6 ... 1 МПа. После кратковременной тепловой обработки гравий приобретает прочность 1 ... 2 МПа и используется для приготовления бетона Дальнейшее твердение гравия происходит непосредственно в массе бетона, что обеспечивает высоко монолитность материала. Обжиговый зольный гравий имеет плотность 300 ... 900 кг/м³ и прочность 4, 5 ... 6 МПа (после нормального твердения в течение 28 сут. Из сырокатаных зольных гранул можно получать бетоны плотностью 900 ... 2000 кг/м' и с прочностью 5 ... 40 МПа

Для облегчения гравия в него вводят отходы ячеистого бетона и другие пористые материалы.

Обжиговый зольный гравий получают при больших затратах топлива, чем безобжиговые заполнители (25 ... 3G кг усл. топлива и 40...60 кВтч электроэнергии на 1 м3 гравия вместо 90... 100 кг). Для изготовления безобжигового гравия помимо золы можно использовать различные тонкомолотые отходы промышленного производства.

Поскольку для приготовления безобжигового гравия идет вяжущее вещество, его применение должно в каждом конкретном случае обосновываться технико-экономическим расчетом.

Ячеистые бетоны, приготовленные с использованием до 60 ... 80% золы по массе, как правило, так же эффективны, как и ячеистые бетоны на тонкомолотом кремнеземистом заполнителе.

2.2 Состав сырьевой массы

Состав для получения обжигового зольного гравия, включающий золу теплоэнергетики, портландцемент, молотый доменный гранулированный шлак, добавку ускоряющую твердение сырцовых гранул - сульфат натрия, дополнительно содержит основную молотую горную породу - горнблендит, при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент - 15-20, молотый доменный гранулированный шлак - 0-25, сульфат натрия - 2; горнблендит - 10-25, зола.

Изобретение относится к технологиям производства обжигового зольного гравия на основе золы и добавок с последующей термообработкой, ускоряющей твердение продукта, или без нее.

Известна смесь для получения ОЗГ, состоящая из негашеной извести, 10-20%, гипсового камня, 5%, хлорида кальция, добавки, ускоряющей твердение вяжущего, 3%, и золы. Недостатком данной композиции является замедленное твердение продукта в виде гранул.

В качестве добавки, ускоряющей твердение сырцовых гранул, используют сульфат натрия. В сравнении с хлоридом кальция, используемым ранее, эта соль не вызывает коррозии арматуры в бетонах на ОЗГ и удобнее в применении, т.к. не гигроскопична.

Эффективность заявляемого состава для получения ОЗГ проверяли на материалах: портландцемент М500, т.е. так называемый «добавочный портландцемент, шлак доменный гранулированный Нижнетагильского металлургического комбината, сульфат натрия технический и отсевы кислой (SiO ₂>65%) и основной (SiO₂>52%) горной породы - горнблендит. Указанные материалы измельчались, тщательно перемешивались в заданной пропорции и гранулировались на тарельчатом грануляторе. Далее гранулы подвергались термовлажностной обработке в пропарочной камере при температуре 85°С длительностью 6 часов, а затем испытывались по стандарту (ГОСТ 9757-90 Гравий, щебень и песок искусственные пористые).

2.3 Выбор способа и технологической схемы производства

Выбор способа переработки сырья определяется свойствами исходного сырья, а качество заполнителя зависит от режима термической обработки, при котором создаются оптимальные условия вспучивания подготовленных сырцовых гранул (зерен).

Наибольшее распространение получил пластический способ. Рыхлое сырье по этому способу перерабатывается в увлажненном состоянии в вальцах, глиномешалках и других агрегатах (как в производстве кирпича). Затем из пластичной массы на дырчатых вальцах или ленточных шнековых прессах формуются сырцовые гранулы в виде цилиндриков, которые при дальнейшей транспортировке или при специальной обработке окатываются, округляются.

Качество сырцовых гранул во многом определяет качество готового гравия. Поэтому целесообразна тщательная переработка глинистого сырья и формование плотных гранул одинакового размера. Размер гранул задается исходя из требуемой крупности обжигового зольного гравия и установленного для данного сырья коэффициента вспучивания.

Гранулы с влажностью примерно 20 процентов могут сразу направляться во вращающуюся печь или, что выгоднее, предварительно подсушиваться в сушильных барабанах, в других теплообменных устройствах с использованием тепла отходящих дымовых газов вращающейся печи. При подаче в печь подсушенных гранул ее производительность может быть повышена.

