Анализ технологического процесса производства цемента

Обновлено: 08.05.2024

Клуб студентов "Технарь". Уникальный сайт с дипломами и курсовыми для технарей.

Описание:
Анализ технологического процесса производства цемента Содержание Введение 1. Технологический процесс производства цемента и его характеристика 1.1 Характеристика получаемой продукции 1.2 Характеристика используемого сырья 1.3 Характеристика технологии производства цемента 2. Динамика трудозатрат при развитии технологического процесса производства цемента 3. Уровень технологии технологического процесса

Заключение Список используемой литературы Введение Технология промышленного производства в настоящее время приобретает первостепенное значение в ускорении прогресса в науке и технике. Она органически связана с экономическими науками. На первый взгляд кажется, что знание технологии совсем необязательно и, даже, не нужно. Но это ошибочное мнение. Знание технологии помогает экономистам более точно анализировать хозяйственную

деятельность производств, предприятий, отраслей и всей промышленности в целом, позволяет выявить пути рационального использования имеющихся резервов и роста производства, выбирать наиболее эффективные способы использования сырья, материалов, топлива. Экономист, который недостаточно знает производство, оперируя экономическими законами, категориями, может не разглядеть того, что стоит за ними, не может определить чем вызвано изменение экономических показателей. Знание технологии помогает решить главную задачу –

Курсовая работа: Технология изготовления цемента на предприятии ЗАО Белгородский цемент 2

В течение многих лет производство цемента базировалось на мокром способе, при котором сырье перерабатывается совместно с водой, в результате чего получают шлам влажностью от 36 до 40%. Для испарения этой влаги при обжиге затрачивается до 3000 кДж/кг клинкера и общий расход условного топлива составляет 220-230 кг 1 т цементного клинкера. Мокрый способ производства цемента в свое время время получил широкое распространение благодаря сравнительной простоте технологических процессов, особенно при приготовлении однородной сырьевой шихты заданного состава.

В последнее время в цементной промышленности преимущественно применяется сухой способ производства, при котором сырье с естественной влажностью перерабатывается без добавления воды. Широкое распространение этот способ получил на большинстве зарубежных предприятий. Расход условного топлива на обжиг клинкера по этой технологии значительно ниже и составляет 120…140 кг на тонну. В России доля заводов, работающих по сухому способу невелика и не превышает 15%.

Каждый из способов имеет свои преимущества и недостатки. При мокром способе производства снижаются затраты электроэнергии на помол, транспортирование и усреднение сырьевой смеси. Главным недостатком мокрого способа производства является повышенный расход топлива.

При сухом способе снижается расход топлива и увеличивается производительность печей. Однако при сухом способе производства значительно возрастает потребление электроэнергии, а также предъявляются более жесткие требования к составу сырья. В частности из-за опасности образования настылей в циклонных теплообменниках ограничивают содержание в сырье щелочей и хлора.

Наличие у каждого из способов приемуществ и недостатков привело к тому, что оба способа производства развивались параллельно. Преобладание того или иного способа производства определялось технико-экономическими особенностями развития промышленности в разных странах.

Промежуточное положение между двумя этими способами занимает комбинированный или полусухой способ производства портландцементного клинкера. По этому способу сырье готовится по «мокрой» технологии, затем обезвоживается в вакуум-фильтрах или камерных пресс-фильтрах до влажности 20% а затем оставшийся кек сушится и измельчается в сушилке-дробилке и обжигается в длинной или же в короткой печи с запечными теплообменниками.

При применении такого способа значительно снижается расход топлива на обжиг портландцементного клинкера, а также возрастает производительность печи.

Применение этого способа можно рассматривать как вариант реконструкции заводов, работающих по мокрому способу (при этом реконструкции подлежит только цех обжига).

В работе рассматривается возможность применения варианта реконструкции Белгородского цементного завода на комбинированный способ производства, с целью экономии топлива.

1. Технико-экономическое обоснование

Город Белгород является одним из крупнейших индустриальных центров России, в котором находится более пятидесяти крупных предприятий. На базе значительных запасов полезных ископаемых мела, глины, песка, осзданы крупные предприятия производства строительных материалов. ЗАО «Белгородский цемент» является одним из крупнейших производителей цемента в России. Завод имеет семь технологических линий, которые работают по мокрому способу. Завод выпускает высокомарочные цементы, что обусловлено уникальной по однородности сырьевой базе. Продукция БЦЗ широко известна в нашей стране и за рубежем.

Разработка и добыча сырья производится в собственных карьерах.

Месторождения мела «Полигон» и глины «Черная поляна» разведаны в 1956-1957 гг. За счет расширения карьера перспективы увеличения запасов мела имеются к северу от разведанного участка. Карьер мела находится на расстоянии 4 км от завода. Разработка ведется 3-мя рабочими горизонтами 146, 125 и 133 м с высотой забоя от 5 до 12 м. Доставка мела осуществляется железнодорожным транспортом.

