Технология производства цемента реферат
Обновлено: 28.04.2024
Производство цемента
Слово "цемент" относится к собирательным понятиям — он объединяет различные виды вяжущих материалов, полученных путем обжига некоторых горных пород и подвергнутых измельчению. Вяжущими их назвали за способность соединять (связывать) в единое целое как отдельные частицы мелких наполнителей, так и более крупные фрагменты.
В распоряжении древних прорабов пирамид, мавзолеев и прочих циклопических построек были только строительный гипс да воздушная известь, получаемые в результате обжигания гипсового камня и известняка. На протяжении нескольких тысячелетий бетоны и растворы на их основе были единственно известными вяжущими материалами (не считая глины), а кизяк да птичьи яйца — первыми модифицирующими добавками. Огромный купол «Всем-богам-храма» (древнего римского Пантеона: 43 метра в пролете); растянувшаяся на 5000 км самая большая ограда в мире — Великая Китайская стена; бетонная галерея легендарного лабиринта в древнем Египте; массивные культовые сооружения индусов — все эти строительные шедевры создавались путем использования «прабабушек» и «прадедушек» современных цементов. Шло время, и уже другие вяжущие материалы, получаемые искусственным путем и способные при затворении (замешивании) водой превращаться в пластичную массу, отвердевая при этом не только на воздухе, но и в водной стихии, были созданы пытливыми умами человечества.
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.
В России же производство портландцемента было расширено лишь в конце XIX в. Над его созданием и совершенствованием много работал А. Р. Шуляченко, которого называют “отцом русского цементного производства”. Его заслуга состоит в том, что высококачественные отечественные портландцементы вытеснили цементы иностранного производства. В России первый завод по производству портландцемента был построен в 1856 г., а к началу 1-й Мировой войны уже работало 60 цементных заводов общей производительностью около 1,6 млн т цемента в год.
Глава 1. Технологические операции по подготовке сырья
1.1 Сырьевые материалы для производства цемента
1.1.1 Карбонатные породы. Они широко распространены в природе, что способствует развитию на их основе производства цемента. Из карбонатных пород используют известняк, мел, известняк-ракушечник, мрамор, известковый туф, мергели и др. Все эти породы содержат в основном углекислый кальцит CaCO3 . Известняки состоят из кристаллов кальцита различных размеров. Мел представляет собой рыхлую, слабо сцементированную породу с землистым илом. Качество карбонатного сырья зависит от его структуры, количества примесей, равномерности их распределения в массе сырья. Для производства цемента пригодны карбонатные породы при содержании 40-43,5 % CaО и 3,2-3,7 % MgO. Желательно, чтобы содержание Na2O и К 2О в сумме не превышало 1 %, аSO3 – 1,5-1,7 %.Более благоприятны породы с постоянным химическим составом и однородной мелкокристаллической структурой. полезны примеси тонкодисперсных глин и аморфного кремнезема при равномерном их распределении в карбонатной породе. Особым видом карбонатного сырья является мергель - переходная горная порода от известняков к глинам. Мергель представляет собой природную тонкодисперсную смесь осадочного происхождения глинисто-песчаных пород(20-50%) и углекислый кальция (50-80 %). В зависимости от содержания CaCO3 мергели подразделяются на песчаные, глинистые и известковые. Наиболее ценное сырье – известковый мергель, содержащий 75-80 % CaCO3 и 20-25 % глины. По химическому составу он близок к портландцементной сырьевой смеси. Такой состав сырья существенно упрощает технологию производства. Мергели, в которых содержание CaCO3 соответствует составу портландцементной сырьевой смеси, называют натуральной. От качества сырья зависят температура обжига, производительность печей и свойства конечного продукта. Чем выше плотность известняков, тем труднее идет процесс обжига. Свойства сырья влияют на выбор обжигового агрегата.
Производство цемента (2)
Цемент является одним из важнейших строительных материалов. Его применяют для изготовления бетонов, бетонных и железобетонных изделий, строительных растворов, асбестоцементных изделий. Изготовляют его на крупных механизированных и автоматизированных заводах. Цемент - это собирательное название группы гидравлических вяжущих веществ, представляет собой тонкоразмолотый минеральный порошок, способный при смешении с водой образовывать пластичную массу, с течением времени затвердевающую в камневидное тело. Главной составной частью цемента являются силикаты и алюминаты кальция, образовавшиеся при высокотемпературной обработке сырьевых материалов, доведенных до частичного или полного плавления.
В группу цемента входят все виды портландцемента, пуццоланового портландцемента, шлакопортландцемента, глиноземистый цемент, расширяющиеся цементы и некоторые другие.
В данной работе будет рассмотрена технология производства наиболее распространенного цемента - портландцемента.
Наиболее распространенный цемент, называемый портландцементом - это гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе.