Мокрый (шликерный) способ заключается в разведении золы в воде в специальных больших емкостях глиноболтушках. Влажность получаемой пульпы (шликера, шлама) примерно 50%. Пульпа насосами подается в шламбассейны и оттуда - во вращающиеся печи. В этом случае в части вращающейся печи устраивается завеса из подвешенных цепей. Цепи служат теплообменником: они нагреваются уходящими из печи газами и подсушивают пульпу, затем разбивают подсыхающую «кашу» на гранулы, которые окатываются, окончательно высыхают, нагреваются и вспучиваются. Недостаток этого способа - повышенный расход топлива, связанный с большой начальной влажностью шликера. Преимуществами являются достижение однородности сырьевой пульпы, возможность и простота введения и тщательного распределения добавок, простота удаления из сырья каменистых включений и зерен известняка.

Порошково-пластический способ отличается от пластического тем, что вначале помолом сухого сырья получают порошок, а потом из этого порошка при добавлении воды получают пластичную глино-массу, из которой формуют гранулы, как описано выше. Необходимость помола связана с дополнительными затратами. Кроме того, если сырье недостаточно сухое, требуется его сушка перед помолом. Но в ряде случаев этот способ подготовки сырья целесообразен: если сырье неоднородно по составу, то в порошкообразном состоянии его легче перемешать и гомогенизировать; если требуется вводить добавки, то при помоле их легче равномерно распределить; если в сырье есть вредные включения зерен известняка, гипса, то в размолотом и распределенном по всему объему состоянии они уже не опасны; если такая тщательная переработка сырья приводит к улучшению вспучивания, то повышенный выход гравия и его более высокое качество оправдывают произведенные затраты.(2)

В данной работе представлена технология подготовки обжигового зольного гравия по порошково-пластическому способу.

производство зольный обжиговый гравий



Рис. 1. Технологическая схема изготовления обжигового зольного гравия.

1 -- бункер цемента; 2 -- бункер золы; 3 -- дозатор весовой; 4 -- мельница шаровая; 5 -- система пневмотранспорта; 6 -- циклоны; 7 -- бункер золоцементной смеси; 8 -- питатель ленточный; 9--'Конвейер винтовой; 10 -- бак воды с дозатором; 11 -- емкость для жидких добавок с дозатором; 12 -- смеситель двухвальный; 13 -- гранулятор тарельчатый; 14 -- конвейер ленточный; 15 -- вращающаяся печь; 16 -- бункер приемный; 17 -- элеватор; 18 -- грохот; 19 -- силоса.

2.4 Описание схемы технологического процесса производства

Технологией предусматривается применение двухкомпонентной шихты, состоящей из золошлака и пиритных огарков, с содержанием пиритных огарков в шихте не более 20 процентов.

Технологическая схема цеха зольного гравия мощностью 10000 кубических метров в год включает в себя:

- отделение подготовки сырья;

- модуль основного производства;

- склад готовой продукции;

- склад сульфитно-дрожжевой бражки;

- компрессорную станцию.

В отделении подготовки сырья хранят сырьевые компоненты шихты, приготавливают шихту требуемого состава, сушат и измельчают и транспортируют готовое сырье в накопительный бункер. Модуль основного производства включает гранулирование молотой шихты, сушку (термоподготовку) сырцовых гранул и обжиг последних с охлаждением готовой продукции. Цех предусматривает блокировку двух модулей основного производства мощностью по 50 тыс. куб. м. каждый. Оборудование склада готовой продукции обеспечивает дробление (при необходимости) спекшихся в конгломераты гранул, транспортирование смеси зольного гравия на классификатор, фракционирование и пофракционное хранение зольного гравия. Предусмотрена выдача гравия из силосных банок на автомобильный и железнодорожный транспорт. Склад сульфитно-дрожжевой бражки обеспечивает прием и хранение 50-процентного жидкого концентрата СДБ, ее подогрев в холодное время, приготовление водного раствора плотностью 1,06 г/см³ и подачу последнего в расходную емкость модуля основного производства. Содержание концентрата осуществляется, как правило, в заглубленном хранилище вблизи железнодорожной ветки. Компрессорная станция обеспечивает сжатым воздухом молотую шихту и аэрацию конусной части (днища), накопительной емкости, расположенной перед гранулятором. Технологическая схема производства зольного гравия приведена на рисунке 1. Отвальный золошлак в летнее время заготавливают в штабеля (чтобы понизить естественную влажность), из которых по мере необходимости автотранспортом завозят в теплый склад цеха. Сюда же железнодорожным транспортом поступают пиритные огарки. (3)

