Производство пуццолонового портландцемента

 

Содержание

 

Реферат                                                                                                                         3

Введение                                                                                                                       4

1 Аналитический обзор          5

1.1. Современное и перспективное оборудование                      6

1.2.  Экономия электроэнергии в процессах помола     10            1.3. Использование отходов промышленности     12

1.4.  Мероприятия по очистке воздуха       14

2. Технологическая часть         16

1. Выбор и обоснование технологической схемы     16
2. Характеристика сырьевых материалов      18

2.3. Характеристика выпускаемой продукции    19

4. Режим работы цеха         21
5. Расчет производственной программы и потребности в сырьевых

материалах           22

3 Технологические расчеты         24

1. Количество основного технологического оборудования   24
2. Определение объема и геометрических размеров расходных бункеров  25
3. Расчет и подбор обеспыливающего оборудования    27
4. Численность работающих        31
5. Контроль производства и качества выпускаемой продукции  32
4. Мероприятия по охране труда и окружающей среды    33

5 Технико-экономическая часть         36 Заключение           38

Библиографический список         39

 

 

Реферат

 

В данном курсовом проекте разработана технологическая схема цеха по производству пуццоланового портландцемента производительностью 1000 тыс. тонн в год. Сделано обоснование принятия данной схемы, приведены характеристики выпускаемой продукции и сырьевых материалов. Выбран режим работы цеха, сделаны технологические расчеты, подобрано транспортное и обеспыливающее оборудование, установлен контроль производства и качества выпускаемой продукции, приведены правила техники безопасности и промышленной санитарии. Рассчитаны основные технико-экономические показатели, даны рекомендации по дальнейшему использованию.

 

 

 

Введение

 

Строительными минеральными вяжущими веществами называют порошковидные материалы, которые после смеси с водой образуют массу, постепенно затвердевающую и переходящую в камневидное состояние.

Почти все минеральные вяжущие вещества получают путем грубого и тонкого измельчения исходных материалов и полупродуктов с последующей термической обработкой при разных температурах. В этих условиях протекают разнообразные физико-химические процессы, обеспечивающие получение продукта с требуемыми свойствами.

Производство вяжущих веществ представляет собой комплекс химических и механических воздействий на исходные материалы, осуществляемых в требуемой последовательности.

В настоящее время наша страна по объемам производства цемента в год занимает 6-е место, уступая Индии, США, Японии, Южной Корее, а Китаю до 20-ти раз. В целом по стране и по  отдельным ее регионам все более острой становится проблема с цементом – его нарастающий дефицит и связанный с этим безудержный рост на него. Цена 1-ой тонны на отечественном рынке уже превышает среднеевропейские до 1,5 и более раз. Цемент стали ввозить в страну из Китая, Белоруссии, Турции. Все это ведет к дальнейшему повышению стоимости жилья, которое для большей части населения становится все более недоступной. Планируемое увеличение производства цемента за счет восстановления и увеличения мощностей полностью не решит проблемы его нарастающего дефицита. Ускоренные меры по модернизации существующих и строительству новых цементных заводов с наращиванием реальной общей мощности до 120 и более миллионов тонн в год необходимы не только с позиций обеспечения потребностей при увеличении объемов строительства, но и с позиций обеспечения национальной безопасности и экономической независимости страны.

 

1. Аналитический обзор

 

Пуццолановый портландцемент - гидравлическое вяжущее вещество, продукт совместного размола портландцементного клинкера, гипса и активной минеральной пуццолановой добавки или смешения тех же раздельно размолотых компонентов. Высокая коррозионная стойкость цементного камня на пуццолановом портландцементе к действию пресных и минерализованных вод, в том числе к сульфатной коррозии, явились основой для отнесения этого цемента к группе «сульфатостойких» - ГОСТ 22266. Содержание пуццолановой добавки в таком цементе находится в пределах 20-40%. При твердении пуццолановых портландцементов цементный камень характеризуется низким содержанием Са(ОН) 2 и пониженной основностью цементного геля.

Пуццолановые портландцементы характеризуются несколько более низкой, чем у портландцемента, плотностью (2,7-2,9 г/см3), повышенной нормальной густотой цементного теста (30% и более), замедленной скоростью твердения в начальные сроки, особенно при низких положительных температурах (< +10°С), низким тепловыделением при твердении, пониженной морозостойкостью, повышенными усадочными деформациями при высыхании.

