Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• 1. Определение возможности расслоения сырьевого шлама
• 1.1 Характеристика сырьевых материалов
• 1.2 Характеристика сырьевого шлама
• 2. Определение скорости осаждения сырьевых компонентов в зависимости от гранулометрии при заданной температуре шлама
• 3. Расчет горения топлива
• 3.1 Характеристика жидкого топлива
• 3.2 Расчет горения твёрдого топлива
• 4. Расчёт количества расплава в клинкере
• 4.1 Клинкер и его характеристика
• 4.2 Расчет трехкомпонентной сырьевой смеси
• Список используемой температуры


1. Определение возможности расслоения сырьевого шлама

Доломит CaMg[CO₃]₂ Химический состав. Двойная соль СаСО₃-МgСО₃; окись кальция (СаО) 30,4%, окись магния (MgO) 21,7%, двуокись углерода (СО₂) 47,9%; изоморфные примеси: железо, марганец (до нескольких процентов).

Форма кристаллов ромбоэдрические; грани кристаллов часто искривлены. Кристаллическая структура характеризуется тем, что ионы кальция (Са) и магния (Mg) чередуются вдоль тройной оси. Класс симметрии: ромбоэдрический -- 3. Спайность: совершенная по ромбоэдру. Агрегаты: обычно зернистые, часто пористые, реже почковидные, ячеистые, шарообразные.

Свойства минерала. Сингония тригональная. Удельный вес 2,8--2,95. Цвет Серовато-белый с желтоватым, буроватым, реже зеленоватым оттенком. Цвет черты: белый, светло-серый. Прозрачность: прозрачен, просвечивает. Твердость 3,5-4. Поведение в кислотах: в холодной НСl растворяется медленно, а в подогретой -- быстрее (с сильным вскипанием). При нагревании не плавится, а растрескивается.

Мусковит KAL₂[ALSi₃O₁₀](OH₂). Название происходит от английского слова “Московия” распространенное на Западе в средние века. Встречаются бесцветные кристаллы, но чаще окрашены в зеленый цвет. Среди слюд отличается наиболее высокими электроизоляционными свойствами.

Широко распространён в интрузивных горных породах, пегматитах, гидротермальных жилах (Забайкалье, Карелия).

Искусственно получают при температуре примерно 1400^оС путем кристаллизации из силикатного расплава, содержащего фториды.

Магнетит (устаревший синоним -- магнитный железняк) FeO·Fe₂O₃ --минерал чёрного цвета, обладает сильными магнитными свойствами. Название -- от античного города Магнесия в Малой Азии.

Свойства минерала. Кристаллы кубической сингонии (структура шпинели). Цвет чёрный. Блеск обычно металлический, но иногда бывает жирно-смоляной или матовый. Непрозрачен. Твёрдость 5,5--6. Плотность 4,9--5,2. Иногда наблюдается несовершенная спайность по (111). Излом раковистый или неровно-ступенчатый. Порошок медленно растворим в HCl.

Имеет магнитные свойства. Может изменять показания компаса. По данному признаку его можно найти: стрелка компаса показывает на магнетит и его залежи.

Распространение в природе. Распространён весьма широко, образует большие скопления и рудные залежи. Встречается в виде кристаллов октаэдрического и ромбододекаэдрического облика, нередко образующих друзы, кристаллические сростки и щётки. Также плотные сливные массы, вкрапленники в сланцах и других метаморфических породах, вкрапленные и полосчатые руды. Встречается также в виде окатанных зёрен в осадочных горных породах и в россыпях.

1.2 Характеристика сырьевого шлама

Сырьевой шлам представляет собой дисперсную систему, в которой дисперсной фазой служат доломит, мусковит и магнетит, а дисперсионной средой - вода. Твердая фаза является полидисперсным материалом, размер частиц которой изменяется от 3 до 200 мкм. Общее содержание твердой фазы колеблется в шламах от 35 до 50%. Такие шламы могут рассматриваться как коллоидные системы. Как каждая коллоидная система, шламы характеризуются определенными структурно-механическими свойствами - вязкостью, предельным напряжением сдвига и способны к коагуляции или пептизации.

