Технологическая линия по производству цветных портландцементов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Строительный факультет

Кафедра строительных материалов и специальных технологий

Курсовой проект

по дисциплине «Вяжущие вещества»

на тему: Технологическая линия по производству цветных портландцементов

Пермь 2012

Содержание

Введение

1. Теоретический раздел

1.1 Вещественный, химический и минералогический состав вяжущего вещества

1.2 Вспомогательные показатели продукта

1.3 Сырьевые материалы и их основные и вспомогательные показатели качества

1.4 Анализ существующих технологических схем производства продукта

1.5 Контроль качества

2. Расчетно-проектный раздел

2.1 Расчетная функциональная технологическая схема производства продукта

2.2 Составление материального баланса основной технологической установки

2.3 Расчет производственной программы технологической линии

2.4 Подбор основного оборудования

2.5 Ориентировочный подбор основного технологического оборудования

2.6 Сравнение стоимости цветных портландцементов

Список используемой литературы

Технологическая схема производства цветных портландцементов

Введение

портландцемент технологический производство

В данной курсовой работе, я рассматриваю технологию производства цветных портландцементов. Существует несколько способ получения портландцементов. Цветные портландцементы получают совместным тонким измельчением белого или цементного клинкера, активной минеральной добавки и гипса. При применении белого клинкера для получения цветных цементов используют добавки пигментов. Еще один способ получения цветных цементов, включает совместный помол общестроительного портландцемента с пигментами. По предложенному заданию, я рассматриваю производство портландцемента по последнему способу.

Цветные портландцементы относятся к числу наиболее эффективных и долговечных вяжущих материалов для изготовления разнообразных декоративных растворов и бетонов, используемых для внешней и внутренней отделки стен и конструктивных элементов зданий и сооружений.

1. Теоретический раздел

1.1 Вещественный, химический и минералогический состав вяжущего вещества

Портландцемент - один их основных материальных ресурсов современного строительства, применяемый в качестве вяжущего материала для растворов и бетонов, изделий и конструкций на их основе. Ведущее положение портландцемента среди строительных вяжущих материалов обусловлено его универсальными свойствами, позволяющими ему в совокупности с природными и искусственными заполнителями на основе широко распространенного сырья обеспечить необходимые эксплуатационные требования к наиболее массовым строительным материалам - бетону и железобетону.

Мировое производство портландцемента превышает в настоящее время 2 млрд. т и ожидается, что к 2020 г. оно достигнет 3 млрд. т.

Портландцементом называется гидравлический вяжущий материал, твердеющий на воздухе получаемый путем совместного тонкого измельчения портландцементного клинкера с гипсом и при необходимости минеральными добавками.

Клинкер служит полуфабрикатом в производстве портландцемента. Он является продуктом обжига до спекания сырьевой смеси, химический состав которой обеспечивает в готовом продукте преобладание высокоосновных силикатов кальция.

Гипсовый камень в портландцемент вводят для регулирования сроков схватывания и повышения прочности.

Тип цемента	Наименование цемента	Сокращенное обозначение цемента	Вещественный состав цемента, % от массы <*>
			Основные компоненты	Вспомогательные компоненты
			Портландцементный клинкер	Доменный или электротермофосфорный гранулированный шлак	Пуццолана	Зола - уноса	Глиеж или обожженный сланец	Микрокремнезем	Известняк
			Кл	Ш	П	З	Г	МК	И
ЦЕМ I	Портландцемент	ЦЕМ I	95-100	-	-	-	-	-	-	0-5
ЦЕМ II	Портландцемент с минеральными добавками: <**>
	Шлаком	ЦЕМ II/ А-Ш	80-94	6-20	-	-	-	-	-	0-5
		ЦЕМ II/ В-Ш	65-79	21-35	-	-	-	-	-	0-5
	Пуццоланом	ЦЕМ II/ А-П	80-94	-	6-20	-	-	-	-	0-5
	Золой - уноса	ЦЕМ II/ А-З	80-94	-	-	6-20	-	-	-	0-5
	Глиежем или обожженным сланцем	ЦЕМ II/ А-Г	80-94	-	-	-	6-20	-	-	0-5
	Микрокремнеземом	ЦЕМ II/ А-МК	90-94	-	-	-	-	6-10	-	0-5
	Известняком	ЦЕМ II/ А-И	80-94	-	-	-	-	-	6-20	0-5
	Композиционный портландцемент <***>	ЦЕМ II/ А-К	80-94	6-20	0-5
ЦЕМ III	Шлакопортландцемент	ЦЕМ III/ А	35-64	36-65	-	-	-	-	-	0-5
ЦЕМ IV	Пуццолановый цемент <***>	ЦЕМ IV/ А	65-79	-	21-35	-	0-5
ЦЕМ V	Композиционный цемент <***>	ЦЕМ V/ А	40-78	11-30	11-30	-	-	-	0-5
<*> Значения относятся к сумме основных и вспомогательных компонентов цемента, кроме гипса, принятой за 100%.<**> В наименовании цементов типа ЦЕМ II (кроме композиционного портландцемента) вместо слов "с минеральными добавками" указывают наименование минеральных добавок - основных компонентов.<***> Обозначение вида минеральных добавок - основных компонентов - должно быть указано в наименовании цемента.Примечание. В таблице приведен вещественный состав портландцемента со шлаком подтипов А и В; для остальных цементов типа ЦЕМ II и цементов типов ЦЕМ Ш - ЦЕМ V приведен вещественный состав подтипа А.

