Материальный баланс и основные проектные технологические решения цеха помола цементного завода

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Производство цемента является одной из важнейших отраслей промышленности. Сейчас цементная отрасль по своей значимости может встать в ряд с такими отраслями, как электроэнергетическая, металлургическая, химическая и отрасль машиностроения.

В настоящее время цемент является основным строительным материалом. Из него изготовляют бетон и железобетон, применяемые в самых разнообразных областях строительства. Цемент представляет собой некоторую вяжущую субстанцию, которая, после взаимодействия с водой, превращается в прочный материал.

Доменные шлаки для изготовления различного рода строительных материалов используются у нас больше 100 лет. В 1865 г., вскоре после того, как стали применять грануляцию шлаков водой и были выявлены их гидравлические свойства, возникло производство стеновых камней из смеси извести и шлака. В настоящее время объем производства шлакопортландцемента у нас достигает около 30% общего выпуска цемента.

Шлакопортландцемент является гидравлическим вяжущим веществом, получаемым путем совместного тонкого измельчения клинкера и высушенного гранулированного доменного шлака с обычной добавкой гипса; шлакопортландцемент можно изготовить тщательным смешиванием тех же материалов, измельченных раздельно.

По ГОСТ 10178-76 доменного шлака в этом цементе должно быть не меньше 21% и не больше 60% массы цемента; часть шлака можно заменить активной минеральной добавкой (трепелом) (не более 10% массы цемента), что способствует улучшению технических свойств вяжущего. В шлакопортландцементе, предназначаемом для применения в массивных гидротехнических сооружениях, предельное содержание шлака не регламентируется и устанавливается по соглашению сторон. Разновидностями шлакопортландцемента являются нормальный, быстротвердеющий и сульфатостойкий.

СШПЦ целесообразно применять в тех случаях, когда одновременно требуется высокая стойкость против воздействия сульфатных вод и попеременного замораживания и оттаивания, высыхания и увлажнения в пресной и слабоминерализованной воды.

Высокая стойкость такого цемента в сульфатных водах обусловлена тем, что в затвердевшем состоянии он содержит пониженное количество высокоосновных гидроалюминатов кальция.

Этим устраняется возможность образования значительного количества гидросульфоалюмината кальция трехсульфатной формы, вызывающего коррозию ПЦ камня. Развитие коррозионных процессов в затвердевшем СПЦ замедляется также вследствие ограниченного содержания в клинкере C3S.

1. Характеристика продукции

Для быстротвердеющего шлакопортландцемента характерно более интенсивное, чем у обычного шлакопортландцемента, нарастание прочности в начальный период твердения. Количество доменного гранулированного шлака в нем должно составлять не менее 30 и не более 50% массы цемента. Прочность образцов из раствора 1:3 через 3 сут. должна быть: на изгиб не менее 3,5 МПа и на сжатие не менее 20,0 МПа. В зависимости от активности используемого шлака назначается химико-минералогический состав клинкера и необходимая тонкость помола цемента. Обычно клинкер характеризуется расчетным содержанием C3S примерно около 60% и С3А -- 8--10%; удельная поверхность его равна 3500--5000 .

Выпускаемая продукция должна соответствовать ГОСТ 10178 - 85:

Цемент должен изготовляться в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическим регламентам, утвержденным в порядке, установленном министерством-изготовителем.

По прочности при сжатии в 28-суточном возрасте шлакопортландцемент быстротвердеющий должен соответствовать марке 400.

Условное обозначение цемента должно состоять из:

- наименования типа цемента - шлакопортландцемент. Допускается применять сокращенное обозначение наименования - ШПЦ;

- марки цемента - по п. 1.3;

- обозначения максимального содержания добавок в портландцементе по п. 1.6: Д0, Д5, Д20;

- обозначения быстротвердеющего цемента - Б;

- обозначения настоящего стандарта.

При производстве цементов применяют:

1. клинкер, по химическому составу соответствующий технологическому регламенту. Массовая доля оксида магния (МgO) в клинкере не должна быть более 5%.

2. гипсовый камень по ГОСТ 4013-82. Допускается применение фосфогипса, борогипса, фторогипса по соответствующей нормативно-технической документации;

3. гранулированные доменные или электротермофосфорные шлаки по ГОСТ 3476-74 и другие активные минеральные добавки по соответствующей нормативно-технической документации;

4. добавки, регулирующие основные свойства цемента, и технологические добавки по соответствующей нормативно-технической документации.

Изготовитель должен определять активность при пропаривании каждой партии цемента.

Начало схватывания цемента должно наступать не ранее 45 мин, а конец - не позднее 10 ч от начала затворения.

Тонкость помола цемента должна быть такой, чтобы при просеивании пробы цемента сквозь сито с сеткой № 008 по ГОСТ 6613-86 проходило не менее 85% массы просеиваемой пробы.

