На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


курсовая работа Производство сульфатостойкого портландцемента

Информация:

Тип работы: курсовая работа. Добавлен: 11.10.2012. Сдан: 2011. Страниц: 20. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


Содержание 

Введение 4
1 Характеристика вяжущего вещества 6
      Состав и свойства вяжущего вещества
6
      Гидратация и твердение вяжущего вещества
8
     1.3 Области применения вяжущего вещества 3
2 Сырьевые материалы 10
     2.1 Обоснование выбора и характеристика сырьевых материалов 10
     2.2 Расчет состава сырьевой смеси для получения цементного      клинкера 12
3 Технологическая  схема производства вяжущего 14
     3.1 Обоснование выбора способа производства и технологической схемы 14
     3.2 Структура и режим работы предприятия 16
     3.3 Описание технологической схемы производства вяжущего вещества 17
     3.4 Методы контроля сырья, технологического процесса и качества вяжущего 24
4 Составление  материального баланса и расчет  расхода сырьевых материалов на выпуск продукции 30
Заключение 39
Список  литературы 40
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Введение 

    Портландцемент  является важнейшим вяжущим веществом. По производству и применению он занимает первое место среди всех других вяжущих  веществ.
    Изобретение ПЦ (1824 г.) связано с именами Егора Герасимовича Челиева – начальника мастерских военно-рабочей бригады Джозефа Аспдина – каменщика из английского города Лидса.
    ПЦ  – гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее как в воде, так и  на воздухе [1].
    Цемент  – широко распространенный материал, более дешевый, чем другие промышленные связующие, - жизненно необходим современному обществу [2].
    Современная строительная техника базируется преимущественно  на применении цементного бетона (железобетона) и растворов. Большое разнообразие строительных конструкций, особенности сооружения и существенные различия условий службы при различных видах агрессивных воздействий вызывали необходимость создания цемента со специальными техническими свойствами, которые могли бы использоваться при строительстве гидроэлектростанций, в транспортных сооружениях, при промышленном производстве обычных и преднапреженных железобетонных конструкций и т.д.
    Организация производства специальных цементов оказалась возможной благодаря  развитию науки о цементе и совершенствованию технологии его производства. Для создания технологии специальных цементов потребовалось выполнение больших и разносторонних научно-экпериментальных исследований; при этом часто возникали серьезные трудности, обусловленные ограниченными возможностями лабораторного моделирования природных переменных коррозионных факторов, воздействующих на сооружение.
    Технический прогресс строительной индустрии, расширение фундаментальных знаний в области  химии цемента, возросшая актуальность проблемы экономии топливно-энергетических ресурсов – все это вызвало необходимость усиления научных работ по специальным цементам. В результате созданы специальные цементы, различающиеся по химическому и соответственно фазовому составу, ибо ни теоретические представления, ни опыт не дают пока оснований утверждать, что может быть создан универсальный цемент, который можно было бы применять в любых условиях [3].
    В настоящее время в цементной  промышленности Республики Казахстан  работает пять цементных заводов. В Казахстане цемент производится энергоемким устаревшим «мокрым» способом. При данном способе производства расходы на энергию составляют до 40% себестоимости.
    Цементная промышленность всегда идет во главе  инвестиционного процесса ввиду, того, что цемент необходим для создания физической инфраструктуры развивающейся экономики. Возрождение промышленности начинается со строительства производственных объектов [4].
    Цемент  не является природным материалом. Его изготовление - процесс дорогостоящий  и энергоемкий, однако результат стоит того - на выходе получают один из самых популярных строительных материалов, который используется как самостоятельно, так и в качестве составляющего компонента других строительных материалов (например, бетона и железобетона). Цементные заводы, как правило, находятся сразу же на месте добычи сырьевых материалов для производства цемента.
    Производство  цемента включает две ступени: первая - получение клинкера, вторая - доведение  клинкера до порошкообразного состояния  с добавлением к нему гипса  или других добавок. Первый этап самый дорогостоящий, именно на него приходится 70% себестоимости цемента. А происходит это следующим образом: первая стадия - это добыча сырьевых материалов. Вторая стадия тоже состоит из нескольких этапов. Это: дробление клинкера, сушка минеральных добавок, дробление гипсового камня, помол клинкера совместно с гипсом и активными минеральными добавками. Однако надо учитывать, что сырьевой материал не бывает всегда одинаковым, да и физико-технические характеристики (такие как прочность, влажность и т. д.) у сырья различные. Поэтому для каждого вида сырья был разработан свой способ производства. К тому же это помогает обеспечить хороший однородный помол и полное перемешивание компонентов.  
 