Требования к физико-механическим свойствам цемента

Класс прочности цемента	Прочность на сжатие, МПа, в возрасте	Начало схватывания, мин, не ранее	Равномерность изменения объема (расширение), мм, не более
	2 сут,не менее	7 сут,не менее	28 сут
			не менее	не более
22,5Н	-	11	22,5	42,5	75	10
32,5Н	-	16	32,5	52,5
32,5Б	10	-
42,5Н	10	-	42,5	62,5	60
42,5Б	20	-
52,5Н	20	-	52,5	-	45
52,5Б	30	-

Требования к химическим показателям цемента

Наименование показателя	Тип цемента	Класс прочности цемента	Значение показателя
Потеря массы при прокаливании, не более	ЦЕМ IЦЕМ III	Все классы	5,0
Нерастворимый остаток, не более	ЦЕМ IЦЕМ III	Все классы	5,0
Содержание оксида серы (VI) SO3, не более	ЦЕМ IЦЕМ IIЦЕМ IVЦЕМ V	22,5Н32,5Н32,5Б42,5Н	3,5
		42,5Б52,5Н52,5Б	4,0
	ЦЕМ III	Все классы
Содержание хлорид-иона Cl-, не более	Все типы <*>	Все классы	0,10 <**>
<*> В цементе типа ЦЕМ III содержание хлорид-иона Cl- может быть более 0,10 %, но в этом случае оно не должно быть указано на упаковке и в документе о качестве. <**> В отдельных случаях по специальным требованиям в цементах для преднапряженного бетона может быть установлено более низкое значение максимального содержания хлорид-иона Cl-.

По вещественному составу (ГОСТ 31108-2003), цементы подразделяют на пять типов:

- ЦЕМ I - портландцемент;

- ЦЕМ II - портландцемент с минеральными добавками;

- ЦЕМ III - шлакопортландцемент;

- ЦЕМ IV - пуццолановый цемент;

- ЦЕМ V - композиционный цемент.

Технические требования:

По цвету портландцемент подразделяют на: красный, желтый, зеленый, голубой, розовый, коричневый и черный.

По механической прочности портландцемент подразделяют на марки: 300, 400 и 500.

Портландцемент должен содержать не менее 80% клинкера, не более 6% активной минеральной добавки, не более 15% минерального, искусственного или природного пигмента или не более 0,5% органического пигмента от массы цемента.

Белый клинкер должен быть белизной не менее 68% абсолютной шкалы по ГОСТ 965-78.

Допускается для портландцемента желто-красной гаммы и коричневого цвета применять отбеленный клинкер белизной не менее 40% абсолютной шкалы, а для черного - обыкновенный клинкер.

Допускается для портландцемента желто-красной гаммы и коричневого и черного цветов применять добавки белизной не менее 40% абсолютной шкалы.

Портландцемент должен быть однородным по цвету в пределах отгружаемой партии и сохранять свой цвет при тепловлажностной обработке и воздействии ультрафиолетовых лучей.

Цвет портландцемента должен соответствовать эталону, утвержденному Минстрой материалов СССР.

Эталоном служит образец портландцемента или цементная окраска. Образцы-эталоны утверждаются для каждого завода.

Предел прочности образцов из цемента, изготовляемых и испытанных по ГОСТ 310.4-81 через 28 сут с момента изготовления, должен быть не менее значений, указанных в таблице.

Марка цемента	Предел прочности, кгс/смІ
	при изгибе	при сжатии
300	45	300
400	55	400
500	60	500

Начало схватывания цемента должно наступать не ранее 45 мин, а конец - не позднее 12 ч от начала затворения.

Портландцемент должен показывать равномерность изменения объема при испытании образцов кипячением в воде.

Тонкость помола цемента должна быть такой, чтобы при просеивании пробы сквозь сито с сеткой № 008 по ГОСТ 6613-86, проходило не менее 90% массы просеиваемой пробы.

Цемент высшей категории качества должен удовлетворять следующим дополнительным требованиям:

· обладать стабильными показателями прочности при сжатии, коэффициент вариации прочности для цемента марок 300 и 400 должен быть не более 5%, а для цемента марок 500 - не более 3%.

Красящие пигменты должны удовлетворять следующим нормативно-техническим документам:

· для цементов красного и розового цвета - руда железная красковая гематитовая по ТУ 14-9-71-74;

· для цементов голубого цвета - голубой фталоцианиновый пигмент по ГОСТ 6220-76;

· для цементов желтого цвета - желтый железоокисный пигмент по ГОСТ 18172-80;

· для цементов зеленого цвета - зеленый фталоцианиновый пигмент по ТУ 6-14-488-76;

· для цементов коричневого цвета - смесь руды железной красковой гематитовой по ТУ 14-9-71-74 и пероксида по ТУ 14-9-50-73.

1.2 Вспомогательные показатели продукта

Транспортировка:

а. Цемент транспортируют всеми видами транспорта с соблюдением Правил перевозок грузов, установленных для транспорта данного вида, и требований другой документации, утвержденной в установленном порядке.

б. Цемент без упаковки транспортируют в специализированных вагонах-цементовозах, автоцементовозах и судах.

в. Цемент в упаковке транспортируют в универсальных транспортных средствах (крытых вагонах, автомобилях и судах) транспортными пакетами, в контейнерах или поштучно (мешками).