Массовая доля ангидрида серной кислоты (SO3) в цементе должна соответствовать требованиям: содержание SO3 в ШПЦ 400-Б должно быть не менее 1% и не более 4%.

Коэффициент вариации предела прочности цемента каждого вида и марки при сжатии в возрасте 28 сут, рассчитанный по результатам испытаний за квартал, не должен быть более 7%.

Изготовитель должен испытывать цемент на наличие признаков ложного схватывания равномерно по мере отгрузки, но не менее чем 20% отгруженных партий.

Правила приемки: Приемку цемента производят по ГOCT 22236-85.

Приемку цемента производят по ГОСТ 30515.

Каждая партия цемента или ее часть, поставляемая в один адрес, сопровождается документом о качестве, в котором указывается следующая информация:

-- наименование изготовителя и (или) его товарный знак и юридический адрес;

-- наименование и (или) условное обозначение цемента;

-- номер партии и дата отгрузки;

-- содержание песка в цементе;

-- марка цемента по прочности;

-- средний предел прочности при сжатии в возрасте 2 сут за предыдущий месяц;

-- средняя активность цемента при пропаривании за предыдущий месяц;

-- нормальная густота цементного теста;

-- значение удельной эффективной активности естественных радионуклидов в цементе по результатам периодических испытаний.

Упаковку, маркировку, транспортирование и хранение цемента производят по ГОСТ 22237-85.

2. Технологическая часть

Требование к сырьевым материалам и расчет состава сырьевой смеси.

В состав шлакопортландцемента быстротвердеющего входят:

Известняк;

Глина;

ДГШ (Доменный гранулированный шлак);

Гипс.

Известняк - основной вид карбонатного сырья при производстве портландцемента. К известнякам обычно относят породы осадочного происхождения.

Для производства портландцементного клинкера наиболее пригодные мергелистые известняки (известняки с примесью глинистых частиц) с невысоким пределом прочности при сжатии, не содержащие кремниевые включения.

Карбонатный компонент должен быть сложен тонкодисперсным кальцитом; включения трудно измалываемого крупнокристаллического кальцита недопустимы из-за слабой его реакционной способности при обжиге портландцементного клинкера.

Объемная масса плотных известняков достигает 2400-2700 . Известняк содержит до 90% и более углекислого кальция и небольшие количества кварцевого песка, глинистых минералов и др. По химическому составу этот материал характеризуется преимущественным содержанием окиси кальция (до 50 % и более), (до 40 % и более). Известняк содержит также небольшие количества кремнезема, глинозема и др. Содержание окиси кальция более 3-3,5% и серного ангидрита более 1,5-1,7 % недопустимо. Прочность на сжатие 250 - 300 МПа.

Глина - второй основной компонент портландцементных сырьевых смесей. Основой глин являются водные алюмосиликатные минералы.

Характерный признак кристаллических решеток всех глинистых материалов - слоистое строение. Это обуславливает способность глин расщепляться на тонкие частицы, самопроизвольно диспергироваться в воде, набухать.

Для цементного производства используют следующие виды глинистых пород: глину, суглинок, глинистые сланцы, лесс и лессовидные суглинки.

Глины - тонкодисперсные осадочные горные породы, образующие с водой пластичное тесто и сохраняющие после высыхания приданную им форму, состоящие из различных минералов: каолинита, гидрослюд и других гидроалюмосиликатов.

Глинистое сырье имеет разнообразный минералогический и гранулометрический состав даже в пределах одного месторождения. Химический состав глин характеризуется наличием трех оксидов - 60…80%, - 5…20%, - 3…15%. В небольших количествах в глинах могут содержаться и в виде углекислых солей. Присутствуют и растворимые соли содержащие . Эти примеси, а также нежелательны. Их содержание в глинах по возможности должно быть минимальным.

К химическому составу глинистых пород, используемых при производстве цемента, предъявляются следующие требования. Количество неограниченно. Допустимое содержание зависит от содержания его в известковом компоненте и ограничивается условием получения клинкера с содержанием не более 5%. Содержание в сумме не должно превышать 3-4%, а не более 1%.

Глинистые породы обеспечивают в сырьевой смеси необходимое количество и соотношение кислотных оксидов SiO2, Al2O3, Fe2O3.

Глина должна иметь равномерную структуру, не содержать включений крупных зерен кварца других крупнообломочных пород, вызывающих затруднения при помоле и трудно осваиваемые при обжиге.

При обжиге труднее всего вступают во взаимодействие крупнокристаллический кварцевый песок, крупные частицы полевого шпата и слюд. В связи с этим количество крупных фракций более 0,2мм не должно превышать 10%.