Портландцемент получают путем обжига при высокой температуре (1400-1500°) природного сырья в виде мергелей или искусственной смеси известняка с глиной и другими материалами. Обжиг производится в специальных печах. Обычно цементообжигательная печь - это огромный, длиной 100-150 метров, горизонтально расположенный цилиндр, выложенный внутри огнеупорным кирпичом и медленно вращающийся. Печь устанавливается с наклоном; благодаря этому материалы в ней, пересыпаясь, постепенно передвигаются от одного конца к другому. При обжиге получается спекшийся материал, часть которого расплавилась и застыла в стекловидном состоянии. Этот материал носит название цементного клинкера. На рис. 1 показано строение цементного клинкера при небольшом увеличении. Из рисунка видно, что цементный клинкер состоит из кристаллических минералов, соединенных стекловидным веществом.
Рис. 1 Частица цементного клинкера в разрезе при увеличении в 100 раз
Портландцемент может выпускаться без добавок или с активными минеральными добавками в количестве до 15% от веса цемента. Добавки вводятся для придания цементу специальных свойств (пониженной водопотребности, повышенного воздухосодержания, гидрофобных свойств и т.д.).
Помимо портландцемента, выпускаются большие количества различных цементов, отличающихся составом сырья, из которого их получают, способом производства и свойствами. Советская цементная промышленность выпускает специальные цементы, предназначенные для особых условий службы бетона и специальных целей. Значительное количество разновидностей цементов получается на основе портландцементного клинкера путем добавки к нему различных веществ. В приведенной таблице 1 дается краткий перечень важнейших цементов с указанием их назначения, особенностей и области применения.
Табл. 1 Краткий перечень важнейших цементов с указанием их назначения, особенностей и области применения.
Чем тщательнее подобран состав сырья, чем лучше проведен процесс обжига и чем тоньше размолот цемент, тем выше его качества и тем большую прочность может он обеспечить при затворении его водой. Но более активный цемент всегда более чувствителен к действию влаги и углекислоты, содержащихся в воздухе, и при хранении быстрее теряет активность. Поэтому современные тонкомолотые высокоактивные цементы требуют тщательной упаковки, хранения и быстрого употребления в дело.
2. Сырьевые материалы, используемые для производства портландцемента
Сырьевые материалы, применяемые при производстве портландцемента, разделяются на две группы. К первой группе относятся материалы, предназначенные для получения клинкера, ко второй - материалы, добавляемые к клинкеру при помоле.
2.1. Сырьевые материалы для получения клинкера
Для получения портландцементного клинкера требуемого состава сырьевую смесь составляют из нескольких компонентов. Основные компоненты: известковый, состоящий преимущественно из углекислого кальция (карбонатная порода), и глинистый, содержащий большое количество кислотных окислов SiO 2 и А1 2 О 3 . В некоторых случаях, когда имеется возможность, два основных компонента заменяют одним мергелем, представляющим собой природную смесь глинистых веществ и СаСО 3 в необходимом для производства клинкера соотношении. Иногда вместо природного глинистого компонента используют отходы (шлаки, золы, нефелиновый шлам и др.) различных отраслей промышленности, имеющие подходящий состав.
Для регулирования содержания в смеси того или иного окисла в нее вводят корректирующие добавки. Если в сырьевой смеси недостает кремнезема, добавляют трепел, песок, опоку, диатомит и другие вещества с высоким содержанием SiO 2 ; при недостатке глинозема (А1 2 О 3 ) применяют бокситы, алюминиевые шлаки или глину с высоким содержанием А1 2 О 3 недостаток окиси железа компенсируют добавкой железной руды, колчеданных огарков, колошниковой пыли.
Пригодность сырьевых материалов для производства портландцементного клинкера устанавливают на основании их технологического изучения и технико-экономического анализа вопросов, вытекающих из организации цементного производства в данном районе (способ производства, вид топлива, качество цемента).
Карбонатные породы. Карбонатные породы образовались в основном из остатков животного мира, осевших на дне водоемов, а также из химических осадков углекислого кальция. Они встречаются в природе в виде известняков, мела, известнякового туфа, известняка-ракушечника и мрамора. Все разновидности карбонатных пород находят применение в производстве портландцемента, за исключением мрамора. Чаще всего используют известняки и мел, осадочное происхождение которых обусловливает разнообразие их химического состава и физических свойств.
Глинистые породы. Для цементного производства используют следующие виды этих пород: легкоплавкие глины, глинистый мергель, глинистый сланец, лёсс.