 

  
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Характеристика  вяжущего вещества
    Состав  и свойства вяжущего вещества
 
 
        Сульфатостойким портландцементом (СПЦ) называют ПЦ, изготовленный из клинкера, химический  и минеральный состав которого нормирован по содержанию C3S и C3A. Он отличается пониженной экзотермией при твердении и высокой стойкостью при службе в минерализованных и пресных водах.
        По ГОСТ 22266-76* клинкер, применяемый для получения СПЦ, должен удовлетворять следующим требованиям: расчетное содержание трехкальциевого силиката не выше 50%, трехкальциевого алюмината не выше 5%, а суммарное содержание трехкальциевого алюмината и четырехкальциевого алюмоферрита не более 22% (таб.1)
        СПЦ с минеральной добавкой производят М 400. В качестве добавки вводят 10-20% от массы цемента гранулированный доменный шлак или электротермофосфорный шлак или 5-10% АМД (кроме глиежа). Клинкер для производства этого цемента должен быть такого же минерального состава, что и СПЦ без минеральной добавки (таб.1) [5].
        
 

 


Таблица 1 – Характеристика цементов 

Наименование, обозначение цемента Вещественный  состав, % Фазовый состав, % Тонкость  помола
Сроки схватывания
ч-мин
Предел  прочности, МПа
(28 сут.)
клин-кер двувод-ный гипс 
добав-ка C3S C2S C3A C3AF остаток на сите № 008 Sудел., м2/кг
начало конец изгиб сжатие
 
СПЦ М 400 
 

СШПЦ 
М400
 
97 
 
 
82
 
3 
 
 
3 

 
- 
 
 
15
 
 
 
49,53
 
 
 
26,76
 
 
 
5,00
 
 
 
17,00
 
11 
 
 
12
 
2,6 
 
 
2,6
 
 
 
0-55
 
 
 
3-30
 
 
 
43
 
 
 
5,5
 


      Гидратация  и твердение вяжущего вещества
 
     При затворении СПЦ водой образуется пластичное тесто, постепенно густеющее и переходящее в камневидное состояние. В процессе твердения  происходят сложные физико-химические процессы, являющиеся результатом взаимодействия клинкерных фаз и гипса с водой. Каждая фаза клинкера вступает в реакции гидратации, т.е. реакции, протекающие с присоединением воды, образуя новые соединения.
     При взаимодействии трехкальциевого силиката (алита) с водой происходит одновременно его гидратация и гидролиз с выделением большого количества гидроксида кальция.
     На  гидратацию алюминатов и алюмоферритов кальция большое влияние оказывает гипс, вводимый в состав цемента как замедлитель схватывания. Вследствие слишком быстрой гидратации трехкальциевого алюмината измолотый клинкер при затворении водой схватывается в течении нескольких минут. Этот срок недостаточен для изготовления строительных растворов и бетонов. В присутствии 3…5% гипса образуется практически нерастворимое соединение – трисульфогидроалюминат кальция 3Ca·Al2O3·3CaSO4·32H2O (эттрингит), который предотвращает дальнейшую быструю гидратацию C3A за счет образования защитного слоя и замедляет первую стадию процесса твердения – схватывание цемента. Вместе с тем добавка гипса ускоряет процесс твердения цемента в первые сроки гидратации.
     Превращение цемента в камневидное тело с  высокой прогрессирующей  во времени прочностью – сложный многофакторный процесс.
     В первый период после добавления к  цементу воды образуется раствор, который  перенасыщен относительно гидроксида кальция и содержит ионы Ca2+, SO42-, OH-, Na+, K+. Из этого раствора в качестве первичных новообразований осаждаются гидросульфоалюминат и гидроксид кальция. На этом этапе упрочнения системы не происходит, гидратация минералов носит как бы скрытый характер.
     Второй  период гидратации (схватывание) начинается примерно через час с образования вначале очень тонкодисперсных кристаллов гидросиликатов кальция. Гидросиликаты кальция и гидросульфоалюминат растут в виде длинных волокон, проходящих через жидкую фазу в виде мостиков, заполняющих поры. Образуется пористая матрица, которая постепенно упрочняется и заполняется продуктами гидратации. Вследствие этого подвижность твердых частиц снижается и цементное тесто схватывается. Такая первая высокопористая с низкой прочностью структура, обусловливающая схватывание, состоит главным образом из продуктов взаимодействия с водой C3A и гипса.
     В течение третьего периода (твердения) поры постепенно заполняются продуктами гидратации клинкерных минералов. Уплотнение и упрочнение структуры цементного камня происходит в результате образования  все большего количества гидросиликатов кальция.
     В конечном счете, цементный камень представляет собой неоднородную систему –  сложный конгломерат кристаллических  и коллоидных гидратных образований, непрореагировавших остатков цементных  зерен, тонкораспределенных воды и  воздуха [1].  