Влажность глин колеблется в пределах 15 - 25 %. Объемная масса комовой глины 1800 - 2000 кг/м3 . Плотность глин составляет 1,7-2,1 т/м3. Глина содержит не менее 50% частиц размером 0,01мм, в том числе не менее 25-30% частиц размером 0,001мм.

ДГШ - называют побочные продукты, получаемые при плавке черных и цветных металлов, сжигании твердых видов топлива, а так же при электротермической возгонке фосфора. По химическому составу они приближаются к портландцементу и глиноземистому цементу.

Химический состав доменных шлаков зависит от состава руды, плавней, вида применяемого топлива и выплавляемого чугуна. Обычно в состав доменных шлаков входят окислы СаО,SiO_2,?Al?_2 O_3,MgO,FeO и серистые соединения СаS,MnS,FeS, а иногда TiO_2 и соединения фосфора. В незначительных количествах встречаются в шлаках и другие окислы, существенно не влияющие на их свойства.

Даже при самом благоприятном химическом составе шлаки при обычной температуре ( до 15 - 25?) почти не проявляют активности во взаимодействии с водой и, следовательно, не твердеют. Однако, как показывают исследования, в доменных шлаках как в кристаллической , так и в стекловидной фазе имеются составляющие , способные при раздельном или совместном воздействии на них механических, химических и тепловых факторов к взаимодействию с водой и гидравлическому твердению, которое обусловлено образованием новых нерастворимых в воде веществ.

Гипс- вводится в клинкер при получении портландцемента в виде гипсового камня. Гипсовый камень - горная порода осадочного происхождения.

Гипс в цемент вводят при помоле клинкера в количестве 3-5% для регулирования сроков схватывания цемента. Требования к качеству гипсового камня регулируются ГОСТ 4013-82. По содержание CaSO42H2O в предварительно высушенном веществе гипс подразделяется на сорта.

Гипсовый и гипсоангидритовый камни применяют в зависимости от размера фракций:

- 60-300 мм гипсовый камень для производства гипсовых вяжущих;

- 0-60 мм гипсоангидрит и гипсовый камень для производства цемента;

Для фракции 60-300 мм содержание камня размером менее 60 мм не должно превышать 5%, а более 300 мм не более 15%, при этом максимальный размер камня не должен превышать 350 мм. Фракции размером 0-60 мм не должна содержать камня размером 0-5 мм более 30%.

Расчет состава двухкомпонентной шихты для получения портландцементного клинкера.

Производим расчет состава двухкомпонентной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины Броценского месторождения, химический состав которых приводится в таблице исходных данных.

Таблица 1

Наименование
Известняк	7,31	1,55	0,73	47,87	1,87	0,63	39,45	99,41
Глина	51,74	12,58	4,78	9,81	4,72	0,58	12,78	96,99

Поскольку в справочных данных о химическом составе пород данного месторождения сумма составляющих не равна 100%, необходимо привести ее к 100%, выполнив пересчет состава. Для этого содержание оксидов в первом компоненте надо умножить на коэффициент, во втором на .

Химический состав исходных сырьевых материалов после пересчета на 100% представлен в табл. 2.

Таблица 2

Наименование
Известняк	7,35	1,56	0,73	48,16	1,88	0,63	39,69	100
Глина	53,34	12,97	4,93	10,11	4,87	0,60	13,18	100

Обозначим содержание карбонатного компонента шихты (в нашем случае - извести) к глинистому через x и выразим его из уравнения для КН, положив значение последнего равным 0,87. Тогда имеем:

=5,21

Следовательно на одну весовую часть глины-шлама требуется взять 5,21 частей извести, что соответствует следующему процентному составу шихты: известь - 83,9% , глина-шлам - 16,1%.

Химический состав сырьевой смеси и клинкера при найденном соотношении исходных компонентов представлен в таблице. Химический состав клинкера при известном составе сырьевой смеси рассчитывают умножением процентного содержания каждого оксида смеси на коэффициент:

Для проверки правильности расчета смеси вычисляют КН, который должен быть равен заданному т.е. КН=0,87

Величина КН для клинкера оказалась равной заданной, следовательно расчет выполнен правильно.

Производство быстротвердеющего шлакопортландцемента может быть разделено на два комплекса мероприятий. Первый из них включает изготовление клинкера, а второй - получение ШПЦ-Б измельчением клинкера совместно с гипсом и ДГШ.

Основой цемента является клинкер, получаемый путём обжига в печах сырьевой массы. Обжиг может производится в печах вращающегося типа. При обжиге во вращающихся печах, клинкер получают двумя способами: сухим и мокрым. При мокром способе сырьё поступает в печь в виде полужидкой массы - шлама, с содержанием воды около 40% от общей массы. При сухом способе, сырьевые материалы, обычно предварительно подсушенные, измельчаются и подаются на обжиг в виде порошкообразной массы.