Глины представляют собой тонкодисперсные горные породы, легко распускающиеся в воде. Глины имеют разнообразный минералогический и гранулометрический состав даже в пределах одного месторождения. В тех случаях, когда глины содержат значительное количество грубых включений, обломков горных пород, их необходимо предварительно обогащать. Минералогический состав глин представлен различными гидроалюмосиликатами, из которых наиболее часто встречаются каолинит, монтмориллонит и гидрослюды. Обычно глины содержат в виде примеси кварцевый песок.
Мергели представляют собой природную смесь глинисто-песчаных веществ (20-50%) и мельчайших частиц углекислого кальция (50-80%). В зависимости от содержания СаСО 3 и глинисто-песчаного вещества мергели разделяются на песчаные, глинистые и известковистые.
Лёсс представляет собой пористую осадочную горную породу серо желтого цвета, близкую по химическому составу глинистым мергелям, но отличающуюся более грубо дисперсными частицами. Лёсс состоит в основном из частиц размером 0,1-0,5 мм; глинистые частицы (меньше 0,01 мм) содержатся в незначительном количестве, но в то же время в лёссе почти нет частиц песка с зернами крупнее 0,25 мм.
Глинистые сланцы относятся к породам метаморфическим (видоизмененным). Образовались они в результате видоизменения глин под действием большого давления, которое возникает при перемещении верхних слоев земной коры в более глубокие. По химическому составу глинистые сланцы подобны глинам, но отличаются от них физическими свойствами - они обладают высокой плотностью, прочностью и не размокают в воде.
Промышленные отходы. В качестве сырьевых компонентов на некоторых цементных заводах используются отходы различных отраслей промышленности. Наиболее широко применяют доменные шлаки и нефелиновый шлам, представляющий собой отход глиноземного производства. Нефелиновый шлам состоит из 80-85% тонкодисперсного частично гидратированного двухкальциевого силиката. Состав шлама доводят до состава портландцементной сырьевой смеси. Недостатками шлама являются повышенное содержание щелочей и необходимость использования двух корректирующих добавок для повышения содержания АО3 и Fe2O3 в сырьевой смеси.
Минерализаторы. Минерализаторами называются вещества, которые активно участвуют в образовании клинкерных минералов при обжиге и сами частично входят в их состав. При использовании минерализаторов повышается реакционная способность портландцементной сырьевой смеси и создаются благоприятные условия для образования двухкальциевого и трехкальциевого силикатов.
В качестве минерализаторов в цементной промышленности используют плавиковый шпат - флюорит (CaF2), кремнефтористый натрии (Na2SiFa6), апатит (Са5 /РО4/3F) , гипс, фосфогипс и другие.
Введение небольших количеств (0,5-1%) этих химических веществ в портландцементную сырьевую смесь способствует снижению требуемой температуры клинкерообразования, а соответствующим подбором этих соединений можно регулировать минералогический состав клинкера и, следовательно, свойства будущего цемента.
Технология производства цемента
Цемент – это один из главнейших строительных материалов, предназначенных для изготовления бетонов и строительных растворов. Степень воздействия цементного завода на природную среду. Организация экологического мониторинга. Выявление загрязнителей.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 28.12.2015 |
| Размер файла | 1,7 M |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Содержание
1. Характеристика завода
2. Сырье для производства цемента
3. Производство портландцемента
3.1 Способы производства цемента
3.2 Характеристика пылегазовых выбросов цементного производства
3.3 Влияние выбросов цементного производства на ОС
3.4 Применение газоанализатора в цементном производстве
Введение
Цемент - это один из главнейших строительных материалов, предназначенных для изготовления бетонов и строительных растворов, скрепления отдельных элементов строительных конструкций, гидроизоляции и др. Это гидравлическое вяжущее вещество, которое затвердевает при добавлении воды, используется в бетоне для связи песка и гравия.
Цементная промышленность в настоящее время - высокомеханизированная отрасль народного хозяйства. На многих заводах непрерывно модернизируется технологическое оборудование, возрастает единичная мощность производственных агрегатов и заводов в целом, внедряются автоматизированные системы управления технологическими процессами.
В 2006 г. на 356 предприятиях было произведено 266 млн. т цемента, а ежедневная производительность крупных цементных заводов около 4 000 т цемента. цемент бетон экологический
Как и любая другая производственная деятельность, цементная промышленность в отношении охраны окружающей среды жестко регулируются национальным и международным законодательством. Поэтому в большей степени уровни выбросов зависят от очистительных установок, использующихся для соответствия установленным нормам выбросов.
Основными задачами данной курсовой работы являются: выбор и описание конкретного объекта экологического мониторинга, анализ возможных загрязнений окружающей среды, оценка степени воздействия данного цементного завода на природную среду, обоснование необходимости организации экологического мониторинга, обзор существующих методов и приборов контроля выявленных загрязнителей окружающей среды.