Из приемных отсеков склада золошлак и пиритные огарки поочередно грейферным краном загружают приемные воронки ящичных подавателей. Дозировка компонентов осуществляется дозаторами. Отдозированные компоненты шихты совместно посредствам горизонтального транспортера и элеватора подаются в сушильный барабан. Высушенную шихту транспортирующим устройством подают в накопительные бункера, а из них посредством питателей в шаровые мельницы. Сушильный барабан имеет индивидуальную топку, систему отбора и очистки дымовых газов. Измельченную шихту после мельницы однокамерным пневмонасосом подают в накопительную емкость, расположенную над гранулятором основного производства. Из накопительной емкости шихту посредством питателя подают в двухвальный смеситель, в котором смешивают с водным раствором СДБ, поступающим из аппарата с мешалкой. Увлажненная шихта направляется в гранулятор, где закатывается в гранулы. Из гранулятора сырцовые гранулы непрерывным (регулируемым) потоком проходят устройство для сушки (термоподготовки) и подают во вращающуюся барабанную печь обжига. Сушка гранул происходит за счет газов, просасываемых через непрерывно перемещающийся по решетке слой гранул. В процессе сушки удаляется песчаная фракция. Установку сушки и печь обжига оснащают индивидуальной топкой, и системой удаления и очистки газов. После обжига зольный гравий охлаждают в холодильнике. После холодильника смесь гравия пластинчатым конвейером подается на решетку. Решетка устанавливается так, что подрешетная фракция гравия (до 40 мм) поступает непосредственно на конвейер, а надрешетная-крупные спекшиеся агломераты - в щековую дробилку, а затем на конвейер. Пластинчатым конвейером смесь гравия подают на классификатор, который разделяет ее на фракции. Готовую продукцию хранят пофракционно в силосных емкостях. Предусматривается деление на 4 фракции:

- менее 5 миллиметров (зольный песок);

- установка для сушки - экспериментальная.

- 5-10 миллиметров;

- 20-40 миллиметров.

Выдачу гравия производят посредством вибропитателя на автотранспорт или через боковые люки - на железнодорожный.

В технологии производства зольного гравия предусматривается:

- утилизация тепла газов, эвакуируемых из печи обжига на нагрев вторичного воздуха горелки печи обжига и другие цели;

- очистка всего объема газов, выбрасываемых в атмосферу из тепловых агрегатов и возврат в производство пыли, уносимой газами.

Принципиальная схема производства зольного гравия построена на основе технологии действующего предприятия с внесением последних научных разработок, еще не принявшихся широко в производстве. При разработки принципиальной схемы были учтены и дополнительно проработанные все «узкие места» в технологической цепочке существующего предприятия. (3)

2.5 Физико-химические основы производства

Современная технология производства пористых материалов и изделий использует следующие основные принципы их поризации: вспенивание, выжигание органических примесей, выпаривание воды, воздействие на массу надлежащей вязкости газообразной фазой извне, спекание, вспучивание размягченных масс. Очевидно, что при рассмотрении физико-химической природы вспучивания материалов типа керамзита необходимо учитывать действие тех или других факторов с точки зрения их влияния на оптимальную кажущуюся вязкость пиропластической массы и одновременное равномерно распределение газовыделения из внутри.

Свободная и физически связанная вода, как известно, испаряется при 100--180 °С. Очевидно, что влиять на рассматриваемый вид вспучивания непосредственно как порообразующий агент эта вода не может. Однако свободная и физически связанная вода, так же как и значительная часть химически связанной воды минералов, содержащихся в глинистых породах, оказывает косвенно благоприятное влияние на процессы, обусловливающие вспучивание. При быстром нагревании она задерживает преждевременное развитие ряда окислительно-восстановительных реакций, которые смещаются в область более высоких температур. [3]

Химически связанная (конституционная) вода вторичных глинистых и первичных материалов. При постепенном нагревании основная часть конституционной воды удаляется при 200--800°С. Однако, некоторая часть конституционной воды монтмориллонита, гидрослюды, вермикулита, каолинита и других минералов даже в условиях длительного обжига может сохраниться до 900--1150 °С. При быстром обжиге, когда термическая обработка от 600 до 1150°С продолжается около 8--70 мин и происходит со скоростью 55--90 град/мин, остатки конституционной воды минералов удаляются при температуре их вспучивания и, несомненно, принимают участие в порообразовании и вспучивании пиропластической глинистой массы. [3]

