Производство портландцемента по мокрому способу

                       МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

         БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                           Кафедра технологии

 

 

 

                           Индивидуальное задание по теме :

                      Производство портландцемента по мокрому способу

 

 

 

 

Выполнил:                                                                                                        Е.Л.Федорович

студент 1 курса,УЭФ,

группы 04 ДЭБ-1

 

 

Проверил:                                                                                                          В.И.Краевой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МИНСК 2004

                                                        ПЛАН:

 

1.Технологический процесс  производства портландцемента по  мокрому способу и его характеристика

1.1.Характеристика получаемой  продукции

1.2.Характеристика используемого  сырья

1.3.Описание процесса  производства портландцемента по мокрому способу

1.4.Технологический прогресс  в строительстве

 

2.Структура технологического  процесса

2.1.Блок-схема технологического  процесса

2.2.Пооперационная структура  технологического процесса

2.3.Описание рабочего  хода технологической операции, связанной с получением конечного продукта

 

3.Анализ развития технологического  процесса

3.1.Динамика трудозатрат  при развитии технологического  процесса

3.2.Уровень технологии  технологического процесса

 

Список используемой литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                            1.1.Характеристика получаемой продукции

 

   Строительными  минеральными вяжущими веществами  называются порошкообразные материалы, которые при смешивании с водой образуют пластичную удобнобрабатываемую массу, способную под влиянием физико-химических процессов самопроизвольно затвердевать и превращаться в прочное камневидное тело.

        Это свойство вяжущих веществ  широко используют при приготовлении строительных растворов, в производстве безобжиговых искусственных каменных материалов и изделий, бетонов и железобетонов,  при возведении  гидротехнических  сооружений,   в дорожном строительстве. _

     В настоящее время цемент является одним из важнейших строительных материалов.

      Портландцемент представляет собой продукт тонкого измельчения цементного клинкера, получаемого в результате обжига до спекания сырьевой смеси известняка и глины, обеспечивающей преобладание в цементе силикатов кальция. Это гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее на воздухе и в воде. Портландцемент является важнейшим строительным материалом. По производству и применению он занимает первое место среди всех других вяжущих.

        Цементы классифицируют по следующим признакам: по виду клинкера и вещественному составу; прочности при твердении; по скорости твердения; срокам схватывания; нормированным специальным свойствам.

Основными характеристиками вяжущих веществ являются нормальная густота теста, скорость схватывания и механическая прочность после затвердения, тонкость помола.

 

 

                              1.2.Характеристика используемого сырья

 

      Сырьём  для производства портландцемента  является известняк и глина,  которые входят в состав портландцементного  клинкера. Качество клинкера зависит от его химического и минералогического состава. Для производства портландцементного клинкера применяют известняк             и глину. Известняк в основном состоит из двух оксидов — СаО и СО₂, а глина — из различных минералов, содержащих оксиды кремния, алюминия, железа, в процессе обжига сырьевой смеси СаСОз разлагается, диоксид углерода удаляется, а остальные оксиды образуют клинкерные минералы.

Минералогический  состав портландцемента следующий: трехкальциевый силикат (алит) —45...60 %, двухкальциевый     силикат     (белит) — 20...30,     трехкальциевый алюминат  — 4...12%,  четырёхкальциевый  алюмоферрит (целит) — 10...20 %.

Для получения  портландцемента высокого качества необходимо, чтобы в сырьевой смеси содержание СаСОз составляло 75...78 %, глины — 22...25 %. Таким природным сырьем являются известковые мергели. Однако горные породы, удовлетворяющие указанным требованиям, в природе встречаются редко. Поэтому цементные заводы обычно используют искусственные смеси из карбонатных пород (известняка, мела и др.) и глины. Для понижения температуры спекания применяют специальные добавки.