г. Цемент в мелкой расфасовке транспортируют в крытых вагонах или автомобильным транспортом в специальных емкостях.

д. Транспортирование цемента пакетами в термоусадочной пленке железнодорожным транспортом осуществляют в соответствии с Техническими условиями на размещение и крепление пакетов, сформированных из мешков цемента с использованием термоусадочной пленки, в четырехосных полувагонах.

е. Транспортные пакеты формируют с применением плоских поддонов по ГОСТ 9078, термоусадочной полиэтиленовой пленки по ГОСТ 25951 или других средств пакетирования по соответствующим нормативным документам.

ж. Пакеты в термоусадочной пленке должны быть герметичны и плотно обжаты пленкой со всех сторон. Габариты пакета должны быть следующими: длина -- 1260--1290 мм, ширина -- 1030--1060 мм, высота -- 880 -- 950 мм. Ширина проема на уступе цокольной части должна быть не менее 100 мм с каждой стороны пакета, высота -- не менее 90 мм. Масса пакета нетто -- не более 2000 кг.

з. Цемент в мягких контейнерах транспортируют железнодорожным транспортом в полувагонах или на платформах; в судах в трюме или на открытой палубе; в бортовых автомобилях.

и. Контейнеры, применяемые для транспортирования цемента, должны соответствовать требованиям нормативных документов на них.

к. Изготовитель обязан поставлять цемент в исправном и очищенном транспортном средстве.

л. При транспортировании цемента без упаковки или в мешках он должен быть защищен от воздействия влаги и загрязнения.

Хранение:

а. Цемент должен храниться раздельно по типам (видам) и классам прочности (маркам): в неупакованном виде -- в силосах или других закрытых емкостях, а цемент в упаковке -- в сухих помещениях.

Смешивание цементов различных типов (видов) и классов прочности (марок), а также загрязнение его посторонними примесями и увлажнение не допускаются.

Не допускается хранить цемент без упаковки в складах амбарного типа.

б. При хранении мешки с цементом укладывают вплотную на поддоны в штабели по высоте не более 1,8 м с обеспечением свободного подхода к ним.

в. Допускается хранение цемента в мягких контейнерах и пакетах, изготовленных с применением водонепроницаемых материалов, под навесом или на открытых площадках при условии целостности водонепроницаемой упаковки.

Для предотвращения примерзания мягких контейнеров и пакетов их следует укладывать на поддоны в штабели высотой не более трех ярусов.

Гарантии изготовителя:

Изготовитель гарантирует соответствие цемента всем требованиям настоящего стандарта при соблюдении правил его транспортирования и хранения при поставке в таре в течение 45 сут. После отгрузки для быстротвердеющих и 60 сут., для остальных цементов, а при поставке навалом - на момент получения цемента потребителем, но не более чем 45 сут после отгрузки для быстротвердеющих и 60 сут. для остальных цементов.

1.3 Сырьевые материалы и их основные и вспомогательные показатели качества

Для получения портландцемента применяют, главным образом, карбонатные и глинистые породы. Кроме того, в качестве сырьевых материалов можно использовать и другие природные виды сырья, а также искусственные материалы, получаемые в виде отходов тех или иных производств. К ним относятся основные и кислые доменные шлаки, отходы, получаемые при производстве глинозема, белитовый (нефелиновый) шлам, отходы от переработки горючих сланцев, зола и др. Помимо основных сырьевых материалов в производстве портландцемента используют и различные корректирующие добавки.

Карбонатные породы - известняк, мел, известковый туф, мергелистый известняк, мергель и т.п.

Глинистые породы - глина, суглинок, глинистый сланец, лёсс, лёссовидный суглинок. Глины содержат примеси в виде железистых соединений, кварца, карбонатов кальция и магния, гипса, полевого шпата и ряда других веществ.

Белитовый шлам - получаемый в виде отходов при производстве нефелинов глинозема белитовый (нефелиновый) шлам по составу занимает промежуточное положение между портландцементом и основным доменным шлаком.

Корректирующие добавки - чаще всего используют железосодержащие корректирующие добавки.

По согласованию с потребителем допускается введение в портландцемент при его помоле поверхностно-активных пластифицирующих и гидрофобизирующих добавок в количестве не более 0,3% его массы в пересчете на сухое вещество.

Допускается вводить в портландцемент специальные добавки, улучшающие его декоративные свойства, в количестве не более 2% массы цемента.

Портландцементный клинкер.

Химический состав портландцементного клинкера характеризуется следующими пределами содержания главных окислов (%): CaO - 62-67; SiO2 - 24-24; Al2O3 - 4-7; Fe2O3 - 2 - 5; MgO, SO3 и др. - 1,5 - 4. Цветной же портландцемент готовят из маложелезистого клинкера, отличающегося от обычного повышенным содержанием SiO2 (23.5-25.5%) , Al2O3 (5.5-7%), а главное незначительным количеством Fe2O3 (до 0,4-0,5%).

При обжиге сырьевых смесей в результате ряда химических реакций образуется комплекс минералов, слагающих клинкер и выделяемых в виде образований различной формы, размера и структуры

Минералогический состав клинкера. Важнейшими минералами портландцементного клинкера являются алит (C3S), белит (C2S), трехкалъциевый алюминат (С3А) и алюмоферрит (C4AF).