1. Характеристика завода
Завод "Красноярский цемент" находится в г. Красноярске - административном центре Красноярского края, второго по величине федерального субъекта Российской Федерации. (Рис. 0)
Рисунок 0. Местонахождение завода "Красноярский цемент".
Завод является ведущим производителем цемента в Красноярском крае. Предприятие на 90% обеспечивает цементом строительную отрасль региона.
Завод производит высокопрочные виды и специальные марки цемента: портландцемент c минеральными добавками ПЦ 400-Д 20 (PCR-М 400 D20), портландцемент бездобавочный ПЦ 500-Д 0 (PC-М 500 DO), портландцемент с минеральными добавками ПЦ 500 (PC-М 500 AC), портландцемент с минеральными добавками ПЦ 400-ДO (PC-М 400 DO GES) и сульфатостойкий бездобавочный цемент (SSPC-М 400 DO).
Предприятие является единственным за Уралом производителем гидроцемента для гидротехнических сооружений. В настоящее время на предприятии действуют три вращающиеся печи, работающие по мокрому способу (печи 3, 4 и 5); их общая мощность составляет 1 млн. 100 тысяч тонн цемента в год.
Сырье для производства цемента поставляется с Торгашинского месторождения известняков и Кузнецкого месторождения глин, расположенных поблизости, поставки угля осуществляются с Черногорского угольного месторождения и Кузнецкого угольного месторождения в Кемеровской области.
Завод начал работу в 1944 году. С 1965 по 1991гг. здесь производился миллион тонн цемента в год, после экономического спада 90-х с 2001 по 2003 гг. производство цемента было временно приостановлено.
В 2006 году завод вошел в холдинг "Сибирский цемент" и сразу после этого была разработана и начала осуществляться программа комплексной модернизации и реконструкции завода, включающая техническую модернизацию, установку современного оборудования, усовершенствование технологических процессов и процессов, связанных с воздействием на окружающую среду. [1].
2. Сырье для производства цемента
Месторождения сырья в цементной промышленности разрабатывают открытым способом, при котором добыча ведет непосредственно с поверхности земли.
Часто слой горной породы закрыт пустой породой, поэтому в комплекс горнодобывающих работ входит удаление этой пустой работы - вскрышные работы. Вскрышные работы проводят в теплое время года, так как зимой удалять замерзший грунт трудно. Отношение толщины полезного ископаемого к толщине пустой породы колеблется соответственно от 1: 0,5 до 1: 3. На цементных заводах мощность вскрыши составляет от 0,2 до 7 м, а иногда доходит до 20 м.
Способ добычи зависит от физико-механических свойств сырья. Мягкие нескальные породы добывают методом прямой экскавации, при котором одноковшовые экскаваторы выполняют две операции: отделяют породу от пласта и грузят добытое сырье.
В цементной промышленности используют экскаваторы с ковшом емкостью до 8 и производительностью при разработке мягких пород до 400 тыс. /г.
экскаваторами загружают в вагоны или автосамосвалы.
Способ доставки добытого сырья определяется его свойствами, способом добычи, рельефом местности, расстоянием от карьера до завода и технико-экономическими показателями для различных видов транспорта.
Используют следующие способы транспортирования сырья: железнодорожный, автомобильный, с помощью воздушно-канатных дорог, ленточных конвейеров и гидротранспорта.
Наиболее высокие капиталовложения -- при воздушно-канатном и железнодорожном способе транспортирования, самые низкие - при автомобильном. Однако эксплуатационные расходы при доставке сырья автотранспортом более высокие, самые низкие они при использовании воздушно-канатных дорог и ленточных конвейеров.
Подвесные канатные или воздушно-канатные дороги служат для транспортирования сырья по сильно пересеченной местности. На такой дороге устраивают погрузочную и разгрузочную станции, а при извилистой трассе устанавливают одну или несколько промежуточных угловых станций.
Карбонатный компонент дробят в карьере и подвозят автотранспортом к погрузочной станции воздушно-канатной дороги.
Разгрузка и хранение сырья
На цементных заводах целесообразно иметь запас сырья или шлама, который обеспечивал бы непрерывную работу на случай прекращения добычи сырья (непогода, авария экскаваторов или транспортных устройств).
Установлены следующие нормы запасов материалов: известняка - на 5 суток; корректирующих добавок - на 15--20 суток; гипсового камня-- на 30--40 суток; гидравлических добавок - на 15--20 суток; твердого топлива - на 10--15 суток; жидкого топлива - на 15 суток.
Нормативные запасы сырьевых материалов, клинкера, топлива, гипса, корректирующих и других добавок хранят на складах (шихтовальных дворах), которые обеспечивают бесперебойность технологического процесса, а также шихтование материалов.
Разгрузочно-погрузочные работы на территории складов выполняют с помощью различных средств механизации: мостовых кранов с грейфером, разгрузчиков, мостовых перегружателей (козловых кранов), электрических талей, ленточных конвейеров и другого оборудования.
