Технология производства портландцемента

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

21-й век является высокоиндустриальным этапом в развитии технологий. Отдельной индустриальной отраслью является строительная индустрия, высокий уровень которой позволяет развиваться всем остальным технологическим направлениям.

Конечной целью строительной индустрии является возведение зданий и сооружений.

Одно из первых мест среди строительных материалов занимают вяжущие вещества, главным образом портландцемент. Портландцементом называют искусственные, порошкообразные вяжущие материалы, которые при взаимодействии с водой, с водными растворами солей или другими жидкостями образовывают пластичную массу, которая со временем затвердевает и превращается в прочное камневидное тело - цементный камень.

Основная тенденция технического развития цементной промышленности Казахстана - модернизация производства за счет внедрения сухого способа и уменьшения доли мокрого. Эту тенденцию подтверждает также опыт мировой цементной промышленности по внедрению печных систем с реакторами-декарбонизаторами различных типов, которыми оснащаются новые расширяемые и реконструируемые цементные заводы.

Среди строительных материалов портландцементу принадлежит ведущее место. В современной строительной практике портландцемент применяют для изготовления монолитного и сборного бетона, железобетона, асбестоцементных изделий, строительных растворов, многих других искусственных материалов, скрепления отдельных элементов (деталей) сооружений, и др. Цемент и получаемые на его основе прогрессивные строительные материалы успешно заменяют в строительстве дефицитную древесину, кирпич, известь и другие традиционные материалы.

Портландцементный клинкер состоит из 64…67 % (по массе) из извести (СаО) и 33…36 % алюмосиликата. Самой массовой породой в природе, содержащей известь, являются карбонаты.

Запасы карбонатных пород на Земле практически неисчерпаемы. Они относятся к осадочным горным породам, которые покрывают Земной шар слоем 16…35 км и составляют около 10 % массы Земли. Количество карбонатов в осадочных породах до 45%. Состав карбонатов: карбонаты кальция и магния примерно по 30 %, доломиты - примерно 35 %, остальное - карбонаты железа, марганца, цинка и др. Однако, покрывая Землю непрерывным слоем, большая часть осадочных пород укрыта мировым океаном. Выход же карбонатов на континентальные поверхности планеты не везде доступен. Разрабатываются, как правило, те месторождения карбонатов, которые залегают недалеко от поверхности. Среди доступных месторождений основную массу составляют месторождения доломитов, которые имеются практически повсеместно, на втором месте карбонаты кальция и относительно небольшое количество доступных месторождений карбонатов магния. Основными потребителями карбонатов кальция являются (в порядке объемов потребления):

- цветная и черная металлургия (содержание СаО в породе не менее 51 %), до 65 %;

- химическая промышленность (наиболее чистые породы, содержание СаО

53…55 %), 15 - 18 %);

- производство портландцемента (содержание СаО в породе не ниже 50 %), 12 -15 %;

- производство строительных материалов (содержание СаО в породе не ниже 45 %) 3 - 4 %;

- прочие (отделочные материалы, заполнитель в бетоны, щебень для дорог и др.) около 2 %.

Для получения портландцемента с заданными специальными свойствами используют следующие основные меры:

1) регулирование минерального состава и структуры цементного клинкера, оказывающего решающее влияние на все строительно-технические свойства цемента;

введение минеральных и органических добавок позволяющих направленно изменять свойства вяжущего, экономить клинкер, уменьшать расход цемента в бетоне;

оптимизацию тонкости помола и зернового состава цемента, влияющих на скорость твердения, активность, тепловыделение и другие свойства цемента.



1. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ, СЫРЬЯ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Карбонатные породы широко распространены в природе, что способствует развитию на их основе производства цемента. Из карбонатных пород используют известняк, мел, известняк-ракушечник, мрамор, известковый туф, мергели, доломиты и др. Все эти породы содержат в основном углекислый кальцит CaCO? . Известняки состоят из кристаллов кальцита различных размеров. Мел представляет собой рыхлую, слабо сцементированную породу с землистым илом. Качество карбонатного сырья зависит от его структуры, количества примесей, равномерности их распределения в массе сырья. Для производства цемента пригодны карбонатные породы при содержании 40-43,5 % CaО и 3,2-3,7 % MgO. Желательно, чтобы содержание Na2O и К 2О в сумме не превышало 1 %, а SO? - 1,5-1,7 %. Более благоприятны породы с постоянным химическим составом и однородной мелкокристаллической структурой. полезны примеси тонкодисперсных глин и аморфного кремнезема при равномерном их распределении в карбонатной породе. Особым видом карбонатного сырья является мергель - переходная горная порода от известняков к глинам. Мергель представляет собой природную тонкодисперсную смесь осадочного происхождения глинисто-песчаных пород(20-50%) и углекислый кальция (50-80 %). В зависимости от содержания CaCO? мергели подразделяются на песчаные, глинистые и известковые. Наиболее ценное сырье - известковый мергель, содержащий 75-80 % CaCO? и 20-25 % глины. По химическому составу он близок к портландцементной сырьевой смеси. Такой состав сырья существенно упрощает технологию производства. Мергели, в которых содержание CaCO? соответствует составу портландцементной сырьевой смеси, называют натуральной. От качества сырья зависят температура обжига, производительность печей и свойства конечного продукта. Чем выше плотность известняков, тем труднее идет процесс обжига. Свойства сырья влияют на выбор обжигового агрегата.