Алит -- важнейший клинкерный минерал-силикат, определяющий высокую прочность, быстроту твердения и ряд других свойств портландцемента. В клинкере он содержится обычно в количестве 45--60%.

Алит является твердым раствором наиболее насыщенного известью соединения в системе СаО - SiO2. Алит является основным носителем прочности. Он схватывается в течение нескольких часов и относительно быстро наращивает прочность. Установлено, что моноклинный алит гидратируется быстрее, а триклинный приобретает более высокую прочность в поздние сроки твердения.

Белит -- второй основной минерал ПЦ клинкера, отличается медленным твердением, но обеспечивает достижение высокой прочности при длительном твердении портландцемента.

Трехкальциевый алюминат - по сравнению с другими клинкерными минералами твердеет наиболее быстро, существенно ускоряя твердение цемента в раннем возрасте и не вызывая увеличения конечной прочности.

Кремнезем - одна из важнейших составных частей клинкера. Он связывает СаО в силикаты, способные к гидравлическому твердению. Увеличенное содержание SiO2 в клинкере ведет к замедлению схватывания и твердения. Однако цементы с повышенным содержанием SiO2, обладают высокой прочностью поздние сроки твердения. При их гидратации выделяется умеренное количество теплоты, они отличаются повышенными водо- и сульфатостойкостью.

Глинозем - основном компонент алюминатов, повышение его содержания обусловливает быстрое схватывание и ускоренное твердение (Rcж. 3 суток).

Fe2O3 служит плавнем и улучшает спекание клинкера, а также является красящим оксидом. Цементы с высоким содержанием Fe2O3и малым содержанием глинозема характеризуются повышенной сульфатостойкостью.

MgO нежелательная примесь в клинкере. Содержание его в обычном клинкере ограниченно 5 %.

ТiО2 попадает в клинкер из глинистого сырья, его содержание в клинкере редко превышает 0,3 %. Этот оксид -- полезный компонент клинкера, способствует улучшению его кристаллизации.

Mn2O3 содержится в клинкере в заметных количествах лишь тогда, когда в сырьевую смесь вводят вместо глинистого компонента доменный шлак.

Cr2O3 также может попадать в клинкер при использовании в качестве сырья различных вторичных продуктов. В количестве 0,1 - 0,3 %, он является легирующей добавкой, увеличивает скорость твердения в начальные сроки, в количестве 1 - 2 % - замедляет интенсивность роста прочности.

Ангидрид серной кислоты SO3 необходим для регулирования сроков схватывания.

Фосфорный ангидрид P2O5 и оксид хрома Cr2O3 оказывают легирующее действие на клинкер, увеличивая интенсивность твердения цемента в первые сроки и повышая его конечную прочность.

Гипсовый камень должен удовлетворять требованиям ГОСТ 4013-74.

-Гипсовый камень, используемый для производства вяжущих материалов должен соответствовать требованиям ГОСТ 4013-82. Добыча и переработка камня производиться по техническому регламенту, утвержденному в установленном порядке.

- Гипсовый камень по содержанию гипса и гипсоангидритовый камень по суммарному содержанию гипса и ангидрита в пересчете на гипс подразделяют на сорта.

Содержание гипса в гипсовом камне определяют по кристаллизационной воде, а в гипсоангидритовом камне -- по серному ангидриту (SO3 )

Сорт	Содержание в гипсовом камне %
	Гипс ( Са2SO4*H2O)	Воды
1	95	19.88
2	90	18.83
3	80	16.74
4	70	14.64

- Для производства цемента должны использовать гипсовый и гипсоангидритовый камень. В гипсоангидритовом камне должно быть не менее 30 % гипса (CaSO4*2H2O).

- Гипсовый и гипсоангидритовый камень применяют в зависимости от размера фракции.: 0 - 60 мм - гипсоангидритовый и гипсовый камень для производства цемента.

- Фракции размером 0 - 60 мм не должны содержать камня размером 0 - 5 мм более 30 %.

В отдельных случаях по согласованию с потребителем доля содержания фракции размером 0 - 5 мм допускается более 30 %, но не должна превышать 40 %.

Приемка камня

1. Камень должен быть принят техническим контролем предприятия изготовителя.

2. Приемку и поставку камня осуществляют партиями. В состав партии включают камень одного вида, сорта и фракции.

3. При отгрузке камня железнодорожным и водным видами транспорта. Размер партии устанавливают в зависимости от годовой мощности карьера:

1000т - при годовой мощности до 1000000т.

2000т - свыше 1000000т.

Допускается отгружать партии камня меньшей массы.

4. При отгрузке камня автомобильным транспортом партией считают количество камня одного сорта, одной фракции, отгружаемого одному потребителю в течение суток.

5. Количество поставляемого камня определяют по массе. Камень отгруженный в вагонах или автомобилях, взвешивают на железнодорожных или автомобильных весах. Массу камня отгруженного в судах, определяют по осадке судна.

6. Изготовитель должен определять фракционный состав камня не менее одного раза в квартал, также при замене технологического оборудования или при переходе от одного забоя в другой при разработке пласта гипсового камня.

7. Потребитель имеет право контрольную проверку соответствия камня требованием стандарта, применяя при этом порядок подбора и метода испытания. Потребитель приобретает пробы после загрузки транспортных средств, изготовитель - перед и во время погрузки.