Выбор механизмов и схемы организации разгрузочно-погрузочных работ и складских операций определяется величиной грузопотока и видами транспортных средств доставки грузов.
С открытых платформ материал разгружают скребковым разгрузчиком. Платформа медленно продвигается над приемным бункером и одновременно с нее в бункер сгребается материал скребком, совершающим возвратно-поступательное движение. Из приемного бункера материалы посредством одного или системы ленточных конвейеров передаются на склад.
При очень больших грузопотоках применяют стационарные опрокидыватели вагонов. При опрокидывании вагона материал ссыпается в приемный бункер, откуда затем подается на склад.
Склады различны по своему назначению, конструкции и применяемым средствам механизации. Склады сырья применяют открытые и закрытые.
К открытым складам относятся: эстакадно-гравитационные (купольные, хребтовые, полубункерные), у которых отсыпка штабеля осуществляется ленточным конвейером, а разгрузка производится ленточными конвейерами, расположенными в подштабельных галереях; штабельные, оборудованные мостовыми перегружателями; склады, на которых штабель формируется бульдозерами; склады для усреднения сырья, оборудованные штабелеукладчиками и разгрузочными машинами.
Закрытые склады бывают: ангарного типа, которые оборудуют мостовыми кранами с грейфером. На заводах мощностью до 1 млн. т цемента в год закрытые склады с мостовыми кранами делают объединенными, т. е. предназначенными для одновременного раздельного хранения сырья, клинкера, добавок и топлива; эстакадно-гравитационные шатрового полубункерного типа с конвейерной загрузкой и разгрузкой; для разгрузки роторных экскаваторов; силосные склады (силосы) для хранения клинкера и добавок
Силосы - это железобетонные или металлические емкости цилиндрической формы с днищем в виде усеченного конуса. Силосы разгружаются весовыми дозаторами.
Склады добавок обычно совмещаются со складами сырья (шлак, пиритные огарки) или клинкера (гипс, гидравлические добавки).
Кроме того, на цементных заводах строят склады огнеупорных материалов, мелющих тел, материальные склады, так называемые базы оборудования. Объемы этих складов определяются мощностью и потребностью предприятия в соответствующих материалах и оборудовании.
Краткая характеристика сырья
Известняки - один из основных видов известкового сырья. Плотные известняки, широко распространенные, часто имеют мелкокристаллическую структуру. Плотность известняков составляет 2700--2760 кг/м 3; прочность на сжатие до 250--300 МПа; влажность колеблется от 1 до 6%. Наиболее пригодны для производства цемента мергелистые и пористые известняки с невысоким пределом прочности при сжатии, не содержащие кремниевых включений.
Мел - осадочная мягкая, легко растирающаяся горная порода, представляющая собой разновидность слабо сцементированного мажущего известняка. Мел легко измельчается при добавлении воды и является хорошим сырьем для производства портландцемента.
Мергель - осадочная порода, представляющая собой смесь мельчайших частиц СаСОз и глины с примесью доломита, тонкого кварцевого песка, полевого шпата н др. Мергель - переходная порода от известняков (50--80%) к глинистым породам (20--50%). Если в мергелях соотношение между СаСОз и глинистой породой приближается к требуемому для производства портландцемента и значения силикатного и глиноземного модулей находятся в допустимых пределах, то мергели называют натуральными или цементными.
Структура мергелей различная: плотная и твердая или землисто-рыхлая. Залегают мергели большей частью в виде слоев, отличающихся один от другого по составу. Плотность мергелей колеблется от 2000 до 2500 кг/м 3; влажность в зависимости от содержания глинистых примесей 3--20%.
Глинистые породы. Для цементного производства применяют следующие виды глинистых пород: глину, суглинок, глинистый сланец, лесс и лессовидные суглинки.
Глины - тонкодисперсные осадочные горные породы, состоящие из различных минералов: каолинита, монтмориллонита, гидрослюд и других гпдроалюмосиликатов. Глина при увлажнении разбухает и приобретает пластичность. При сухом способе производства пластичность и связующая способность глины обеспечивают возможность брикетирования и гранулирования сырьевой муки.
Суглинок - глина, содержащая повышенное количество песчаных и пылеватых частиц.
Глинистые сланцы - твердые плотные горные породы с ориентированным расположением слагающих минералов, тонкослоистой структурой и хорошо выраженной сланцеватостью - способностью легко раскалываться на тонкие пластинки. Глинистые сланцы по сравнению с глиной характеризуются меньшей влажностью, боле постоянным составом и не смерзаются зимой при хранении на складах.