Газообразные продукты диссоциации карбонатов. Легкоплавкие глины, как правило, содержат карбонаты кальция и магния, реже -- железа и марганца. Диссоциация карбонатов начинается тогда, когда упругость диссоциации превышает парциальное давление углекислоты, находящейся в газовой среде. Практически карбонат кальция интенсивно разлагается при 850-- 950°С, карбонат магния -- при 500--600°С и карбонат железа -- при 400--500°С Так как диссоциация карбонатов зависит от скорости нагревания, а также от количества и физического состояния минералов, то реакции их разложения при быстром обжиге, по-видимому, могут перемещаться в область более высоких температур. В этом случае продукты диссоциации карбонатов могут явиться одним из источников газообразования фазы, участвующей в процессе порообразования массы. [3]

Сульфаты и сульфиды. Диссоциация сульфата кальция Са₅О₄ происходит при 1204 °С. В восстановительной среде, а также в присутствии других составляющих разложение сульфата начинается при более низких температурах. Высвобождающийся при этом 5О₂ следует рассматривать как один из возможных агентов, вспучивающих глину. Примеси в виде пирита, марказита и других сульфидов железа при нагревании высвобождают серу, которая взаимодействуя с кислородом образует 80₂ и 50₃. Последние также могут явиться вспучивающими глину газами. [3]

Углерод. Окисление углерода начинается при температурах воспламенения органических веществ, но полностью он выгорает практически при 900--1000 °С, когда прекращается противоток газообразных продуктов изнутри материала, препятствующий допуску воздуха. При быстром обжиге и недостатке кислорода углерод выгорает в области температур размягчения глинистой массы. Это позволяет отвести углероду значительную роль в процессе вспучивания. Особо следует подчеркнуть, что в практических условиях обжига зольного гравия углерод полностью не выгорает. Как показывают исследования, готовый зольный гравий содержит 0,1--0,3% углерода. [3]

Газообразные продукты диссоциации Fe₂O₃. Из оксидов, входящих в состав глин и склонных к термической диссоциации, известен только оксид железа. Хотя диссоциация оксида железа начинается до 1000°С, упругость диссоциации достигает парциального давления кислорода воздуха лишь при температуре около 1000°С. Это означает, что при обжиге в окислительной атмосфере до температуры около 1300°С диссоциация оксида железа, по-видимому, не может оказать существенного влияния на процесс вспучивания. Понижение парциального давления кислорода в присутствии восстановителей заметно сказывается на снижении температуры, при которой возможна диссоциация оксида железа. Но тогда процесс подчиняется уже другим закономерностям и не может быть отнесен к явлениям диссоциации в чистом виде. При высоких температурах и наличии С, СО₂, Н или др. восстановителей создаются благоприятные термодинамические условия для восстановительных реакций, накладывающихся на менее интенсивный процесс диссоциации, сильно ослабляя его собственное значение. [3]

Процесс восстановления оксидов железа характерней совокупностью двух одновременно протекающих превращений: диссоциации восстанавливаемого оксида и соединения восстановителя с кислородом. Образующиеся при этом газообразные продукты в виде СО₂, СО, Н₂O обладают меньшей упругостью диссоциации и обычно удаляются из сферы реакции.

Одновременно при благоприятных условиях развивается обратимая реакция с подвижным равновесием 2СО С + СО₂, с накоплением в порах материала мелкопресноводного углерода. Отмечается, что при температуре ниже 1000°С оксид углерода является нестойким соединением и разлагается на углекислоту и твердый сажистый углерод, который отлагается в порах глинистого материала. При температуре выше 1000 °С, наоборот, в присутствии углерода нестойкими являются углекислота и пары воды.

2.6 Материальный баланс цеха

Исходные данные:

1. Марка-М350

2. Производительность в год: П_г=100000 м³/год

3. Влажность- 20%

4. Норма потерь и брака по переделам:

- в гравиесортировке - 0,3%

- в холодильнике- 0,2%

- в обжиговой печи- 6,0%

- в сушильном барабане- 1,0%

- на транспортных установках- 1,0%

5. Влажность материалов, полуфабрикатов:

- сформованных гранул по пластическому методу- 20%; для сухого- 9-10%; для мокрого- 50-55%

- гранул после сушки- 8%

6. Потери при прокаливании массы- 7%.