Наибольшее распространение получил мокрый способ производства цемента. Общая технологическая схема этого способа выглядит следующим образом: 1) добыча сырья и доставка его на сырьевой склад завода; 2) дробление и мокрый помол сырья; 3) корректирование сырьевой массы - доведение её до нужного химического состава; 4) подготовку топлива для обжига шлама; 5) обжиг шлама и получение полупродукта - клинкера; 6) помол клинкера и получение цемента.

Основными видами сырья для производства цемента являются глина и известняк. В качестве известняка при производстве шлакопортландцемента используется известняк Броценского месторождения, а в качестве глинистого сырья - глина-шлам того же месторождения. Добавками, вводимыми при помоле клинкера, являются двуводный гипс и доменный гранулированный шлак.

Доставка сырья в сырьевой цех осуществляется различными транспортирующими установками (ленточные транспортёры, железнодорожный и автомобильный транспорт, воздушноканатные дороги т.п). Известняк, поступивший в сырьевой цех, измельчается в дробилках. Тип дробилки и её производительность определяется производительностью завода и физическими свойствами сырья.

Твердые породы известняка дробятся в две стадии. На первой стадии дробления известняк подается в щековую дробилку, где он измельчается до кусков размером 100 мм. На второй стадии дробления известняк подвергаются более тонкому измельчению в молотковой дробилке до кусков размером 10 мм. После дробления известняк дозируется весовыми дозаторами и подается в шаровую мельницу для совместного помола с глинистым материалом.

Глина, в свою очередь, дробится в валковой дробилке и после перерабатывается в водную суспензию (шлам) в глиноболтушках. При этом получается суспензия с размером частиц до 3-5мм. После предварительной подготовки глина дозируется и подается в шаровую мельницу. В эту мельницу вода подаётся из расчёта, чтобы готовая сырьевая масса имела влажность 36 - 40%. Готовый шлам центробежными насосами транспортируется для хранения в цилиндрические бассейны. Если шлам нужно корректировать по химическому составу, его перекачивают из одного бассейна в другой.

Для хранения готового, откорректированного шлама используют горизонтальные прямоугольные или цилиндрические бассейны. В этих бассейнах шлам перемешивается с помощью пневмомеханических мешалок. Из горизонтальных бассейнов шлам перекачивается в питательные устройства печи. Питатели обеспечивают равномерную, в определённых количествах, подачу шлама на обжиг в печь.

При вращении печи. Шлам под действием силы тяжести перемещается к разгрузочному концу. Навстречу ему движется поток горячих газов. После целого ряда физических и химических превращений шлам перемещается в зону спекания. Здесь при температуре 1450 - 1550? происходит спекание шлама: из простой смеси глины и известняка он превращается в новый продукт - цементный клинкер.

Достигнув разгрузочного конца печи, клинкер попадает в холодильник. Охлажденный клинкер транспортирующими устройствами подается на клинкерный склад. На этом же складе хранятся добавки (трепел, шлак, гипс и т.п.). Используя те или иные добавки, можно получить различные виды цемента. Для получения готового цемента клинкер вместе с добавками подают в мельницы тонкого помола. Загрузка бункеров мельниц осуществляется грейферными кранами.

До помола клинкер подвергается маганизированию, которое заключается в том, что после обжига клинкер до трех и более суток хранится на складе, в результате чего клинкер остывает до температуры окружающей среды (ниже 30°С). Кроме того имеющаяся в клинкере негашеная известь частично гасится парами воды при контакте с влажным воздухом; в клинкере заканчивается переход недостаточно стабилизированного минерала белита из в- в г- модификацию с увеличением объема, что растрескивание, а иногда и частичное рассыпание клинкерных зерен; может происходить частичная кристаллизация стекловидной фазы с ослаблением межкристаллических связей в зерне клинкера, вплоть до распада. Отмеченные эти превращения делают клинкер более рыхлым, что облегчает его помол в мельнице, увеличивая ее производительность и уменьшая удельный расход электроэнергии на производство цемента.

Многие свойства портландцемента определяются не только химическим и минералогическим составом клинкера, формой и размерами кристаллов алита, белита и др., но и в большей степени тонкостью помола продукта, его гранулометрическим составом и формой частичек порошка.

С увеличением тонкости помола цемента повышается его прочность и скорость твердения, но лишь до показателей удельной поверхности 7000-8000 см2/г. С этого предела обычно наблюдается ухудшение прочностных показателей.

Хранение горячего цемента в силосах может вызвать следующие нежелательные явления:

· цемент может слежаться;

· в силосах могут начаться реакции гидратации;

· такой цемент при затворении водой дает ложное схватывание;

· при затаривании горячего цемента мешки часто рвутся;

Чтобы не допустить такого явления устанавливают холодильники.

После охлаждения цемент идет на склад в цементные силосы и со склада отгружается потребителю.

Кроме основного технологического оборудования, применяемого в производстве цемента, цементные заводы снабжаются различными вспомогательными установками и транспортирующими устройствами. На каждом заводе имеется насосные станции, подающие воду для производственных и бытовых нужд, и компрессорные станции для получения сжатого воздуха и подачи его в производственные цехи.

График тепловой обработки.

На рисунке показано распределение температуры материала и газового потока по длине барабана вращающейся печи, работающей по мокрому способу производства.

Ломаный характер кривой температуры материала показывает, что при нагревании сырьевой смеси в ней происходят различные физико-химические процессы, в одних случаях тормозящих нагревание (пологие участки), а в других - способствующие резкому нагреванию (крутые участки).

Рис. 1

I - зона сушки;

II - зона подогрева;

III - зона декарбонизации;

IV - зона экзотермических реакций;

V - зона спекания;

VI - зона охлаждения.

Процессы, протекающие при обжиге клинкера во вращающихся печах:

Обжиг сырьевой смеси, и получение клинкера сопровождается сложными физическими и физико-химическими процессами, в результате которых из исходных компонентов спекшиеся зерна размером до 2-3см, состоящие в основном из минералов , , , и стекловидной фазы.

Характер процессов, протекающих в сырьевой смеси определяется температурой обжига. Условно вращающуюся печь можно разделить на следующие зоны:

- зона сушки: шлам, попадая в печь, подвергается действию отходящих газов нагретых до высокой температуры (t=300-600°C). При этом происходит испарение воды, шлам загустевает. Когда значительная часть воды испарилась, образуются крупные комья, распадающиеся затем на мелкие частицы, вследствие ухудшения связующих свойств глиняного компонента. Процесс испарения из шлама воды длится примерно до температуры 200°C , так как влага, содержащаяся в тонких порах и капиллярах материала, испаряется медленно.

- зона подогрева: в этой зоне материал нагревается до температуры t=500-600°C, при этом происходит выгорание органических веществ и теряется вода, содержащаяся в минералах глинистого компонента. Потеря химически связанной воды (дегидратация) приводит к тому, что глинистый компонент теряет связующие свойства. При этом происходит частичное или полное разложение глинистых минералов на свободные оксиды и , а также декарбонизация углекислого магния . Удаление воды приводит к потере пластичности глинистым материалом, рассыпается в порошок и поступает в зону декорбанизации.

В смеси начинаются реакции в твердом состоянии между его составляющими. При этом наблюдается сцепление отдельных частиц порошка и образование гранул различного размера:

- зона декорбанизации: В этой зоне протекает процесс разложения углекислого кальция . Здесь потребление тепла наибольшее, так как происходит эндотермическая реакция разложения с образованием и . В этой зоне возникают реакции между основным оксидом и кислотными оксидами глинистого компонента , и с образованием , , . Температура обжигаемого материала в зоне декарбонизации колеблется в пределах 900 - 1200°C.

- зона экзотермических реакций: В этой зоне взаимодействие между основными и кислотными оксидами протекает с большей скоростью вследствие более высокой температуры. Эти твердофазовые реакции осуществляются с выделением теплоты. При температуре 1200°C и более происходит насыщение образовавшихся ранее низкоосновных соединений до соответствующих клинкерных минералов: , , , . Реакция образования алюминатов, силикатов и алюмоферритов кальция является экзотермической, что приводит к повышению температуры материала на 200 - 250°С на коротком участке печи. При температуре 1300°C твердофазовые процессы образования минералов заканчиваются, и материал к этому времени состоит из образовавшихся соединений , , , , ,, .

- зона спекания: В этой зоне температура подымается до 1300-1500°C, происходит спекание материала, вследствие образования в нем расплава в количестве 30% . Оптимальная температура спекания зависит от свойств исходных материалов, наличия в них примесей, тонкости измельчения, однородности смеси.

После расплавления в зоне спекания части материала, и образования жидкой фазы в твердом состоянии остается главным образом только двухкальцевый силикат , который частично также растворяется в жидкой фазе. Соединяясь в расплавленном состоянии с оксидом кальция, образует . менее растворим в расплаве, чем и поэтому выкристаллизовывается из жидкой фазы. При этом количество и в расплаве уменьшается, и в нем растворяются новые порции этих соединений, которые опять вступают в реакцию и т.д.

Образование в условиях обжига завершается за 25…30 мин. Увеличение продолжительность выдержки материала в зоне спекания с одной стороны способствует более полному усвоению , а с другой стороны может вызвать чрезмерное укрупнение кристаллов алита, что скажется на качестве.

Для ускорения клинкерообразования, особенно при изготовлении клинкеров с высоким содержанием , используют специальные добавки - минерализаторы: , кремнефтористый натрий или , , гипс. Минерализаторы каталитически влияют на образование и , понижают температуру спекания на 150°С, что приводит к экономии. Количество вводимых минерализаторов составляет 1% от массы.

- зона охлаждения: В этой зоне температура клинкера понижается с 1300 до 1000°C, в результате чего расплав кристаллизуется и из него выделяются минералы , , , , , а часть жидкой фазы затвердевает в виде стекла.

3. Составление материального баланса

Способ производства - мокрый.

Годовая производительность завода - 1,2 млн.т./год по клинкеру.

Состав цемента:

Клинкер-54%.

ДГШ - 40%.

Гипс - 6%.

Состав сырьевой смеси:

Известняк - 83,9%.

Глина - 16,1%.

Естественная влажность сырьевых материалов:

Известняк - 4%.

Глина - 16%.

Потери при прокаливании - 35,421%.

Производственные потери:

Сырьевых материалов - 2,5%.

Клинкера - 0,5%.

Добавки - 1%.

Цемента - 1%.

Коэффициент использования вращающихся печей - 0,92

Печи работают в течение года:

3650,92 = 337 сут.

33724 = 8088 ч.

Часовая производительность всех печей:

1200000/8088=148,37 т/ч.

Следовательно, в данном расчете к установке принимаем вращающиеся печи:

2 шт. диаметром 5 м., l=185 м. и производительностью по 75 т/ч., суммарная производительность которых составит:

752 = 150 т/ч, 15024=3600 т/сут, 1508088 = 1213200 т/г.

Расчет расхода сырьевых материалов.

Учитывая 4% процента усадки в процессе обжига, получаем:

150(100-4)/100=144 т/ч.

Теоретический расход сухого сырья для производства клинкера определяют с учетом п.п.п.

100/(100-35,421)=1,548 т/т. клинкера.

Потери сырья с отходящими газами не более 1%:

Тогда расход сухого сырья при расчетной производительности:

1,548100/(100-1)=1,564 т/т. клинкера.

А потребность в сырье в единицу времени окажется равной

1,564144 = 2225,216 т/ч.

225,21624 = 5405,184 т/сут.

225,2168088 = 1 821547 т/год.

Определяем расход отдельных компонентов сухой сырьевой смеси:

Глины: 1,564*16,1/100 = 0,252 т/т. клинкера

0,252*144= 36,29 т/ч.

36,29*24 = 870,96 т/сут.

36,29*8088 = 293513,5 т/год.

Известняк: 1,564*83,9/100 = 1,312 т/т. клинкера.

1,312*144 = 188,93 т/ч.

188,93 *24 = 4 534,32 т/сут.

188,93 *8088 = 1 528065,84 т/год.

С учетом влажности расход сырья составит:

Глины (W=11%):

0,252*(100+16)/100 = 0,292 т/т. клинкера.

0,292*144 = 42,05 т/ч.

42,05 *24 = 1 009,2 т/сут.

42,05 *8088 = 340 100,4 т/год.

Известняка (W=5%):

1,312*(100+4)/100 = 1,364 т/т. клинкера.

1,364*144 = 192,42 т/час.

196,42 *24 = 4 714,08 т/сут.

196,42 *8088 = 1 588 644 т/год.

Расчет расхода шлама.

Часовой расход шлама рассчитывается по формуле:

Плотность шлама принимаем равной 1,6 т/, т.к. его влажность 40%.

Тогда на печи необходимо подать шлама в объеме:

= 234,6

234,6*24 = 5 630,4

234,6*8088 = 1 897 445

Материальный баланс отделения помола сырья.

Из рассчитанной выше потребности в сухих сырьевых материалах 1 821547 т/год при принятом режиме работы отделения 307 суток в год по 3 смены следует, что сухого сырья должно быть размолото:

В сутки 1 821547 /307=5933,4 т/сут.

В час 5933,4 /24=247,23 т/ч.

При этом помол отдельных компонентов составит следующие объемы

Известняк:

247,23*(83,9/100) = 207,43 т/ч.

5933,4*(83,9/100) = 4978,12 т/сут.

1 821547*(83,9/100) = 1 528 277,93 т /год.

Глина:

247,23 *(16,1/100) = 39,8 т/ч.

5933,4*(16,1/100) = 955,28 т/сут.

1 821 547*(16,1/100) = 293269,1 т/год.

Для образования шлама одновременно с исходными материалами в сырьевые мельницы подается вода. Потребность в воде определяется по формуле:

=-()

На основании ранее проведенных рассчетов:

234,6/ч.

=1.6т/.

/ч.

= 42,05-36,29=5,76т/ч.

Подставляя данные в формулу, определяем расход воды на приготовление шлама:

=234,6*1.6 - (225,216+7,49+5,76) = 136,89 т/ч.

136,89*24 = 3 285,4 т/сут.

3 285,4*307 = 1 008 617,8 т/год.

Материальный баланс карьера и дробильного отделения

Согласно исходным данным потери сырья составляют 2.5%. Из них 1.5%- это потери на карьере при транспортировке и дроблении в дробильном отделении и 1%- потери сырья с отходящими газами вращающихся печей.

Карьер, как и дробильное отделение, работает с выходными днями - 307 суток в году по две смены в сутки или 307*16 = 4912ч в год.

Для производства 1 213 200/г клинкера необходимое количество сырьевых материалов, как было подсчитано выше, составляет:

Известняк 1 588 644,96 т/год.

Глина 340 100,4 т/год.

Необходимые поставки известняка и глины определим с учетом потерь 1.5%.

Для известняка получаем объемы:

1 588 644,96*(100+1.5)/100=1 612 474,63 т/год.

1 612 474,63 /307=5 252,4 т/сут.

5 252,4/16=328,28 т/ч.

Объем для глины:

340 100,4*(100+1.5)/100=345 201,91 т/год.

345 201,91/307=1 124,4 т/сут.

1 124,4/16=70,28 т/ч.

Материальный баланс клинкерного склада и отделения помола цемента.

На клинкерный склад поступают клинкер, гипс и активная минеральная добавка ДГШ. Из данных материального баланса цеха обжига следует, что на склад поступает клинкера:

в час…………….150 т.

в сутки…..…….3600 т.

в год……….1213200 т.

При хранении сыпучих материалов в складских помещениях неизбежны потери:

Клинкера……………..0.5%.

Гипса…………………...1%.

ДГШ……………...……..1%.

Таким образом, в отделении помола цемента за год поступает клинкера:

1 213 200*(100+0.5)/100=1 207 134 т.

При работе отделения помола цемента 307 суток в году по три смены в сутки (7368 ч. в год) необходимо клинкера:

- в сутки……………1207134:307=3932 т.

- в час………………1207134:7368=163,83 т.

Определяем потребность отделения помола цемента в компонентах:

Гипс (6%): ;

83250,76 : 307= 271,18

83250,76 : 7368= 11,3 .

ДГШ (40%): ;

555005,1 : 307= 180,83

555005,1 : 7368= 75,33 .

Из приведенных выше расчетов следует, что производительность отделения помола составляет:

1 207 134+83250,76+555005,1=1 845 389,86 т/год

3932+271,18+1807,83=6011,01 т/сут.

163,83+11,3+75,33=250,46 т/час.

Аспирация цементных мельниц осуществляется с помощью электрофильтров. При этом потери цемента могут быть приняты порядка 0.5%.

Тогда действительная производительность помольного отделения составит:

1 845 389,86*(100-0,5)/100=1 836 162,91 т/год.

6 011,01*(100-0.5)/100=5 980,95 т/сут.

250,46*(100-0.5)/100=249,21 т/час.

Если учесть, что ДГШ подается на помол после предварительной сушки () и потери его на складе примерно 1%, то количество ДГШ, поступающего на склад за год, должно быть:

555005,1*=672 733,5 т

Т.к. гипс поступает на помол без предварительной сушки, то учитывается только 1% его потерь:

83 250,76*100/(100-1)=84 091,7 т/год.

Поступающий из вращающихся печей на склад клинкер поливают водой, при этом расход воды на поливку принимается равным 1% от веса клинкера, т.е.

в час……………..…150*1/100=1,5 т.

в сутки…………..3600*1/100=36 т.

в год……..1213200*1/100=12132 т.

Материальный баланс силосно-упаковочного отделения.

В соответствии с произведенными расчетами в силосно-упаковочное отделение поступает цемента:

в год…………..1 836 162,91 т.

в сутки……………5 980,95 т.

в час…..................…249,21 т.

Учитывая потери цемента при упаковке и отгрузке порядка 0.5%, получим количество цемента, подлежащее к отгрузке:

в год…..…….1 836 162,91 *(100-0.5)/100=1 826 982,1 т.

в среднем в сетки……….……1 826 982,1/365=5 005,4 т.

Часовая отгрузка не может быть рассчитана, поскольку зависит от ритмичности поступления транспорта под погрузку цемента.

4. Подбор и описание работы основного технологического оборудования

Для помола сырья используются шаровые мельницы. Основным элементом такого оборудования, как шаровая мельница, является специальный барабан обычно цилиндрической формы. Частично его объем заполняют твердые шары. Изготовлены они могут быть из стали, чугуна, алюминия и т. д. Иногда вместо шаров используются размольные тела и другой формы: цилиндрической, квадратной и т. д. В барабаны небольших мельниц может загружаться даже простая галька. Крутящий момент рабочему органу мельницы чаще всего передает электрический двигатель. Простейшие модели могут оснащаться обычной ручкой вращения.