8. Пробы отбирают не менее чем из 10 мест равными частями на различной глубине, при отгрузке ж/д и водным транспортом, а при отгрузке автомобильным не менее чем 5 машин.

9. Минимальную массу общей пробы определяют в зависимости от максимального размера фракции:

50 кг - при максимальном размере фракции 60 мм.

300 кг - при максимальном размере фракции 300 мм

10. Если при испытании пробы получены неудовлетворительные результаты, проводят повторные испытания, пробы камня, отобранные из той же партии. При неудовлетворительном результате повторных испытаний, партия приемке не подлежит.

Требования к транспортированию и хранению.

1. Гипсовый и гипсоангидритовый камень поставляют навалом всеми видами транспортных средств.

2. Камень транспортируют железнодорожным транспортом в соответствии с Правилами перевозок грузов и Техническими условиями погрузки и крепления грузов, утвержденными Министерством путей сообщения.

3. Предприятие-изготовитель должно сопровождать каждую отгружаемую партию документом о качестве установленной формы, в котором указывают:

- наименование и адрес предприятия-изготовителя;

- наименование камня;

- номер партии, дату отправки и объем партии;

- сорт, размер фракции;

- обозначение настоящего стандарта.

4. Гипсовый камень, предназначенный для производства гипсовых вяжущих, применяемых в фарфорофаянсовой, керамической к медицинской промышленности, а также белого, декоративного и гипсоглиноземистого расширяющегося цемента, должен храниться у потребителя в закрытых складах.

5. При транспортировании и хранении камень должен быть защищен от загрязнения посторонними примесями.

Минеральные пигменты, их характеристики и применение в строительстве.

Архитектурные достоинства и долговечность изделий из цветных портландцементов в равной степени зависят как от качества цементного клинкера - белизны, активности, так и от технических свойств пигментов и красковых руд, введенных в состав цветного цемента.

Однако выбор надлежащего качества пигментов для производства цветных портландцементов осложняется слабым развитием их производства.

Принято различать два основных вида пигментов:

1) минеральные, в том числе синтетические и природные, получаемые тонким измельчением красковых руд;

2) органические.

В отличие от красителей, пигменты нерастворимы в воде, масле и других растворителях и способны придавать окраску другим веществам и материалам при тесном смешении в дисперсном состоянии с другими дисперсными материалами или образовывать тонкозернистые суспензии с водой, маслом и т. д. для покрытия окрашиваемой поверхности.

Среди большого числа минеральных неорганических пигментов, в состав хромофора которых часто входят более редкие элементы, такие как, например, свинец, цинк, кобальт, хром, кадмий, титан и другие, наиболее доступны и перспективны для производства цветных портландцементов железоокисные пигменты.

По цвету железоокисные пигменты подразделяются на желтые, красные, коричневые, черные. Хромофором во всех случаях являются различные окислы и гидроокислы железа. Так, носителем желтого цвета пигмента является в основном трехводный гидрат окиси железа - Fe2O3 3H2O. Красный железоокисный пигмент представляет собой почти чистую окись железа - Fe2O3, преимущественно в виде мельчайших кристаллов гексагональной формы. Черный железоокисный пигмент представляет собой в основном соединение FеO Fe2O3, соответствующее магнетиту (Fe3O4), и имеет кристаллы кубической системы.

Технологический процесс в целом достаточно сложен и, по состоянию на данное время, еще не гарантирует получения вполне стабильного по цвету продукта. Объясняется это тем, что на форму и размеры кристаллов количество гидратной воды, от которых в значительной мере зависит цвет пигмента, в сильной степени влияют условия их осаждения, температура прокаливания и другие факторы.

Красный железоокисный пигмент, называемый редоксайд, содержит до 95% Fe2O3. Цвет его в зависимости от небольших изменений в технологическом процессе приобретает различимые глазом оттенки.

Красный железоокисный пигмент характеризуется большой красящей способностью, щелочестойкостью, светостойкостью. Для получения цветных портландцементов красной гаммы от светло-красного (розового) до красного и терракотового цвета к клинкеру белого цемента при помоле добавляют редоксайд от 0,5 до 0,8%

Основными и широко распространенными природными минеральными пигментами являются: охра от светлого до темно-желтого цвета; сурик железный - вишнево-красный; мумия - розовая и красная; менее распространены: сиена - темно-желтая; умбра - коричневая, а также коричневый и черный марганцовый пигменты.

Хромофором перечисленных пигментов являются водные и безводные окислы железа и марганца. Пигменты этой группы отличаются большой стойкостью к свету, щелочам и атмосферным воздействиям и хорошей красящей способностью. Небольшие добавки их к цементу не оказывают вредного влияния на прочность цементного камня.

Добавка природных пигментов в количестве от 1 до 15% позволяет получать широкую гамму цветных портландцементов. Производство природных пигментов несложное и сводится в основном к рудоразборке, дроблению, сушке и измельчению породы - красковой руды.

Ввиду небольшого объема производства молотые природные пигменты, так же как синтетические железноокисные и органические пигменты, для производства цветного портландцемента в ближайшее время смогут предоставляться лишь в ограниченном количестве. Поэтому для массового производства цветных цементов необходима равноценная замена указанных пигментов. Практическое значение в этом отношении имеют красковые руды.

Красящие пигменты должны обладать щелоче- и светостойкостью, не должны содержать примесей, оказывающих вредное влияние на морозостойкость и прочность цементного камня, и соответствовать нормативно-технической документации на пигменты и красители.

1.4 Анализ существующих технологических схем производства продукта

Производство портландцемента складывается, в основном, из следующих операций: добычи сырья; приготовления сырьевой смеси, состоящего из дробления, помола и её гомогенизации; обжига сырьевой смеси; помола обожженного продукта (клинкера) в тонкий порошок.

Существует два основных способа производства - мокрый и сухой. При мокром способе сырьевую смесь измельчают совместно с водой. Получаемая сметанообразная жидкость - шлам - содержит 32-45% вода. По сухому способу сырьевые материалы предварительно высушивают, а затем совместно измельчают. Полученный тонкий порошок называют сырьевой мукой.

Каждый из способов имеет положительные и отрицательные стороны. В водной среде облегчается измельчение материалов и быстро достигается однородность смеси, но расход топлива на обжиг смеси в 1,5-2 раза больше, чем при сухом способе. Развитие сухого способа длительное время ограничивалось вследствие низкого качества получаемого клинкера. Однако успехи в технике помола и гомогенизации сухих смесей обеспечили качество портландцемента.

В настоящее время получает всемирное развитие сухой способ производства цемента с печами, оборудованными циклонными теплообменниками и реакторами - декарбонизаторами. Производительность такой линии составляет 3000 тонны клинкера в сутки. При этом способе производства цемента расход топлива снижается на 30-40% по сравнению с мокрым, а металлоемкость в 2,5-3 раза.

Производство цемента по сухому способу экономичнее, чем по мокрому отсутствует: процесс образования шлама, можно совместить отдельные звенья технологической схемы в одном агрегате - мельница самоизмельчения «Аэрофол», усреднительные склады, мельницы помола сырьевых материалов с подсушкой и др. При сухом способе поступающие на завод сырьевые материалы в виде мергеля, известняка и глины подвергают дроблению в дробилках типа С-776 до зерен крупностью 2,5мм. Приготовленный дробленый материал ленточными транспортерами подают на склад сырья, где сырьевые компоненты усредняют, с помощью усреднительных машин, до установленного норматива по химическому составу и подают и подают далее в бункера мельниц. Из последних сырьевые компоненты вместе с добавками через дозаторы по массе поступают в приемную устройства помольных агрегатов, где их измельчают до требуемой фракции, подсушивают за счет тепла отходящих газов из вращающихся печей и подвергают сепарации.

Измельченный в мельнице материал выгружают потоком газов через циклоны - разгружатели с помощью мельничного вентилятора. Далее мука поступает в коррекционные силосы, где она гомогенизирует и перегружается в расходные силосы. Из силосов сырьевую смесь подают пневмоподъемниками в загрузочное устройство, оснащенное дозаторами по массе, и далее в циклонные теплообменники вращающейся печи. В теплообменниках сырьевая смесь нагревается встречными горячими газами вращающейся печи до t=750-800°C и частично декарбонизируется, после чего поступает в печь на обжиг.

Обжиг клинкера при сухом способе производства осуществляется во вращающихся печах, состоящих обычно из четырех соединенных циклов, через которые направляются отходящие из печи газы; навстречу газам сверху вниз через циклоны поступает сухая измельченная сырьевая шихта; за 25-30 секунд она нагревается до 750-800°C и декарбонизирует на 30-40%.такая современная печь имеет производительность 3000 т/с при удельном расходе тепла 3,2 - 3,4 МДж/кг клинкера.

Основными способами изготовления цветных портландцементов являются следующие:

1) совместный помол белого и цветного клинкера с некоторыми щелочестойкими пигментами и природными красковыми рудами в количестве 0,5-10%

2) помол цветных клинкеров, цвет которых обусловлен введением в сырьевую смесь хромофоров.

Чтобы получить цветные портландцементы по первому способу, применяют такие щелочестойкие пигменты: охру - для желтого, сурик железный - для красного, железооксидные пигменты - для желтого, коричневого ,красного, оксид хрома - для зеленого , пиролюзит - для коричневого и черного, сажу - для черного, ультрамарин - для голубых тонов.

Мокрый способ производства:

Сухой способ производства:

1.5 Контроль производства.

Качество выпускаемой продукции в значительной степени зависит от правильной организации процесса производства и строгого соблюдения установленной технологической дисциплины. Только систематический контроль за качеством сырья, полуфабриката и готового продукта на всех стадиях производственного процесса может обеспечить соблюдение такой дисциплины. Технологический контроль производства возлагается на заводскую лабораторию. Кроме общезаводского на цементных заводах имеются еще и цеховые лаборатории, ведущие текущий (оперативный) контроль производства непосредственно в основных цехах завода.

Заводская лаборатория отвечает наряду с руководством завода за качество выпускаемой продукции. Она определяет физико-механические и физико-химические характеристики сырьевых материалов и поддержаниии готовой продукции, осуществляет координационный контроль за производством цемента, разрабатывает нормативы технологической карты завода: устанавливает состав сырьевой смеси и её влажность, режим обжига, дозировку гипса и добавок, тонкость помола цемента и т.п.

Оперативный контроль, осуществляемый в цехах, заключается в соблюдении установленных технологических нормативов, качества полуфабрикатов и готовых продуктов на отдельных пределах производства и поддержании оптимальных режимов работы агрегатов.

Текущий контроль сырья заключается в определении его химического состава, которое состоит главным образом в установлении титра (содержании CaCO3) в карбонатных породах, определении силикатного и глиноземного модулей глинистых материалов, а также влажности сырья.

Контроль работы сырьевого отделения заключается в проверке влажности и степени измельчения сырьевых материалов ,правильности их дозировки при поступлении в мельницу, тонкости помола в ней материалов, влажности и химического состава сырьевой смеси.

У выходящего из печи клинкера определяют 1-2 раза в смену содержание свободной окиси кальция .

Для физико-механических испытаний отобранные пробы клинкера размалывают в лабораторной мельнице до удельной поверхности 3000 ±100см2/г. Определяют сроки схватывания, равномерность изменения объема и показатели прочности.

Для контроля качества отправляемого потребителю цемента проводят стандартные испытания каждой партии цемента.

Для каждой отражаемой партии цемента устанавливают марку, характеризующую 28-суточную прочность на основе результатов текущего контроля производства в краткие сроки (гарантийная марка).

Химический анализ и механические испытания портландцемента осуществляют в соответствии со стандартами на эти методы испытаний.

2. Расчетно-проектный раздел

2.1 Расчетная функциональная технологическая схема производства продукта

2.2 Составление материального баланса основной технологической установки

Исходной величиной при расчете является заданная годовая производительность предприятия по выпуску: цветного портландцемента - 300 000 т/год. При расчете материального баланса содержание клинкера и минеральных добавок принимается за 100 %, гипса и технологических добавок - сверх 100% - затем осуществляется перерасчет на 100 % в общем.

Материальный баланс

Компонент	Вход	Выход
	% По ГОСТ 15825-80	%	т/ч	%	т/ч
1. ПЦ клинкер	80	73,94	36,93	73,94	36,93
2. Пигменты(сурик железный)	15	13,86		13,86
3. Гипсовый камень	7,2	6,65		6,65
4. Минеральные добавки	6	5,55		5,55
?	108,2	100		100
4. Физическая влага		1,031		1,031

?W = 6,65*(3,5/100)+73,94*(1/100)+5,55*(25/100) = 2,34> 2% => мин. добавку нужно сушить.

?W =73,94 *(1/100)+ 6,65*(3,5/100) = 0,969 < 2% => другие компоненты сушить не надо.

2.3 Расчет производственной программы технологической линии

Исходя из выбранной технологической схемы, производим расчет производственной программы, определяем годовую и часовую производительность продукта и его компонентов, приходящуюся на технологическое оборудование, с учетом потерь.

При расчете принимаем за исходные значения:

Производительность цветного портландцемента должна составлять 300 000 тонн в год.

Механические потери распределяем таким образом, чтобы их общая сумма условно не превышала 3% в год. Физико-химические соответственно влажности компонентов.

Коэффициент рабочего времени берется равным K=0,95 у механического оборудования и К=0,8 у теплового оборудования. Этот коэффициент учитывает время на ремонт оборудования.

Рабочих дней в году принимаем 365.

Количество смен в сутки -3.

Количество часов в смену - 8.

Стадии процессов	G тыс *т/год	Потери, %	Расчет рабочего времени	Производительность
		мех.	физ.	хим.	Сутки раб. в год	смен в сутки	часы раб .в сутки	коэф. использ. оборудования	общее кол-во часов в год	т/ч	м3/ч
Вагон	300				365	3	8	0,95	8322	36,05	25,75
Силос	303	+1			365	3	8	0,95	8322	36,41	26,01
Помол	307,34	+0,4	+1,031		365	3	8	0,95	8322	36,93	28,41
Клинкер ПЦ(m=73,94%)	227,11				365	3	8	0,95	8322	27,29	19,49
Бункер +Дозатор	227,11				365	3	8	0,95	8322	27,29	19,49
Дробление	227,11				365	3	8	0,95	8322	27,29	20,99
Склад сырья	228,02	+0,4			365	3	8	0,95	8322	27,4	21,07
Мин. Добавка (m=5,5%)	16,89				365	3	8	0,95	8322	2,03	1,35
Бункер +Дозатор	16,89				365	3	8	0,95	8322	2,03	1,35
Сушка	21,11		+25		365	3	8	0,95	8322	2,54	1,95
Дробление	21,11				365	3	8	0,95	8322	2,54	1,95
Склад сырья	21,20	+0,4			365	3	8	0,95	8322	2,55	1,96
Гипсовый камень (m=6,65%)	20,43				365	3	8	0,95	8322	2,45	1,63
Бункер +Дозатор	20,43				365	3	8	0,95	8322	2,45	1,63
Дробление	20,43				365	3	8	0,95	8322	2,45	1,63
Склад сырья	20,51	+0,4			365	3	8	0,95	8322	2,46	1,82
Пигменты (сурик железный) (m=13,86%)	42,57				365	3	8	0,95	8322	5,12	4,27
Бункер	42,57				365	3	8	0,95	8322	5,12	4,27
Склад сырья	42,74	+0,4			365	3	8	0,95	8322	5,14	4,28

2.4 Подбор основного оборудования

На основании производственной программы с помощь каталогов на оборудование подберём технологическое оборудование:

1. Подберем дробилку для клинкера ПЦ (фр. < 80 мм , W < 1) [Бауман В.А., Клушанцев Б.В., Мартынов В.Д. Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций]

По производственным расчетам производительность дробилки для клинкера ПЦ должна составлять 27,29 т/ч или 19,49 м3/ч.

Конусная дробилка (КСД - 900Гр)

Производительность, т/ч - 36-55

Диаметр основания подвижного конуса, мм - 900

Наибольший размер загружаемого материала, мм - 100

Размер выходной щели, мм 15-40

Частота вращения эксцентрической втулки, об/сек - 5,5

Мощность эл. двигателя, кВт - 55

Масса (без электрооборудования), т - 12,5

2. Подберём дробилку для гипсового камня (фр. =40- 60 мм, W < 3,5 %)[ Бауман В.А., Клушанцев Б.В., Мартынов В.Д. Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций]

По произведенным расчётам производительность должна составлять 2,45 т/ч или 1,63 м3/ч:

Щековая дробилка (ЩДС1,6х2,5)

Размеры загрузочного отверстия (длина х ширина), м - 0,16х0,25

Наибольший размер загр. куска, м - 0,13

Номинальный выход на щель,м - 30

Производительность на номинальной щели, м3/ч - 3,0

Мощность электродвигателя, кВт - 7,5

Габаритные размеры, м:

длина - 0,88

ширина - 1,07

высота - 1,085

Масса без двигателя, т - 1,37

3 Подбор дробилки для минеральных добавок(фр. <100мм, W < 25 %)[ Бауман В.А., Клушанцев Б.В., Мартынов В.Д. Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций]

По производственным расчетам производительность должна составлять 2,03т/ч или 1,35 м3/ч:

Щековая дробилка (ЩДС1,6х2,5)

Размеры загрузочного отверстия (длина х ширина), м - 0,16х0,25

Наибольший размер загр. куска, м - 0,13

Номинальный выход на щель,м - 30

Производительность на номинальной щели, м3/ч - 3,0

Мощность электродвигателя, кВт - 7,5

Габаритные размеры, м:

длина - 0,88

ширина - 1,07

высота - 1,085

Масса без двигателя, т - 1,37

4. Побор сушильной установки для мин. добавок. [http://www.lentehstroy.ru/building/termin-c/2/]

По производственным расчётам производительность сушилки для доменного шлака должна составлять 2,54 т/ч или 1,95 м3/ч

Сушильный барабан СМ-45Б

Диаметр барабана, мм - 1600

Длина барабана, мм - 8000

Мощность электродвигателя, кВт- 7,0

Габаритные размеры, мм:

длина - 10000

ширина - 3000

высота - 3500

Производительность т/ч - 2,7

Масса, т - 15,0

5. Подбор мельниц для помола компонентов:[ Бауман В.А., Клушанцев Б.В., Мартынов В.Д. Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций]

По расчётным характеристикам производительность мельницы должна быть 36,91 т/ч или 28,39 м3/ч.

Трубная барабанная мельница (3,2х8,5)

Размеры барабана, м

внутренний диаметр - 3,2

рабочая длина - 8,5

Частота вращения барабана, об/мин - 18,7

Производительность, т/ч - 50

Мощность эл. двигателя в кВт - 1250

Масса (без электродвигателя и мелющих тел), т - 215.

2.5 Ориентировочный подбор основного теплотехнического оборудования

Наименование оборудования	Кол-во оборудования (n)	/ч	Производительность G, т/ч	Кис	Мощность N, кВт
		Gпасп.	Gфак.		Nпасп.	Nфак.
		ед.	n	ед.	n		ед.	n	ед.	n
Конусная дробилка	1		36	36	27,29	27,29	0,76	55	55	41,8	41,8
Щековая дробилка	2	3,0		6,0	1,35	2,7	0,45	7,5	15	3,38	6,76
Трубная барабанная мельница	1		50	50	36,91	36,91	0,74	1250	1250	925,0	925,0
Сушильный барабан	1		2,7	2,7	2,54	2,54	0,94	7,0	7,0	6,58	6,58

Примечание: ; .

2.6 Сравнение стоимости цветных портландцементов

Введение пигментов увеличивает стоимость цемента, и как правило, снижает прочность, поэтому эффективным является получение цветных клинкеров. Производство их организованно на трех цементных заводах

Список используемой литературы.

1. Ю.М. Бутт, М.М. Сычев, В.В. Тимашев Химическая технология вяжущих материалов - М: Высш. школа, 1980-472с., ил.

2. Бауман В.А., Клушанцев Б.В., Мартынов В.Д. Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций М.: Машиностроение, 1981. - 324с.

3. ПащенкоА.А., Сербин В.П., Старчевская Е.А. Вяжущие материалы. Киев. Головное издательство издательского объединения «Вица школа», 1985. - 440с.

4. Ю.М. Бутт, Технология цемента и других вяжущих материалов - М., Стройиздат, 1976, с 407

5. Л.И. Дворкин, О.Л. Дворкин, Строительные минеральные вяжущие материалы. - Москва: Инфра-Инженерия, 2011 - 544с.

6. Л.М. Сулименко Технология минеральных вяжущих материалов и изделий на их основе, - М.: Высш. шк., 2005 - 334с. ил.

7. "ГОСТ 15825-80. Портландцемент цветной. Технические условия" (утв. Постановлением Госстроя СССР от 01.12.1980 N 182)

8. "ГОСТ 31108-2003. Цементы общестроительные. Технические условия" (введен в действие Постановлением Госстроя РФ от 21.06.2003 N 93)

Размещено на Allbest.ru