     1.3 Области применения  

     СПЦ и СШПЦ целесообразно применять  в тех случаях, когда одновременно требуется высокая стойкость  против воздействия сульфатных вод  и попеременного замораживания  и оттаивания, высыхания и увлажнения в пресной и слабоминерализованной воде [6].
     Высокая стойкость такого цемента в сульфатных водах обусловлена тем, что в  затвердевшем состоянии он содержит пониженное количество высокоосновных гидроалюминатов кальция. Этим устраняется  возможность образования значительного  количества гидросульфоалюмината кальция трехсульфатной формы, вызывающего коррозию ПЦ камня. Развитие коррозионных процессов в затвердевшем СПЦ замедляется также вследствие ограниченного содержания в клинкере C3S [5]. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Сырьевые  материалы
2.1 Обоснование выбора и характеристика сырьевых материалов  

     Клинкер для СПЦ должен содержать не более 50% C3S, не выше 5% C3A и не более 22% C3A + C4AF [6].
        В СШПЦ ограничивается содержание  в клинкере C3A – до 8%, MgO – до 5% [1].
     При производстве СПЦ и СШПЦ сырьем является цементный клинкер, фазовый состав которого нормирован по ГОСТу 22266-76* (таб.2). 

        Таблица 2 – Характеристика сырьевых материалов 

Наименова-ние материалов
Химический  состав, % Естественная  влажность, %
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 R2O п.п.п.
 
карбидная известь-
пушонка 

хвосты  СМС железных руд 
 

глинистые сланцы 

 
3,0 
 
 
44,5 
 
 
 
 

59,3
 
2,5 
 
 
11,4 
 
 
 
 

16,3
 
0,5 
 
 
17,9 
 
 
 
 

4,5
 
63,2 
 
 
13,2 
 
 
 
 

10,4
 
0,5 
 
 
4,8 
 
 
 
 

2,7
 
0,3 
 
 
1,2 
 
 
 
 

0,3
 
0,3 
 
 
2,5 
 
 
 
 

-
 
29,7 
 
 
4,5 
 
 
 
 

6,5
 
2,1 
 
 
1,5 
 
 
 
 

2,1
 
        Одни сырьевые материалы идут непосредственно на изготовление клинкера, другие же в виде добавок используются при его помоле (гипс и МД – гранулированный доменный шлак).
        Карбидная известь-пушонка – техногенное сырье, побочный продукт переработки карбида кальция на ацетилен. Вследствие реакции карбида кальция CaC с водой выделяется тонкодисперсный осадок, который в основном представлен гидрооксидом кальция Ca(ОН)2 [7]. Химический состав приведен в таблице 2.
       Порошкообразная карбидная известь характеризуется голубоватым цветом, имеет запах аммиака. Кристаллы  Ca(ОН)2 представлены в виде пластинок размером до 0,2 мм.
        Насыпная плотность карбидной извести 0,5 г/см3. Удельная плотность 200-230 м3/кг. Остаток на сите № 008 не более 1-5% [7].
        Хвосты обогащения руд – отходы сухой магнитной сепарации. Хвосты СМС представляют собой щебневидный материал со средним размером зерен до 25 мм. Насыпная плотность отходов 1600-1800 кг/м3, истинная плотность тонкоизмельченных хвостов СМС 2800-3000 кг/м3. Твердость минералов, образующих хвосты СМС, составляет 2-7 по шкале Мооса.
        Химический состав отходов обогащения руд (таб. 2) до 80-90% представлен основными клинкерообразующими оксидами при преимущественном содержании кремнезема [8].
        Глинистые сланцы – продукт начальной стадии метаморфизма глинистых горных пород, характеризуются выраженной сланцеватостью и легко раскалываются на тонкие пластины. Не размокают в воде [7]. Химический состав приведен в таблице 2.
        Для регулирования сроков схватывания цемента при помоле к клинкеру добавляют не менее 1,5 и не более 3,5% гипса от массы цемента в пересчете на ангидрид серной кислоты SO3 [1].
        Для производства СШПЦ в клинкер нормированного состава добавляют тонкоизмельченный гранулированный доменный шлак в количестве 21-60%.
        Гранулированный доменный шлак – образуется в результате взаимодействия пустой породы руд, золы топлива и флюсов в процессе выплавки чугуна [7], который гранулируют, т.е. быстро охлаждают водой, паром или воздухом.
        Шлаки содержат повышенное количество кремнезема и частично глинозема и меньше окиси кальция [5]. Гранулы шлака – зерна размером до10 мм с насыпной плотностью 0,5-0,8 г/см3. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.2 Расчет состава сырьевой смеси для получения цементного клинкера 

        Расчет химического и вещественного  состава сырьевой смеси, а также  химического и фазового состава  клинкера выполняют на ЭВМ  [10].
        Все результаты сведены в таблицу  4,5. 