Области применения портландцемента обширны и разнообразны. Портландцемент является основным вяжущим, применяемым при изготовлении сборных бетонных и железобетонных конструкций для надземных и подземных сооружений, бетонных покрытий дорог и аэродромов, а также для получения растворов. Возможно применение портландцемента и для подводных сооружений, но невысокая коррозионная стойкость делает его непригодным для возведения конструкций, подвергающихся действию морской, минерализованной или даже обычной воды — проточной или подаваемой под большим давлением.

 

 

1.3.Описание процесса  производства портландцемента по  мокрому способу

 

 

По мокрому способу  сырьевые материалы, доставляемые из карьера на завод в кусках, подвергают предварительному измельчению (до крупности не более 5 мм). Твердые породы дробят в дробилках, а более мягкие (глина, мел) измельчают перемешиванием с водой в глиноболтушках. Болтушка представляет собой круглый железобетонный резервуар диаметром 5...10 м и высотой 2,5...3,5 м, футерованный чугунными плитами. Вокруг вертикальной оси в болтушке вращается крестовина с подвешенными в ней на цепях стальными граблями для измельчения кусков глины. Полученный в глиноболтушке шлам с влажностью около 45% выпускается через отверстие с сеткой и перекачивается  в трубную   (шаровую)   мельницу,  куда  непрерывно подается   дробленый   известняк.   Трубная   мельница   представляет собой стальной цилиндр длиной до 15 м, диаметром до 3,2 м, вращающийся на полых цапфах, через которые мельницу с одной стороны загружают, а с другой стороны — разгружают. Внутри мельница разделена перегородками с отверстиями на три камеры. В первой и второй камерах имеются стальные или чугунные шары, а в третьей — небольшие цилиндрики. Через полую цапфу шлам поступает в первую камеру трубной мельницы. При   вращении   мельницы   шары   под  действием   центробежной силы и силы трения прижимаются к стенкам, поднимаются на некоторую  высоту  и  падают,   разбивая  и  растирая  зерна материала. Трубные мельницы являются непрерывнодействующим оборудованием. Тонкоизмельченный материал в виде сметанообразной  массы — шлама — подается   насосом   в  шлам-бассейны, представляющие собой железобетонные или стальные резервуары цилиндрической формы. В них окончательно корректируется химический состав шлама и создается некоторый запас для бесперебойной работы печей. Из бассейнов шлам поступает в баки, а затем равномерно подается во вращающуюся печь для обжига. Вращающаяся печь представляет собой длинный цилиндр из листовой стали, облицованный внутри огнеупорным материалом.  Длина  печей   150...185...230  м, диаметр 4...5...7  м. Барабан печи установлен с наклоном 3,5...4° и вращается вокруг своей оси с частотой 0,5...1,4-мин""¹. Вращающиеся печи работают по принципу противотока. Шлам загружается с верхней стороны печи и передвигается к нижнему концу.

Топливо в  виде газа или пыли каменного угля вдувается вместе с воздухом с противоположного конца печи и сгорает, создавая температуру 1500°С. Дымовые газы удаляются со стороны поднятого конца печи. Шлам, перемещаясь вдоль барабана, соприкасается с горячими газами, идущими ему навстречу, и постепенно нагревается.

Образованию портландцементного клинкера предшествует ряд физико-химических процессов, протекающих в определенных температурных границах — технологических зонах печного агрегата — вращающейся печи. При мокром способе производства цемента по ходу движения обжигаемого материала условно выделяют следующие зоны: I — испарения, II — подогрева и дегидратации, III—декарбонизации, IV — экзотермических реакций, V — спекания, VI — охлаждения. Рассмотрим эти процессы начиная с поступления сырьевой смеси в печь, т. е. по направлению с верхнего ее  конца   (холодного)   к  нижнему   (горячему).

В зоне испарения при постепенном повышении температуры с 70 до 200°С испаряется влага; сырьевая смесь подсушивается. Подсушенный материал комкуется. Перемещаясь, комья распадаются на более мелкие гранулы. В печах сухого способа зона испарения отсутствует.