По химическому составу меловые толщи довольно однородны - как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях. Средневзвешенный химический состав мела приведен в таблице 1.1.

Химический состав сырьевых компонентов (%).

Запасы глин полностью обеспечивают потребность завода в сырье и перспективы увеличения запасов имеются также к северу от разведанной площади. Карьер глины «Черная поляна» расположен на расстоянии 12 км от завода. Разработка ведется одним уступом. Вскрышные работы выполняют с апреля по октябрь с помощью бульдозеров и скреперов. Доставка глины на территорию завода осуществляется гидротранспортом.

Вскрышные породы представлены почвенно-растительным необводненным слоем толщиной 0,3-0,8 м.

Химический состав глины представлен в таблице 1.1.

Огарки поставляются с Новолипецкого металлургического завода железнодорожным транспортом. Химический состав огарков представлен в таблице 1.1

Конкуренция, финансово-экономические соображения и просто стремление «выжить» вынуждают цементные заводы заниматься техническим и технологическим совершенствованием производства, поэтому первоначальными задачами цементных заводов являются уменьшение расхода топлива и электроэнергии.

Проблема снижения энергопотребления на 20-50% при измельчении мягких сырьевых материалов может эффективно решаться при использовании валкового помола: пресс-валковых измельчителей, валковых и тарельчато-валковых мельниц вместо устаревших трубных мельниц.

Уменьшение расхода топлива может быть достигнуто:

1) введением разжижителей в сырьевой шлам с целью снижения исходной влажности шлама;

2) применением выгорающих добавок в сырье для замены части топлива;

3) реализация следующей технологической схемы: подача 30% шлама с нормальной влажностью (36-40%) с загрузочного конца печи (это необходимо для сохранения пылеулавливающей способности цепной завесы в ее «холодной зоне»), а остальные 70% шлама, предварительно обезвоженного механическим способом до влажности 19-22%, подавать через периферийное загрузочное устройство в печь в район цепной завесы, соответсвующий этой влажности шлама. В результате суммарное влагосодержание шлама на входе в печь по всей его массе может уменьшиться с 36-40% до 26-30%. Это позволит снизить удельный расход тепла на обжиг клинкера в среднем с 6500 до 5000 кДж/кг клинкера, что соответствует экономии 50 кг условного топлива на тонну клинкера. В пересчете на 1 млн. тонн клинкера стоимость сэкономленного топлива будет приблизительно равна 14 млн. рублей. при этом не учитывается возможный эффект от повышения производительности печей.

4) применением комбинированного способа производства. Этот способ компенсирует все недостатки, которые присущи мокрому и сухому способам производства портландцемента. Экономия топлива может достичь до 40-45%. При этом производительность печи увеличивается на 50-60% по сравнению с мокрым способом производства и расход электроэнергии не превышает 110-150 кВтч/т клинкера.

В ходе предварительного исследования фильтрации шлама Белгородского цементного завода было установлено, что сырьевая смесь фильтруется до остаточной влажности 20% и удовлетворяет требованиям комбинированного способа производства. Химический анализ фильтрата показал незначительное содержание в нем щелочей (0,00067%) и хлоридов (0,03%), что позволяет использовать фильтрат для приготовления сырьевой смеси.

Таким образом, наиболее приемлемым вариантом реконструкции Белгородского цементного завода является применение комбинированного способа.

2. Разработка технологической схемы

2.1 Физико-химические процессы и мероприятия по

интенсификации технологических процессов

Проектом предусматривается реконструкция технологической схемы мокрого способа на комбинированный. При реконструкции весь сырьевой передел остается без изменений.

Сырье (мел, глина и огарки) измельчается в мельнице мокрого самоизмельчения «Гидрофол», затем домалывается в шаровой мельнице. В вертикальных бассейнах выполняется порционное корректирование шлама и готовый шлам хранится в горизонтальных шлам-бассейнах.

При комбинированном способе производства во вращающуюся печь, вместо традиционного шлама предлагается подавать кек влажностью 20%, полученный после обезвоживания шлама в пресс-фильтрах, установленных при проведении реконструкции.

Фильтруемость шлама можно повысить несколькими способами:

1) загрубить помол шлама;

2) поднять температуру шлама до 45-60 о С;

3) добавлять вещества, улучшающие фильтруемость шлама (например Ca(OH)₂ ).

Наиболее приемлимым в данном случае оказывается третий вариант, так как загрубив помол мы нарушаем технологический процесс на линиях 1-5 (мокрый способ производства); повышать температуру шлама до 40-50 градусов – задача нереальная из-за огромного потребления горячей воды.

