Разработка материального баланса и основных проектных технологических решений цеха обжига цементного завода.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

 

3.1 ТРЕБОВАНИЯ К СЫРЬЕВЫМ  МАТЕРИАЛАМ

 

Для удовлетворения требований СТБ 1239-2000 для производства асбестоцемента с минеральными добавками применяют:                           

- портландцементный клинкер нормированного  состава;                             

- гипсовый камень (ГОСТ 4013 - 77);

- хризотил-асбест;

Основными видами сырья, применяемого для производства портландцементного клинкера, являются известняковые и глинистые породы. Используются и другие виды природного сырья, а также исскуственные материалы, являющиеся отходами других отраслей промышленности.

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 кг/м3. 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 C3S (от 52 % и более) и C3S 3 – 8% Известняк содержит также небольшие количества кремнезема, глинозема и др. Содержание окисида кальция более    3-3,5% и серного ангидрита SO3 более    1,5-1,7 %  недопустимо. Прочность на сжатие  250 – 300  МПа.

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

Глинистые   породы -  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.

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 SiO2 - 60…80%, Al2O3 - 5…20%, Fe2O3 - 3…15%. В небольших количествах в глинах могут содержаться MgO и CaO в виде углекислых солей. Стоит отметить, что содержание примесей нежелательно. Их содержание в глинах по возможности должно быть минимальным.

К химическому составу глинистых пород, используемых при производстве цемента, предъявляются следующие требования. Количество CaO максимально. Допустимое содержание MgO зависит от содержания его в известковом компоненте и ограничивается условием получения клинкера с содержанием MgO не более 5%. Содержание Na2O, K2O в сумме не должно превышать 3-4%, а SO3 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 0,2 мм 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 0,01 мм, в том числе не менее 25-30% частиц размером 0,001мм. Гипс при получении портландцемента вводится в клинкер 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.

Табл.1

Сорт	Содержание в гипсовом  камне %,  не менее		Содержание в гипсоангидритовом камне %,     не менее
	Гипса CaSO42H2O	Кристаллизационной воды	Гипса и ангидрита в пересчете на CaSO42H2O	Серного ангидрита SO3
1 2 3 4	95 90 80 70	19,88 18,83 16,74 14,64	95 90 80 -	44,18 41,85 37,20 -

 

Гипсовый и гипсоангидритовый камни применяют в зависимости от размера фракций:

60 - 300 мм гипсовый камень для производства гипсовых вяжущих;

0,01 - 60 мм гипсоангидрит и гипсовый камень для производства цементаю.

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 0,01 - 60 мм не должна содержать камня размером 0 - 5 мм более 30%. В качестве минеральной добавки вводимой в асбестоцемент при помоле клинкера используем хризотил-асбест. Преобладающими являются CaO, SiO2 суммарное содержание которых достигает 90-95%.

Асбестом называют группу минералов, имеющих волокнистое строение и при механическом воздействии способных распадаться на тончайшие волокна. В производстве асбестоцементных изделий применяют хризотил-асбест. Химический состав хризотил-асбеста выражается формулой      3MgO-2SiO2-2H2O, т. е. он является гидросиликатом магния.

Молекулы асбеста прочно связаны между собой лишь в одном направлении, боковая же связь с соседними молекулами крайне слаба. Этим свойством объясняется очень высокая прочность асбеста на растяжение вдоль волокон и хорошая распушиваемость — расщепление поперек волокон. Диаметр волокна хризотил-асбеста колеблется от 0,00001 до 0,000003 мм, практически хризотил-асбест распушивается до среднего диаметра волокон 0,02 мм; следовательно, такое волокно является пучком огромного количества элементарных волокон. Асбест обладает большой адсорбционной способностью. В смеси с портландцементом при смачивании водой он адсорбирует, т.е. хорошо удерживает на своей поверхности продукты гидратации цемента, связывающие волокна асбеста, поэтому асбестоцемент является как бы тонкоармированным цементным камнем.

В соответствии с ГОСТом качество хризотил-асбеста характеризуется следующими показателями: текстурой (степень распущенности волокон), средней длиной волокна, эластичностью, влажностью, степенью засоренности пылью. Наибольшее влияние на качество продукции оказывает длина волокон асбеста, поэтому она является основным признаком, по которому асбест делят на сорта и марки. В зависимости от длины волокон установлено восемь сортов хризотил-асбеста. Асбест с наиболее длинными волокнами (более 18 мм) относят .к 0-му и 1-му сортам, а с наиболее короткими (менее 1 мм) — к 7-му сорту. Для производства асбестоцементных изделий применяют 3, 4, 5 и 6-й сорта с длиной волокон от 10 мм и менее до нескольких сотых.

Большое значение приобретает постоянство химического состава сырьевых материалов. Необходимо, чтобы сырьевая шихта, состоящая обычно из карбонатного и глинистого компонентов и корректирующей добавки, удовлетворяла принятым на данном заводе требованиям по значения коэффициента насыщения кремнезема известью, силикатного и кремнеземного модулей. Строго ограничивается содержание в шихте оксидов

магния, фосфорного ангидрита, щелочей, серного ангидрита, диоксида титана, оксидов марганца и хрома. Содержание каждого из этих оксидов в установленном количестве оказывает положительное действие на  процесс обжига клинкера.

 

 

 

 

 

3.2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА  ПРОИЗВОДСТВА И ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО  ПРОЦЕССА, ВКЛЮЧАЯ ГРАФИК ТЕПЛОВОЙ  ОБРАБОТКИ

 

   Гипс  двуводный        Известняк                      Глина                Вода     Газ

           Добыча                         Добыча

       (роторный экскаватор)       (роторный экскаватор)

 

     Дробление        Первичное дробление   Первичное дробление

     (молотковая             (щековая дробилка            (валковая дробилка)

      дробилка d<25мм)           d<100 мм)

         

 

   Дозирование        Вторичное дробление       Размучивание 

             (5%)                          (молотковая дробилка     суспензия с частицами

  (весовой дозатор)                  d<10 мм)                      материала 3-5мм

                                                                      (глиноболтушка)

 

Дозирование                 Дозирование

(весовые дозаторы)          (весовые дозаторы)

 

 

Совместное тонкое измельчение Sуд.= 2200 – 3200 см2/г

(шаровая мельница)

 

 

Перемешивание, корректирование по влажности W=36%,

по химическому составу Т (CaCO3)

 

 

Обжиг шлама до спекания с получением клинкера

  (вращающиеся печи t=1450-1500°С)

 

    Охлаждение клинкера

     (колосниковый холодильник  до t=80-120°C)

 

Магазинирование  клинкера

(колосниковый холодильник до t=80-120°C)

 

 

                     Дозирование (80%)

 

Получение асбестоцемента путем

совместного помола клинкера, гипса и хризотил-асбеста

       (шаровые многокамерные  мельницы Sуд=3200 см2/г)

 

 

    Охлаждение цемента

  (цементный холодильник)

 

  Складирование цемента

       (цементные силосы)

 

 

 

 Упаковка в бумажные мешки                Отгрузка цемента навалом

 

Отправка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Описание технологического процесса.

 

Производство портландцемента может быть разделено на два комплекса мероприятий. Первый из них включает изготовление клинкера, а второй – получение портландцемента измельчением клинкера совместно с гипсом.

Производство портландцемента состоит из следующих основных операций:

- добычи известняка и глины; подготовки сырьевых материалов  и приготовления из них однородной  смеси заданного состава; обжига сырьевой смеси до спекания с получения клинкера; помола клинкера в порошок с небольшим количеством гипса и хризотил-асбеста;

В качестве известняка при производстве портландцемента используется известняк Акмянского месторождения, а в качестве глинистого сырья – глина того же месторождения. В качестве добавки, вводимой при помоле клинкера, применяется двуводный гипс и хризотил-асбеста.

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 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 – 5 мм. После предварительной подготовки глина дозируется и подается в шаровую мельницу. Поток сырьевых материалов в шаровой мельнице можно осуществлять по открытому и закрытому циклам. В настоящее время для мокрого измельчения известняка совместно с глиной получили широкое распространение мельницы самоизмельчения гидрофол.

При смешивании известняка с глиной не всегда  удается получить шлам требуемого химического состава из-за разнородности сырья, несовершенства дозирующих устройств и других факторов. В связи с этим возникает необходимость в систематическом контроле содержания компонентов в сырьевой смеси и, в случае отклонения от принятых величин, в корректировании состава шлама. Для этого в него вводят недостающий компонент в соответствующем количестве.

В зависимости от состава и однородности сырья, а также от качества выпускаемого цемента, сырьевую смесь корректируют по заданному содержанию в ней CaCO3 и по требуемому коэффициенту насыщения и одному из модулей. Корректирование и усреднение шламов осуществляется в шлам-бассейнах.После корректирования шлам подается на обжиг. Для обжига сырьевой смеси применяются  вращающиеся печи. Температура обжига смеси во вращающихся печах достигает 1500°С. После печи клинкер поступает в холодильник, где охлаждается до температуры 150-200°С.