Доломит -- двойная углекислая соль магния и кальция (МgСОз-СаСОз)--слагает горные породы осадочного происхождения. Истинная плотность доломита 2,85-- 1,95 г/см?. Обычно доломиты содержат около 20 % MgO, 30 % СаО и 45 % С0?. В природе доломит встречается значительно чаще, чем магнезит.

Обжигая доломиты при разных температурах, можно изготовлять каустический доломит, состоящий из MgO и СаСОз и получаемый при 650--750 °С с последующим измельчением; доломитовый цемент, состоящий из MgO, СаО и СаСОз и получаемый при 750--850°С с последующим измельчением в тонкий порошок, он затворяется водой, а по показателям прочности при сжатии трамбованных образцов из раствора 1:3 через 28 сут твердения на воздухе характеризуется марками 25--50, а также доломитовую известь, состоящую из оксидов магния и кальция и получаемую при 900--950 °С. Доломит, обжигаемый до спекания при 1400--1500 °С, применяют в качестве огнеупорного материала. Он не взаимодействует с водой и поэтому не обладает вяжущими свойствами.

Каустический доломит должен содержать не менее 15 % MgO и не более 2,5 % СаО своб., а значение п. п. п. должно быть в пределах 30--35 %* Его качество определяется содержанием MgO и температурой обжига.

Производство каустического доломита принципиально не отличается от производства каустического магнезита. Доломит в заводских условиях обжигают при 650-- 750 °С в шахтных печах с выносными топками и во вращающихся печах. При затворении каустического доломита растворами солей магния СаО реагирует с ними, образуя хлористый или сернокислый кальций, что отрицательно отражается на качестве затвердевшего каустического доломита.

Каустический доломит должен измельчаться до остатка на сите № 02 не более 5 %, а на сите № 008 не более 25 %. Его вяжущие свойства значительно улучшаются при более тонком помоле. Каустический доломит затворяют водными растворами солей хлористого и сернокислого магния обычно той же концентрации, что и каустический магнезит. Схватывание и твердение каустических доломита и магнезита обусловлены в основном гидратацией MgO и образованием оксихлорида магния или других основных солей.

Истинная плотность каустического доломита находится в пределах 2,78--2,85 г/см?. Ее повышение указывает на появление в каустическом доломите значительного количества свободного оксида кальция. Плотность в рыхлонасыпанном состоянии составляет в среднем 1050-- 1100 кг/м?. Начало схватывания при комнатной температуре наступает через 3--10 ч, а конец через 8--20 ч после затворения.

Каустический доломит, обожженный при температуре ниже температуры диссоциации СаС0?, характеризуется равномерным изменением объема. Неравномерность наблюдается лишь при наличии в нем 2--2,5 % свободного оксида кальция и при неправильно выбранном соотношении между MgO--MgCI? и водой. В этом случае появляются трещины и цементный камень разрушается.

Каустический доломит характеризуется меньшей прочностью, чем каустический магнезит. Образцы из трамбованного раствора состава 1:3 по массе на этом вяжущем через 28 сут воздушного твердения имеют предел прочности при сжатии 10--30 МПа. Затвердевший каустический доломит, как и магнезит, разрушается в воде вследствие вымывания из него растворимых солей MgCI? и др.

Каустический доломит наравне с каустическим магнезитом применяют для изготовления ксилолита, фибролита, теплоизоляционных материалов и т. п. Глинистое сырье необходимо для производства портландцемента. Глины имеют различный минералогический и гранулометрический состав даже в пределах одного месторождения.

Минералогический состав глин представлен преимущественно водными алюмосиликатами и кварцем, химический состав глин характеризуется наличием трех оксидов, %

SiO? -60-80, Al?O? -5-20, Fe?O?- 3-15

Для изготовления портландцементного клинкера необходимы известняк, глина, гипс и доломит. Известняк, доломит и глину добывают в карьере, после дробят, а глину вместе с дроблением сушат. После известняк, доломит и глину усредняют на складе.