        Таблица 4 – Результаты расчетов. 

  SiO2 Al2O3 Fe2O3 СаО MgO R2O SO3 C3S C2S C3A C4AF CaSO4 ппп КН n р
 
Клинкер
20,31 6,74 7,49 60,79 2,34 1,25 0,74 49,53 26,76 5,00 17,00 1,71 0 0,86 1,97 1,06
 
Шихта
15,86 5,26 5,85 49,81 1,82 0,97 0,58 - - - - - 21,92 - - -
 
 

        Таблица 5 – Результаты расчетов. 

Наименование материалов
Соотношение
прокаливающих компонентов сырьевых компонентов
Карбидная известь-пушонка 62,20 69,09
Хвосты  СМС железных руд 37,48 30,65
Глинистые сланцы 0,31 0,26
 
   Для нормированного состава клинкера предварительно рассчитывают содержание основных оксидов клинкера: 

С=0,7369* C3S+0,6512* C2S+0,6227* C3A+0,4616* C4AF,            (1)
                       S=0,2631* C3S+0,348* C2S,                                        (2)
           А=0,3773* C3A+0,2098* C4AF,                                    (3)
             F=0,3286* C4AF,             (4) 

где C, S, A, F-содержание оксидов соответственно СаО, SiO2, Al2O3, Fe2O3, %;
C3S, C2S, C3A, C4AF – рекомендуемое содержание фаз в клинкере, %.
       
С=0,7369* 49,53+0,6512* 26,76+0,6227* 5,00+0,4616* 17,00=65,88%
S=0,2631* 49,53+0,348* 26,76=22,64%
А=0,3773* 5,00+0,2098* 17,00=5,91%
F=0,3286* 17,00=5,57% 

      Расчет  коэффициента насыщения (КН), кремнеземного (n) и глиноземного (р) модулей: 

,                (5)

           
,        (6)

                                           .              (7) 

=0,86
=1,97
=1,06  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3 Технологическая  схема производства  вяжущего
3.1 Обоснование выбора  способа производства  и технологической  схемы
     Технология  производства портландцемента включает ряд технологических операций, которые можно разделить на две основные группы. Первая — это операции по производству клинкера, вторая — измельчение клинкера совместно с гипсом, а в ряде случаев и с другими добавками, т. е. приготовление цемента. Получение клинкера — наиболее сложный и энергоемкий процесс, требующий больших капитальных и эксплуатационных затрат. Доля клинкера в стоимости цемента достигает 70-80%. Производство клинкера состоит из добычи сырьевых материалов, дробления, помола и смешивания их в определенном соотношении, обжига сырьевой смеси и магазинирования клинкера. 
          Комплекс операций по получению из клинкера цемента включает следующие технологические процессы: дробление клинкера, сушку минеральных добавок, дробление гипсового камня, тонкое измельчение клинкера совместно с активными минеральными добавками и гипсом, складирование, упаковку и отправку цемента потребителю. Даже в пределах одного месторождения химико-минералогический состав сырья меняется в широких пределах. Поэтому получение сырьевой смеси постоянного состава — сложная задача. С другой стороны, перерабатываемое цементной промышленностью сырье отличается не только составом, но и физико-техническими свойствами (влажностью, прочностью и т. д.). Для каждого вида сырья должен быть выбран такой способ подготовки, который обеспечивал бы тонкое измельчение и равномерное перемешивание компонентов шихты с минимальными энергетическими затратами. Это послужило причиной появления в цементной промышленности трех способов производства, отличающихся технологическими приемами подготовки сырьевых смесей: мокрого, сухого и комбинированного.