В зоне подогрева при постепенном нагревании сырья с 200 до 700°С выгорают органические примеси, из глиняных минералов удаляется кристаллохимическая вода (при 450...500°С) и образуется безводный каолинит. Зоны испарения и подогрева при мокром способе занимают 50...60% длины печи.

В зоне декарбонизации температура обжигаемого материала повышается с 700 до 1100°С; происходит диссоциация карбонатов кальция и магния с образованием свободных СаО и МgО. Одновременно продолжается распад глинистых минералов на оксиды, которые вступают в химическое взаимодействие с СаО. В результате этих реакций, происходящих в твердом состоянии, образуются минералы.

В зоне экзотермических реакций при температуре 1200... 1300°С завершается процесс твердофазового спекания материала, резко уменьшается количество свободной извести, но достаточное для насыщения двухкальциевого силиката до трехкальциевого.

      В зоне спекания при температурах 1300...1450...1300°С происходит частичное плавление материала (20...30% обжигаемой смеси). В расплав переходят почти все клинкерные минералы, все легкоплавкие примеси сырьевой смеси. Алит кристаллизуется из расплава в результате растворения в нем оксида кальция и двухкальциевого силиката. Это соединение плохо растворимо в расплаве, вследствие чего выделяется в виде мелких кристаллов, которые в дальнейшем растут. Понижение температуры с 1450 до 1300°С вызывает кристаллизацию из расплава (в виде периклаза), которая заканчивается в зоне охлаждения.

        В зоне охлаждения температура клинкера понижается с 1300 до 1000°С, здесь полностью формируются его структура и состав, включающий алит, белит, МgО (периклаз), стекловидную фазу и второстепенные составляющие. Границы зон во вращающейся печи достаточно условны и не являются стабильными. Меняя режим работы печи, можно смещать зоны и регулировать тем самым процесс обжига.

Образовавшийся  таким образом раскаленный клинкер  поступает в холодильник, где резко охлаждается движущимся навстречу ему холодным воздухом. Клинкер, выходящий из холодильника вращающихся печей с температурой около 100°С и более, поступает на склад для окончательного охлаждения и вылеживания (магазинирования), где он находится до 15 дней. Если известь содержится в клинкере в свободном виде, то в течение вылеживания она гасится влагой воздуха. На высокомеханизированных заводах с четко организованным технологическим процессом качество клинкера оказывается настолько высоким, что отпадает необходимость его вылеживания.

После помола клинкера вместе с минеральными добавками  или гипсом готовый цемент фасуют в мешки по 50 кг.,после чего его развозят на различные предприятия и в магазины для дальнейшей реализации.

 

 

                        1.4.Технологический прогресс в строительстве

 

Основным  показателем эффективности производства является такой показатель как себестоимость. Себестоимость цемента оказывает решающее влияние па стоимость бетона. Себестоимость цемента в значительной степени зависит от вида исходного сырья и топлива, технологического процесса его получения, объема производства.

Проследим основные пути совершенствования .

Цементная промышленность характеризуется сравнительно высокой энергоёмкостью.

Снижение расхода топлива достигается :

-модернизацией теплообменных и горелочных устройств

-использованием вторичных энергоресурсов

-уменьшением влажности шлама за счет применения различных добавок (разжижителей механического обезвоживания)

-использованием в качестве сырья и добавок металлургических шлаков, зол тепловых электростанций, белитовых и нефелиновых шламов и т. д.

 

В цементной  промышленности повышение экономической эффективности производства достигается следующими путями:

-повышением мощности предприятий (для новых предприятий разрабатываются и устанавливаются линии с печными агрегатами производительностью от 3 до 6 тыс. тонн в сутки)

-интенсификацией и совершенствованием технологических процессов за счет внедрения нового дробильно-помольного оборудования, пневмо- и гидротранспорта сырья, АСУ ТП, новых способов производства цемента

-комбинированием производства на базе комплексной переработки сырья и широкого использования отходов различных отраслей промышленности;

-увеличением выпуска высокомарочных цементов.