Курсовая работа: Производство шлакопортландцемента мокрым способом
По
химическому составу доменные шлаки отличаются от портландцементного клинкера
лишь соотношением некоторых компонентов. Шлаки содержат повышенное количество
кремнезема, частично глинозема и меньше оксида кальция.
Гипс вводят в состав портландцемента для регулирования сроков схватывания.
Он замедляет начало схватывания и повышает прочность цементного камня в ранние
сроки. Количество гипса в цементе нормируется по содержанию SO3. В обычных цементах оно должно быть не менее 1,0 и не более 3,5%,
а в высокопрочных и быстротвердеющих – не менее 1,5 и не более 4,0%.
4. Способы
производства портландцементов
В настоящее
время применяют три способа подготовки сырьевой смеси из исходных материалов:
мокрый (помол и смешение сырья осуществляются в водной среде), сухой (материалы
измельчаются и смешиваются в сухом виде) и комбинированный.
Каждый из
этих способов имеет свои положительные и отрицательные стороны. В водной среде
облегчается измельчение материалов, при их совместном помоле быстро достигается
высокая однородность смеси, но расход топлива на обжиг сырьевой смеси при
мокром способе в 1,5–2 раза больше, чем при сухом. Кроме того, значительно
возрастают размеры обычных вращающихся печей при обжиге в них мокрой сырьевой
смеси, так как эти тепловые агрегаты в значительной мере выполняют функции
испарителей воды.
Сухой
способ, несмотря на его технико-экономические преимущества по сравнению с
мокрым, длительное время ограниченно применялся вследствие пониженного качества
получаемого клинкера. Однако успехи в технике тонкого измельчения и гомогенизации
сухих смесей обеспечили возможность получения высококачественных
портландцементов и по сухому способу. Это предопределило рост производства
цемента по этому способу.
Сущность
комбинированного способа заключается в том, что сырьевую смесь готовят по
мокрому способу, затем шлам обезвоживается на пресс-фильтрах, просушивается,
гранулируется и направляется в печь, при этом влажность гранул 16–20%. Комбинированный
способ по ряду данных почти на 20–30% снижает расход топлива по сравнению с
мокрым способом, но при этом возрастают трудоемкость производства и расход
электроэнергии.
При
производстве портландцемента мокрым способом применяют следующую
технологическую схему. Поступающий из карьера твердый известняк с размерами
кусков до 1 м подвергается одно-, двух- или трехстадийному дроблению в
дробилках с доведением кусков до 8–10 мм. Поступающую из карьера мягкую
глину с размерами кусков до 500 мм измельчают в вальцовых дробилках до
кусков размером 0–100 мм, а затем отмучивают в болтушках. Получаемый
глиняный шлам с влажностью 60–70% подают в сырьевую мельницу, где он
размалывается совместно с раздробленным известняком.
Полученный
шлам, влажность которого находится в пределах 32–40%, центробежными насосами
транспортируется в вертикальные шламовые бассейны, где он корректируется. Это
необходимо для того, чтобы обеспечить постоянство заданного заводской
лабораторией химического состава шлама. Откорректированный шлам поступает из
вертикальных бассейнов в горизонтальные, где и хранится до подачи в печь для
обжига. В вертикальных бассейнах шлам перемешивается сжатым воздухом, а в
горизонтальных – механическим путем и сжатым воздухом. Перемешивание
предотвращает возможность осаждения шлама и позволяет достичь полной его
гомогенизации. При использовании сырьевых компонентов, имеющих постоянный
химический состав, корректирование шлама производят не в вертикальных, а
непосредственно в горизонтальных бассейнах большой емкости. Обжиг шлама на
клинкер осуществляется во вращающихся печах. Они представляют собой стальной
барабан, который состоит из обечаек, соединенных методом сварки или клепки, и
имеет внутреннюю футеровку из огнеупорного материала. Профиль печей может быть
как строго цилиндрическим, так и сложным с расширенными зонами. Расширение
определенной зоны производят для увеличения продолжительности пребывания в ней
обжигаемого материала.
Печь,
установленная под углом 3…4 к горизонту, имеет частоту вращения 0,5…1,5 мин-1.
Вращающиеся печи в основном работают по принципу противотока. Вращающуюся печь
можно разделить на 5 рабочих зон:
Зона
испарения – Сырье поступает в печь с верхнего (холодного) конца, а со стороны
нижнего (горячего) конца вдувается топливно-воздушная смесь, сгорающая на
протяжении 20…30 м длины печи. Горячие газы, перемещаясь со скоростью 2…13 м/с
навстречу материалу, сначала подогревают его до 100 °С, а в конце он приобретает температуру 200°С. В начале шлам разжижается, затем комкуется. Печи оснащены
цепными завесами засчет чего материал налипает на звенья, подсыхает и
распадается на гранулы. Длительность пребывания материала в печи зависит от ее
частоты вращения и угла наклона, составляя, например, в печи размером 5 * 185 м
около 2 ч.
Зона
подогрева – здесь материал нагревается до температуры 500°С-600°С. На
этом этапе выгорают органические примеси и начинаются реакции. Происходит
дегидратация глиняных минералов и образование оксидов алюминия, кремния и
железа, начинается частичное разложение карбонатов с образованием СаО и МgО.
Зона
кальценирования – здесь протекает реакция разложения карбоната Са при
температуре 900°С -1200°С.
СаО® СаО+СО2
Мощные
вентиляторы удаляют СО2 из зоны обжига. На этом этапе начинают образовываться соединения
типа СаО*Аl2О3, появляется
небольшое количество белита 2СаО*SiO2, оксиды СаО, Fe2O3, SiO2 находятся в активном
состоянии.
Зона
экзотермических реакций – реакции происходят при температуре 1200°С – 1300°С и с
выделением тепла 100 ккал. В этой зоне происходит образование двухкальциевого силиката
(белита) 2СаО*SiO2, однокальциевый алюминат
насыщается известью до образования трехкальциевого алюмината 3саО* Аl2О3, образуется четырехкальциевый алюмоферрит (целит)
4СаО*Аl2О3*, Fe2O3. В большом количестве содержится свободная известь. Образование минералов
происходит в твердо-фазовом состоянии.
Зона
спекания (зона усвоения извести) – при температуре 1300°С – 1450°С
происходит частичное плавление материала с образованием жидкой фазы. Чтобы поучить
качественный клинкер материал должен находиться в зоне определенное время 6–30 мин
(время зависит от размера гранул). За это время 3саО* Аl2О3 и 4СаО*Аl2О3*, Fe2O переходит в расплав 2СаО*SiO2. В результате происходит взаимодействие белита 2СаО*SiO2 с СаО и образуется алит 3СаО*SiO2. Процесс его образования постепенно замедляется и известь нацело
практически не связывается. Содержание свободных оксидов кальция около 1%, т. к.
будет иметь место запоздалая гидратация обожжённой извести при которой цемент характеризуется
неравномерным изменением объёма.
Зона
охлаждения- с температурой 1100°С – 1200°С клинкер выходит из печи, после чего сразу попадает в
холодильник. В холодильнике клинкер подвергается резкому охлаждению для:
1)
Сохранения жидкой фазы в стекловидном состоянии, которая является
более реакционноспособной.
2)
Сохранения мелкокристаллического строения остальных клинкерных
минералов.
3)
Для помола клинкера его температура должна быть 45°С – 50°С для
предотвращения износа мельниц.
После
обжига и охлаждения клинкер направляется на склад для магазинирования – вылеживания
с целью гашения свободной извести, при этом клинкер может специально
обрызгиваться водой. При этом он становится более рыхлым, облегчается помол и
уменьшаются сроки схватывания. Полученный клинкер дозируется и отправляется в
цементную мельницу. На механизированном шихтовальном дворе складируются также
гидравлические добавки и гипс, которые по мере надобности подаются в бункеры
цементных мельниц для совместного помола с клинкером.
Полученный
портландцемент транспортируется из мельниц пневматическим путем в силосы для
хранения. После определения качества цемента часть его поступает в упаковочную
машину. Здесь он автоматически насыпается в бумажные мешки, которые затем
отгружаются с завода железнодорожным, автомобильным или водным транспортом.
Остальную часть цемента отправляют навалом в специальных железнодорожных
вагонах или в контейнерах цементовозах.
5. Расчет
производительности и определение годового фонда рабочего времени основных
технологических цехов
Расчет
производительности основных цехов начинается с определения годового фонда
рабочего времени.
Расчетный
годовой режим работы цехов определяется по формуле:
Тгод=(Nгод – Nпр – Nвых)*Тсут,
где Nгод
– количество календарных дней в году, 365;
Nпр
– количество праздничных дней в году, 12;
Nвых
– количество выходных дней в году, 100;
Тсут
– суточный фонд рабочего времени.
Таблица 5.1
Основные режимы работы цехов
№ |
Наименование цеха |
Суточный фонд рабочего
времени, ч |
Тгод, ч
|
1 |
Складское хозяйство |
16 |
4048 |
2 |
Цех дробления |
16 |
4048 |
3 |
Цех сушки |
24 |
6072 |
4 |
Цех обжига |
24 |
8040 |
5 |
Цех помола клинкера |
24 |
6072 |
Расчет производительности
технологической линии начинается с основного оборудования. Производительность
вычисляется по формуле:
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 |