Сырьевой шлам состоит из крупных гидратированных частичек, ядром которых являются зерна минерала. Первичный слой вокруг таких частиц создают адсорбированные катионы (К⁺, Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺), диполи воды и мельчайшие положительно заряженные частицы гидроксидов железа и алюминия. Диффузный слой в такой мицелле состоит из отрицательно заряженных глинистых частичек, диполей воды и анионов. Диффузный слой поддерживает общую электронейтральность и не имеет определенную ориентировку. Частицы сильно обводнены. Избыточная вода образует водные прослойки между агрегатами. В однородном известняково-глиняном шламе вся глиняная фаза полностью вбирается в диффузионные слои вокруг более крупных частиц. В шламах на монтмориллонитовых глинах диффузные оболочки очень рыхлые, т.к. они вбирают в себя очень много воды. Шламы на таких глинах характеризуются повышенной влажностью (40-50%) и вязкостью, а также малой текучестью. В связи с этим при мокром способе производства цемента нежелательно выбирать набухающие глины. Шламы на каолинитовых глинах, имеющие менее рыхлые диффузные оболочки, характеризуются пониженной водопотребностью. В известняково-шлаковых шламах из-за отсутствия глины диффузные оболочки вокруг частиц очень невелики, частицы относительно легко гидратируются. Поэтому такой шлам быстро осаждается и загустевает. Аналогичное строение имеют также нефелиновый и зольный шлам.

Вязкость структурированных шламов велика и они не текучи. Однако под действием механических сил из диффузных оболочек отжимается часть избыточной воды. Образуются водные прослойки между агрегатами, частицы могут скользить друг по другу, и система становится текучей. Наибольшая текучесть возникает тогда, когда все контакты между агрегатами нарушены.

2. Определение скорости осаждения сырьевых компонентов в зависимости от гранулометрии при заданной температуре шлама

Исходные данные:

Температура шлама: 20⁰С

Данные для расчета:

с_с=1000 кг/м³;

м=0.001 Па*с;

g=9.81 м/с².

Объем и эквивалентный диаметр рассчитываются по следующим формулам:

- для пластинчатых:

V=0.01*d³;

d_э=(6*V/р)^1/3;

- для угловатых:

V=d³/3*2^1/2;

d_э=(6*V/р)^1/3.

Доломит. Пластинчатые частицы

Мусковит. Округленные частицы

Магнетит. Угловатые частицы

Выполним пересчет частиц в соответствии с содержанием компонентов:

Примем следующие скорости осаждения для минералов:

Количество осевших в компонентах частиц будет равно:

Количество осевших в смеси частиц будет равно:

3. Расчет горения топлива

Производительность вращающихся печей и удельный расход тепла в них зависят от целого ряда факторов и в том числе от режима работы (в первую очередь от разности температуры газов и материала), расхода топлива и сырья в единицу времени.

Жидкое топливо. В цементной промышленности применяют высокосернистый и высокопарафинистый мазут, который теряет свою подвижность при температуре 10…30^о С из-за нарастающей вязкости.

Мазут - густая тёмно-бурая жидкость, остаток от перегонки нефти, состоящий из парафинов, нафтенов и ароматических углеводородов. Тепло-творная способность мазута изменяется:8500…10000 ккал/кг. Смесь углеводородов, испаряющихся и разлагающихся при повышении температуре, образует продукты разложения в виде СО, Н₂, С которые окисляясь образуют факел. Как правило, на заводе имеется месячный запас мазута, который хранится в металлических емкостях. Предварительно мазут подают в расходные баки, в которых он подогревается до температуры 70…120^оС, и только после этого поступает в мазутные горелки - форсунки. При поступлении в горелку неподогретого мазута возможна сильная пульсация (50^оС) или вспенивание(80^оС). Скорость сгорания мазута, как и интенсивность излучения, несколько ниже, чем угольного топлива. Поэтому удельный расход мазута на обжиг на 5…7% выше.