Основные области применения пуццолановых портландцементов - подземные и подводные конструкции, подвергающиеся действию пресных и минерализованных вод, в том числе сульфатных: плотины, шлюзы, каналы, туннели, фундаменты и подвалы промышленных и гражданских зданий. Ограничения использования такого цемента распространяются на сооружения, находящиеся в зоне переменного воздействия воды, и подвергающиеся попеременному увлажнению-высыханию и замораживанию-оттаиванию.

Специфические свойства пуццоланового портландцемента ограничивают области его применения в составе сухих строительных смесей теми видами смесей, которые предназначены преимущественно для службы в условиях постоянной влажности и в воде (подземные и подводные конструкции).

 

1. Современное и перспективное оборудование

Процесс тонкого измельчения (помола) сырьевых материалов увеличивает поверхность взаимодействия материалов и их реакционную способность. Чем тоньше измельчены сырьевые материалы, тем скорее происходят физико-химические процессы в зонах контакта взаимодействующих частиц.

Для тонкого измельчения материалов применяют различные типы мельниц: шаровые, трубные, валковые и роликовые (кольцевые), а также мельницы самоизмельчения.

Для помола цементной шихты наибольшее распространение в цементном производстве получили две конструкции мельниц (3,2X15 и 4X13,5), работающие по схеме замкнутого цикла. Цементные мельницы 4X13,5 имеют промежуточную выгрузку, один элеватор и два сепаратора. Материал выгружается из обеих камер и транспортируется в центробежные сепараторы с помощью элеватора. Крупные фракции возвращаются на домол во вторую и частично в первую камеру. Тонкие фракции из сепараторов и уловленная пыль представляют собой готовый цемент. Предусмотрена возможность работы мельницы и по открытому циклу. Система аспирации состоит из 3-х ступеней очистки —  аспирационной шахты, циклонов и рукавного фильтра. Помол в мельнице 4X13,5 осуществляется по схеме замкнутого цикла без промежуточной разгрузки. В схеме используются два центробежно-циклонных сепаратора, питаемых с помощью одного элеватора. Крупные фракции, выделяемые в центробежных частях сепараторов, направляются на домол в первую камеру, а тонкие, выделяемые в выносных циклонах, представляют собой готовый цемент, который далее с помощью системы пневмотранспорта направляется в силосы для хранения.

Для разделения материала на фракции в схемах тонкого измельчения используются центробежные сепараторы. Использование сепараторов позволяет осуществлять регулирование гранулометрического состава получаемого продукта, повысить эффективность работы схемы измельчения и обеспечить получение материала с высокими значениями удельной поверхности.

Важным фактором, влияющим на гранулометрический состав и качество измельчаемого материала, является соответствие производительности сепаратора и мельницы. Если производительность сепаратора меньше производительности мельницы, он будет работать с перегрузкой и выдавать продукт с большим количеством мелких фракций. При этом снижается производительность помольной установки и увеличивается расход электроэнергии. Если недостаточна производительность мельницы, то сепаратор будет работать с недогрузкой, что также вызовет noвышение удельного расхода электроэнергии.

В цементной мельнице трубошнек подает материал в разгрузочные окна, через которые материал ссыпается в сито, закрепленное на цапфе. Мелкая фракция проходит через щели сита и поступает в бункер пневмокамерного насоса, крупные включения (гальки осколки шаров и случайно попавшие прочие, посторонние предметы) попадают в отдельную течку и накапливаются в переносном бункере.

При помоле цемента мельница аспирируется с целью устранения пыления, удаления тепла и мельчайшей фракции материала. Аспирация осуществляется от специальной установки, состоящей из вентилятора, рукавного фильтра или электрофильтра и осадительных циклонов, или аспирацнонной шахты. Аспи-рационная шахта-воздуховод системы подключается к верхнему фланцу приемной камеры, в результате чего вся мельница находится под разрежением. Воздух засасывается через загрузочную течку. Все мелкие неплотности в местах загрузки и выгрузки материала также находятся под разрежением, что устраняет пыление в этих местах. В результате применения аспирации производительность мельницы увеличивается на 8—10%.

При размоле недоохлажденного клинкера температура в мельнице может подниматься выше 100° С и одной аспирации для снижения температуры становится недостаточно. В этом случае распыленную воду подают во вторую камеру. Вода, испаряясь, уходит с аспирационным воздухом, снижая тем самым температуру готового продукта. Увлажненный воздух способствует также отводу статического электричества, что, в свою очередь, снижает агрегирование мельчайших частиц и  улучшает помол.

Конусные инерционные дробилки (КИД). Измельчение происходит под действием сжимающих усилий инерционного характера и импульсных вибрационных сдвиговых нагрузок.

Одной из важных особенностей КИД является то, что гранулометрический состав готового дробленого продукта не зависит от изменения производительности дробилки. В связи с этим оптимальный режим работы дробилки близок к максимальным значениям производительности.

Модернизация существующих технологических линий с использованием КИД позволяет снизить металлоемкость почти вдвое, снизить удельные энергозатраты минимум на 20-25 % и значительно уменьшить капитальные затраты на модернизацию.

Центробежно-ударные мельницы (ЦУМ) - высокоскоростные измельчители с быстровращающимися роторами и закрепленными на них рабочими элементами. Измельчение в них происходит преимущественно ударом при взаимодействии измельчаемой частицы с элементами ротора5 а также при взаимодействии частиц друг с другом.

До последнего времени внедрению ЦУМ в практику измельчения твердых материалов, в том числе клинкера и шлака препятствовали два обстоятельства: высокий износ и высокие нагрузки на вал ротора дробилки. Решение проблемы износа идет по двум направлениям: применение высокоизносоустойчивых деталей, создание самофутерующихся элементов ротора.

Валковые мельницы (ВМ). Измельчение в них происходит путем раздавливания крупных кусков, а также истирания частиц в слое мелкозернистых фракций. Измельчение происходит под действием собственной массы валков, причем развиваемое усилие увеличивается в 2-2,5 раза. Количество валков - 2-4, короткое время пребывания материала в мельнице позволяет быстро перейти с одной марки цемента на другую. Эффективность ВМ существенно зависит от износа мелющих поверхностей. Степень износа зависит от измельчаемости материала, его абразивности.

Пресс-валковые измельчители. Применение перед мельницами гидравлических пресс-валков позволяет снизить энергозатраты на 30-35 % и соответственно снизить расход мелющих тел. Однако стоимость таких валков составляет миллионы долларов при установочной мощности двигателя более 1000 кВт. В продукте валков содержится большое количество прессованных пластин, на разрушение которых требуется дополнительная энергия.

Силы вибраторов и мелющих тел складываются, и клинкер между ними разрушается до порошкообразного состояния без образования подпрессованных пластин благодаря вибрациям. В продукте мельницы в открытом цикле содержится до 45 % цемента готовой крупности, причем его частицы имеют развитую оскольчатую форму, а частицы в нанометровом диапазоне не обнаружены.

Удельный расход электроэнергии на получение 1 т цемента составляет 2,5-3 кВтч, а расход мелющих тел 0,03 кг на 1 т цемента.

 

2. Экономия электроэнергии в процессах помола

Общее увеличение удельного расхода электроэнергии связано с повышенным потреблением энергии оборудованием, предназначенным для охраны окружающей среды и используемым в целях автоматизации, с мероприятиями по снижению расхода топлива, с вводом в эксплуатацию новых помольных установок, а также с повышенным потреблением энергии при производстве цемента с добавками.

Помольные установки, потребляющие 38% от общего технологически необходимого расхода электроэнергии, являются самыми крупными потребителями; за ними следуют сырьевые помольные установки (24%) и печи (22%).

Характерным для производства сырьевой муки является использование валковых мельниц. В зависимости от свойств сырья, в основном, от размолоспособности и влажности, расход электроэнергии ВМ на 20-30% ниже, чем у шаровой мельницы, работающей с пневмонагрузкой.

Экономия электроэнергии при помоле цемента может быть еще выше, если измельчение производится многоступенчато в роликовой мельнице высокого давления с использованием мощных сепараторов.