Лучший выход - использование пыли электрофильтров, содержащих СаО_св . Тогда технологическая схема процесса будет несколько изменена. Некоторое количество пыли электрофильтров отбирается и смешивается с водой или фильтратом. При этом свободная известь гидратируется (СaO+H₂ O=Ca(OH)₂ ) и полученный раствор подается в накопительную емкость для шлама, установленную в цехе пресс-фильтрации. Влажность шлама в этом случае, конечно, повысится, но вместе с этим возрастет и его фильтруемость.

Данный способ позволяет снизить энергозатраты и, в конечном итоге, себестоимость производимой продукции.

Шлам, влажностью 40% поступает в пресс-фильтры, где обезвоживается до влажности 20%, а затем транспортерами подается в сушилку-дробилку, где происходит процесс сушки (до W=1%) и дробление материала. В сушилку-дробилку подаются газы, выходящие из циклона II ступени, имеющие температуру около 530 о С.

Из сушилки-дробилки сырьевая смесь (W=1%) подается в осадительный циклон, где происходит только осаждение материала.

Из осадительного циклона сырьевая смесь поступает в газоход между циклонами I и II ступени, и с отходящими газами из циклона I ступени попадает в циклон II ступени. Здесь происходит выход оставшейся физической влаги (W=1%) и при температуре материала 450 - 500 °С из глинистых минералов удаляется кристалло-химическая вода и происходит разложение глинистых. Свободная СаО практически отсутствует, т. к. она сразу же вступает во взаимодействие с кислотными оксидами с образованием промежуточных соединений.

1) Удаление кристаллизационной воды

2) Разложение глинистого минерала

Из циклона II ступени дегидратированная сырьевая смесь подается в декарбонизатор, где сначала протекает термическое разложение карбоната магния и кальция по схемам

При температуре материала 850 - 1100 о С завершается диссоциация карбонатов кальция и магния, в результате появляется значительное количество свободного окида кальция. При этих температурах скорость декарбонизации СаСОз превышает скорость связывания СаО в соединения.

В декарбонизаторе обеспечивается разложение 80% карбоната кальция, затем сырье поступает в циклон I ступени и оттуда в печь, где завершается декарбонизация.

Максимальное содержание свободной СаО в материале обычно приходится на конец зоны декарбонизации. В зоне декарбонизации в результате твердофазового синтеза происходит процесс укрупнения пылевидных частичек смеси, приводящий при дальнейшем повышении температуры к превращению всего порошкообразного материала в зерна клинкера.

В результате декарбонизации СаСО₃ в гранулах материала развивается пористость, что замедляет процессы синтеза минералов и рекристаллизацию структуры их кристаллов. В зоне декарбонизации образуются низкоосновные соединения оксидов кальция, кремния, алюминия и железа. Процессы образования низкоосновных соединений протекают по механизму твердофазовых процессов. Ускорителями твердофазовых процессов являются микросплавы:

Температура газопылевой смеси в декарбонизаторе и системе циклонных теплообменников не должна превышать 1000…1100 о С, ввиду опасности частичного плавления и образования “настылей” на внутренней поверхности газоходов.

В зоне экзотермических реакций (1200 -1350 °С) осуществляется образование минералов: основных количеств C₄ AF и C₂ S, завершается процесс твердофазового спекания материала. Количество свободной извести в материале уменьшается, количество связанной SiO₂ приближается к максимуму. Связывание СаО осуществляется минералами низкой степени насыщения известью СА, CS, С₅ А₃ с образованием соединений высокой основности (C₂ S, С₃ А, C₄ AF) и равновесного состава. Образуются твердые растворы NС₈ А₃ , КС₈ А₃ , КС₂₃ S₁₂ , C₃ S. Оксид магния представлен крупными кристаллами периклаза. В конце зоны в минерале образуется эвтектический расплав. Материал уже агрегирован в гранулы размером 2 -10 мм, окраска материала изменяется из светло -коричневого в светло-серую вследствии связывания Fе₂ О₃ в соединения.

В зоне спекания (1350 -1450 -1350 °С) происходит частичное плавление материала. В состав жидкой фазы переходят минералы: С₃ А, С₅ А₃ , C₂ F, C₄ AF, все легкоплавкие примеси сырьевой смеси и MgO; в твердом состоянии остаются C₂ S, СаО и образовавшиеся на низкотемпературной стадии кристаллы C₃ S. В этой зоне СаО связывается практически полностью.

В зоне охлаждения (1350 - 1100 °С) часть жидкой фазы клинкера кристаллизуется, выделяя такие минералы, как С₃ А, C₄ AF, C₂ S, MgO и в небольшем количестве C₃ S, а часть ее затвердевает в виде стекловидной фазы. В случае медленного охлаждения высокобелитовых клинкеров наблюдается явление рассыпания их в порошек в результате превращения -C₂ S в -C₂ S. Термической закалкой клинкеров, т. е. быстрым охлаждением предотвращают этот распад.

В дальнейшем клинкер выгружается в колосниковый холодильник для охлаждения.

Охлажжденный клинкер транспортером подается на клинкерный склад, а затем грейферным краном, вместе с добавками, подается на помол.

Помол на заводе производится как по открытому, так и по замкнутому циклу. Предпочтение следует отдать замкнутому циклу, при котором эффективность помола значительно выше.

2.2 Обоснование способа производства

На Белгородском цементном заводе используется сырье с высокой естественной влажностью, поэтому реконструкция завода с переходом на сухой способ здесь нецелесообразна. Лучшим вариантом является перевод завода на комбинированный способ производства.

На Белгородском цементном заводе установлены 7 технологических линий, работающих по мокрому способу. Из них 5 линий с печами 4х150 м и две - 4,5х170 м.

Проектом предлагается реконструкция БЦЗ, направленная на снижение расхода топлива на обжиг портландцементного клинкера и состоит в следующем:

- для обезвоживания шлама необходимо построить: цех пресс-фильтрации, оснащенный семью пресс-фильтрами СМЦ-121 производительностью 70 т/цикл, дополнительными бассейнами для хранения шлама, расходными бункерами для хранения кека и емкостью для сбора фильтрата.

- реконструкции подлежат две печи 4,5х170 м (технологические линии №6 и №7), которые предполагается укоротить до размера 4,5х100 м. В качестве запечных теплообменников предполагается использовать циклонные теплообменники, состоящие из осадительного циклона, циклонов I и II ступени и декарбонизатора «Пироклон-R». Для сушки кека необходимо использовать сушилку-дробилку, работающую на отходящих газахиз циклонов. В виду того, что производительность печей при реконструкции возрастает, предполагается замена установленных колосниковых холодильников КС-50 на холодильник СМЦ-88.

По проекту реконструкции две печи 4х150 м (технологические линии №1 и №5 предполагается законсервировать для возможного дальнейшего использования при возможных остановках реконструированных технологических линий №6 и №7.

2.3 Описание технологической схемы производства

Технологическая схема производства портландцементного клинкера на БЦЗ после реконструкции построена следующим образом:

Мел из карьера (W>25%) доставляется железнодорожным транспортом (думпкарами) на сырьевой склад. Глина на карьере размучивается (до W=53%) в глиноболтушках и насосом перекачивается в вертикальные шлам-бассейны. Огарки на склад доставляются железнодорожным транспортом.

Мел и огарки пластинчатым питателем подаются в мельницу мокрого самоизмельчения «Гидрофол». Туда же подается вода, разжижитель ЛСТ и глиняный шлам. Из «Гидрофола» грубомолотый шлам (фракция не более 20 мм) поступает в мельницу домола. Готовый шлам поступает в вертикальные корректировочные бассейны, где путем смешения с глиняным шламом производится корректировка титра шлама до 76,5. Откорректированный шлам (W=40%) хранится в горизонтальных бассейнах (4 бассейна общей емкостью 51000 м 3 ). Шлам насосами 6ФШ-7а производительностью 250 тн/час из существующих горизонтальных шламовых бассейнов перекачивается в расходные емкости в отделение фильтр-прессов с предварительным грохочением для отделения включений более 3-х мм. Надситовый продукт возвращается в горизонтальные шламбассейны.

Шлам из указанных емкостей шламовыми насосами подается для заполнения прессфильтров и аэроэжекторных баллонов до определенного уровня и затем они отключаются. После этого в аэроэжекторные баллоны подается воздух давлением 25 атм. Этим давлением осуществляется процесс фильтрации, при котором фильтрат по наклонному ленточному транспортеру под пресс-фильтром собирается в емкость, из которой перекачивается в сырьевое отделение для приготовления шлама.

После окончания процесса фильтрации пресс-фильтр продувается сжатым воздухом для удаления остатков шлама: из подводящего трубопровода и канала прессфильтра и последний при помощи специального механизма начинает разгружаться через разгрузочную воронку и ленточный транспортер в бункер для кека.

Оставшийся фильтрат возвращается в «Гидрофол» для приготовления шлама.

Кек влажностью 20% от одного или нескольких бункеров в заданных весовым устройством ленточного транспортера количествах через качающуюся течку и трехшлюзовый затвор подается в сушилку-дробилку, куда так же подаются горячие газы от второй ступени циклонного теплообменника с температурой до 600°С. Получющаяся сырьевая мука выносится из сушилки-дробилки в осадительный циклон, где отделяется от газов и через ячейковый питатель направляется в циклонный теплообменник и далее в декарбонизатор. Возврат пыли от электрофильтров печи осуществляется при помощи пневмовинтового насоса.

