Сырьевой цех цементного завода

ных приемных устройств достаточной протяженности, оборудованными средствами механизации, обеспечивающими быстрое освобождение приемных емкостей (траншей и бункеров).

При грузообороте склада свыше 500 т/сутки в качестве средств  его механизации в большинстве случаев применяются мостовые (портальные) грейферные краны. Производительность их рассчитывается с учетом неравномерности поступления материала, т.е. с резервом в 15-20%.

Пролет грейферного крана (60-76м) определяется размером обслуживаемого транспортного поля, а объем грейфера (вместимость от 20 до 40 т) – насыпной массой сыпучего груза и потребной производительностью крана. Высота штабеля достигает до 25 м. Количество кранов, необходимое для обслуживания склада, как правило, должно быть не менее двух.

При сравнительно небольшой  производительности завода (до 400-500 тыс.т/год) хранение материалов с различными физическими свойствами может быть организованно на объединенном складе, оборудованном мостовыми грейферными кранами. Более мощные заводы при больших грузопотоках материалов оборудуются двумя (сырье, топливо), а в некоторых случаях и тремя раздельными складами с мостовыми грейферными кранами.

Расходные склады. В связи с тем, что в большинстве случаев предусматривается равномерное в течение года обеспечение проектируемого завода необходимыми для технологического процесса материалами, хранение поступающих на завод материалов, большей частью, предусматривается в складах, рассчитанных на сравнительно небольшие резервные запасы материалов. Наиболее распространенным типом таких складов являются склады с пролетами от 12 до 30 м оборудованные мостовыми грейферными кранами грузоподъемностью от 50 до 20 тонн.

Крановое оборудование должно иметь 20-30% запаса производительности с учетом неравномерности поступления материала на склад.

Расходные склады с грейферными  кранами применяют, главным образом, для материалов, обладающих плохими текучими свойствами (влажными, пластинчатыми и т.п.).

Хранение сухих кусковых, мелкокусковых и сыпучих материалов организуется в большинстве случаев в бункерных или силосных емкостях. К материалам такого рода относятся: твердый известняк, прошедшие предварительную сушку пластичные материалы (глина и т.п.), гидравлические добавки (маршалит, опока и др.), огарки, некоторые сорта каменных углей, клинкер и т.п. При организации бункерного или силосного хранения материалов объем емкостей и их количество определяют из расчета обслуживания одного агрегата. Для обслуживания нескольких агрегатов (например, сырьевых, цементных, топливных мельниц и т.д.) емкости объединяются в блоки, образую общие хранилища. Хранение запаса материалов в бункере может комбинироваться с хранением совместно используемых в технологическом цикле компонентов в силосах, что обусловливается объемом хранимого материала и различием пластических свойств (например, хранение в бункере глины и огарков и известняка в силосе).

Усреднительный склад. В случае использования в производстве сырьевых материалов неоднородного химического состава следует предусматривать склады, которые наряду с хранением обеспечивают также усреднение их химического состава. Усреднение химического состава поступающих на склад материалов происходит вследствие того, что усредняемы материал при загрузке укладывается в штабель послойно, а при разгрузке отбирается из штабеля в разрез слоям. Для усреднения могут использоваться эстакадно-гравитационные склады, в которых загрузка материала производиться с помощью специальных загрузочных механизмов, работающих в челноковом режиме и обеспечивающих послойную укладку штабеля, а разгрузка штабеля осуществляется с помощью роторного или скребкового механизма, отбирающего материал вразрез слоям. Для усреднения могут применяться также склады, оборудованные специальными загрузочными машинами – штабелеукладчиками, которые укладывают материал определенным образом. В зависимости от качества сырья применяют способ, которых дает наилучшее усреднение. Штабели материала могут располагаться последовательно в два или более ряда, параллельно и по кольцу. Непрерывная эксплуатация штабеля осуществляется путем одновременно отсыпки одного и разборки другого штабеля. Штабель, укладываемый по кольцу, формируется с помощью поворотного ленточного штабелеукладчика, располагающегося в центре штабеля, а разгрузка ведется с помощью перемещающегося по торцу штабеля скребкового разгружателя, подающего материал через расположенную внизу перегрузочную воронку на ленточный транспортер. Формирование кольцевого штабеля может осушествляться шевронным способом, продольными полосами или горизонтальными слоями. Высота штабеля (до 16-17 м) зависит от угла откоса материала. Отношение длины штабеля к его ширине должно быть как можно большим и не менее 5 к 1. при качественном контроле отсыпки усреднительные склады позволяют снизить первоначальное отклонение в содержании, например, CaCO₃ с 10% до 1,5% и менее. Объем одного штабеля усреднительного склада рассчитывается на хранение 7 – 10 – суточного запаса материала.

1.3. Отделение сырьевых  мельниц.