Теплота диссоциации - энергия необходимая для разложения мазута на составляющие, способные вступать в реакции окисления. Пирогенетическое разложение начинается при 400^оС и протекает весьма интенсивно при повышении температуры.

При термической диссоциации углеводороды разлагаются на более простые и водород. Если процесс окисления не завершается полностью, то в отходящих газах печи появляется СО и водород, исходные неокисленные углеводороды и метан. При этом пламя получается короткое и прозрачное. Длинный светящийся факел образуется при относительно грубом распылении мазута, большой скорости вылета из форсунки и малом избытке воздуха. Распыление мазута выполняет ту же роль, что и помол угля, и горение протекает тем лучше, чем меньше размер капель.

Расчет горения топлива сводится к определению теплоты горения топлива , количества воздуха, необходимого для сгорания топлива (теоретического и действительного, соответственно L°_B и и выхода продуктов горения L_nr. Для расчета необходимо знать состав рабочей массы топлива и коэффициент избытка воздуха а, который для вращающихся печей изменяется от 1,05 до 1,3 в зависимости от вида используемого топлива.

3.2 Расчет горения твёрдого топлива

Цементная сырьевая смесь готовится из природных компонентов и отходов промышленности. Технологический расчет сырьевой смеси состоит в нахождении соотношений материалов в смеси, обеспечивающих получение клинкера с заранее определенным рядом характеристик. Для производства цемента используется сырьевая смесь, состоящая из четырех основных оксидов: оксид кальция - СаО, оксид кремния - SiO₂, оксид алюминия - А1₂О₃ и оксид железа - Fe₂O₃. Эти четыре оксида очень редко встречаются в необходимом соотношении в одном виде сырья. Kaк правило, для трехкомпонентной сырьевой смеси используют известковый компонент (СаО), глинистый компонент (SiО₂, A1₂O₃) и корректирующую добавку, которая чаще всего служит источником Fe₂O₃.

Содержание отдельных оксидов в портландцементном клинкере колеблется незначительно. Поэтому проектировать состав клинкера по отдельным оксидам обычно не принято. Более важной характеристикой клинкера является соотношение между отдельными оксидами и содержание клинкерных минералов.

Клинкер характеризуется тремя модулями:

· гидравлический, или основной:

;

· кремнеземистый, или силикатный:

;

· глиноземистый, или алюминатный:

.

Обычно значения модулей колеблются в следующих пределах: m=1,9-2,4; n=1,7-3,5; р=1-3.

Введение коэффициента насыщения позволило отказаться от использования гидравлического модуля.

При расчете КН используют формулу:

Зная КН и химический состав клинкера, можно определить его минералогический состав.

Величина КН однозначно определяет отношение между C₃S и C₂S. При КН выше 0,92 количество C₃S в клинкере больше 60, и клинкер относится к алитовым. При КН меньше 0,81 количество алита меньше 37 % и клинкер относится к белитовым.

4.2 Расчет трехкомпонентной сырьевой смеси

Ш По полученным данным можно сделать вывод о том, что оптимальное значение силикатного модуля (n) для получения расплава в количестве 20-30% находится в пределах 2,59-2,164.

Ш По полученным данным можно сделать вывод о том, что оптимальное значение глиноземистого модуля (p) для получения расплава в количестве 20-30% находится в пределах 1,178-1,837.

Ш По полученным данным можно сделать вывод о том, что оптимальное содержание оксида железа для получения расплава в количестве 20-30% находится в пределах до 5%.

Список используемой температуры

1. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Л. «Химия», 1987 г,578 с.

2. Справочник по проектированию цементных заводов. Под редакцией С. И. Данюшевского. Л. Стройиздат. 1969 г.240 с.

3. Методические указания к дипломному проектированию. Материальный баланс завода. Теплотехнические расчеты тепловых агрегатов.№136. Белгород - 1978 г.

4. Справочник по производству цемента. Под редакцией И.И. Холина. М. Госстройиздат.1963 г.

5. Бутт Ю.М., Сычев М.М. Химическая технология вяжущих материалов. Учебник для вузов.-М.: Высш. школа,1980.-472с

Размещено на Allbest.ru