В декарбонизатор предусмотрена подача третичного воздуха из колосникового холодильника. Сырье, декарбонизированное на 80%, обжигается во вращающейся печи 4,5х100 м.

Предусмотрен следующий режим работы: печь работает с производительностью 2150 т/сутки, 74% топлива сжигается в декарбонизаторе, 26% в печи, питание печи сырьевой мукой в основном режиме с сушилкой-дробилкой, расход тепла 955 ккал/кг._кл

Клинкер с температурой 1100 о С охлаждается в колосниковом холодильнике до температуры 80-100 о С, а затем клинкерным транспортером подается на клинкерный открытый склад.

С клинкерного склада грейферным краном клинкер и гипс подается в цех помола.

Затем готовый цемент пневмовинтовыми и пневмокамерными насосами транспортируется по цементопроводу в цементные силосы.

Для хранения готовой продукции на заводе имеются 22 силоса, обеспечивающие хранение более 70 тыс. тонн цемента. Продукция потребителям отправляется в специализированных железнодорожных вагонах и автоцементовозах. Тарирование цемента в бумажные мешки по50 или 20 кг производится карусельными машинами. Подача цемента в ОАО «Белаци» производится пневмотранспортом по цементопроводу.

3. Материальный баланс завода

3.1 Расчет сырьевой смеси

Расчет сырьевой смеси выполнен с использованием ПЭВМ и программы «ШИХТА».

Анализ технологического процесса производства цемента

Общая характеристика, структура и особенности организации технологического процесса производства цемента. Анализ динамики трудозатрат технологического процесса производства цемента. Оценка уровня развития технологий техпроцесса изготовления цемента.

Рубрика	Строительство и архитектура
Вид	контрольная работа
Язык	русский
Дата добавления	30.03.2010
Размер файла	410,7 K

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

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ эКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На тему: Анализ технологического процесса производства цемента

1. Технологический процесс производства цемента и его характеристика

1.1 Характеристика получаемой продукции

1.2 Характеристика используемого сырья

1.3 Характеристика технологии производства цемента

2. Динамика трудозатрат при развитии технологического процесса производства цемента

3. Уровень технологии технологического процесса

Список используемой литературы

Технология промышленного производства в настоящее время приобретает первостепенное значение в ускорении прогресса в науке и технике. Она органически связана с экономическими науками.

На первый взгляд кажется, что знание технологии совсем необязательно и, даже, не нужно. Но это ошибочное мнение. Знание технологии помогает экономистам более точно анализировать хозяйственную деятельность производств, предприятий, отраслей и всей промышленности в целом, позволяет выявить пути рационального использования имеющихся резервов и роста производства, выбирать наиболее эффективные способы использования сырья, материалов, топлива. Экономист, который недостаточно знает производство, оперируя экономическими законами, категориями, может не разглядеть того, что стоит за ними, не может определить чем вызвано изменение экономических показателей.

Знание технологии помогает решить главную задачу - обеспечить достижение эффективности (max) при наименьших затратах (min).

В данной работе описывается технология производства цемента - одного из видов строительных материалов, который в настоящее время получил широкое распространения.

1. Технологический процесс производства цемента и его характеристика

1.1 Характеристика получаемой продукции

Цементная промышленность является одной из важнейших отраслей материального производства. Значение этой отрасли в народном хозяйстве определяется прежде всего ее неразрывной связью с ходом капитального строительства.

Цемент - один из главнейших строительных материалов, предназначенных для изготовления бетонов, железобетонных изделий, а так же для скрепления отдельных деталей строительных конструкций, гидроизоляции и многих других целей.

Портландцемент - гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем совместного тонкого измельчения портландцементного клинкера, гипса и некоторых добавок. Производство складывается из двух основных технологических процессов: получение клинкера и его помол с соответствующими добавками. Первый процесс наиболее энергоёмкий и ответственный, так как от качества клинкера зависят основные свойства цемента.

Существует несколько способов производства портландцемента:

Выбор способа производства зависит от особенностей приготовления сырьевой смеси. Сухой способ предусматривает приготовление сырьевой смеси из предварительно высушенных тонкомолотых компонентов и обжиг их в порошкообразном состоянии. При мокром способе тонкое измельчение и гомогенизацию смеси осуществляют в водной среде. Полученная водная суспензия - шлам направляется на обжиг. Полусухой способ связан с получением гранул из сырьевой смеси, которые затем поступают на обжиг. Комбинированный способ включает операцию приготовления сырьевой муки по мокрому способу с последующим обезвоживанием её на фильтрах. На обжиг поступает полусухая масса.