Расчет:

1. Производительность цеха с учетом брака и потерь:

П= 100000•0,35=35000 т/г

А) Производительность цеха в час тыс./м³:

П_ч= 100000/7884=12,6 тыс./м³

Б) Производительность цеха в смену тыс./м³:

П_с= 12,6•8=100,8 тыс./м³

В) Производительность цеха в сутки тыс./м³:

П_сут= 100,8•3=302,4 тыс./м³

2. Количество керамзита, поступающего на склад готовой продукции:

35000/(1-0,01)=35353,5 т/г

Потери на транспортных устройствах составляют 353,5 т/г.

1) Количество керамзита, поступающего в гравиесортировку:

35353,5/(1-0,003)=35459,8 т/г

Потери керамзита в гравиесортировке составляют 106,3 т/г.

2) Количество керамзита, поступающего в холодильник:

35459,8/(1-0,002)=35530,8 т/г

Потери в холодильнике составляют 71 т/г.

3) Количество керамзита, поступающего на обжиг:

а) с учетом потерь при обжиге, т/г.:

35530,8/(1-0,06)=37798,7;

б) с учетом п.п.п., т/г.:

88827/(1-0,07)=95512,9;

в) с учетом влажности, т/г:

296090/(1-0,08)=321836,9;

Масса испаренной влаги составляет 226324 т/г.

4) Количество гранул, поступающих на сушку:

а) с учетом потерь при сушке, т/г.:

321836,9/(1-0,01)=325087,7;

Потери при сушке составляют 3250,7 т/г.

б) с учетом 20% влажности, т/г.:

325087,7/(1-0,2)=406359,6;

Масса испаренной влаги составляет 81271,8 т/г.

Результаты расчета приводятся в табл.1.

Таблица 1. Материальный баланс цеха

№ п/п	Приход	Расход м3/час
	статьи	т/г	%	статьи	т/г	%
1	Формовочная масса(W=20%)	406359,6	100,00	Керамзитовый гравий	35000	28,61
2				Испаренная вода: - при обжиге - при сушке	226324 2507	55,6 7,9
3				Потери при: - транспортировке - сортировке - охлаждении - обжиге - сушке - п.п.п.	353,5 106,3 71 226,8 3290,7 6685,8	0,08 0,02 0,01 0,55 0,8 1,64
Сумма	406359,6	100,00		306596	100,00

2.7 Режим работы цеха

Режим работы цеха определяется количеством рабочих дней в году, количеством смен в сутки и количеством часов работы в смену. При выборе режима работы цеха необходимо учитывать характер работы основного технологического оборудования, то есть возможность его остановок в течение смены, суток, на выходные и праздничные дни или необходимость его непрерывной работы в течение года. В первом случае следует принимать прерывную рабочую неделю в 1-2 смены, во втором - непрерывную рабочую неделю в 3 смены. Необходимо также учитывать время, затраченное на ремонт оборудования, обычно 20 сут. в год.

Цеха по производству искусственных пористых заполнителей имеют в своем составе, как правило, три отделения: отделение хранения и подготовки сырья (дробление, рассев, разрыхление, формование гранул), отделение термической обработки), отделение рассева заполнителей по фракциям и их складирования. Режим работы, например, цехов по производству зольного гравия принимается в соответствии с данными табл. 2

Таблица 2. Режим работы цеха безобжигового зольного гравия

№ п/п	Наименование цехов и отделений	Режим работы
		кол-во дней в году	кол-во смен в сутки	продолжит. смены, ч
1	Склад сырья, добавок и опудривающих порошков: а) прием сырья с железной дороги и автотранспорта б) выдача в производство	365 365	2 2	8 8
2	Отделение приема, переработки сырья и формования гранул	365	2	8
3	Склады готовой продукции: а) прием с производства б) выдача на железнодорожный транспорт в) выдача на автотранспорт	365 365 365	3 3 2	8 8 8

Таблица 3. Годовой фонд рабочего времени

№ п/п	Тип тепловых агрегатов	Годовой фонд времени работы цехов, сут	Годовое кол-во суток ремонта тепловых агрегатов	Годовой фонд времени работы тепловых агрегатов	Коэффициент использования технологического оборудования	Годовой расчетный фонд рабочего времени тепловых агрегатов, ч
1	Вращающаяся печь	365	20	345	0,97	8030

На основании результатов расчета материального баланса и фонда рабочего времени работы оборудования составляют производственную программу.

Производственная программа обработки обжигового зольного гравия представлена в таблице 4.

2.8 Производственная программа

Таблица 4. Производственная программа цеха по производству обжигового зольного гравия

№ п/п	Операция	расчет	Количество
			т/ч	м3
1	Количество гранул поступающих на гравиесортировку	50656,9	6,30	10,52
2	Количество гранул поступающих в холодильник	50758,4	6.32	10,55
3	Количество гранул поступающих на тепловую обработку	60508,9	7,53	12,57
4	Количество гранул поступающих на сушку	76400,21	7,61	12,70
5	Количество гранул поступающих на склад готовой продукции	50505	6,28	10,48

2.9 Выбор и расчет основного технологического и транспортного оборудования для производства искусственного пористого заполнителя

В соответствии с выбранной технологической схемой осуществляется подбор оборудования и приводится его технологический расчет без каких-либо конструктивных расчетов отдельных узлов машины. Под технологическим расчетом оборудования понимается определение производительности машины и определение числа машин, необходимых для выполнения производственной программы по данному переделу.

При выборе оборудования следует ориентироваться на современные, высокоэффективные машины и установки отечественного производства, серийно выпускаемые промышленностью, или аналогичное иностранное оборудование, превосходящее отечественное по цене, производительности и качеству.

Рекомендуется производить расчет оборудования в порядке установки отдельных машин в технологическом потоке от подачи сырья до выхода готовой продукции.

Для каждого выбранного вида оборудования указывается название, марка, назначение, краткая техническая характеристика, принятая по паспортным данным, и производится технологический расчет. Расчет количества единиц оборудования, шт., производят по формуле:

n = P_тр. / Р_об , (1)

где n - количество единиц оборудования; Р_тр. - требуемая часовая производительность по данному технологическому переделу; Р_об. - часовая производительность машины. Для определения количества машин, подлежащих установке, получающееся в результате расчета дробное число (n) округляется до целого в сторону большего значения (N).

С целью определения эффективности использования оборудования вычисляют коэффициент (3) его использования, который находится в пределах 0,8 - 0,9:

К_исп = Р_тр / N • P_об (2)

1. Ленточный конвейер предназначен для транспортировки гранул зольного гравия. Принимаем ленточный конвейер горизонтальной транспортировки с желобчатой лентой. [9]

Ширина ленты, мм:

В = 2 • а_max + 200

В = 2 • 20 + 200 = 240

Принимаем ширину ленты 400 мм

Производительность, м³/ч:

П = 300 • В² • н • г

где В - ширина ленты, м; н - скорость движения ленты, м/с; г - насыпная масса транспортируемого груза, т/м³.

П = 300 • 0.4² • 6 • 12.7 = 3657,6

n = 3657,6 / 4000 = 0.91

Принимаем 1 шт.

К_исп = 3657,6 / 1 • 4000 = 0,91

2. Ковшовый элеватор предназначен для транспортировки кусковых и порошкообразных материалов в вертикальном направлении. [9]

n = 12,57 / 13 = 0.96

Принимаем 1 шт.

К_исп = 12,57 / 1 • 13 = 0,96

3. Смеситель двухвальный лопостной СМК - 125 предназначен для непрерывного

Перемешивания, увлажнения и паропрогрева керамических масс, предварительно измельченных и очищенных от включений.

n = 10,55 / 12 = 0,87

Принимаем 1 шт.

К_исп = 10,55 / 1 • 12 = 0,87

4. Питатель ленточный применяют для подачи сыпучих материалов.

n = 12,70 / 13 = 0,97

Принимаем 1 шт.

К_исп = 12,70 / 1 • 13 = 0,97

5. Винтовой конвейер (шнек) применяется для транспортирования цемента, гипса, алебастра и др.пылевидных грузов.

Технические характеристики:

· Диаметр шнека, мм 500

· Длина шнека, м от 4,30 до 28

· Частота вращения, об/мин 77 - 90

· Производительность, т/ч 74,5

n = 74,5 / 10,52 = 7

Принимаем 7 шт.

К_исп = 74,5 / 7 • 10,52 = 1,01

6. Дозатор 2ДБК - 1600 предназначен для отмеривания керамзита и работает по объемно-весовому принципу.

n = 12,70 / 13 = 0,97

Принимаем 1 шт.

К_исп = 12,70 / 1 • 13 = 0,97

7. Вращающаяся печь:

n = 12,70 / 13 = 0,97

Принимаем 1 шт.

К_исп = 12,70 / 1 • 13 = 0,97

8. Циклон ЦН - 15 предназначен для грубой (первичной) очистки воздуха или газа.