1.3.1. Обзор технологических  схем приготовления сырьевой  смеси при сухом и мокром  способах производства.

При мокром способе сырьевые материалы измельчают и смешивают  в присутствии воды до образования  водной суспензии – шлама с  влажностью от 36 до 50%, в зависимости  от физико-химических характеристик  используемых материалов.

При сухом способе дробления  сырьевые материалы частично подсушивают, дозируют в заданных соотношениях и попадают в мельницу, где они измельчаются до требуемой тонкости. Процессы сушки и измельчения могут совмещаться в одном агрегате.

Помол сырьевых материалов осуществляют по открытому или по замкнутому циклу. В схемах по замкнутому циклу при сухом помоле в качестве классификаторов применяются сепараторы, при мокром – гидроциклоны и грохоты. В схеме по открытому циклу весь размалываемый материал при прохождении через мельницу измельчается до заданной тонкости и выходит в виде готового продукта. Применение открытого цикла помола требует длительного пребывания материала в мельнице (для достижения необходимой тонкости), поэтому такой помол осуществляется в длинных трубных мельницах.

В практике работы отечественной  цементной промышленности наиболее распространенной схемой мокрого помола сырьевой смеси является схема открытого цикла.

Для мокрого помола по открытому  циклу известняков высокой и  средней твердости применяются трубные мельницы с соотношением диаметра к длине от 1:4,7 до 1:6 а для помола мягких известняков и мергелей – более короткие трубные мельницы с соотношением D:L порядка 1:2,5 – 1:2,7.

Кроме шаровых трубных  мельниц цементной промышленности применяются мельницы, в которых первая камера, где происходит грубое измельчение, заполняется металлическими стержнями, а вторая (тонкое измельчение) – металлическими шарами. Эти мельницы имеют более высокие технико-экономические показатели при помоле твердых сырьевых материалов.

В схемах, работающих по замкнутому циклу, помол в мельнице сопровождается последующей классификацией материала в сепараторе с выделением крупки и тонкого продукта. При сухом помоле, весь выходящий из мельницы материал, как крупный, так и мелкий, проходит через сепаратор, в котором мелкие зерна отделяются от крупных; при этом крупные зерна (крупка) из сепаратора возвращаются в мельницу для домола. При мокром помоле для выделения грубой фракции используют грохоты или гидроциклоны. При этом способе помола применяют более короткие мельницы, чем при помоле по открытому циклу. Применение в схемах мокрого помола классификаторов, при определенных условиях, обеспечивает повышение производительности мельниц и снижение удельного расхода электроэнергии на помол.

Классификаторы шлама  дают существенный эффект при измельчении  сырья, содержащего трудноразмалывающиеся включения. При однородном составе сырья эффективность классификации снижается. Поэтому выбор той или иной схемы помола нужно производить, учитывая физические свойства сырьевых материалов. Кроме того, классификация шламов после мельницы затрудняется вследствие невысокой влажности шлама (до 40%). Более целесообразно применять классификаторы, в частности гидроциклоны, для сепарации грубых шламов и при влажности свыше 40%, т.е. после болтушек или мельниц самоизмельчения с последующим домолом крупных фракций в шаровой мельнице.

Использование виброгрохотов ограничивается вследствие их низкой производительности. Чаще на цементных заводах применяются дуговые грохоты, обладающие более простой конструкцией, чем виброгрохоты. Они являются наиболее эффективными классификаторами плотных шламов при работе на сырьевых материалах с пластичными включениями, частично размучивающимися в воде, или же на шламах из твердых кристаллических известняков.

Несмотря на некоторые  преимущества замкнутого цикла мокрого  помола сырьевой смеси, сырьевые цеха крупных цементных заводов преимущественно оборудуются помольными агрегатами для открытого цикла работы, так как он является более надежным при переработке больших масс сырьевых материалов. При использовании в качестве компонентов сырьевой смеси мягких материалов (глины и мела) используют помол в замкнутом цикле в мельнице «Гидрофол». В эту мельницу подается глиноогарочный шлам и мел, которые измельчаются до состояния, когда в шламе содержится 80% готового продукта. После классификации в гидроциклонах крупка возвращается в мельницу «Гидрофол», а тонкая фракция – через промежуточный бассейн поступает в четыре гидроциклона, которые выделяют готовый продукт и крупку, далее направляемую в шаровую мельницу для окончательного измельчения.

1.3.2. Типы сырьевых  мельниц для сухого и мокрого  способов производства.