Таблица 1 - Характеристика сырья для получения шлакопортландцемента

Вид сырья	Показатель	Размерность	Значение (норма)
Глина	Хим.состав: Al2O3 SiO2 CaO MgO Fe2O3 Щелочи: 5MgO 0,ЗТiО2 0,ЗР2О5 Минералогический состав: Глинистые минералы Кварц Полевой шпат Карбонаты Оксиды Слюды Хлориты Пироксены Примеси Гранулометрический состав: Глинистые фракции Песчаные фракции Пылеватые фракции Свойства: Влагоемкость Набухание Предел текучести Предел раскатывания №2 Степень пластичности Воздушная усадка Общая усадка Водопоглощение после обжига при 1300оС Температура спекания Огнеупорность Растяжимость	% % % % % % % % % % % % оС %	4-8 21-24 63-66 5 2 - 4 0,5 0,1 0,1 30 50 15 - - 0,5 0,5 0,5 4,5 37-76 10-32 4,5-39 36 8 45 25 45--25=20 7,1-9,5 13,2-16,5 4,82 1250 1580-1740 14
Известняк (обычный)	Хим.состав: CaCO3 MgCO3 Средняя плотность	% % кг/м3	87-95 0-3 2400-2700
Двуводный гипс	CaSO4 *2H2O	%	1,5-3,5
Доломит	Хим.состав: СаО MgO CO	% % %	30,4 21,7 47,9
ПЦ	Свойства ПЦ: начальная влажность требуемая влажность твердение В/Ц пористость истинная плотность плотность в рыхл. сост. плотность в уплот.сост. начало схватывания конец схватывания активность удельная поверхность морозосто-сть	% % сут см3/г г/см3 кг/м3 кг/м3 чч МПа см2/г цикл	20 0,5-1 28 0,35-0,65 0,28 2,8-3 900-1200 1400-1700 1,5-2 12 40-50 3000 50-100



2. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА

2.1 ВЫБОР СПОСОБА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА

Технологический процесс получения портландцемента на заводах полным производственным циклом (включая получения клинкера) состоит из следующих основных операций:

1. Изготовление портландцементного клинкера;

2. Подготовка клинкера;

3. Получение портландцемента совместным помолом глины, доломита и известняка.

Изготовление клинкера по сухому способу технически и экономически наиболее целесообразно в тех случаях, когда исходные сырьевые материалы характеризуются влажностью до 10-15 % а также относительной однородностью по химическому составу и физической структуре, что обеспечивает возможность получения гомогенной сырьевой муки при измельчении сухого сырья. При сухом способе затраты теплоты на обжиг клинкера достигают 3150--4190 кДж/кг, что значительно меньше затрат при производстве по мокрому способу (5900--6700 кДж/кг). При сухом способе изготовления клинкера исходные материалы (известняк, глина и др.) после дробления подвергаются высушиванию и совместному помолу в шаровых и иных мельницах до остатка 6--10 % на сите № 008.

Добывают известняк, доломит и глину с учетом их свойств теми же приемами, какие используются при мокром способе производства. Последующая их переработка (дробление, измельчение, смешение компонентов) определяется спецификой сухого способа производства. Добытый известняк и доломит подвергают одностадийному дроблению до кусков размером 1--3 см. Для этой цели на новых предприятиях часто используют передвижные механизмы, например, щековые дробилки соответствующей производительности. Полученную щебенку направляют на усреднительиый склад, где с помощью комплекса машин осуществляется первичная гомогенизация сырья. Добытую глину вначале также подвергают дроблению при одновременной сушке с последующей подачей полученного материала на усреднительиый склад для гомогенизации. С этих складов известняк, доломит и глину направляют через автоматические дозаторы в требуемом соотношении по массе в барабанные мельницы, где осуществляются сушка и тонкий помол сырья. Для сушки в мельницы направляют дымовые газы, образующиеся во вращающихся печах при сжигании топлива. Барабанные мельницы часто работают в замкнутом цикле с сепараторами (проходными или центробежными). Из мельниц мука в виде пылегазовой смеси направляется в осадительные циклоны, а затем в горизонтальные электрофильтры, в которых выделяется твердая фаза. Иногда для оптимизации работы оборудования в линии устанавливаются охладители газов, в которые в необходимом количестве пульверизируется вода. При этом температура газов, поступающих в электрофильтры, должна держаться на уровне 120--140 °С. В этих условиях остаточное содержание пыли в газах, выбрасываемых в атмосферу, доводится до санитарных норм (75--90 мг/м?). На крупных предприятиях с производительностью одной технологической линии 3000 т клинкера в сутки устанавливают две барабанные мельницы размером 4,2х10 м, дающие 120--130 т/ч муки с остатком 10--12 % на сите №008. Сырьевая мука, получаемая в результате помола в мельницах того или иного типа, направляется на гомогенизацию и корректирование в специальные железобетонные силосы вместимостью до 500--2000 м? (в зависимости от масштабов производства и однородности сырья). Чем неоднороднее сырье, тем меньше обычно вместимость отдельных силосов. Муку в них перемешивают сжатым воздухом, вводимым через керамические пористые плитки, укладываемые на днище силосов. Иногда вместо керамических применяют специальные металлические плитки или даже перфорированные трубы, покрытые тканью.

Воздушные струи, проникающие в муку, аэрируют ее, что сопровождается уменьшением насыпной плотности. Одновременно материал приобретает большую текучесть. После гомогенизации проверяют состав сырьевой муки по содержанию оксида кальция (титр муки). Оно соответствует требуемому. Поэтому смесь направляют на обжиг. При использовании способа непрерывной гомогенизации мука непрерывно подается на верх большого силоса, заполненного уже аэрированной и гомогенизированной смесью. Одновременно у днища силоса непрерывно отбирается готовый материал. Вместимость силоса принимается равной 8--10-кратной часовой производительности мельниц. Высота силосов в 1,5--2 раза больше их диаметра.