Технические характеристики:

Угол наклона крышки и входного патрубка циклона, град 15

Внутренний диаметр циклона, мм 400 - 800

Высота, м:

Входного патрубка (внутренний размер) 0,66D

Выхлопной трубы с фланцем 1,74D

Цилиндрической части корпуса циклона 2,26D

Конуса циклона 2,0 D

Внешней части выхлопной трубы 0,3D

Общая циклона 4,56D

Производительность, м³/ч 1690

n = 12,57 / 1690 = 45

Принимаем 45 шт.

К_исп = 12,57 / 45 • 1690 = 1

9. Шаровая мельница СМ - 6001 предназначена для помола строительных материалов средней твердости.

Технические характеристики:

Производительность, т/ч 16

Номинальный рабочий объем, м³ 4,5

Внутренний диаметр барабана, м 1,5

Длина рабочей части барабана, м 3

Частота вращения мельницы, об/мин 28

Мощность электродвигателя привода, кВт 100

Масса без электрооборудования и мелющих тел, т 14,6

Загрузка мелющими телами, т 7,7

n = 12,57 / 18 = 0,69

Принимаем 1 шт.

К_исп = 12,57 / 1 • 18 = 0,69

10. Дозатор жидкости ДБЖ - 400 состоит из каркаса, трех мембранных клапанов, рычажного механизма, грузоподъемного устройства, циферблатного указателя, подставки под циферблатный указатель и сливной воронки.

Технические характеристики:

Часовая производительность, циклов/ч 80

n = 12,57 / 80 = 0,15

Принимаем 1 шт.

К_исп = 12,57 / 1 • 80 = 0,15

11. Гранулятор тарельчатый ОТ300

Технические характеристики:

Диаметр тарели, мм 30000

Высота борта, мм 600

Мощность, кВт 15

Масса, кг 7400

Производительность, т/ч 4,0 - 12,0

n = 12,57 / 12 = 1,04

Принимаем 2 шт.

К_исп = 12,57 / 2 • 12 = 0,52

2.10 Контроль производства

К вопросам технологического проектирования относят также организацию технологического контроля и качества сырья.

Под техническим контролем качества подразумевается совокупность операций по обеспечению выпуска продукции высокого качества при оптимальных технико-экономических показателях его производства, что достигается, во-первых, поддержанием процесса производства на заданном технологической картой уровне и, во-вторых, совершенствованием процесса производства путем сбора и анализа данных о качестве сырья и продукции, технологических параметров, установления связи между ними, составления новых принципов ведения процесса на основе вскрытых закономерностей.

В зависимости от места организации технологический контроль подразделяется на:

- выходной контроль - контроль золошлака, добавок, технологического топлива, огнеупоров и других материалов, поступающих на производство;

- операционный контроль - контроль качества материалов и технологических параметров в ходе производства;

- приемочный контроль - контроль качества продукции после завершения всех технологических операций по ее изготовлению;

Операционный контроль, в свою очередь, делится на:

- оперативный, осуществляемый обслуживающим персоналом;

- технологический, осуществляемый службой ОТК и заводской лабораторией.

Оперативный контроль выполняется на отдельных, переделах и включает визуальный осмотр качества материалов, контроль приборов основного технологического оборудования. Информация оперативного контроля обеспечивает поддержание процесса на заданном уровне, она позволяет обслуживающему персоналу управлять агрегатами в соответствии с требованиями технологических карт.

Технологический контроль выполняется, главным образом, с целью постоянного сбора информации и режимах производства, о качестве перерабатываемого материала и готовой продукции. Полученная информация используется для разработки рекомендаций по совершенствованию технологического процесса.

Для повышения надежности принятия решения о необходимости регулирования процесса обжига оперативный контроль может выполняться с помощью контрольных карт, являющихся носителями статистической информации о состоянии технологического процесса.

ОТК и заводская лаборатория:

- назначает и проводит не предусмотрительные, технологическим процессом выборочные проверки качества готовой продукции;

- они же оформляют документы, удостоверяющие соответствие принятой готовой продукции установленным требованиям;

- предъявляют готовую продукцию представителю заказчика;

- ведут учет претензий на несоответствие поставленной продукции предприятием. [8]

3. Охрана труда

На рабочем месте должны быть предусмотрены меры защиты от возможного воздействия опасных и вредных факторов производства. Уровни этих факторов не должны превышать предельных значений, оговоренных правовыми, техническими и санитарно-техническими нормами. Эти нормативные документы обязывают к созданию на рабочем месте условий труда, при которых влияние опасных и вредных факторов на работающих либо устранено совсем, либо находится в допустимых пределах.