Мельницы барабанного  типа. 
          Могут работать в мокром и сухом режиме.  
          Представляют собой барабан, который в зависимости от конструкции иметь:  
Первый тип. Два отрезка «труб» загрузочную и разгрузочную, которые крепятся в центре обеих торцевых крышек и имеют внутри шнек. Сами трубы находятся в подшипниках скольжения. Вращение на барабан передается двигателем через редуктор, малую звездочку на венец, закрепленный на обечайке барабана. Измельчаемый продукт подает питателем в загрузочную трубу шнек которой отправляет его внутрь барабана, разгрузочная труба выгружает из барабана измельченный продукт. Подшипники скольжения требуют масло под большим давлением, поэтому мельница имеет собственную масло станцию. Привод осуществляется двигателем через редуктор, малую шестерню, которая в свою очередь передает вращение на венцовую шестерню, закрепленную на наружной обечайке. Эти мельницы, как правило, непрерывного типа.  
          Второй тип. В центре обеих торцевых крышек закреплено по одному валу с обеих сторон. Валы находятся в подшипниках качения, вращение на барабан передается двигателем на редуктор и на один из валов. Загрузка мельницы материалом осуществляется через люк, который находится либо на обечайке или на торцевой крышке. Разгрузка осуществляется через те же люки. Эти мельницы периодического действия.  
Существует еще ряд модификаций, которые незначительно отличаются от этих двух типов.  
          По мелющим телам их условно можно разделить на четыре типа.  
Самоизмельчения. Мелющими телами являются крупные куски измельчаемого материала, если крупных кусков мало, то добавляют шары до 10% и мельница работает в режиме полу самоизмельчения.  
          Шаровые и роликовые. Мелющими телами являются шары или ролики, которыми заполняется барабан до 45% от объема барабана.  
           Стержневые. Мелющими телами являются стержни, которые чуть меньше длинны барабана заполнение до 45% от объема барабана.  
           Бисерные. Мелющими телами является мелкие шарики.  
           Скорость у барабанных мельниц выбирается в зависимости от диаметра барабана и условий измельчения, которые нужно создать. При низких скоростях мелющие тела катятся, и измельчение происходит за счет трения, при средних скоростях вращения шары катятся, поднимаются и падают, измельчение идет за счет истирания и удара.  
          При самоизмельчении, полу самоизмельчении, шаровом и роликовом материал получается менее 100 микрон порядка 60-80 %.  
          Стержневая загрузка, заменяет стадию дробления.  
          Мельницы с бисерной загрузкой применяются в основном в периодическом режиме и при измельчении 3-8 часов могут получать материал менее 10 микрон до95%, очень чувствительны к влажности материала и начальной его крупности.  
           Достоинства.  
           Простота конструкции, наработан большой опыт эксплуатации и применения, надежны, срок службы футеровки до 8 месяцев, при производительностях свыше 200 тон в час практически нет замен. Исходный материал может подаваться в мельницу без предварительного дробления.  
           Недостатки.  
Имеют огромные габариты, требуют мощных фундаментов, могут накапливать внутри барабана критический класс ( материал определенной крупности который очень плохо измельчается), при производительностях до 10 тон неэкономичны, сложная и дорогая футеровка у небольших мельниц, очень слабая и трудоемкая регулировка процессов, с заменой мелющих тел, недогруженные начинают сильно изнашивать футеровку, перегруженные на порядок теряют производительность, трудоемкая и долгая замена изнашивающихся деталей, даже у небольших мельниц может составлять несколько суток. При сухом измельчении требуют мощной системы аспирации.  
 
          Вибрационные мельницы. 
          Более эффективно работают по сухому, чем по мокрому.  
          Существует большое количество различных типов таких мельниц. Их всех объединяет использование вибрационного привода с частотой колебания 1500- 3000 кол/мин., у большинства он требует водяного охлаждения. Амплитуда колебания 2-4 миллиметра (обычная амплитуда должна быть не менее удвоенного размера наиболее крупных из загружаемых частиц) Существуют мельницы и с другими характеристиками, но существенно они не отличаются. В них, как правило, применяют шары различных диаметров. Конструкция представляет собой горизонтальный либо вертикальный барабан,