Помол твердых материалов внутри барабана происходит благодаря передвижению шаров. Дробиться горные породы могут до разной величины зерна. Неодинаковой бывает и производительность мельниц. Последний параметр зависит от формы размольных тел, степени наполненности ими барабана и скорости его вращения. В процессе работы мельницы на горные породы могут действовать две силы: ударная и истирающая. Собственно сам процесс дробления -- процедура по времени довольно-таки длительная. Продолжаться он с использованием такого оборудования, как шаровая мельница, может от пары часов до нескольких суток.

Основные режимы работы.

Измельчаться твердые материалы в мельницах могут до мелкого или крупного зерна. При этом на предприятиях обычно используется два режима их работы: истирания и ударный. В первом случае чаще всего получаются порошки с очень мелким зерном. Ударный режим используется для дробления материалов до крупных частиц. Истирается горная порода внутри мельницы при не слишком большой скорости его вращения. В этом случае шары не отрываются от стенок барабана, а просто перемещаются относительно его поверхности и друг друга. При больших скоростях они подлетают вверх и падают на горную породу, создавая ударную нагрузку.

Скользящий режим.

Чтобы шаровая мельница работала с максимальной производительностью, в барабане должно находиться определенное количество размольных элементов. Если их будет слишком мало, оборудование перейдет в скользящий малоэффективный режим обработки породы. Дело в том, что при недостаточном общем весе шаров они перестают двигаться друг относительно друга, скользя по стенкам барабана единой массой. При этом значительно уменьшается площадь их соприкосновения с обрабатываемой породой, а следовательно, и падает производительность. Оптимальным весом размольных элементов считается 1.7-1.9 кг на литр объема барабана. С использованием оборудования этого типа можно дробить любые необходимые твердые материалы быстро и при этом максимально качественно.

5. Мероприятия по охране труда и окружающей среды

дробильный шлакопортландцемент вяжущий клинкер

При большой насыщенности предприятий цементной промышленности сложными механизмами и установками при добыче и переработке сырья, по обжигу сырьевой смеси 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”.

Поступающие на предприятие рабочие должны допускаться к работе только после обучения их безопасным приемам работы и инструктажа по техники безопасности. Ежеквартально должен проводиться дополнительный инструктаж и ежегодно повторное обучение по техники безопасности непосредственно на рабочем месте.

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

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

Из-за взрывоопасности установок по сушке и помолу материалов трубопроводы, сепараторы, бункера для хранения пыли должны оборудоваться предохранительными клапанами.

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 должны 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 должна быть не более 0,06 г/м3. Практика показывает, что при правильной и внимательной эксплуатации пылеочистных систем содержание пыли в выбрасываемом воздухе составляет 0,04 - 0,06 г/м3.

Для создания нормальных условий труда все помещения цементных заводов должны обеспечиваться системами исскуственной и естественной вентиляции. Этому в большой мере способствует герметизация тех мест, где происходит пылевыделение, а также отсос воздуха из бункеров, течек, дробильно-помольных механизмов и т. д. В зависимости от мощности и величины различных механизмов и интенсивности пылевыделения рекомендуются следующие объемы отсасываемого воздуха:

При отборе воздуха от:

Щековых и молотковых дробилок 4000 - 8000 м3/ч.

Элеваторов………………………...1200 - 2700 м3/ч.

Бункеров……………………………500 - 1000 м3/ч.

Мест перегрузки материалов……..300 - 500 м3/ч.

Упаковочных машин………………5000 м3/ч.

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 вращающихся 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 батарею циклонов.

Шум, возникающий при работе многих механизмов на цементных заводах, характеризуется зачастую высокой интенсивностью, превышающей допустимую норму (90 ДБ). К числу мероприятий по снижению шума у рабочих мест относят установку мельниц и дробилок на специальные шумопоглащающие фундаменты, применение демпфирующих прокладок между внутренней стенкой мелющих барабанов и бронеплитами, замену в сырьевых шаровых мельницах стальных плит резиновыми. При этом звуковое давление снижается на 5 - 12 ДБ. Укрытие мельниц и дробилок шумоизолирующими кожухами, облицовка источников шума звукоизолирующими материалами также дает хороший эффект, снижает уровень шума на 10 - 12 ДБ.

Литература

1. Методическое пособие по курсовому проектированию по дисциплине “Вяжущие вещества” для студентов специальности 1-70 01 01 "Производство строительных изделий и конструкций" / Л.Б. Дзабиева. - Минск: БНТУ, 2010. - 53с.

2. Алексеев Б.В. Производство цемента / Б.В. Алексеев, Г.К. Барбашев. - М.: Высшая школа, 1985. - 262с.

3. Рояк С.М., Рояк Г.С. Специальные цементы. - М.: Стройиздат, 1983. - 279с.

4. Краткий справочник технолога цементного завода. /Под ред. Кравченко И.В., Мешик Т.Г. М.: Стройиздат. - 1974. - 304с.

Размещено на Allbest.ru