Проектное решение по технике безопасности и охране труда на производстве должны соответствовать:

- «Санитарным нормам проектирования промышленных предприятий» (СН 245);

- ГОСТ Р ИСО 14031 - 2001 «Управление окружающей средой. Оценивание экологической эффективности»

- ГОСТ 12.1.005 «Воздух рабочей зоны»

- ГОСТ 124011 «Средства защиты работающих»;

- ГОСТ 121003-83 «Шум. Общие требования безопасности»;

Правильно спроектированное и выполненное производственное освещение улучшает условия зрительной работы, снижает утомляемость, способствует повышению производительности труда, благотворно влияет на производственную среду, оказывая положительное психологическое воздействие на работающего, повышает безопасность труда и снижает травматизм.

Радиоэлектронные производства в очень широкой мере в своих технологиях используют химические, термические, электрохимические, механические и др. процессы, сопровождающиеся выделением в рабочую зону производств различных веществ в виде влаги, аэрозолей и пыли, а также избытков тепла. Эти факторы могут оказать вредное влияние на здоровье работающих, поэтому задача обеспечения оптимальных параметров воздушной среды в рабочей зоне для радиоэлектронной промышленности имеет большое значение.

Наиболее эффективным средством снижения шума является замена шумных технологических операций на мало шумные или полностью бесшумные, однако этот путь борьбы не всегда возможен, поэтому большое значение имеет снижение его в источнике, которое достигается путем совершенствования конструкций или схемы, той части оборудования, которая производит шум.

Поскольку количество воздуха потребует огромных затрат электроэнергии и материальных средств, целесообразно применить систему местных отсосов, что значительно снизит воздухообмен.

При удалении вредностей непосредственно у места их выделения достигается наибольший эффект действия вентиляции, т.к. при этом не происходит загрязнения больших объёмов воздуха и можно удалить малыми объёмами воздуха выделяемые вредности.

При большой насыщенности предприятий сложными механизмами и установками по добыче и переработке сырья, обжигу сырьевых смесей и измельчению материала, перемещению, складированию и отгрузке огромных масс материалов, наличию большого количества электродвигателей особое внимание при проектировании заводов и их эксплуатации должно уделяться созданию благоприятных и безопасных условий для работы трудящихся. Охрану труда следует осуществлять в полном соответствии с «Правилами по технике безопасности и производственной санитарии на предприятиях».

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.

Библиографический список

1. Васильков С.Г. Искусственные пористые заполнители и бетоны на их основе: справ. пособие / С.Г. Васильков, С.П. Онацкий, М.П. Элинзон; под. ред. Ю.П. Горлова. - М.: Стройиздат, 1987. - 304с.;

2. Ицкович С.М. Технология заполнителей бетона: учеб. для строит. вузов по спец. «Производство строительных изделий и конструкций» / С.М. Ицкович, Л.Д. Чумаков, Ю.М. Баженов. - М.: Высш. Шк., 1991. - 272с.;

3. Передельский Л.В. Строительная экология: учеб. Пособие / Л.В. Передельский, О.Е. Приходченко. - Р/н/Д: Феникс, 2003. - 320с.;

4. ГОСТ Р 51251-99. Фильтры очистки воздуха. Классификация. Маркировка - Введ 01.01.2000. -М: Изд-во стандартов,1999. - 6с.;

5. ГОСТ 12.1.003-83. Шум. Общие требования безопасности - Введ 01.07.84. -М: Изд-во стандартов,1983. - 99с.;

6. ГОСТ 12.4.011. Средства защиты работающих - Введ 01.07.90. -М: Изд-во стандартов,1989. - 6с.;

7. ГОСТ Р ИСО 14004-09. Система стандартов в области охраны природы и улучшения использования природных ресурсов, безопасности труда, научной организации труда - Введен 02.07.10. -М.: Изд-во стандартов, 2011. - 24с.;

8. ГОСТ 9758-86. Заполнители пористые неорганические для строительных работ. Методы испытаний. - Введ 01.04.1986. - М: Изд-во стандартов, 1998.

9. Бауман В.А. Машины для строительства промышленных, гражданских, гидротехнических сооружений и дорог. Том 2.: справочник в двух томах / В.А. Бауман, Ф.А. Лапир. - М.: Высш. Шк., 1977. - 496с.;

10. Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Заполнители бетона» для студентов специальности 290600 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций» / Иван. гос. архит.-строит. ун-т; сост.: А.А. Боброва, Ю.А. Щепочкина, А.А. Овчинников. - Иваново, 2010. - 24с.

Размещено на Allbest.ru