Производство пуццолонового портландцемента

В энергетическом отношении ВМ имеет еще дополнительные преимущества. Ее потребляемая мощность изменяется пропорционально производительности. Также удается снизить расход энергии при крупном измельчении и расходы на оборудование.

Экономии энергии способствовали ряд усовершенствований сепараторов. На сегодняшний день применяются динамические сепараторы, которые располагают стержневой корзиной с регулированием числа оборотов, отличаются высокой степенью разделения материала.

В зависимости от технологической схемы, конфигурации установки и трения приводит к увеличению производительности от 30 до 200% и экономии энергии в пределах 15-50%.

Оптимизация имеющихся циклов помола, использование мощных сепараторов, а также применения измельчения под высоким давлением относится к мерам, чаще всего применяющимся в процессе модернизации цементно-помольных установок.

 

 

3. Использование отходов промышленности в производстве вяжущих веществ

Для производства пуццоланового портландцемента техногенным сырьем служат попутные продукты промышленности –гипс, керамзитовая пыль и зола ТЭС.

 Активные минеральные добавки (называемые иначе гидравлическими  добавками) содержат двуокись кремния  в аморфном, а следовательно, в  химически активном состоянии  и способны поэтому взаимодействовать с гидратом окиси кальция, образуя гидросиликаты кальция.

В качестве природных активных добавок широко используют горные породы (диатомит, трепел, опоку, горелые глинистые породы — глиежи), а также породы вулканического происхождения (вулканический пепел, туф, пемзу, витрофир, трасс). Искусственные активные минеральные добавки представляют собой побочные продукты и отходы промышленности: быстроохлажденные (гранулированные) доменные шлаки; белитовый (нефелиновый) шлам — отход глиноземного производства, содержащий в своем составе до 80% минерала белита (двукальциевого силиката); зола-унос — отход, получившийся   при сжигании твердого топлива в пылевидном состоянии и улавливаемый электрофильтрами и другими устройствами.

  Использование отходов промышленности, в частности, для выпуска вяжущих веществ имеет большое народнохозяйственное значение.

   Активная минеральная добавка  химически связывает растворимый  в воде гидрат окиси кальция, выделяющийся при твердении портландцемента, при этом повышается плотность цементного камня, возрастает его сопротивление коррозии. Поэтому активные минеральные добавки применяют для повышения плотности, водостойкости и солестойкости бетонов и растворов. Некоторые из них используются для приготовления жароупорных бетонов и растворов на портландцементе.

  Пуццолановый портландцемент  изготовляют путем совместного  помола клинкера и активной  минеральной добавки с необходимым  количеством гипса. Добавок осадочного  происхождения (диатомита, трепела, опоки) должно быть не менее 20 и не более 30%, а вулканических добавок (туфа), а также глиежа или топливной золы — не менее 25 и не более 40%. Активная минеральная добавка вначале адсорбирует, а затем химически связывает гидрат окиси кальция, образующийся при взаимодействии алита с водой.

 В результате этого процесса, происходящего во влажных условиях  и при положительной температуре, растворимый гидрат окиси кальция  связывается в практически нерастворимый  гидросиликат кальция. Вследствие  этого значительно возрастает  стойкость бетона в отношении выщелачивания Са(ОН). 

 

 

4. Мероприятия по очистке воздуха

Одной из важнейших задач предприятий, перерабатывающих сыпучие материалы является разработка и внедрение эффективных и экономичных систем по комплексному обеспыливанию технологических процессов.

Для борьбы используются системы аспирации, обеспечивающие полную локализацию пыли при минимальных энергозатратах. Также эффективно используются системы централизованной вакуумной пылеуборки (ЦПУ).

Способ очистки аспирационного воздуха и отходящих газов определяется технологией производства клинкера: при сухом  cпoсобе следует применять аппараты сухой очистки, при мокром; способе на отдельных переделах возможно использование аппаратов мокрой очистки (скрубберов).

Обеспыливание цементных мельниц, как правило, осуществляется двухступенчатой системой очистки: первая ступень (грубая) - с помощью циклонов ЦН-15, ЦП-2, вторая (тонкая) - с помощью электрофильтров. 

Цементная пыль в помольном отделении оседает на оборудовании и производственных площадях. Поэтому рекомендуется в помольных отделениях дополнительно к основной двухступенчатой системе очистки предусматривать централизованную вакуумную систему обеспыливания рабочих мест.

Вакуумные системы могут быть обеспечены двумя последовательно соединенными мельничными вентиляторами высокого давления. Разработаны также 2-х ступенчатые вентиляторы с мультипликатором, и система пневматической подачи сыпучих материалов из железнодорожных вагонов в верхние силоса. Традиционно это решалось при помощи конвейеров.

В настоящее время применяются две разновидности схем пылеочистки: двухступенчатая, состоящая из батареи циклонов и элемента мокрой очистки, и схема, включающая пылеосадительную камеру и тканевый фильтр.

Основным элементом нового пылеулавливания является совокупность жалюзийных решеток, образующих штору из зернистого фильтрующего материала, гравитационно движущегося вниз. Через решетки пропускается нагретый и запыленный отходящий газовый поток, отдающий пыль и тепло зернистому материалу, который адсорбирует вредные компоненты. В верхней части пылеуловителя устанавливается бункер для загрузки зернистого материала в щелевые каналы.

В качестве фильтрующего зернистого материала может служить щебень, гравий, песок или гранулы из пыли. Эффективность такой очистки зависит от гранулометрического состава материала, оптимального подбора вида наполнителя, скорости фильтрации и дисперсности пыли.

Эффективность очистки слоя с размером гранул 10-20 мм, составляет 70-75%, а слоя с гранулами 5-10 мм - 85-90%. В совокупности же эффективность фильтрации через оба слоя равна 95-98%.

Конструкция фильтра обеспечивает высокую степень надежности и эксплуатации, практически не требует дополнительного технического обслуживания и органически вписывается в существующую схему пылеочистки.

При пневмотранспортной подаче сыпучих строительных материалов после выгрузки их в емкости транспортный воздух перед выпуском в атмосферу подлежит очистки в пылеулавливающих устройствах. В качестве таковых получили распространение тканевые фильтры (ТФ), также известны рукавные и щелевые фильтры.

Тканевый фильтр при квалифицированном обслуживании обеспечивает высокую эффективность пылеулавливания, они малогабаритны. В этих аппаратах фильтрация происходит через пористые перегородки из волокнистой ткани, в которой частицы пыли осаждаются под действием ситового эффекта, касания, диффузии, гравитации и электростатического притяжения, ТФ может работать во всасывающем режиме с расположением фильтра до вентилятора. ТФ в сравнении с другими значительно проще в устройстве и эксплуатации, а с учетом применения современных тканей, они признаны как высокоэффективные и конкурентоспособные пылеулавливающие устройства и зарекомендовали себя на предприятиях стройматериалов и железобетонных изделий, в том числе при улавливании цементной пыли.

 

2. Технологическая часть

 

1. Выбор и обоснование технологической схемы производства

Помол цемента по замкнутому циклу в сравнении с помолом по открытому циклу эффективнее в тех случаях, когда необходимо получить цементы с высокой удельной поверхностью и когда измельчаемые компоненты заметно различаются по размолоспособности. В связи с тенденцией повышения доли высокомарочных цементов в общем объеме производства, при проектировании новых отделений помола цемента, необходимо ориентироваться на схемы одностадийного помола по замкнутому циклу. С целью снижения расхода электроэнергии и повышения производительности помольного оборудования следует предусматривать дробление клинкера, добавок и гипса до 19—30 мм. Для производства пуццоланового портландцемента принимаем технологическую линию с закрытым способом размола, с трубной мельницей.

Подготовленное сырье (портландцементный клинкер, гипс, минеральная пуццолановая добавка) подается в бункер перед мельницей. Отсюда он через тарельчатый питатель поступает в трубную мельницу, где размалывается. После мельницы цемент по элеватору поступает в сепаратор, где крупный цемент возвращается обратно в мельницу, а цемент нужной фракции направляется на склады с помощью насосов. Цемент передают с помощью сжатого воздуха (0,5-0,6Мпа).

Очистка аспирационного воздуха цементных мельниц предусматривает три ступени: аспирационную шахту — циклон — электрофильтр.

 

Рисунок 1. Технологическая схема цеха.

 

2. Характеристика сырьевых материалов

Пуццолановый портландцемент приготовляют тонким измельчением смеси портландцементного клинкера, гипса, минеральной пуццолановой добавка.

 Добавки осадочного происхождения вводят в цемент в количестве 35 %. Активные минеральные добавки должны удовлетворять требованиям   ГОСТ 6269-54.

Портландцементный клинкер получают в виде спекшихся мелких гранул и кусков размером  до 10-20 или до 50-60. По микроструктуре клинкер представляет собой сложную тонкозернистую смесь многих кристаллических фаз и небольшого количества стекловидной фазы. Химический состав клинкера колеблется в широких пределах. Главными окислами цементного клинкера являются окись кальция, двуокись кремния, окись железа, суммарное содержание которых достигает обычно 95-97%. Химический анализ клинкера проводят по методике, регламентированной ГОСТ 5382-65.

 По стандарту (ГОСТ 4031-74) гипсовый камень для производства вяжущих средств должен содержать не менее 95% двуводного гипса. Содержание гипса в цементе не должно превышать 3,5% в пересчете на SO3.

 

 

3. Характеристика выпускаемой продукции

 

Водопотребность пуццолановых портландцементов с плотными и твердыми добавками (трассы, туфы) почти такая же, как и у портландцемента, а при использовании мягких пористых добавок (диатомитов и трепелов) значительно увеличивается. По этой причине необходимая подвижность бетонной смеси обеспечивается более высокой добавкой воды, что вызывает соответственно увеличение расхода цемента, чтобы не снизить прочность бетона.

Сроки схватывания и тонкость помола пуццоланового цемента такие же, как и для обыкновенного портландцемента, однако пуццолановые портландцементы характеризуются замедленным нарастанием прочности в начальный период твердения по сравнению с портландцементом без добавок, изготовленным из того же клинкера. Пуццолановый портландцемент выпускают М200, 300, 400.

При твердении пуццоланового портландцемента происходят два процесса: 1) гидратация минералов портландцементного клинкера и 2) взаимодействие активной минеральной добавки с гидратом оксида кальция, выделяющимся при твердении клинкера. При этом Са(ОН)2 связывается в нерастворимый в воде гидросиликат кальция

В результате пуццолановый портландцемент оказывается более водостойким, чем обыкновенный портландцемент.

При схватывании и твердении пуццоланового цемента выделяется меньше тепла, что позволяет использовать этот цемент для массивных бетонных конструкций. Непригоден пуццолановый портландцемент для изготовления элементов, предназначенных служить в условиях попеременного систематического увлажнения и замораживания или высушивания. Пуццолановые цементы имеют меньшую водопроницаемость, чем портландцемент. Объясняется это набуханием добавки, уплотняющей бетон.

  К другим качествам пуццолановых  портландцементов можно отнести  их высокую связующую способность, удобство в их обработке, хорошую сцепляемость с арматурой железобетона. Также пуццолановые портландцементы обладают способностью к пластической деформации в условиях повышенной влажности. А бетоны на основе пуццолановых портландцементов отличаются высокой устойчивостью к образованию трещин, что широко используется в гидростроительстве.

Пуццолановые цементы целесообразно применять для подводных и подземных бетонных и железобетонных конструкций, особенно тогда, когда от бетонов требуется большая водонепроницаемость и высокая водостойкость.

 

 

4. Режим работы цеха

 

Производственные цехи работают взависимости от производительности по режиму прерывной  недели с двумя выходными днями в неделю.  Режим работы машин и оборудования в цехе помола цемента в 3 смены (с учетом пиковых нагрузок  в энергосистеме)

  Количество рабочих дней в году определяется по формуле:

Cр =Cк-(Твых+Тпр),

где Cр – количество рабочих дней в году;

Cк – количество календарных дней в году;

Твых – количество выходных дней в году;

Тпр – количество праздничных дней в году.

Cр =365-(97+10)=258 дней.

Годовой фонд времени работы основного технологического оборудования рассчитывается  с учетом остановки оборудования на капитальный и текущий ремонты по формуле:

Гф=Ср-Ткр-Ттр,

где Гф – годовой фонд рабочего времени работы оборудования;

Ткр – количество дней на капитальный ремонт;

Ттр – количество дней на текущий ремонт.