Технология цемента

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Грубое измельчение материалов при производстве цемента. Дробилки оптимальных схем измельчения в зависимости от характеристики материала (размера исходных кусков, твердости, хрупкости, пластичности, влажности)

цемент измельчение оксид производство

На цементных заводах в специальных дробильных установках осуществляется крупное, среднее и мелкое дробление материалов в две и три стадии. В результате крупного дробления получают продукт с верхним пределом крупности порядка 100 мм; при среднем дроблении - до 10-12 мм, а при мелком - до 3-10 мм.

Степень измельчения материала определяется отношением поперечника наибольших кусков материала, поступающего в данную дробилку, к максимальному поперечнику раздробленных в ней кусков. Она составляет:

· для щековых дробилок - от 4 до 6,

· для конусных - от 10 до 20,

· для молотковой однороторной - от 10 до 12 и двухроторной - от 15 до 20,

· валковой - от 3 до 4 для твердых пород, и от 10 до 15 для слабых и мягких пород.

Различают 2 основных вида дробилок:

· машины с прерывным нажатием дробящих поверхностей с попеременным их сближением и удалением друг от друга (щековые и конусные);

· машины с непрерывным нажатием подвижных дробящих поверхностей, имеющих постоянный зазор (валковые);

Отдельную группу образуют ударные и молотковые дробилки, в которых используют ударное действие движущихся при высоких скоростях частей дробилки.

По конструктивным признакам дробильные машины разделяются на:

· щековые дробилки, дробящая щека которых совершает качание около неподвижной или перемещающейся в пространстве оси. Эти дробилки разрушают материал путем раздавливания и раскалывания.

· конусные дробилки; их дробящий конус качается в пространстве около неподвижной точки. При сближении конусов материал раздавливается, раскалывается и ломается.

· валковые дробилки; в них валки вращаются вокруг собственных параллельно расположенных осей. В зависимости от формы валков материал разрушается за счет раздавливания или раскалывания.

· молотковые дробилки, где материал дробится ударами молотков, укрепленных на вращающихся с большой скоростью дисках. При этом молотки непосредственно раскалывают падающие на них куски материала или же отбрасывают их с большой скоростью на неподвижные брони, при ударах о которые куски разрушаются.

Щековые дробилки применяют для крупного и среднего дробления твердых материалов и материалов средней твердости. Различают дробилки: с простым качательным движением (рисунок 1) и со сложным движением - качательным и продольным вдоль поверхности щеки (рисунок 2).

Угол захвата (б), то есть угол, образованный направлением щек в щековых дробилках, обычно не превышает 20-24?, предельный 32?. От величины угла захвата зависит отношение ширины загрузочного отверстия к ширине разгрузочной щели, то есть отношение максимального размера загружаемых в дробилку кусков материала к максимальному размеру раздробленных кусков. Производительность щековой дробилки зависит также от влажности дробимого сырья, равномерности подачи материалов в дробилку и величины загружаемых кусков.

Основные достоинства щековых дробилок заключаются в простоте конструкции, ремонта и ухода, относительной компактности, небольшой массе. Их недостатки: периодичность работы, невозможность получения кусков заданного размера, замазывание частей машины, относительно высокий расход электроэнергии.

Рисунок 1. Схема дробилки с простым движением щеки: 1 - неподвижная щека, 2 - подвижная щека, 3 - ось подвески щеки, 4 - эксцентриковый вал, 5 - шатун, 6 - механизм изменения ширины разгрузочной щеки, 7 - замыкающая пружина, 8 - задняя распорная плита, 9 - передняя распорная плита, 10 - тяга замыкающего устройства

Рисунок 2. Схема дробилки со сложным движением щеки: 1 - неподвижная щека, 2 - подвижная щека, 3 - эксцентриковый вал, 4 - механизм изменения ширины разгрузочной щеки, 5 - замыкающая пружина, 6 - тяга замыкающего устройства, 7 - распорная плита

Конусные дробилки используют преимущественно для среднего и мелкого дробления клинкера и твердых абразивных материалов.

По технологическому назначению различают дробилки: крупного, среднего и мелкого дробления.

По конструктивным особенностям различают конусные дробилки с подвешенным валом (для крупного дробления) и консольным валом (для среднего и мелкого дробления).