В последнее десятилетие печные агрегаты с циклонными теплообменниками получили дальнейшее существенное развитие. Был предложен обжиг сырьевой муки по схеме циклонный теплообменник -- декарбонизатор-- вращающаяся печь. Известно, что около 60% общего количества теплоты, необходимой для получения клинкера, расходуется на декарбонизацию сырьевой муки. В соответствии с этим в новых конструкциях печных агрегатов материал после теплообменников в потоке газов с температурой 800--850 °С поступает з зону, где температура повышается до 1000--1050 °С благодаря сжиганию здесь дополнительного количества топлива. В этой зоне, называемой реактором, в среде раскаленных газов при вихреобразном движении пылевидные частички в течение 70--80 с подвергаются почти полной декарбонизации (85--90%). Отсюда материал с температурой 900--950 °С поступает во вращающуюся печь, где завершаются процессы клинкерообразования и последующего охлаждения продукта. Важно отметить, что почти полная декарбонизация материала и высокая его температура при поступлении в печь дают возможность устанавливать ее с уклоном 3,5--4° и в два-три раза увеличивать частоту ее вращения. Для транспортирования цемента, а также других сыпучих материалов (сырьевой муки, угольного порошка и др.) по вертикали иногда применяют и другие транспортные механизмы и устройства. В частности, при подаче этих материалов на высоту до 15--20 м часто экономически целесообразны обычные ковшовые элеваторы. При подаче на высоту до 20--40 м материалов с размерами частиц не более 1 мм эффективны пневматические подъемники (эрлифты) производительностью 20--100 т/ч, работающие с помощью сжатого воздуха при избыточном давлении до 0,12 МПа.

Для транспортирования материалов по горизонтали, кроме указанных пневмовинтозых и камерных насосов, широко применяют аэрожелоба. По высоте и вдоль всей длины аэрожелоба корыто разделяется на два канала пористой плиткой, а иногда тканью.

Верхний канал предназначен для транспортирования цемента, в нижний вентилятором нагнетается воздух. Последний проникает через поры плитки в цементный порошок и аэрирует его, делая текучим. Одновременно между порошком и пористой плиткой образуется воздушная подушка, облегчающая движение порошка в направлении наклона желоба, достигающего обычно 5--6°. В настоящее время разработаны конструкции аэрожелобов, пригодных для транспортирования сыпучих материалов (с частицами до 1 мм) как по горизонтали, так и с некоторым подъемом вверх (на 10--15°). Это достигается разделением канала, по которому перемещается материал, на отсеки длиной около, 1. м с помощью жестяных завес, прикрепляемых к крышке желоба. При этом завесы не достигают плиток, а лишь, немного погружаются в слой материала.

Обычные аэрожелоба выпускают шириной 100-- 400 мм и длиной 60--150 м. Требуемый напор воздуха 10, кПа. Производительность их в зависимости от ширины .20--150 м3 цемента в 1 ч (при этом насыпная плотность материала принимается равной 1 т/м?).

Хранят цемент обычно в железобетонных силосах диаметром 8--18 м и высотой 25--40 м, Вместимость их достигает 2500--10 000 т и более. Снлосы размещают блоками на колоннах или на железобетонной плите, уложенной прямо на грунт. Общая вместимость силосов соответствует обычно не менее 10-суточной производительности завода. Для учета массы цементов при их хранении в силосах принимается насыпная плотность портландцемента 1450 кг/м3 и шлакопортландцемента 1250 кг/м?.

Склад оборудуют подъездными путями, а также устройствами для взвешивания цемента, отправляемого в железнодорожных вагонах и автоцементовозах. В силосах устанавливают автоматически действующие измерители уровня цемента, а также пневматические устройства для разрыхления и выгрузки цемента, а иногда и для его гомогенизации. Для этой цели на дне силосов устанавливают воздухораспределительные коробки, занимающие 20--25 % общей площади днища. Поверхность коробок покрыта воздухопроницаемыми керамическими плитками. Очищенный от влаги и масла воздух под давлением 0,2--0,3 МПа подается в эти коробки, проникает через плитки в цемент и аэрирует порошок, который становится текучим и легко перемещается к разгрузочным отверстиям. Выгружатели цемента, размещаемые в днище или в боковых стенках силосов, также снабжены устройствами для аэрации материала, что способствует быстрой его подаче в транспортные средства. С их помощью 60-тонные вагоны через гибкие рукава-шланги заполняются цементом в течение 15--20 мин. Отработанный воздух из силосов после очистки в фильтрах выбрасывается в атмосферу. Подобным же образом грузят цемент в специальные вагоны и автомобили-цементовозы разных типов. При всех условиях во время перевозки цемента необходимо предотвращать его увлажнение.

Основную массу цемента отправляют обычно с заводом потребителям в насыпном виде (навалом), но некоторая часть отгружается в пяти-шестислойных бумажных мешках. Упаковывают цемент в мешки в специальных отделениях с помощью упаковочных машин. До подачи в бункера машин цемент предварительно просеивают для отделения случайно попавших туда крупных предметов. Производительность современных машин 25--125 т/ч. Для лучшего заполнения мешков цементом их встряхивают. Заполненные мешки сбрасывают на конвейер. Все операции, за исключением навешивания мешков па соски, через которые засыпается материал, выполняются автоматически.

Для погрузки мешков в вагоны, автомобили, баржи и т. д. применяются специальные погрузчики производительностью до 2000 мешков в 1 ч.

На цемент, отправляемый потребителю, выдается специальный паспорт, в котором указываются завод-изготовитель, название цемента и его марка, вес партии и ряд других сведений в соответствии с ГОСТ 22237--76 (с изм.).



3 РЕЖИМ РАБОТЫ ЗАВОДА И ОСНОВНЫХ ЦЕХОВ

Режим работы устанавливают в соответствии с трудовым законодательством по нормам технологического проектирования предприятий. Режим работы характеризуется числом рабочих дней в году (Д) и количеством смен в сутки (n). При 8-часовой работе в смену рекомендуется следующий режим работы:

- для цехов с периодической работой оборудования: по заготовке, транспортированию сырья и полуфабрикатов, подготовке сырьевой смеси, формованию изделий и т.д. может быть принята работа по непрерывной рабочей неделе с 260 рабочими днями в году при условии создания необходимого запаса материалов, а количество смен в сутки - две, с тем, чтобы в третью смену можно было провести текущий и профилактический ремонт оборудования.

1. Количество рабочих дней в году - 365 К, где К - коэффициент использования оборудования; k = 0,923

2. Количество смен работы в сутки - 2

3. Количество часов в смене - 8

Принятый режим работы в проекте по каждой технологической операции оформляется в виде таблицы 3, форма которой приводится ниже в табл. 2.

Таблица 2 - Режим работы предприятия

Наименование технологических операций	Сменность	Количество рабочих дней в году (Д)
1. Заготовка сырья в карьере	2	260
2. Транспортировка сырья	2	260
3. Подготовка сырьевых материалов	2	260
4. Cовм. помол с сушкой	3	337
5. Обжиг	3	337
6. Транспортирование и складирование готовой продукции	2	247
7. Отпуск продукции потребителю	2	260

4. МАТЕРИАЛЬНЫЕ РАСЧЁТЫ ПРОЦЕССА

Материальный расчет производства заключается в определении количества загружаемых и получаемых продуктов на каждой стадии технологического процесса. Полученные результаты служат исходными данными для определения числа единиц необходимого оборудования, его размеров и производительности, а также для энергетических расчетов оборудования и определения расходов энергии на технологические нужды.

Для расчета количества загружаемых и получаемых продуктов пользуются эмпирическими данными о составе сырья, технических характеристиках используемых аппаратов, обусловливающих механические потери сырья или целевого продукта.

При выполнении материальных расчетов ряда механических и физико-механических операций потери сырья могут быть приняты на основе данных из технической литературы. Усредненные значения потерь при дроблении, помоле и перемещении составляют 0,5%, при сушке 1-10%, при обжиге 3-7%, при транспортировании 0,5-1%.

Материальный расчет каждой стадии технологического процесса производят на основании закона сохранения масс

где и - сумма масс исходных и полученных материалов;

- потери (отходы).

Расчеты производим в м3, производительность завода ПЦ 40 тыс. м3/год

1) Склад готовой продукции

П=1%. Объем клинкера, поступающего на склад с учетом рассыпания его из бумажных мешков.

-в год: N (1+0.01П) =40000•1,01=40400 м3;

-в сутки: Х4/D=40400/260=155,38 м3;

-в смену: Х5/n=155,38/2=77,69 м3;

-в час X6/8=77,69/8=9,71 м3.

2) ОТК

П=0,5%.

-в год: 40400•1,05=42420 м3;

-в сутки: 42420/260=163,15 м3

-в смену163,15/2=81,57 м3;

-в час: 81,57/8=10,19 м3.

3) Транспортирование

П=0,5%. Объем ПЦ с учетом транспортных потерь.

-в год: 42420•1,05=44541 м3;

-в сутки: 44541/260=171,31 м3

-в смену: 171,31/2=85,65 м3;

-в час: 85,65/8=10,71 м3.

4) Обжиг

П=5%. Объем ПЦ с учетом брака при обжиге.

-в год: 44541•1,05=46768,05 м3;

-в сутки: 46768,05/337=138,7 м3;

-в смену: 138,7/3=46,23 м3;

-в час: 46,23/8=5,78 м3.

5) Совместный помол с сушкой

П=8%. Объем клинкера с учетом брака при сушке совместно с помолом.

-в год 46768,05•1,08=50509,49 м3;

-в сутки 50509,49/337=149,88 м3;

-в смену: 149,88/3=49,96 м3;

-в час: 49,96 /8=6,24 м3.

6) Подготовка сырьевых материалов

П=15%. Объем с учетом потерь после камневыделения, сушки в барабане, прохождения через циклонный теплообменник, питатели, декарбонизатор.

-в год: 50509,49•1,15=58085,9 м3;

-в сутки: 58085,9/260=223,4 м3;

-в смену: 223,4/2=111,7 м3;

-в час: 111,7/8=13,96 м3.

7)Транспортирование сырья

П=1%. Объем глины с учетом транспортных потерь.

-в год: 58085,9•1,01=58666,7 м3;

-в сутки: 58666,7/260=225,64 м3;

-в смену: 225,64/2=112,82 м3;

-в час: 112,82/8=14,1 м3.

8) Заготовка сырья в карьере

П=2%. Масса глины с учетом потерь при добычи сырья.

-в год: 58666,7 •1,02=59840 м3;

-в сутки: 59840/260=230,15 м3;

-в смену: 230,15/2=115,07 м3;

-в час: 78,46/8=14,38 м3.

Результаты расчетов сводим в таблицу 3. Расчеты необходимо располагать в порядке, обратно технологическому потоку (по технологической схеме снизу вверх), приняв за исходную величину заданное количество готовой продукции, поступающей на склад завода.

Таблица 3 - Потребность в сырье и полуфабрикатах

№ п/п	Наименование технологической операции	Потери %	Производительность, м3
			в год	в сутки	в смену	в час
1	СГП	1%	40400	155,38	77,69	9,71
2	ОТК	0,5%	42420	163,15	81,57	10,19
3	Транспортирование готовой продукции	0,5%	44541	171,31	85,65	10,71
4	Обжиг	5%	46768,05	138,7	46,23	5,78
5	Совм.помол с сушкой	8%	50509,49	149,88	49,96	6,24
6	Подготовка сырьевых материалов	17%	58085,9	223,4	111,7	13,96
7	Транспортирование сырьевых материалов	1%	58666,7	225,64	112,82	14,1
8	Заготовка сырья в карьере	2%	59840	230,15	115,07	14,38

4.1 РАСЧЕТ ЩЕКОВОЙ ДРОБИЛКИ С ПРОСТЫМ КАЧЕНИЕМ ЩЕКИ

Выбор типа и мощности дробилок зависит от физических свойств перерабатываемого материала, требуемой степени дробления и производительности. Учитывают размеры максимальных кусков материала, поступающего на дробление, его прочность и сопротивляемость дроблению.

Типоразмеры щековых дробилок характеризуются шириной В приемного отверстия - расстоянием между дробящими плитами в верхней части камеры дробления в момент максимального отхода подвижной щеки. Этот размер определяет максимально возможный размер кусков Dmax, загружаемых в дробилку, принимаемый равным 0,85 ширины приемного отверстия, т.е. Dmax = 0,85 B.

Другим важным параметром служит длина L приемного отверстия, т.е. длина камеры дробления. Размер приемного отверстия щековой дробилки является ее характеристическим параметром и обозначается B?L и регламентирован.

Важным параметром щековой дробилки является ширина выходной щели. Она определяется как наименьшее расстояние между дробящими плитами в камере дробления в момент максимального отхода подвижной щеки. Ширина выходной щели - характеристика переменная, ее можно регулировать, что позволяет изменять производительность дробилки и крупность готового продукта.

Размер кусков для известняка: Dисх;min = 40…70 мм

Dисх;max = 1200 мм

Технические характеристики для щековой дробилки СМД-117А:

Размер приемного (загрузочного) отверстия 1500 ? 2100 мм;

Наибольший размер загружаемых кусков 1300 мм;

Номинальная ширина выходной щели 180 мм;

Пределы регулирования выходной щели 135-225 мм;

Производительность (проектная) 600 м3/ч

Частота вращения эксцентрикового вала 100 мин-1

Мощность электродвигателя 250 кВт

Тип и характеристика питателя пластинчатый В = 2400 мм

Расчеты:

а) Производительность

Таггарт А.Ф. предложил формулу для определения производительности щековых дробилок:

Q = 930 • L • d = 930 • 7 • 50 = 325500 т/ч,

Где Q- производительность дробилки, т/ч; L- ширина щеки, м; d - размер кусков дробленого материала, м.

б) мощность привода

N= 155,6 •L • D = 155,6 • 7 • 70 = 76244 кВт,

где N - мощность двигателя; L - ширина подвижной щеки, м; D-максимальный размер кусков загружаемого материала, м.

4.2 ВЫБОР И СОСТАВЛЕНИЕ СПЕЦИФИКАЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ

Кроме основного аппарата, расчет которого производится для осуществления технологического процесса, требуется основное технологическое оборудование других типов и назначения. Номенклатура всего оборудования обусловлена в каждом отдельном случае спецификой технологического процесса. Выбор каждого аппарата производится отдельно и начинается с наименования аппарата и его номера по технологической схеме. Затем описываются исходные данные; вид и количество перерабатываемых сырьевых материалов, продолжительности переработки. По каталогу или техническому паспорту выбирается аппарат и делается вывод о количестве устанавливаемых аппаратов. Выписывается производительность и технические характеристики. Для типового оборудования достаточно указать номер, тип или марку. Все выбранное оборудование сводится в таблицу 4.

Таблица 4 - Спецификация оборудования для производства керамического кирпича

Аппарат	кол-во единиц	Характеристика аппарата	Номер на чертеже	Примечание
Ящичный подаватель ПЯЛ-1000 (дозатор)	1	Производительность, т/ч-15; Высота подъема шнбера, мм - 150; мощность, кВт - 5; вместимость ящика, м3 -3,2; Габаритные размеры, мм-5600*2770*1650.	4	предназначен для объемного дозирования и подачи сырьевых материалов путем регулирования скорости перемещения ленты
Ленточный конвейер ИАПД-И-36	2	Производительность т/ч-7; Мощность электродвигателя-5,5 кВт; Масса- 3200 кг; Вместимость ящика, м3 -22. Угол наклона к горизонту не более, град.-35; Скорость движения транспортной ленты, м/с-2,5; габаритные размеры,мм-4700*2330*1850	3	Предназначен перемещать на расстоянии от одного до сотен метров штучные или сыпучие грузы
Проходной сепаратор	2	Максимальная производительность- 13.5-14.5 т/ч Диаметр гладкого валка- 770 мм Диаметр валка со стержнями- 400 мм; Установленная мощность- 700 кВт; Общий вес- 13000кг; Скорость вращения гладкого валка- 110 об/мин; Скорость вращения валка со стержнями- 600 об/мин; габаритные размеры,мм-3600*2400*2600	9	происходит разделение на тонкую и грубую фракции
Щековая дробилка СМД-117А	2	Размер приемного (загрузочного) отверстия 1500 ? 2100 мм; Наибольший размер загружаемых кусков 1300 мм; Номинальная ширина выходной щели 180 мм; Пределы регулирования выходной щели 135-225 мм; Производительность (проектная) 600 м3/ч Частота вращения эксцентрикового вала 100мин-1 Мощность электродвигателя 250 кВт Тип и характеристика питателя пластинчатый В = 2400 мм	6	предназначена для крупного дробления таких материалов, как: гранит, базальт, песчаник, и многих других горных пород. Дробилка идеально подходит для проведения шахтовых работ. Применяя щековую дробилку, не нужно будет беспокоиться о влажности материала.



5. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

При большой насыщенности предприятий цементной промышленности сложными механизмами и установками по добыче и переработке сырья, обжигу сырьевых смесей и измельчению клинкера, перемешиванию, складированию и отгрузке огромных масс материалов, наличию большого количества электродвигателей, особое внимание при проектировании заводов и их эксплуатации должно уделяться созданию благоприятных условий для безопасной работы трудящихся. Организацию охраны труда следует осуществлять в полном соответствии с «Правилами по технике безопасности и производственной санитарии на предприятиях цементной промышленности».

Поступающие на предприятие рабочие должны допускаться к работе только после их обучения безопасным приемам работы и инструктажа по технике безопасности. Ежеквартально необходимо проводить дополнительный инструктаж и ежегодное повторное обучение по техники безопасности непосредственно на рабочем месте. На действующих предприятиях необходимо оградить движущиеся части всех механизмов и двигателей, а также электроустановки, площадки и т.д. Должны быть заземлены электродвигатели и электрическая аппаратура.

Обслуживание дробилок, мельниц, печей, шлаков, транспортирующих и погрузочно-разгрузочных механизмов должно осуществляться в соответствии с правилами безопасности работы у каждой установки. Шум, возникающий при работе многих механизмов, характеризуется высокой интенсивностью, превышающей допустимую норму (90 Дб). К числу мероприятий по снижению шума у рабочих мест относят применение демпфицирующих прокладок между внутренней стеной мельниц и броне футерованными плитами, замену в паровых мельницах стальных плит на резиновые. При этом звуковое давление снижается в 5-12 раз. Укрытие мельниц и дробилок шумоизолирующими кожухами, облицовка источников шума звукопоглощающими материалами также дает хороший результат.

В том числе большая задымленность на заводах ликвидируется при накладке аспирационных систем, установки очистных систем (их герметичность). В задымленных местах рабочие должны применять средства защиты от пыли.

5.1 Требования к эксплуатации технологического оборудования

Дробильное оборудование.

Основными причинами отказов, поломок и аварий дробильного оборудования являются забивание, а также завалы бункеров, течек и приемных отверстий дробилок негабаритными кусками породы, налипание влажных пород, попадание недробимых предметов и др., повышенное изнашивание рабочих деталей оборудования вследствие больших нагрузок и высокой абразивности перерабатываемого сырья. Эти специфические условия эксплуатации дробильного оборудования предъявляют повышенные требования к обеспечению безопасности труда при его обслуживании и ремонте.

Дробильное оборудование должно быть оснащено системами звуковой и световой сигнализации, обеспечивающими двустороннюю сигнальную связь площадок для обслуживания приемных и транспортирующих устройств с пультом управления (местом пуска) дробилок. При этом пульт управления должен быть расположен в отапливаемой в зимнее время, пыле- и звукоизолированной кабине наблюдения, обеспечивать дистанционное управление всеми механизмами дробильной установки. Для производства ремонтных работ, извлечения негабаритных кусков породы из бункеров, течек и дробилок в дробильном отделении должно быть предусмотрено грузоподъемное оборудование с приспособлениями для захвата крупных кусков породы. Для предупреждения сводообразования и зависания сырьевого материала на бункерах следует устанавливать предупреждающие устройства (электровибраторы, пароэлектрообогреватели, пневмо-шуровки, ворошители и др.). Чтобы предохранить бункера и дробильное оборудование от завала породой в дробильных установках предусмотрена блокировочная система, контролирующая беспрепятственное прохождение перерабатываемого сырья через ответственные узлы установки (контроль уровня породы в бункерах, наличия породы в рабочем пространстве дробилок, нагруженности привода питателей, конвейеров и др.) и останавливающая всю установку при нарушении режима питания породой.

5.2 Помольные агрегаты

Высокий уровень автоматизации технологических процессов помола сырьевых материалов, надежности оборудования помольных агрегатов способствовал резкому сокращению численности обслуживающего персонала цехов помола сырья и помола, работающего в довольно сложных условиях.

Особенностью этих технологических переделов являются достаточно высокие уровни шума от мельниц, тепловыделения от мельниц и аспирационной системы при помоле с одновременной сушкой сырья, запыленности воздуха вследствие неплотностей сложной транспортирующей и аспирационной систем. Кроме того, разнообразное технологическое оборудование, входящее в состав помольного агрегата, большая часть которого расположена на высоте, создает определенные сложности при его обслуживании и особенно ремонте. Поэтому предъявляются повышенные требования к обеспечению охраны труда рабочих при эксплуатации и ремонтном обслуживании помольных агрегатов. Для обеспечения условий безопасного обслуживания мельниц их корпус должен быть огражден металлическими съемными секциями высотой не менее 1 м на расстоянии от оси мельницы К + 1 м.

Кроме того, сплошными металлическими ограждениями следует закрыть зубчатые пары периферийного привода и муфты привода, и сетчатыми металлическими ограждениями -- крышки трубных мельниц со стороны цапфовых подшипников. Ширина проходов между ограждениями параллельно установленных мельниц должна быть не менее 1,2 м. Запрещается устраивать проходы под корпусами мельниц, устанавливаемых на высоте не более 3 м от пола до корпуса.

глина доломит известняк дробилка



6. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Промышленное предприятие загрязняет не только наружную, но и внутреннюю воздушную среду производственных цехов. Существует ряд мероприятий, направленных одновременно на уменьшение загрязнения наружной и воздушной внутренней среды. К этим мероприятиям относят совершенствование производства, герметизация аппаратуры и коммуникаций, устройство в местах выделения вредных веществ встроенных вентиляционных укрытий и отсосов. При помоле и сушке выделяется огромное количество пыли, поэтому на этих этапах технологического процесса необходимо предусматривать аспирацию. Для улавливания пыли применяются циклоны и рукавные фильтры. При сжигании органического топлива в топке сушильного барабана с уходящими в атмосферу газами, выделяется большое количество вредных веществ. С целью уменьшения выделения вредных веществ необходимо предусматривать следующие мероприятия: вести производственные процессы по рациональному режиму с точки зрения экономии тепловой и электроэнергии, повышать эксплуатационный КПД сушильного барабана, уменьшить потери в трубопроводах, проводящих теплоноситель, переходить на экологический вид топлива (природный газ). Для уменьшения концентрации вредных веществ и пыли в воздухе, устраивают санитарно-защитные зоны. Они предназначены для защиты семтебных категорий от запахов сильно пахнущих веществ, повышенных уровней шума, вибрации, ультразвука, статистического электричества. Территорию санитарно-защитной зоны озеленяют и благоустраивают, на ней могут быть размещены отдельные сооружения, предприятия меньшего класса вредности, а также вспомогательные здания (пожарные депо, бани, прачечные).Уменьшение шума в источниках его образования является наиболее эффективной мерой борьбы с ним, поэтому при выборе станков, машин, установок (вентиляторов, компрессоров и др.) необходимо учитывать режим их работы и акустические характеристики.

Так, значительно уменьшить шум можно использованием вентилятора с небольшой частотой вращения. Увеличение шума часто происходит от дефектов, возникающих при эксплуатации механического оборудования, нарушение балансировки вращающихся элементов, недопустимого износа деталей, плохой смазки и т.д. Для уменьшения вибрации механическое оборудование устанавливают на фундаменты с амортизирующими прокладками. Так вентиляторы устанавливают на пружинные виброизоляторы. Фундамент для стационарно установленного оборудования нужно располагать на грунте, изолированном от строительных конструкций; оборудование заключают в кожухи, покрытые изнутри звукопоглащающим материалом (пенополиуретаном). Кожух устанавливают на резиновых прокладках, не допуская соприкосновения с оборудованием. Чтобы уменьшить вибрацию от привода оборудования, стенки кожуха покрывают демпфицирующих материалом.

Для уменьшения интенсивности отраженных звуковых волн с целью снижения шума производят акустическую обработку помещений. Чтобы предотвратить отражение звука, потолок, стены и перекрытия покрывают звукопоглащающей облицовкой. Удаление промышленных отходов осуществляется самим предприятием в специальные места захоронения (отвалы) или на общие свалки.



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Волженский А.В. Минеральные вяжущие вещества - М.: Стройиздат, 1986 464 с.,ил.

2. Зозуля П.В. Проектирование цементных заводов - СПб.: «Синтез», 1995 - 445 с.

Размещено на Allbest.ur