Но полусухой и комбинированный способ применяются довольно редко, поэтому основными можно назвать сухой и мокрый способы. Мокрый способ привлекает простотой измельчения сырьевых материалов и их гомогенизации. Кроме того, он обеспечивает лучшие санитарно-гигиенические условия работы обслуживающего персонала и, несмотря на то, что этот способ отличается большой энергоемкостью, он получил наибольшее распространение.

Рассмотрим технологический процесс производства портландцемента по мокрому способу подробнее.

1.2 Характеристика используемого сырья

Для производства портландцемента в качестве сырьевых материалов применяют главным образом карбонатные и глинистые породы, а так же другие природные виды сырья и искусственные материалы, получаемы в виде промышленных отходов.

Помимо основных сырьевых материалов в производстве портландцемента используют и различные корректирующие добавки.

Карбонатные породы могут быть представлены в виде известняка, мела, известняка-ракушечника, известнякового туфа и т. д. Во всех этих породах наряду с CaCO3 могут содержаться примеси глинистых веществ, доломита, кварца, гипса… Особенно хорошим сырьем является мел, т. к. он легко измельчается при добавлении воды.

В качестве глинистого сырья обычно используют глину или глинистый сланец.

В качестве промышленных отходов на некоторых цементных заводах широко применяются доменные шлаки(отходы от выплавки чугуна), а так же нефелиновый шлам - отход производства алюминия из нефелинов. Нефелиновый шлам может полностью заменить глинистый компонент в сырьевой смеси и примерно на 50% карбонатный.

1.3 Характеристика технологии производства продукции

Сырье на завод доставляется обычно большегрузным автотранспортом, хотя возможно использование ленточных конвейеров или гидротранспорта. Иногда цементные заводы строят возле обширных залежей глины. Тогда глина дробится непосредственно на месте добычи и, перемешанная с водой поступает в глиноболтушку непосредственно по трубопроводам.

Глину в болтушку подают небольшими порциями вместе с водой. Грабли разбивают большие куски на зерна размером не более 3-5 мм, которые легко распускаются в воде. Полученный шлам насосами перекачивается в расходные бункера сырьевой мельницы для помола с дробленым известняком. Если в качестве карбонатного сырья используется мел, то его предварительно (после дробления) вместе с глиной распускают в болтушках, а затем домалывают в мельницах. Крупные включения собираются на дне резервуара и периодически удаляются.

Качество цемента существенно зависит от химического состава сырьевой смеси, поступающей на обжиг. Однако из-за неоднородности сырья химический состав может изменяться. Поэтому необходимо постоянно следить за химическим составом шихты и корректировать его в процессе работы. Но контролировать состав путём непосредственного забора проб из печи невозможно. Контроль достигается использованием вертикальных и горизонтальных шламбассейнов. Шлам из мельницы подается сначала в первый вертикальный бассейн. Шлам другого состава поступает во второй вертикальный бассейн. Зная точный химический состав этих двух шламов, можно рассчитать состав требуемого шлама. Путем перекачивания нужных количеств шлама из этих бассейнов в третий получают готовый для обжига шлам. При перекачивании откорректированного шлама в вертикальный бассейн его тщательно перемешивают струями сжатого воздуха (аэрируют). Перед подачей в печь шлам из вертикального бассейна перекачивают в горизонтальный, где его перемешивают механическим способом.

Порционное корректирование состава шлама - довольно длительная и трудоемкая технологическая операция. К тому же этот процесс периодический. Более перспективен поточный способ приготовления сырьевого шлама.

Химический состав шлама постоянно проверяется автоматически работающими пробоотборниками и рентгеновским квантометром. Шламы из двух бассейнов смешиваются и попадают в третий - расходный, пройдя предварительно экспресс-анализ с помощью сложных электронных устройств.

Обжигают сырьевую смесь (шлам) во вращающихся печах различной длины и диаметра. Топливо в виде газа или каменноугольной пыли вдувается в печь с нижнего конца. Дымовые газы с температурой 150-200 °С удаляются со стороны верхнего конца.

По характеру процессов температурные зоны в печи называют:

1) до 200 градусов - испарения (сушка шлама);

2) 200-800 градусов - подогрева;

3) 800-1000 градусов - декарбонации;

4) 1000-1300 градусов - экзотермической реакции;

5) 1300-1450-1300 градусов - спекания;

6) 1300-1000 градусов - охлаждения.

В зоне 3 происходит процесс разложения CaCO3 по схеме

CaO в свою очередь вступает в соединения с элементами глинистого компонента CaO*Fe2O3; Cao*SiO2; CaO*Al2O3.

В зоне 4 происходит насыщение этих соединений до соответствующих клинкерных материалов. В зоне 5 образуется основная часть портландцементного клинкера - кальцевый силикат 3CaCO*SiO2

Для утилизации теплоты отходящих газов и повышения степени теплообмена между материалом и горячими газами используют различного вида теплообменные устройства. Так, в печах длиной 185 м, работающих по мокрому способу, применяют фильтры-подогреватели, цепные завесы и металлические теплообменники.

Фильтры-подогреватели устанавливают в холодной части печи на расстоянии 3-5 м. Фильтры-подогреватели снижают запыленность отходящих газов до 2-3% и уменьшают расход теплоты на 210 кДж/кг. Повышение температуры газов и их запыленности приводит к загустеванию шлама. Влажность шлама, выходящего из фильтра-подогревателя, не должна быть ниже 33-35%, а температура газов в этой зоне - не более 200 градусов .

На расстоянии 1 м от фильтра-подогревателя устанавливает цепные завесы. Длина цепной зоны 40-50 м, масса цепей 170-225 т, поверхность цепей 3500-4500 м2 . Цепи обычно навешиваются двумя способами: свободно свисающими концами или гирляндами. Причем последний метод крепления эффективнее. Цепи аккумулируют теплоту газов и передают ее шламу, ускоряя тем самым процесс сушки. Из цепной зоны шлам выходит в виде гранул.

В зоне подогрева печи устанавливают металлические теплообменники. Применение таких теплообменных устройств увеличивает интенсивность подогрева материала, который разделяется на несколько мелких потоков. Открытая поверхность материала и скорость прогрева увеличивается, а температура газов снижается, что предохраняет цепи от преждевременного выгорания. Однако на этом участке печи резко возрастает пыление материала. Для снижения пылевыделения рекомендуется следить за влажностью материала, которая не должна превышать 2-3%.

При использовании коротких печей целесообразнее применять запечные теплообменники: концентраторы шлама и распылительные сушилки. Концентраторы шлама увеличивают производительность печи до 25%, а расход теплоты снижают на 15-20%. Однако применение их сдерживается значительным пылевыделением, т. к. значительная часть шлама пересушивается и потоком горячего газа, что требует установки дополнительных фильтров. Распределительные сушилки из-за сложности работы форсунок, низкого коэффициента паронапряжения, громоздкости конструкции и сложности в эксплуатации не находят широкого распространения.

Хранят готовый цемент в цементных силосах - железобетонных ёмкостях диаметром 10-12 метров и высотой 20-25м., вмещающие 2500-4000т. цемента.

Основной качественной характеристикой цемента является его прочность(марка). Марка цемента соответствует пределу прочности образцов 4*4*16см. на сжатие, изготовленных из раствора 1:3 по массе с песком, твердевших 28 суток в воде при температуре 20 град. Прочность колеблется от 300 до 600 кг/см2. Промышленность выпускает цементы марок 400-550, а по особым заказам - М600.

Производство быстротвердеющего портландцемента (БТЦ), особобыстротвердеющего портландцемента (ОБТЦ), сульфатостойкого портландцемента, пуццоланового портландцемента и других цементов отличается рядом особенностей. БТЦ и ОБТЦ отличаются от обычного портландцемента интенсивным набором прочности в первый период твердения. БТЦ марки 400 через 3 суток обеспечивает прочность при сжатии 25 МПа, а в возрасте 28 суток 40 МПа, БТЦ марки 500 соответственно 28 и 50 МПа.

Получают БТЦ совместным измельчением до удельной поверхности 3500-4000 см2/г портландцементного клинкера с содержанием СзS и СзА около 60-65 % и гипса, содержание которого в пересчете на S0з не должно превышать 3,5 %. Быстротвердеющий портландцемент получают из однородной по составу сырьевой смеси с пониженным содержанием вредных примесей. Использование БТЦ и ОБТЦ в производстве бетонных и железобетонных изделиях и конструкциях позволяет сократить время твердения бетона.

Сульфатостойкие цементы, образующие цементный камень, устойчивый к агрессивному действию вод, содержащих сульфатные анионы SО2-4..К этой группе цементов относят сульфатостойкий портландцемент (без добавок и с минеральными добавками), сульфатостойкий шлакопортландцемент, пуццолановый портланд-цемент. Получают сульфатостойкие цементы измельчением клинкера с содержанием СзА не более 5 %, Сз5 - 50 %, СзА+С4АР-22 % с добавками и без добавок. По ГОСТ 22266-76 (сизм.) сульфатостойкие цементы имеют марки 300, 400 и 500.

При изготовлении шлакопортландцемента в качестве активной минеральной добавки применяют гранулированный доменный шлак. Шлак можно вводить не только на стадии помола, но и при получении клинкера, заменяя часть глинистого компонента. Это снижает расход топлива, так как не требуются затраты теплоты на разложение глины.

Сырьевую смесь с использованием шлака можно получать как сухим, так и мокрым способом. Более распространен сухой способ, так как при мокром способе шлак быстро расслаивается вследствие выпадения в осадок частичек шлама. Смесь готовят путем совместного помола известняка и шлака в мельницах по замкнутому циклу, причем помол совмещают с сушкой. Если шлак имеет влажность более 10 %, то его предварительно сушат в сушильных барабанах при температуре не выше 600-700 °С. Повышение температуры приводит к расстекловыванию шлака и снижению его активности. Получают шлакопортландцемент помолом в многокамерных мельницах клинкера, высушенного шлака и гипса. Количество кислых шлаков в шлакопортландцементе 30-40 %, основных - 50-60 %.

Быстротвердеющий шлакопортландцемент изготовляют более тонким измельчением обычной сырьевой смеси (до 4000-5000 см2/ г), используя для этого двустадийный помол: вначале измельчают клинкер, а затем клинкерный порошок, шлак и гипс.

Пуццолановый цемент получают совместным помолом клинкера, гипса и активной минеральной добавки (20-40 %). Добавки перед помолом дробят и сушат до влажности 1-2 %. Совместный помол производят в многокамерных трубных мельницах по открытому циклу так как большинство активных минеральных добавок менее прочны, чем клинкер. В случае использования плотной, твердой добавки помол ведут по замкнутому циклу.

2.Динамика трудозатрат при развитии технологического процесса

Исходя из динамики трудозатрат, различают 2 возможных варианта развития технологического процесса - ограниченное и неограниченное . Построим график изменения живого и прошлого труда для определения варианта развития техпроцесса. Наши исходные данные : Тж=500/(27t+675) и Тп=0,02t +0.5:

Технология производства цемента (процесс изготовления): сырье, основные способы, оборудование

Для проведения строительных или ремонтных работ используют различные материалы, в том числе цемент разных видов и марок. Его используют для подготовки бетонных, кладочных, штукатурных растворов, для производства железобетонных изделий. Но при этом редко кто знаком с технологией производства цемента.

Состав цемента

Цементная смесь получается в результате смешивания ряда компонентов:

Если технологический процесс позволяет, то в состав могут быть введены пластификаторы.

Их использование помогает получить следующие эксплуатационные характеристики:

В зависимости от количества добавок выделяются несколько видов продукта:

Производство цемента на заводах

Выпуском цементной смеси занимаются специализированные предприятия. Чтобы получить качественный продукт требуется специальное оборудование и знание технологии. От мощности предприятия и качества сырья зависит выбор способа производства цемента.

Технологический процесс предполагает выполнение ряда производственных этапов:

Сейчас читают: Керамзитобетонные блоки «ТермоКомфорт»

Цементные составы изготавливаются по проверенным технологиям. В зависимости от состава и качества используемого сырья применяются разные методы подготовки исходных материалов.

Сухой способ

Клинкер, что образовался после обжига, измельчается до установленной фракции, фасуется в подготовленную тару и перевозится на склад. Производство цемента сухим способом позволяет снижать производственные затраты. Но требует повышенной однородности основных материалов. К тому же является опасным, с точки зрения экологии.

Мокрый способ

Преимуществом данного метода изготовления цемента является возможность точно подобрать необходимый состав шлама, несмотря на неоднородность исходного сырья. Шлам при таком способе приобретает жидкую консистенцию. В нем содержится около 40% жидкости.

Прежде чем сделать конечный продукт, шлам помещается в специальные технологические бассейны для корректировки состава. Затем отправляется во вращающиеся печи для обжига.

Температура обжига превышает 1000 градусов, поэтому изготовление цемента мокрым способом требует больших энергозатрат. Но дает возможность получать продукт высокого качества.

Комбинированные способы

Если за основу взят мокрый метод, то сырье вначале смешивается, а затем обезвоживается в специальных сушилках с фильтрами почти до сухого состояния. Только после этой процедуры отправляется в печь. Такая технология позволяет уменьшать теплозатраты, поскольку в процессе обжига почти нет испарений.

Когда в основе лежит сухой способ, в процессе гранулирования готовой смеси используется вода. В обоих случаях влажность клинкера, отправляющегося в печь, около 10-18%.

Как делают белый цемент

Белый цемент, производство которого несколько отличается от технологии выпуска серого продукта, может выпускаться как мокрым, так и сухим способом. Отличается технология тем, что исходное сырье обжигается при высокой температуре и затем быстро охлаждается водой.

Клинкер этого вида продукции складывается из минеральных добавок, известняка, гипса, соли и других компонентов. Исходное сырье готовится из карбонатной и глинистой породы: известняка, каолиновой глины, отходов обогащения, кварцевого песка.

Основным достоинством и отличительной чертой белого цемента является его белоснежность. Но его производство обходится намного дороже по сравнению с серым продуктом.
Источник

Читайте также: