Составление материального баланса и расчет расхода сырьевых материалов на выпуск продукции

Содержание

 

Введение	4
1 Характеристика вяжущего вещества	6
Состав и свойства вяжущего вещества	6
Гидратация и твердение вяжущего вещества	8
1.3 Области применения вяжущего вещества	3
2 Сырьевые материалы	10
2.1 Обоснование выбора и характеристика сырьевых материалов	10
2.2 Расчет состава сырьевой смеси для получения цементного      клинкера	12
3 Технологическая схема  производства вяжущего	14
3.1 Обоснование выбора способа производства и технологической схемы	14
3.2 Структура и режим работы предприятия	16
3.3 Описание технологической схемы производства вяжущего вещества	17
3.4 Методы контроля сырья, технологического процесса и качества вяжущего	24
4 Составление материального  баланса и расчет расхода сырьевых  материалов на выпуск продукции	30
Заключение	39
Список литературы	40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Портландцемент является важнейшим вяжущим веществом. По производству и применению он занимает первое место среди всех других вяжущих  веществ.

Изобретение ПЦ (1824 г.) связано с именами Егора Герасимовича Челиева – начальника мастерских военно-рабочей бригады Джозефа Аспдина – каменщика из английского города Лидса.

ПЦ – гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее как  в воде, так и на воздухе [1].

Цемент – широко распространенный материал, более дешевый, чем другие промышленные связующие, - жизненно необходим современному обществу [2].

Современная строительная техника базируется преимущественно  на применении цементного бетона (железобетона) и растворов. Большое разнообразие строительных конструкций, особенности сооружения и существенные различия условий службы при различных видах агрессивных воздействий вызывали необходимость создания цемента со специальными техническими свойствами, которые могли бы использоваться при строительстве гидроэлектростанций, в транспортных сооружениях, при промышленном производстве обычных и преднапреженных железобетонных конструкций и т.д.

Организация производства специальных цементов оказалась  возможной благодаря развитию науки  о цементе и совершенствованию технологии его производства. Для создания технологии специальных цементов потребовалось выполнение больших и разносторонних научно-экпериментальных исследований; при этом часто возникали серьезные трудности, обусловленные ограниченными возможностями лабораторного моделирования природных переменных коррозионных факторов, воздействующих на сооружение.

Технический прогресс строительной индустрии, расширение фундаментальных  знаний в области химии цемента, возросшая актуальность проблемы экономии топливно-энергетических ресурсов – все это вызвало необходимость усиления научных работ по специальным цементам. В результате созданы специальные цементы, различающиеся по химическому и соответственно фазовому составу, ибо ни теоретические представления, ни опыт не дают пока оснований утверждать, что может быть создан универсальный цемент, который можно было бы применять в любых условиях [3].

В настоящее время  в цементной промышленности Республики Казахстан работает пять цементных  заводов. В Казахстане цемент производится энергоемким устаревшим «мокрым» способом. При данном способе производства расходы на энергию составляют до 40% себестоимости.

Цементная промышленность всегда идет во главе инвестиционного  процесса ввиду, того, что цемент необходим для создания физической инфраструктуры развивающейся экономики. Возрождение промышленности начинается со строительства производственных объектов [4].

Цемент не является природным  материалом. Его изготовление - процесс  дорогостоящий и энергоемкий, однако результат стоит того - на выходе получают один из самых популярных строительных материалов, который используется как самостоятельно, так и в качестве составляющего компонента других строительных материалов (например, бетона и железобетона). Цементные заводы, как правило, находятся сразу же на месте добычи сырьевых материалов для производства цемента.

Производство цемента  включает две ступени: первая - получение  клинкера, вторая - доведение клинкера до порошкообразного состояния с  добавлением к нему гипса или других добавок. Первый этап самый дорогостоящий, именно на него приходится 70% себестоимости цемента. А происходит это следующим образом: первая стадия - это добыча сырьевых материалов. Вторая стадия тоже состоит из нескольких этапов. Это: дробление клинкера, сушка минеральных добавок, дробление гипсового камня, помол клинкера совместно с гипсом и активными минеральными добавками. Однако надо учитывать, что сырьевой материал не бывает всегда одинаковым, да и физико-технические характеристики (такие как прочность, влажность и т. д.) у сырья различные. Поэтому для каждого вида сырья был разработан свой способ производства. К тому же это помогает обеспечить хороший однородный помол и полное перемешивание компонентов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Характеристика вяжущего вещества
0. Состав и свойства вяжущего вещества

 

 

        Сульфатостойким портландцементом (СПЦ) называют ПЦ, изготовленный из клинкера, химический  и минеральный состав которого нормирован по содержанию C₃S и C₃A. Он отличается пониженной экзотермией при твердении и высокой стойкостью при службе в минерализованных и пресных водах.

        По ГОСТ 22266-76^* клинкер, применяемый для получения СПЦ, должен удовлетворять следующим требованиям: расчетное содержание трехкальциевого силиката не выше 50%, трехкальциевого алюмината не выше 5%, а суммарное содержание трехкальциевого алюмината и четырехкальциевого алюмоферрита не более 22% (таб.1)

        СПЦ с минеральной добавкой производят М 400. В качестве добавки вводят 10-20% от массы цемента гранулированный доменный шлак или электротермофосфорный шлак или 5-10% АМД (кроме глиежа). Клинкер для производства этого цемента должен быть такого же минерального состава, что и СПЦ без минеральной добавки (таб.1) [5].

 

 

 

 

Таблица 1 – Характеристика цементов

 

Наименование, обозначение цемента

Вещественный состав, %

Фазовый состав, %

Тонкость  помола

Сроки схватывания ч-мин

Предел прочности, МПа (28 сут.)

клин-кер

двувод-ный гипс

добав-ка

C3S

C2S

C3A

C3AF

остаток на сите № 008

Sудел., м2/кг

начало

конец

изгиб

сжатие

СПЦ М 400     СШПЦ  М400

97       82

3       3

-       15

49,53

26,76

5,00

17,00

11       12

2,6       2,6

0-55

3-30

43

5,5

 

3. Гидратация и твердение вяжущего вещества

 

При затворении СПЦ водой  образуется пластичное тесто, постепенно густеющее и переходящее в камневидное состояние. В процессе твердения  происходят сложные физико-химические процессы, являющиеся результатом взаимодействия клинкерных фаз и гипса с водой. Каждая фаза клинкера вступает в реакции гидратации, т.е. реакции, протекающие с присоединением воды, образуя новые соединения.

При взаимодействии трехкальциевого  силиката (алита) с водой происходит одновременно его гидратация и гидролиз с выделением большого количества гидроксида кальция.

На гидратацию алюминатов и алюмоферритов кальция большое влияние оказывает гипс, вводимый в состав цемента как замедлитель схватывания. Вследствие слишком быстрой гидратации трехкальциевого алюмината измолотый клинкер при затворении водой схватывается в течении нескольких минут. Этот срок недостаточен для изготовления строительных растворов и бетонов. В присутствии 3…5% гипса образуется практически нерастворимое соединение – трисульфогидроалюминат кальция 3Ca·Al₂O₃·3CaSO₄·32H₂O (эттрингит), который предотвращает дальнейшую быструю гидратацию C₃A за счет образования защитного слоя и замедляет первую стадию процесса твердения – схватывание цемента. Вместе с тем добавка гипса ускоряет процесс твердения цемента в первые сроки гидратации.

Превращение цемента в камневидное  тело с высокой прогрессирующей  во времени прочностью – сложный многофакторный процесс.

В первый период после добавления к цементу воды образуется раствор, который перенасыщен относительно гидроксида кальция и содержит ионы Ca²⁺, SO₄^2-, OH^-, Na⁺, K⁺. Из этого раствора в качестве первичных новообразований осаждаются гидросульфоалюминат и гидроксид кальция. На этом этапе упрочнения системы не происходит, гидратация минералов носит как бы скрытый характер.

Второй период гидратации (схватывание) начинается примерно через час с образования вначале очень тонкодисперсных кристаллов гидросиликатов кальция. Гидросиликаты кальция и гидросульфоалюминат растут в виде длинных волокон, проходящих через жидкую фазу в виде мостиков, заполняющих поры. Образуется пористая матрица, которая постепенно упрочняется и заполняется продуктами гидратации. Вследствие этого подвижность твердых частиц снижается и цементное тесто схватывается. Такая первая высокопористая с низкой прочностью структура, обусловливающая схватывание, состоит главным образом из продуктов взаимодействия с водой C₃A и гипса.

В течение третьего периода (твердения) поры постепенно заполняются продуктами гидратации клинкерных минералов. Уплотнение и упрочнение структуры цементного камня происходит в результате образования  все большего количества гидросиликатов кальция.

В конечном счете, цементный  камень представляет собой неоднородную систему – сложный конгломерат  кристаллических и коллоидных гидратных  образований, непрореагировавших остатков цементных зерен, тонкораспределенных  воды и воздуха [1].

 

1.3 Области  применения 

 

СПЦ и 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 воде [6].

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 [5].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Сырьевые материалы

2.1 Обоснование выбора и характеристика сырьевых материалов

 

Клинкер для СПЦ должен содержать не более 50% C₃S, не выше 5% C₃A и не более 22% C₃A + C₄AF [6].

        В СШПЦ ограничивается содержание  в клинкере C₃A – до 8%, MgO – до 5% [1].

При производстве СПЦ  и СШПЦ сырьем является цементный клинкер, фазовый состав которого нормирован по ГОСТу 22266-76^* (таб.2).

 

        Таблица 2 – Характеристика сырьевых материалов

 

Наименова-ние материалов	Химический состав, %								Естественная влажность, %
	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	SO3	R2O	п.п.п.
карбидная известь- пушонка   хвосты СМС железных руд     глинистые сланцы	3,0       44,5           59,3	2,5       11,4           16,3	0,5       17,9           4,5	63,2       13,2           10,4	0,5       4,8           2,7	0,3       1,2           0,3	0,3       2,5           -	29,7       4,5           6,5	2,1       1,5           2,1