Технологический расчет сырьевой смеси для производства цемента

Определение возможности расслоения сырьевого шлама; расчет трехкомпонентной клинкерной смеси. Скорость осаждения сырьевых компонентов в зависимости от гранулометрии при заданной температуре шлама; характеристика твердого и жидкого топлива, расчет горения.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 22.05.2012
Размер файла 324,3 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

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

1.1 Характеристика сырьевых материалов

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 1400оС 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

Компонент №1

Компонент №2

Компонент №3

Название

Доломит

Мусковит

Магнетит

Форма частиц

Пластинчатые

Округленные

Угловатые

Плотность

2900

3000

5175

Гранулометрический состав, %

0,001

1

0,2

0,01

0,0008

1

0,8

0,01

0,0007

2

1

0,02

0,0005

4

3

0,06

0,0004

4

5

0,5

0,0003

5

20

0,3

0,0002

12

40

0,1

0,00015

25

20

2

0,0001

25

5

5

0,00005

12

3

7

0,00004

5

1

15

0,00003

2

0,5

25

0,00002

2

0,5

45

Данные для расчета:

сс=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;

dэ=(6*V/р)1/3;

- для угловатых:

V=d3/3*21/2;

dэ=(6*V/р)1/3.

Доломит. Пластинчатые частицы

Объём частицы

Эквивалентный диаметр

Критерий Ar

Критерий Ly

Скорость осаждения

1E-11

0,000267301

355,9787

0,5

0,0210

5,12E-12

0,000213841

182,2611

0,17

0,0147

3,43E-12

0,000187111

122,1007

0,12

0,0131

1,25E-12

0,00013365

44,4973

0,026

0,0079

6,4E-13

0,00010692

22,7826

0,01

0,0057

2,7E-13

8,01903E-05

9,6114

0,003

0,0038

8E-14

5,34602E-05

2,8478

0,0004

0,0020

3,375E-14

4,00951E-05

1,2014

0,00012

0,0013

1E-14

2,67301E-05

0,3560

0

0,0000

1,25E-15

1,3365E-05

0,0445

0

0,0000

6,4E-16

1,0692E-05

0,0228

0

0,0000

2,7E-16

8,01903E-06

0,0096

0

0,0000

8E-17

5,34602E-06

0,0028

0

0,0000

Мусковит. Округленные частицы

Эквивалентный диаметр

Критерий Ar

Критерий Ly

Скорость осаждения

0,001

19620,0000

500

0,2141

0,0008

10045,4400

100

0,1252

0,0007

6729,6600

67

0,1095

0,0005

2452,5000

22

0,0756

0,0004

1255,6800

10,5

0,0591

0,0003

529,7400

3

0,0389

0,0002

156,9600

0,7

0,0239

0,00015

66,2175

0,18

0,0152

0,0001

19,6200

0,02

0,0073

0,00005

2,4525

0,0008

0,0025

0,00004

1,2557

0,0003

0,0018

0,00003

0,5297

0,0002

0,0016

0,00002

0,1570

0,00012

0,0013

Магнетит. Угловатые частицы

Объём частицы

Эквивалентный диаметр

Критерий Ar

Критерий Ly

Скорость осаждения

2,35702E-10

0,000766399

8390,4979

59

0,13419176

1,2068E-10

0,000613119

4295,9349

28

0,10467135

8,08459E-11

0,000536479

2877,9408

12

0,0789167

2,94628E-11

0,0003832

1048,8122

7

0,06593882

1,50849E-11

0,00030656

536,9919

2

0,04342953

6,36396E-12

0,00022992

226,5434

0,75

0,03131811

1,88562E-12

0,00015328

67,1240

0,15

0,01831494

7,95495E-13

0,00011496

28,3179

0,03

0,01071064

2,35702E-13

7,66399E-05

8,3905

0,004

0,00547178

2,94628E-14

3,832E-05

1,0488

0,00015

0,00183149

1,50849E-14

3,0656E-05

0,5370

0,00012

0,00170021

6,36396E-15

2,2992E-05

0,2265

0,00011

0,0016516

1,88562E-15

1,5328E-05

0,0671

0,0001

0,00159996

Задаем содержание компонентов в следующих соотношениях, %:

Доломит:

79

Мусковит:

19

Магнетит:

2

Выполним пересчет частиц в соответствии с содержанием компонентов:

Компонент №1

Компонент №2

Компонент №3

Название

Доломит

Мусковит

Магнетит

Форма частиц

Пластинчатые

Округленные

Угловатые

Гранулометрический состав, %

0,001

0,79

0,038

0,0002

0,0008

0,79

0,152

0,0002

0,0007

1,58

0,19

0,0004

0,0005

3,16

0,57

0,0012

0,0004

3,16

0,95

0,01

0,0003

3,95

3,8

0,006

0,0002

9,48

7,6

0,002

0,00015

19,75

3,8

0,04

0,0001

19,75

0,95

0,1

0,00005

9,48

0,57

0,14

0,00004

3,95

0,19

0,3

0,00003

1,58

0,095

0,5

0,00002

1,58

0,095

0,9

Примем следующие скорости осаждения для минералов:

Доломит:

0,0012

м/с

Мусковит:

0,0024

м/с

Магнетит:

0,0016

м/с

Количество осевших в компонентах частиц будет равно:

Компонент №1

Компонент №2

Компонент №3

Название

Доломит

Мусковит

Магнетит

Форма частиц

Пластинчатые

Округленные

Угловатые

Гранулометрический состав, %

0,0001

19,75

-

-

0,00005

9,48

-

-

0,00004

3,95

0,19

-

0,00003

1,58

0,095

-

0,00002

1,58

0,095

0,9

Сумма:

36,34

0,38

0,9

Количество осевших в смеси частиц будет равно:

Наименование

Количество осевших частиц, %

Доломит

36,34

Мусковит

0,38

Магнетит

0,9

Смесь

37,62

3. Расчет горения топлива

3.1 Характеристика жидкого 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…30о 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…120оС, и только после этого поступает в мазутные горелки - форсунки. При поступлении в горелку неподогретого мазута возможна сильная пульсация (50оС) или вспенивание(80оС). 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 400оС 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 Lnr. 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

Состав горючей массы мазута, %

С г

Нг

87,6

10,5

0,9

0,7

0,3

0,3

4

б= 1,1

Определение состава рабочего топлива

Состав влажного рабочего топлива, %

С р

Нр

83,83

10,05

0,86

0,67

0,29

0,30

4,00

Теплотворная способность топлива

Qp = 38731,94 кДж/кг

Теоретический объемный расход воздуха:

L0 = 10,13 м3/кг

Теоретический массовый расход воздуха:

m0 = 13,10 кг/кг

Действительный расход воздуха

Lg = 11,15 м3/кг

Mg = 14,41 кг/кг

Выход продуктов полного горения при б=1,1

CO2

H2O

N2

O2

Сумма

L, м3/кг

1,56

1,18

8,86

0,21

11,81

m, кг/кг

3,08

0,95

11,08

0,30

15,42

Материальный баланс горения топлива (на 100 кг топлива)

Приход материалов

кг

Выход материалов

кг

Мазут

100,00

1. Углекислый газ CO2

308,27

Воздух

1441,46

2. Водяные пары H2O

94,59

3. Азот N2

1108,47

4. Кислород O2

30,41

Итого:

1541,46

Итого:

1541,75

Невязка баланса = 0,018393 %

сырьевой шлам клинкерный смесь

4. Расчёт количества расплава в клинкере

4.1 Клинкер и его характеристика

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

Исходное содержание оксидов в клинкере (масс. %)

CaO

SiO2

MgO

R2O

Al2O3

Fe2O3

Сумма

60

20

1

2

5

3

91

Пересчет на 100 %

CaO

SiO2

MgO

R2O

Al2O3

Fe2O3

Сумма

66,136

22,045

1,102

2,205

5,511

3,000

100,000

65,864

21,955

1,098

2,195

5,489

3,400

100,000

65,591

21,864

1,093

2,186

5,466

3,800

100,000

65,318

21,773

1,089

2,177

5,443

4,200

100,000

65,045

21,682

1,084

2,168

5,420

4,600

100,000

64,773

21,591

1,080

2,159

5,398

5,000

100,000

64,500

21,500

1,075

2,150

5,375

5,400

100,000

64,227

21,409

1,070

2,141

5,352

5,800

100,000

63,955

21,318

1,066

2,132

5,330

6,200

100,000

63,682

21,227

1,061

2,123

5,307

6,600

100,000

63,409

21,136

1,057

2,114

5,284

7,000

100,000

Характеристики

КН

n

p

G1350

G1450

0,907

2,590

1,837

20,654

26,591

0,905

2,470

1,614

21,476

27,409

0,902

2,360

1,438

22,298

28,227

0,900

2,258

1,296

23,120

29,045

0,898

2,164

1,178

23,942

29,864

0,895

2,077

1,080

24,764

30,682

0,893

1,995

0,995

25,586

31,500

0,890

1,920

0,923

26,408

32,318

0,888

1,849

0,860

27,230

33,136

0,885

1,783

0,804

28,052

33,955

0,883

1,721

0,755

28,874

34,773

Вывод

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


Подобные документы

  • Расчет сырьевой смеси и горения газообразного топлива. Изготовление на производстве портландцементного клинкера. Изучение химического состава сырьевых компонентов. Определение массового, объемного расхода топлива и материального баланса его состава.

    контрольная работа [397,0 K], добавлен 10.01.2015

  • Особенности технологии изготовления белого портландцемента по мокрому способу. Операции по приготовлению сырьевой смеси. Классификация дробления по конечному размеру частиц, получаемых при измельчении. Корректировка состава шлама. Обжиг сырьевой смеси.

    контрольная работа [125,2 K], добавлен 30.06.2014

  • Режим работы завода и его отдельных цехов. Химический анализ сырьевых материалов и портландцемента. Расчет портландцементной сырьевой смеси. Добыча известняка, глины. Обжиг сырьевой смеси при сухом способе производства. Минералогический состав клинкера.

    курсовая работа [1,5 M], добавлен 27.11.2012

  • Подготовка сырьевой смеси для производства цемента; химический состав шихты для приготовления клинкера. Расчет горения топлива, материальный и теплотехнический баланс печи; потери тепла в отходящих газах и с клинкером в печах на ОАО "Сухоложский цемент".

    курсовая работа [204,7 K], добавлен 08.02.2013

  • Разработка технологии белого и цветного цемента и способов газового отбеливания клинкера и его водного охлаждения. Основные компоненты сырьевой смеси для получения портландцемента. Расчет расхода сырьевых материалов и обжиг смеси во вращающихся печах.

    курсовая работа [112,3 K], добавлен 11.03.2011

  • Разработка технологии подготовки шлама с установкой сырьевых мельниц. Выбор и обоснование места проектирования цеха помола. Характеристика требуемой марки цемента, выбор сырьевых материалов. Обоснование метода подбора технологического оборудования.

    курсовая работа [652,3 K], добавлен 16.09.2014

  • Технологическая схема производства цемента по сухому способу с обжигом клинкера. Расчет состава сырьевой смеси. Режим работы и фонд рабочего времени предприятия и оборудования. Расчет складов и бункеров, потребности в электроэнергии и рабочей силе.

    курсовая работа [346,3 K], добавлен 26.03.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.