Глинистые породы обеспечивают в сырьевой смеси необходимое количество и соотношение кислотных окислов: SiO2, Al2O3 и Fe2O3. К химическому составу глинистых пород, используемых при производстве цемента, установлены следующие требования. Количество СаО не ограничивается. Допустимое содержание МдО зависит от содержания его в известковом компоненте и ограничивается условием получения клинкера с содержанием МgО не более 5%. Содержание Na2O и К 2О в сумме не должно превышать 3--4%, а SO3 - не более 1%.
3. Производство портландцемента
3.1 Способы производства цемента
Процесс производства портландцемента складывается в основном из следующих основных операций: добычи сырьевых материалов; приготовления сырьевой смеси, состоящей из дробления, помола и усреднения ее состава; обжига сырьевой смеси (получение клинкера); помола клинкера в тонкий порошок.
В зависимости от вида подготовки сырья к обжигу различают мокрый, сухой и комбинированный способы производств портландцементного клинкера.
При мокром способе производства измельчение сырьевых материалов, их перемешивание, усреднение и корректирование сырьевом смеси осуществляются в присутствии определенного количества воды, а при сухом способе все перечисленные операции выполняются с сухими материалами.
При комбинированном способе сырьевую смесь приготовляют по мокрому способу, затем ее максимально обезвоживают (фильтруют) на специальных установках и в виде полусухой массы обжигают в печи.
Каждый из перечисленных способов имеет свои достоинства и недостатки.
Способ производства портландцемента выбирают в зависимости от технологических и технико-экономических факторов: свойств сырья, его однородности и влажности, наличия достаточной топливной базы и др.
Завод ООО "Красноярский цемент" используют мокрый способ производства.
Технологическая схема производства цемента
На цементных заводах, работающих по мокрому способу, в качестве сырьевых материалов для производства портландцементного клинкера часто используют мягкий глинистый и твердый известняковый компоненты.
Начальная технологическая операция получения клинкера - измельчение сырьевых материалов. (Рис. 1, Рис. 2) При использовании в качестве известкового компонента мела его измельчают в болтушках или в мельнице самоизмельчения. Если применяют твердый известняк, то его дробят в одну-две стадии в щековых дробилках. Глиняный шлам, полученный в болтушках или других агрегатах, направляют в сырьевую мельницу, куда подается для измельчения и известняк.
В мельницу известняк и глиняный шлам подают в определенном соотношении, соответствующем требуемому химическому составу клинкера. Чтобы получить сырьевой шлам заданного химического состава, его корректируют в бассейнах или в потоке.
Выходящий из мельниц сырьевой шлам в виде сметанообразной массы насосами подают в расходный бачок в печной цех на обжиг. Из бачка шлам равномерно сливается во вращающуюся печь. При мокром способе производства для обжига клинкера используют длинные вращающиеся печи со встроенными теплообменными устройствами.
Из печи клинкер поступает в холодильник, где охлаждается холодным воздухом. Охлажденный клинкер отправляют на склад. В ряде случаев клинкер из холодильников направляют непосредственно на помол в цементные мельницы. Перед помолом клинкер дробят.
Дробление клинкера производится совместно с гипсом, гидравлическими и другими добавками.
Из мельницы цемент транспортируют на склад силосного типа (цементные силосы). Отгружают цемент потребителю либо в таре (бумажных мешках по 50 кг), либо навалом в автоцементовозах или в специальных железнодорожных вагонах.
Рис. 2 Схема производства портландцемента по мокрому способу
3.2 Характеристика пылегазовых выбросов цементного производства
Для обеспыливания выбрасываемых в атмосферу отходящих газов и аспирационного воздуха применяют специальные пылеулавливающие установки, которые предотвращают загрязнение воздуха и потери перерабатываемых материалов.
Более 80% пыли, выносимой газами на цементных заводах, выделяется клинкерообжигательными печами. Если отсутствует или неудовлетворительно работают печные пылеуловители, пыль рассеивается вне завода на площади радиусом до 20 км.
При неудовлетворительной аспирации транспортирующего, дробильно-размольного и другого оборудования в цехах завода возможно выделение пыли, ухудшающей условия труда и ускоряющей износ машин и контрольно-измерительных приборов.
Эта пыль, попадая в органы дыхания, может вызвать заболевание легких - пневмокониоз. В соответствии с санитарными нормами (СН 245--71) допустимая концентрация пыли цемента, известняка, глины и других материалов в воздухе рабочих помещений не должна превышать 6 мг/м 3.
Пылеуловители и область их применения
Пыль из газового потока выделяется под действием сил, вызывающих движение частиц пыли относительно самого потока. В соответствии с характером сил, осаждающих частицы пыли из газового потока, применяемые на цементных заводах пылеуловители разделяются на группы (Табл. 1).