     При мокром способе тонкое измельчение  сырьевой смеси производят в водной среде с получением шихты в  виде водной суспензии - шлама влажностью 30-50%. При сухом способе сырьевую шихту готовят в виде тонкоизмельченного сухого порошка, поэтому перед помолом или в процессе его сырьевые материалы высушивают. Комбинированный способ может базироваться как на мокром, так и на сухом способе приготовления шихты. В первом случае сырьевую смесь готовят по мокрому способу в виде шлама, а затем обезвоживают на фильтрах до влажности 16-18 % и подают на обжиг в печи в виде полусухой массы. Во втором варианте сырьевую смесь готовят по сухому способу, а затем гранулируют с добавкой 10—14 % воды и подают на обжиг в виде гранул диаметром 10—15 мм. Каждый способ производства может быть реализован в виде нескольких технологических схем, отличающихся как последовательностью операций, так и видом используемого оборудования. Выбор конкретной технологической схемы определяется свойствами перерабатываемого сырья (твердостью, однородностью, влажностью).
     Изготовление  клинкера по сухому способу технически и экономически наиболее целесообразно в тех случаях, когда исходные сырьевые материалы характеризуются:
   - влажностью до 10-15%;
   - относительной однородностью по химическому составу и физической структуре, что обеспечивает возможность получения гомогенной сырьевой муки при измельчении сухого сырья.
        При сухом способе изготовления клинкера исходные материалы после дробления подвергаются высушиванию и совместному помолу в мельницах до остатка на сите № 008 5-8%. Обжигает сырьевую муку в коротких вращающихся печах с циклонными теплообменниками [5].
        Производительность технологической линии с печью 4,5*80 с циклонными теплообменниками и реакторами-декорбанизаторами составляет 3000 тонн клинкера в сутки. При этом способе производства цемента расход топлива снижается на 30-40% по сравнению с мокрым, а металлоемкость печных агрегатов – в 2,5-3 раза [1].
        Помол клинкера осуществляется в трубных мельницах, которые являются непрерывно действующим оборудованием.
        Вентиляция достигается просасыванием через барабан воздуха со скоростью 0,5-0,7 м/сек. с помощью аспирационной установки, в состав которой входят вентилятор, циклоны, а также рукавные фильтры или электрофильтры. В последних улавливаются тонкие частички, присоединяемые обычно к общей массе продуктов.
        Современные помольные установки оснащаются системами автоматического регулирования, которые обеспечивают непрерывную их работу и получение продукта с заданной степенью измельчения без участия человека. В последнее время начали применять системы автоматического регулирования работы мельниц, основанные на измерении удельной поверхности получаемого продукта [5]. 
 
 
 
 
 
 
 

3.2 Структура и режим работы предприятия 

     Режим работы устанавливают в соответствии с нормами технологического проектирования и определяют в зависимости от характера производства, мощности сырьевой базы и других факторов. 

        Расчет годового фонда времени работы технологического оборудования осуществляют по формуле: 

, ч                         (8)
 

   где Ср – расчетное количество  рабочих суток в году;
          Ч – количество рабочих часов  в сутки;
          Ки – коэффициент использования оборудования, равный 0,8-0,9 [10]. 

        Принятый в курсовой работе  режим работы цеха представлен  в     таблице 3. 

        Таблица 3 – Режим работы предприятия 

Наимено-вание  отделений, операций Количество  рабочих дней в году Количество  смен в сутки Длитель-ность  смены, ч. Коэффициент использования  оборудования Годовой фонд рабочего времени, ч.
Карьер  и дробильное отделение  
260
 
2
 
16
 
0,8
 
3328
Цех обжига 365 3 24 0,8 7008
Цехи  помола и готового продукта, сушильное  отделение  
365
 
3
 
24
  0,8
 
7008
 
 
 
 
 
 
 
 
3.3 Описание технологической  схемы производства  вяжущего вещества 

        При сухом способе (рис.1) поступающие на завод сырьевые материалы в виде хвостов СМС железных руд и глинистых сланцев подвергаются дроблению в дробилках типа С-776 до зерен крупностью 2,5 мм [1]. Карбидную известь-пушонку высушивают в трубных мельницах.
        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 далее в бункера мельниц. Из последних сырьевые компоненты вместе с добавками через дозаторы по массе поступают в приемные устройства помольных агрегатов, где их измельчают до требуемой тонины, подсушивают за счет тепла отходящих газов извращающихся печей и подвергаются сепарации.
        Измельченный в мельнице материал выгружают потоком азов через циклоны-разгружатели с помощью мельничного вентилятора. Далее мука поступает в коррекционные силосы, где она гомогенизируется и перегружается в расходные силосы. Из силосов сырьевую смесь подают пневмоподъемниками в загрузочное устройство, оснащенное дозаторами по массе, и далее в циклонные теплообменниками вращающей печи (рис. 2) [1].
        На рис. 2а представлена схема двухветвевого четырехступенчатого циклонного теплообменника с реактором-декарбонизатором. Теплообменники смонтированы на металлических или железобетонных конструкциях («этажерках»). Все циклоны, газоходы и перепускные течки выполнены сварными из листовой стали. Внутренняя облицовка – огнеупорный кирпич, жаропрочный бетон или сочетание кирпича и бетона. Сырьевая мука подается в циклонный теплообменник через патрубок.
        Циклоны, а также газоходы имеют ремонтные люки, люки для очистки стенок от возможного налипания, а также для установки контрольно-измерительных приборов.
        Конусы циклонов и входных частей течек циклонных теплообменников очищают от отложенного материала с помощью сжатого воздуха, подаваемого системой комплектов с соплами к поверхности футеровки.
        Циклонные теплообменники предназначены обеспечивать предварительную тепловую обработку сырьевой муки тепловой дымовых газов, образующихся в печи при сжигании топлива. Тепловая обработка сырьевой муки происходит по следующей схеме. Сырьевая мука, приготовленная в помольном агрегате, подается в газоход (по стрелке А) (рис.2-б), соединяющий циклон III с циклом IV, и увлекается горячим газовым потоком. Материал при этом нагревается, а газы несколько охлаждается. Нагретая сырьевая мука в циклоне IV из пылегазовоздушного потока выделяется и по перепускным печкам ссыпается в газоход, соединяющий циклон II с циклоном III. Далее процесс осаждения сырьевой муки в циклонах и подачи ее в газоходы повторяется.  

Рис.1 – Технологическая схема производства цемента по сухому способу: 


     Пройдя  все четыре циклона (четыре ступени), сырьевая мука нагревается до 1100К  и поступает в загрузочный  узел вращающейся печи.
 Горячие  дымовые газы, образовавшиеся вследствие  сгорания топлива у разгрузочного узла печи, пройдя всю длину печи с взвешенной в них сырьевой муки, захваченной при движении, поступают в циклон I, где горячее газы отделяются от муки и просасываются по газоходу в циклон II. На этот участок газы обогащаются сырьевой муки, поступающей из циклона III. Далее процесс отделения газов муки в циклонах и распыления в газах муки в газоходах повторяется по остальным циклонам (ступеням). По выходе из циклона IV (четвертой ступени) дымовые газы имеют температуру около 600К. Из газоходов четвертой ступени газы по газоходу поступают в сырьевую мельницу предварительного измельчения или в электрофильтр, предварительно пройдя через кондиционер для охлаждения и увлажнения [9].                       В теплообменниках сырьевая смесь нагревается и частично декабонизируется, после чего поступает в печь на обжиг. 
 

Рис. 2 а –  Циклонные теплообменники вращающейся  печи: 

 
 
 
 
 
 
 
 

        
 
 
 
 
 
 

Рис. 2 б  – Циклонные теплообменники вращающейся  печи: 


       Обжиг осуществляется во вращающихся печах [1].
        Вращающаяся печь состоит из сварного корпуса, бандажей, роликоопор, зубчатого венца, привода, гидравлических упоров, загрузочного и разгрузочного узлов (концов), горелочных устройств, устройств контроля температуры корпуса и его охлаждение воздухом, уплотнительных устройств мест контакта вращающегося корпуса печи с неподвижными загрузочными и разгрузочными узлами.
        Корпус печи представляет собой цилиндрическую трубу, которая своими бандажами опирается на роликоопоры. Корпус сваривают на месте монтажа из отдельных обечаек различной толщины в зависимости от местных нагрузок. Толщина пролетных обечаек корпуса зависит от диаметра и длины печи, длины пролетов, температуры нагрева, распределенных нагрузок и обычно находятся в пределах 20-40 мм. Для обеспечения необходимой жесткости корпуса в опорных узлах побандажные обечайки имеют толщину 40-100 мм.
        Материал корпусов вращающихся печей – листовой прокат из низколегированной высокопрочной стали 09Г2С, обладающей достаточно высокой ударной вязкостью и сравнительно высокой прочностью при отрицательных температурах (до233 К).
        Разгрузочный узел корпуса печи имеет защитные торцовые плиты из жаропрочной стали. Для предохранения разгрузочного узла от перегрева в полость между внутренней поверхностью кожуха печи и защитной обечайкой подается вентилятором охлаждающий воздух. Герметизацию узла обеспечивают лабиринтное и лепестковое уплотнения.
        Бандажи представляют собой жесткие стальные литые кольца большого сечения. Внутренний диаметр бандажей несколько больше наружного диаметра посадочной поверхности обечаек печи.
        При нагреве корпуса печи вследствие теплового расширения в радиальном направлении зазор становится минимальным, и бандаж плотно соединяется с корпусом печи. Для предохранения от осевого смещения бандажа предусмотрены упорные башмаки, закрепленные на корпусе печи.
        Привод печи в зависимости от общей потребляемой мощности может быть односторонним или двусторонним и иметь два или три режима работы.
        Роликоопоры через бандажи воспринимают нагрузку от массы корпуса печи с огнеупорной футеровкой и обжигаемого материала. Их устанавливают на железобетонных фундаментах.
        Вращающуюся печь обычно устанавливают с уклоном в сторону разгрузки. При этом возникает составляющая массы печи, направленная вдоль ее наклонной оси. Под действием этой составляющей печь при вращении стремится сместиться в нижнее положение.
        Для восприятия осевых усилий, передающихся от печи на опоры, а так же для ее периодических осевых перемещений с целью обеспечения равномерного изнашивания рабочих поверхностей роликов и бандажей по всей их длине предусмотрена система гидравлических упоров. Та система состоит из собственно гидравлических упоров, общей насосной станции, пульта управления и системы трубопроводов. Число гидроупоров в печном агрегате зависит от числа роликоопор печи.
        Печь сухого способа производства присоединена к циклонному теплообменнику через патрубок загрузочного узла.
        Загрузочная часть печи имеет конусную обечайку, приваренную к обечайке корпуса печи, плиту из жаропрочной стали, торцовую шайбу, элеватор (кольцевой), закрепленный на торцовой шайбе, и уплотнение. Для поджатия элементов уплотнения имеется специальное устройство.
        Разгрузочные узлы печи предназначены для сочленения вращающегося корпуса печи с неподвижной разгрузочной головкой и шахтой охладителя клинкера.
        Разгрузочная головка печи представляет собой стационарно установленную камеру, сваренную из листовой стали. В месте соединения с корпусом печи головка имеет расширенную часть с отверстием для входа разгрузочного конца печи. На противоположной торцовой стенке головки расположена откатная дверь с отверстием для ввода в печь форсунки или газовой горелки, а также смотровыми и ремонтными люками. В нижней части головки имеется прямоугольное отверстие, которым головка примыкает к загрузочной шахте охладителя. Головка печи и откатная дверь с внутренней стороны имеют футеровку.
        Чтобы предохранить печь от подсоса наружного холодного воздуха, смонтировано уплотнение двух типов: лабиринтное и лепестковое.
        Для охлаждения воздухом горловины печи, т.е. разгрузочного узла, имеется установка, состоящая из коллектора, вентилятора и соединяющего их воздухопровода. Охлаждающий воздух забирается из атмосферы и через сопло подается в пространство между корпусом печи и защитной обечайкой.
        В качестве внутренних теплообменных устройств применяют металлические цепные завесы, а также ячейковые теплообменники различных конфигураций. Цепные завесы обычно устанавливают в загрузочной части печи, где температура газов не превышает 1070 К.
        Цепная завеса положительно влияет не только на теплообмен материала с горячими газами, но и на улавливание образовавшейся пыли.
        Цепные завесы собирают из цепей с овальными звеньями из прутка толщиной 22 и 25 мм. Материал цепей, подвешиваемых в горячей зоне с температурой газового потока 770-1070 К, - жаропрочная сталь 12Х18Н10Т, а в «холодной» зоне с температурой ниже 770 К - углеродистая сталь. Цепи в завесах со свободно висящими концами длиной 0,6-0,7 внутреннего диаметра печи подвешивают в шахматном порядке за один конец. Гирляндные цепные завесы подвешиваются к корпусу печи за оба конца с провисанием в средней части [9].
        Во вращающуюся печи навстречу газам сверху вниз через циклоны поступает сухая измельченная сырьевая шихта; за 25-30 секунд она нагревается до 750-8000С и декарбонизируется на 30-40%.
        В реакторе-декарбонизаторе происходит на 85-90% разложение карбоната кальция, а остальные 10-15% процесса диссоциации приходится на долю вращающейся печи. Таким образом, наиболее теплонапряженная стадия процесса обжига цементного клинкера – декарбонизация – выносится за пределы печи, в которой происходит только спекание клинкера, и она оказывается термически не нагруженной. Это дает возможность существенно повысить производительность печей при том же удельном расходе тепла на обжиг. Клинкер охлаждается до 60-800С в колосниковом холодильнике и далее подается на измельчение в сепараторную мельницу [1].
        При помоле материалов наблюдается значительное выделение тепла, вызывающее нагревания мелющих тел в трубной мельнице, и материала до 120-1500С и более, что резко отрицательно сказывается на производительности помольных установок.
        Для снижения температуры принимают вентиляцию мельниц. Она достигается просасыванием через барабан воздуха со скоростью 0,5-0,7 м/сек с помощью аспирационной установки, в состав которой входят вентилятор, циклоны, а также электрофильтр. В последнем улавливаются тонкие частички, присоединяемые обычно к общей массе продукта.
        Измельченный материал из мельницы в сепаратор подают элеватором. Здесь применяют сепараторы с поточной вентиляцией воздуха. В них воздух вместе с измельченным материалом просасывается вентилятором из мельницы в сепаратор, где из потока выделяются крупные частицы, направляемые на дополнительный помол в мельницу. Мелкие же фракции выносятся воздушным потоком из сепаратора и осаждаются в циклонах и фильтрах в виде готового продукта [5].
        Цемент транспортируют в силосы, из которых он идет на отгрузку навалом или через упаковочную машину в таре потребителю [1].
        Главным качеством готового цемента является обжиг сырьевой смеси и получение клинкера. Это сопровождается сложными физическими и физико-химическими процессами, в результате которых из исходных материалов образуются спекшиеся зерна размером до 2-3 см, состоящие в основном из минералов С3S, 2S, С3A, С4AF и стекловидной фазы. Характер процессов, протекающих в сырьевой смеси, определяются температурой обжига [4]. Рассмотрим эти процессы.
        В зоне сушки поступающая в верхний конец печи сырьевая смесь встречается с горячими газами и постоянно при повышении температуры с 700 до2000С (зоны сушки) подсушивается, превращаясь в комья, которые при перекатывании раскалываются на более мелкие гранулы. По мере перемешивания сырьевой смеси вдоль печи происходит дальнейшее постепенное ее нагревание, сопровождаемое химическими реакциями.
        В зоне подогрева при температуре 200-7000С сгорают находящиеся в сырье органические примеси, удаляется химически связанная вода.
        В зоне декарбонизации при температуре 700-11000С происходит процесс диссоциации карбонатов кальция и магния на СаО, MgO и СО2 алюмосиликаты сланцев распадаются на оксиды SiO2, Al2O3, Fe2O3 с сильной рыхлой структурой. Термическая диссоциация CaCO3 – это эндотермический процесс, идущий с большим поглощением теплоты (1780 кДж на 1 кг CaCO3), поэтому потребление теплоты в третьей зоне печи наибольшее. В этой же зоне оксид кальция в твердом состоянии вступает в реакцию с продуктами распада глинистых сланцев с образованием низкоосновных силикатов, алюминатов и ферритов кальция (2СаО* SiO2; СаО* Al2O3; 2СаО* Fe2O3).
        В зоне экзотермических реакций обжигаемая масса, передвигаясь, быстро нагревается от 11000 до 13000С, при этом образуется более основные соединения: C3A; C4AF, но часть оксида кальция еще остается в свободном виде. Обжигаемый материал агрегируется в гранулы.
        В зоне спекания при 1300-14500С обжигаемая смесь частично расплавляется. В расплав переходят C3A, C4AF, MgO и все легкоплавкие примеси сырьевой смеси. По мере появления расплава в нем растворяются C2S и СаО и, вступая во взаимодействие, друг с другом образуют основной минерал клинкера – трехкальциевый силикат (C3S), который плохо растворяется в расплаве и вследствие этого выделяется из расплава в виде мелких кристаллов, а обжигаемый материал спекается в кусочки размером 4-25 мм, называемые клинкером.
        В зоне охлаждения (заключительная стадия обжига) температура клинкера понижается с 13000 до10000С, происходит окончательная фиксация его структуры и состава включающего C3S; C2S; C3A; C4AF, стекловидную фазу и второстепенные составляющие.
        По выходе из печи клинкер необходимо быстро охладить в специальных колосниковых холодильниках, чтобы предотвратить образование в нем крупных кристаллов и сохранить в некристаллизированном виде стекловидную фазу [6].   
 

3.4 Методы контроля  сырья, технологического  процесса и качества  вяжущего 

        Получать любой продукт, в том  числе и цемент, на современных  заводах можно только при строгом  соблюдении всех технологических  требований и правил и осуществления  производственного цикла при установленных оптимальных режимах работы всех механизмов и установок. Большое значение при этом имеет контроль производства, в процессе которого:
    определяют качество исходных материалов и соответствие их свойств требованиям норм и технических условий;
    выявляют свойства материалов и полуфабрикатов на всех стадиях производства и устанавливают их соответствие тем показателям, которые обеспечивают получение продукции требуемого качества;
    наблюдают за работой приборов и установок в заданных оптимальных режимах, обеспечивающих качественную переработку материалов при наилучших ТЭП;
    определяют свойства цемента и их соответствование требованиям стандарта.
        Контролировать производство нужно  систематически на всех стадиях  с помощью современных методов и приборов, обеспечивающих точность и возможность автоматизации контрольных операций. Быстрое вмешательство в ход производственных процессов позволяет устранить отклонения от заданных режимов и параметров и оптимизировать их.
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.