заполненный мелющими телами шарами, роликами или стержнями, барабан через пружины или рессоры крепится к раме, на барабане закреплен вибрационный привод. Разгрузочное отверстие закрыто решеткой, чтобы мелющие тела не выходили из барабана. Заполняются мелющими телами до 75% от объема барабана. Принцип измельчения основан на истирании и ударе. Используются как в непрерывном, так и в периодическом режиме.  
          При подаче в мельницу материала менее 0.3 мм. получают материал менее 70 микрон до 90%. В периодическом режиме при измельчении 3-8, часов получают материал менее 10 микрон до 95%. Мельница очень чувствительна к влажности материала и начальной его крупности.  
         Достоинства.  
          Простота конструкции, хорошая ремонтопригодность, наработан большой опыт применения, могут работать без системы аспирации .  
          Недостатки.  
          Требуют мощных фундаментов, высокая металлоемкость т.к. испытывает большие циклические и вибрационные нагрузки. Малая производительность при больших габаритах. Слабая регулировка процессов, недогруженная «съедает» сама себя, перегруженная не измельчает и очень долго до нескольких часов после перегрузки выходит на рабочий режим. Слабое место решетка на некоторых материалах работает до недели. Выдает много комков. Материал должен быть хорошо высушен.  
         Планетарные мельницы. 
         Работают по мокрому и сухому.  
         Измельчение материала происходит в планетарном поле. Как правило, представляют собой планетарный редуктор (центральная шестерня передает вращение шестерне сателлитов, а те в свою очередь шестерне валов, на которых крепятся барабаны с мелющими телами) который вращается в одну сторону, а барабаны в противоположную. Имеют центробежный питатель, который распределяет материал по барабанам. В барабанах помимо футеровки стоят решетки которые не дают мелющим телам выйти из барабана и разгрузочное устройство. За счет подбора скоростей в барабанах достигаются перегрузки 25-50 G. Имеют масло станцию, которая смазывает и охлаждает редуктор.  
          Вращение передается двигателем через ременную передачу на планетарный редуктор, который имеет на обечайке шкив, центральный вал закреплен жестко на раме. Существует и другие конструкторские решения. Принцы измельчения, кинематика движения мелющих тел, мелющие тела такие же, как и у шаровых мельниц. Используются как в периодическом, так и в непрерывном режиме.  
          В них получают материалы менее 40 микрон до 80- 95%.  
          Достоинства.  
          Небольшие габариты при очень высоких производительностях, не требуют фундаментов.  
          Недостатки.  
          Чрезвычайно высокая цена. Отремонтировать планетарный редуктор самостоятельно невозможно. Время ремонта несколько недель. Постоянно перегруженные подшипники редуктора, поэтому барабаны приходится облегчать за счет футеровки, что приводит к частой и трудоемкой ее замене. Помимо футеровки изнашивается решетки, разгрузочное устройство, питатель. При сухом измельчении требуется мощная система аспирации и система охлаждения масла . Слабая регулировка процесса измельчения.  
 
          Центробежные роторные, струйные мельницы. 
          Работают только по сухому.  
          Принцип работы этих мельниц основан на разгоне измельчаемого материала до высоких скоростей и дальнейшего их удара либо о браню мельницы либо друг о друга. Конструкций этих мельниц много. Всех их отличает высокая скорость деталей, которые разгоняют материал, большое разнообразие различных элементов участвующих в измельчении. Из за мощного абразивного воздействия, детали изготавливают из особо прочных сталей, футеруют твердым сплавом делают различные «ловушки» для само футерования. При выходе материала из этих мельниц он имеет высокую кинетическую скорость вместе с воздухом и за счет этого может транспортироваться дальше по схеме.  
          Принцип измельчения - удар. Используются только в непрерывном режиме.  
          В них получают материал менее 100 микрон до 80%.  
          Достоинства.  
          Простая конструкция, компактные, не требуют после мельниц оборудования для дальнейшей транспортировки материала. Относительно простая замена большинства изнашиваемых деталей.  
          Недостатки.  
          Много деталей подверженных износу. Срок их износа разный, поэтому мельницу приходится останавливать несколько раз в месяц для замены деталей. Дорогие комплектующие, изготовить самостоятельно практически не возможно. Требуется мощная система аспирации. Материал подаваемый в мельницу должен иметь куски и классификация измельченного материала не эффективна т.к мелкий материл плохо измельчается. Материал перед измельчением нужно хорошо сушить. Регулировки процесса измельчения нет.  
 
          Центробежные кольцевые мельницы. 
          Работают как по сухому, так и по мокрому.  
          Измельчение материала происходит в футерованном барабане с одной стороны через торцевую крышку по центру внутрь заходит вал на котором закреплен ротор на роторе закреплены оси от двух до шести штук на которых находятся мелющие тела в виде толстостенных колец. При вращении ротора кольца прижимаются центробежной силой к футеровке и начинают катится. Вал находится в подшипниках качения . Вращение на вал передается двигателем ременной передачей. Большое количество конструкций мелющих тел и ротора. Скорость вращения ротора от 200 до 1000 оборотов в минуту.  
Принцип измельчения раздавливание в моно слое и частично удар. Используются как в периодическом, так и в непрерывном режиме. В них получают материал менее 40 микрон до 80-90%.  
          Достоинства.  
          Простая конструкция, компактные, не требуют фундаментов и систем аспирации, легкая замена изнашивающихся деталей, очень широкий диапазон регулировок. Хорошая ремонтопригодность.  
          Недостатки.  
          Нельзя останавливать мельницу с неразгруженным материалом внутри при непрерывной работе. Чувствительна к крупности материала требует предварительного дробления. В некоторых случаях изнашивающиеся детали требуют замены раз в месяц. Материал перед измельчением по сухому нужно сушить