Таблица 1. Пылеуловители и область их применения
Примечание: степень обеспыливания определяется отношением количества пыли, уловленной в пылеуловителе, к количеству пыли" поступившей в пылеуловитель, выраженным в %.
Рис. 3 Циклон НИИОГАЗ диаметром 600 мм:
1 - цилиндрическая часть, 2 - коническая часть корпуса, 3 - бункер, 4 - центральная труба, 5 - входной патрубок.
Рис. 4 Батарейный циклон:
а - общая схема, б - элемент циклона.
1 - патрубок для входа запыленных газов, 2 - патрубок для выхода очищенных газов, 3 - элементы циклона, 4 - конусный разгрузочный конец с автоматическим устройством для удаления, 5 - винтовая лопасть.
Степень обеспыливания в скрубберах зависит от смачиваемости пыли и колеблется в пределах 85--90%. В этих пылеуловителях осаждаются частицы пыли размером более 5 мкм.
Рис. 5 Центробежный скруббер:
Рис. 6. Схема электрического осаждения в электрофильтре:
Рис. 7. Электроды электрофильтрации:
Рис. 8 Горизонтальный электрофильтр:
Рис. 9 Вертикальный электрофильтр:
Рис. 10 Рукавный фильтр
1 - вентилятор, 2 - выходная труба, 3 - заслонка, 4 - рукава, 5 - винтовой конвейер, 6 - место выпуска пыли, 7 - вход запыленного воздуха хлопную трубу поступает на зернистый слой.
3.3 Влияние выбросов цементного производства на ОС
Основные выбросы от производства цемента - это выбросы в воздух, возникающие во время работы цементной печи. Выбросы образуется в результате физических и химических реакций сырья и топлива. Основными составляющими отходящих газов являются азот и избыточный кислород, образующиеся из воздуха для горения, и углекислый газ и вода, образующиеся из сырьевого материала и в результате процесса горения, который является неотъемлемой частью процесса производства цемента. Отходящие газы также содержат в себе небольшой объем загрязняющих воздух веществ.
Выбросы от работы цементной печи включают в себя выбросы, образующиеся при горении и выбросы в результате производственного процесса. Во всех цементных печах, твердый материал перемешивается с топочными газами. Такое смешивание влияет на выброс загрязняющих веществ, т.к. твердый материал выполняет роль встроенного очистителя воздуха, который абсорбирует газы или на поверхности которого они конденсируются.
Выбросы SO2 в первую очередь обусловлены наличием летучей серы в сырьевом материале. Эта сера в виде SO2 выбрасывается со стороны низкотемпературной части печи. При высоких температурах сера, присутствующая в сырье в виде сульфатов, распадается только частично и практически полностью забирается из печи с клинкером. Сера, попадающая в печь вместе с топливом, вступит в реакцию с кислородом до образования SO2 и не приведет к значительным выбросам SO2, т.к. SO2, образованный в горячей части печи, прореагирует с активными мелкими частицами сырьевого материала в зонахспекания, кальценирования и в горячей части предварительного подогрева.
Образование пыли (включая твердые частицы) всегда было наиболее острой экологической проблемой в цементном производстве. Основными источниками пыли являются дымовые трубы цементных печей. Кроме этого, возникают некоторые направленные выбросы пыли, связанные с измельчением (сырья, топлива, цемента), и рассеянные выбросы, которые могут возникнуть в результате хранения и погрузки сырья, топлива, клинкера, цемента, а также в результате использования транспортных средств на территории производства. [3].
Показатели по уровню воздушных выбросов (в мг/м 3) завода за 2008 и 2009 гг. отражены в таблице (Табл. 2 и сравниваются с предельными нормами выбросов, установленными Европейской директивой по комплексному предотвращению и контролю загрязнения окружающей среды (EU IPPC Directive).
Табл. 2 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу за 2008 и 2009 гг.
Выбросы Ед. измерения 2008 2009
Исходя из представленных данных, делаем вывод, о том что наблюдаются превышение установленных нормативов для взвешенных веществ и оксида углерода. Из этого следует что, у пылегазоотчистного оборудования предприятия очень низкие показатели эффективности и надежности работы и необходимо проводить непрерывный мониторинг содержания пыли в отходящих газах, с целью оценки эффективности работы фильтров, контроля пылевых выбросов в соответствии со стандартами загрязнения окружающей среды и разработку способов и методов снижения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.
3.4 Применение газоанализатора в цементном производстве
Рассмотрим применение газоанализатора в цементном производстве: [4].
Основные точки для использования газоанализатора на предприятии по производству цемента: (Рис. 11)
· Перед попаданием во вращающуюся печь (проверка газовой атмосферы).
· Между этапами кальцинирования и охлаждения (определение сбалансированности процесса).
· При мониторинге выбросов (контроль соответствия нормам).