Валковые дробилки применяют для первичной переработки мягких пород цементного сырья (глины, мела, мергелей); они не дают переизмельченного конечного продукта.

В зависимости от физических свойств измельчаемого материала применяют одно- или двухвалковые дробилки с гладкими, рифлеными и зубчатыми валками (рисунок 3).

Дробилки с зубчатыми валками применяют для измельчения менее прочных материалов с пределом прочности при сжатии не выше 80-90 МПа, а более прочные материалы - 250 МПа - измельчают в дробилках с гладкими валками.

Степень измельчения в зубчатых валковых дробилках при переработке мягких пород достигает 8-10, а твердых - 3 - 4. Окружная скорость в быстроходных зубчатых валках (для мягких материалов) доходит до 10 м/с, а в тихоходных (для более твердых материалов) она не выше 5 м/с.

Рисунок 3. Дробилка зубчатая: 1 - отводящая регулировочная пружина, 2 - отводящий зубчатый валок, 3 - неподвижный зубчатый валок, 4 - станина

Одновалковые зубчатые дробилки применяют для крупного дробления мергелей средней твердости, слабых известняков, твердых глин, сланцев и пр. степень измельчения материалов в них до 15 и более.

Для определения наибольшего размера куска S, при котором он может быть захвачен дробильными валками диаметром D, пользуются формулой

S=t+D/x, где

D - диаметр валков, мм;

t - размер щели между валками;

x - поправочный коэффициент: для твердых пород 5, для мягких пород 2,5.

Достоинства валковых зубчатых дробилок - простота конструкции, надежность в работе. Недостаток - значительный неравномерный износ валков (от 0,004 до 0,04 кг на 1 т дробленого материала).

Рисунок 4. Молотковая дробилка М20х30: 1 - станина, 2 - колосниковая решетка, 3 - отбойный брус, 4 - отбойная плита, 5 - крышка станины, 6 - молоток, 7 - ротор, 8 - выдвижная колосниковая решетка, 9 - направляющая выдвижной решетки

Рисунок 5. Дробилка самоочищающаяся: 1 - станина, 2 - очистной транспортер, 3 - вал ротора, 4 - подвижная плита

По своему назначению, конструктивным особенностям и принципу действия дробилки этого типа бывают:

Молотковые (ударные), предназначенные для дробления всех видов хрупких материалов небольшой влажности (рисунок 4). Молотковые самоочищающиеся (рисунок 5), предназначенные для дробления пластичных и сильно пылящих материалов, образующих с повышением влажности пластичную, липкую массу. Различают одно - и двухроторные дробилки.

Рисунок 6. Схема ударно-метательной однороторной дробилки: 1 - станина, 2 - ротор, 3 - отбойные плиты, 4 - колосниковые решетки, 5 - амортизационная пружина

2. Усреднение, корректировка сырьевой смеси при мокром и сухом способах производства, допустимые отклонения по оксидам и модулям. Порционные и поточные методы корректировки сырья

В случае использования в производстве сырьевых материалов неоднородного химического состава следует предусматривать склады, которые наряду с хранением обеспечивают также усреднение их химического состава. Усреднение химического состава поступающих на склад материалов происходит вследствие того, что усредняемый материал при загрузке укладывается в штабель послойно, а при разгрузке отбирается из штабеля в разрез слоями.

Раздельная предварительная гомогенизация компонентов сырьевой смеси - основной метод усреднения сырья в цементной промышленности. Отдельные компоненты после предварительной гомогенизации дозируются в соответствии с проектным химическим составом сырьевой смеси и подаются к сырьевой мельнице через питающие бункера и весовые ленточные дозаторы. Химический анализ сырьевой смеси, выходящей из мельницы, позволяет судить о необходимости корректирования ее состава.

Материал, раздробленный до крупности менее 25 мм, применяют для усреднительного штабелирования. Качество штабеля зависит от способа его отсыпки. Если оказывается недостаточно места, то отсыпка смесительных слоев производится по кольцу (кольцевые, или круговые, штабеля). Однако затраты на круговые штабеля на 30-40% выше, чем на продольные.

Отсыпка смесительных слоев

Штабели материала могут располагаться продольно в два и более ряда, параллельно и по кольцу (рис. 1).

Продольные штабеля. Применяют следующие способы отсыпки смесительных слоев.

Рис. 1. Способ расположения штабелей

1. Шевронный способ. Наиболее распространенный способ отсыпки смесительных слоев - формирование штабеля в виде крыши (двускатные отвалы). Отдельные слои материала расположены вдоль всей длины штабеля (рис. 2,1). Отсыпка такого штабеля осуществляется с помощью ленточного транспортера с разгрузочным устройством или ленточного сбрасывателя, движущегося вдоль отвала; при этом один слой материала укладывается на другой в виде двускатной крыши. Отсыпка проста, так как ведется вдоль штабеля из одной точки в каждом поперечном сечении. Скорость сбрасывающей установки регулируют для получения требуемой толщины слоев. При неоднородном зерновом составе материала более крупные куски могут скатываться вниз и накапливаться в нижней части штабеля.

Рис. 2. Методы укладки штабелей

2. Отсыпка линиями (полосами). Чтобы избежать скоплений крупных кусков и расслаивания, применяют отсыпку штабеля полосами (рис. 2, 2). При таком способе отсыпки слои материала имеют форму продольных полос, расположенных рядом или одна над другой, что почти исключает возможность отделения крупных кусков. Чем больше полос, тем меньше неоднородность зернового состава. Однако такой способ штабелирования требует применения более дорогих передвижных ленточных сбрасывателей, которые во время отсыпки должны в каждом поперечном сечении занимать различные рабочие позиции.

Имеется и ряд других способов отсыпки штабелей: горизонтальными слоями (рис. 2, 3), осевой (рис. 2, 4), сплошной (рис. 2, 5), с чередованием слоев (рис. 2, 6).

Эти способы штабелирования выбирают в зависимости от местных условии и качества сырья; принимают тот способ, который дает наилучшее усреднение.

Кольцевые штабеля. Кольцевые штабеля отсыпают поворотными ленточными транспортерами, установленными в их центрах (рис. 1). Поперечное сечение кольцевого штабеля может быть треугольным или трапециевидным. При отсыпке применяют в основном шевронный способ, отсыпку продольными полосами или горизонтальными слоями. При отсыпке кольцевых штабелей продольными полосами внешние полосы толще внутренних, что при определенных условиях может ухудшить усреднение в кольцевом штабеле.

Равномерная подача материала от дробилки на штабелирование выравнивает размеры слоев и полос, и в каждом поперечном сечении штабеля получается материал одинакового качества.

Выемка материала из усреднительных штабелей

Выемку материала производят в основном с помощью экскаваторов скребкового или роторного типа. Обычно штабеля разрабатывают с торцов и выбирают дискообразными плоскими слоями. Каждый из них по качеству в среднем соответствует смеси в штабеле.

Скребковый экскаватор включает стрелу и движущуюся цепь со скребками. Стрела выполнена в виде подъемной поворотной конструкции. В зависимости от типа экскаватора можно забирать материал с торца штабеля или на регулируемом расстоянии вдоль продольной оси. Рыхлый материал по ленточному транспортеру подается к питающему бункеру мельницы. На рис. 3 показан скребковый экскаватор, предназначенный для разработки усреднительного штабеля с торца, а справа - для разборки штабеля вдоль его продольной оси. Непрерывная эксплуатация склада организована путем одновременной отсыпки одного и разборки другого штабеля. Отсыпающий транспортер и скребковый экскаватор могут свободно перемешаться вдоль обоих штабелей.

Рис. 3. Скребковые экскаваторы

Роторный экскаватор для выемки материала. Способ разработки штабеля с помощью роторного экскаватора показан на рис. 4. Ковшовый ротор, установленный на передвижном мосту, может перемещаться в двух направлениях. Ротор забирает материал у подошвы штабеля. Это захватное приспособление оборудовано граблями, которые разрыхляют верхнюю часть штабеля и подают материал к ротору.

Рис. 4. Роторный экскаватор

Эффект перемешивания. При качественном контроле отсыпки смесительных штабелей первоначальные отклонения содержания СаСО₃ в известняке (около 10%) можно сократить до 1,5% и менее. Известняк, прошедший такую предварительную гомогенизацию, вместе с другими компонентами сырьевой смеси с помощью рентгено-флюоресцентного анализатора дозируется по весу на ленточных весах и подается в сырьевую мельницу. Сырьевая мука из мельницы поступает в силос с пневматическим гомогенизирующим устройством, где отклонения химического состава муки снижаются до одной десятой от имевшихся после мельницы.

Размеры усреднительных штабелей. При расчете объем штабеля обычно принимают равным 7-10-дневному расходу сырьевой смеси. Высота штабеля зависит от угла естественного откоса рассматриваемого материала; в зависимости от высоты определяется длина штабеля. При особых условиях добычи и транспортирования сырья устраивают штабеля и большего объема. Отношение длины штабеля к его ширине должно быть как можно большим и не менее 5:1. При постоянной эксплуатации конусообразные края штабеля чаще всего не разрабатывают, чтобы предотвратить отклонения качества сырьевой смеси. Из табл. 1 видна зависимость между размерами и емкостью штабеля от способа его организации.

Усреднение и корректирование сырьевой смеси

Усреднение сырья

Сырьевой материал добывается в карьере слоями, которые могут иметь разный химический состав. Для производства качественного цемента сырьё должно иметь однородный химический состав.

Гомогенизация химического состава производится на усреднительных сырьевых складах. При загрузке склада материал укладывается в усреднительные штабели тонкими горизонтальными слоями, а выемка материала при разгрузке склада осуществляется с торцов штабелей - плоскими вертикальными слоями (химический состав каждого такого среза соответствует среднему химическому составу всего штабеля).

Отсыпку штабелей выполняют ленточные транспортёры с разгрузочными тележками, которые перемещаются вдоль штабеля. Выемку производят роторные или скребковые экскаваторы, материал непрерывно подаётся ленточным конвейером в питательные бункеры мельниц.

Корректировка сырьевой смеси

Корректировка сырьевой смеси проводится с целью получения заданного химического состава. Для корректировки химического состава корректируемая смесь смешивается в определённых пропорциях с корректирующими смесями (с известным химическим составом).

Пропорции рассчитываются на основании анализа химического состава корректируемой смеси. Химический состав характеризуется титром, коэффициентом насыщения (КН), силикатным (n) и глинозёмистым (p) модулями. Химико-минералогический анализ проводится рентгенструктурным, петрографическим и химическим методами.

Методы корректировки:

· двухкомпонентные смеси корректируются по титру или КН

· трёхкомпонентные - по КН и n или КН и p

· четырёхкомпонентные - по КН, n и p.

Для сухого и мокрого способов производства используются различные способы корректировки.

Порционная корректировка по мокрому способу

Из мельниц шлам поступает в шламбассейны, в которых он перемешивается и усредняется. Затем проводится анализ химического состава корректируемого шлама. Смешивание корректируемого и корректирующего шлама выполняется в вертикальных и горизонтальных шламбассейнах. В вертикальных шламбассейнах гомогенизация шлама происходит барботированием сжатым воздухом. В горизонтальных шламбассейнах шлам перемешивается крановыми мешалками.

Порционная корректировка по сухому способу

Сырьевая мука из мельницы в смесительный силос подаётся пневмонасосами или винтовыми конвейерами. В силосе она перемешивается и усредняется, проводится анализ химического состава исходной смеси. В смесительный силос подаются корректирующие смеси, гомогенизация сырьевой смеси производится с помощью пневматического перемешивания.

Поточная корректировка

Современные системы автоматизации позволяют реализовать поточную корректировку сырьевой муки или шлама (непрерывный технологический процесс). Химический анализ проводится с помощью спектрофотометров. Дозирование компонентов регулируется весовыми дозаторами.

Корректирование сырьевой смеси.

Корректирование сырьевого шлама осуществляют для получения сырьевой смеси заданного химического состава.

По используемым расчетным характеристикам различают корректирование сырьевой смеси по титру; титру и содержанию Fe2O3, KH; KH и одному из модулей; KH и двум модулям.

По методам корректирования различают корректирование в бассейнах и потоке. Корректирование в потоке может, в свою очередь, осуществляться по двушламовой и одношламовой схемам.

Размещено на Allbest.ru