Рис. 11 Основные точки расположения газоанализатора на предприятии по производству цемента
Измерительная точка 1. Вращающаяся печь. (Рис. 12).
Для производства цементного клинкера, предварительно разогретую сырьевую смесь сжигают при температуре примерно 1400 єС. После этого клинкер охлаждается до 150 єС, смешивается с гипсом и минералами, и фильтруется от пыли в цементной мельнице.
Необходимость производства анализа в данной точке: измерение O2 на выходе из вращающейся печи предоставляет ценную информацию относительно наличия утечки воздуха в подогревателе. Время измерения составляет приблизительно 15 минут. (Табл. 3)
Любое строительство или ремонтные работы невозможны без использования универсального строительного материала – цемента разных видов и марок. Мы настолько привыкли к этому продукту, что даже не задумываемся над проблемой, а как делают цемент. Можно ли его можно изготовить в домашних условиях и не переплачивать?
Содержание Свернуть
Состав цемента
Цемент получается при длительном дроблении клинкера и гипса. Клинкер — продукт равномерного обжига до спекания однородной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины определённого состава, обеспечивающего преобладание силикатов кальция.
При измельчении клинкера вводят добавки: гипс СaSO4·2H2O для регулирования сроков схватывания, до 15 % активных минеральных добавок (пиритные огарки, колошниковую пыль, бокситы, пески) для улучшения некоторых свойств и снижения стоимости цемента.
Производство цемента на заводах
На данный момент времени производителями цемента используются три технологии производства связующего:
- Мокрый способ.
- Сухой способ.
- Комбинированный метод.
Стоит заметить что «сухую» технологию используют зарубежные производители цемента: Египет, Турция и Китай. «Мокрая» же технология традиционно используется отечественными цементными заводами.
циклы производства цемента
Сухой способ
Здесь нет необходимости использовать воду. Исходный материал (глину и известняк) дробят на специальном оборудовании. Сушат и перемалывают в мелкодисперсную муку, смешивают пневматическим способом и подают на обжиг.
Образовавшийся в результате обжига цементный клинкер измельчается до соответствующей степени фракции, фасуется в упаковку и отправляется на склад готовой продукции. Данный способ позволяет снизить затраты на производство, однако отличается «капризностью» к однородности исходных материалов и является экологически опасным вариантом.
Мокрый способ
Неоспоримые достоинства данного метода заключается в возможности точного подбора состава исходного сырья при высокой неоднородности исходных компонентов: порода, вид породы и пр. Исходный материал (шлам) представляет собой жидкую субстанцию, содержащую до сорока процентов влаги.
Перед тем как сделать цемент, состав шлама корректируется в специальных технологических бассейнах. После выдержки сырья в бассейне, производится отжиг в специальных вращающихся печах и последующее измельчение.
Мокрый способ требует большего расхода тепловой энергии расходуемой на высушивание исходного сырья. Это существенно увеличивает себестоимость производства цемента, однако качество конечной продукции не страдает от возможной неоднородности клинкера, как при мокром варианте.
Комбинированные способы
Данная технология опирается на мокрый вид получения связующего. Промежуточную субстанцию обезвоживают по специальной технологии. Клинкер гранулируют с добавлением воды, после чего производят отжиг и последующее измельчение до той или иной марки цемента.
В числе достоинств комбинированного способа производства цемента: высокий выход «годного», возможность использования отходов металлургической промышленности.
Как делают белый цемент
Технология производства белого цемента незначительно отличается от технологии производства обычного «серого» материала. Как и обычный «серый» материал, белый цемент выпускают сухим и мокрым способом. Основное отличие технологии – обжиг исходного сырья при высокой температуре и резкое охлаждение в воде.
Клинкер белого цемента характеризуется как «маложелезистый» и содержит в своем составе: минеральные добавки, известняк, гипс, соли и другие компоненты. В качестве исходного сырья для клинкера используются карбонатная и глинистая порода (известняк, каолиновая глина, отходы обогащения, кварцевый песок).
В Российской Федерации белый цемент производится только на одном предприятии – ООО «Холсим (Рус) СМ» (до 2012 года ОАО «Щуровский цемент»). Большинство белого цемента поставляется на рынок России из-за рубежа следующими компаниями: «Холсим» (Словакия), «Cimsa иAdana» (Турция), «AalborgWhite»(Дания) и «AalborgWhite» (Египет).
Основное достоинство белого цемента его уникальная характеристика – белоснежность, а основной недостаток в разы большая стоимость по сравнению с обычным «серым» материалом.
Заключение
Теперь вы знаете, как делают цемент на заводе в общем случае. Информацию как правильно делать цемент во всех подробностях, цифрах, схемах, таблицах и других тонкостях смотрите в специальной литературе.
Читайте также: