Производство портландцемента и расчет компонентов

Производство портландцемента и расчет компонентов

1.1 Введение

Цемент – один из важнейших строительных материалов, предназначенных

для бетонов и строительных растворов, скрепление отдельных элементов

(деталей) строительных конструкций, гидроизоляций и др. Цемент представляет

собой гидравлический вяжущий материал, который после смешения с водой и

предварительного затвердевания на воздухе продолжает сохранять и наращивать

прочность в воде.

Производство цемента обусловлено необходимостью его производства для

применения в главным образом в строительстве. Строительство жилья на основе

цемента позволяет получить объекты с низкой теплопроводностью и высокой

морозостойкостью.

Технология цементное производство позволяет использовать в нём отходы

добывающей, металлургической отраслей, а также побочные продукты этих

производств. Гибкая технология позволяет осуществлять комбинирование

производства цемента с производством металлов.

Существует много подвидов цемента. Они отличаются друг от друга

конечными свойствами, условиями производства и наличием в них различных

видов добавок.

Портландцементом (далее п.ц.) называется гидравлическое вяжущее

вещество, твердеющее в воде и на воздухе, получаемое путём совместного

размола портландцементного клинкера, гипса для регулирования сроков

схватывания и добавок. Марку п.ц. определяют при испытании на сжатие

стандартной цементной палочки размерами 4*4*16 см.

Существуют следующие марки п.ц., выпускаемые промышленностью

строительных материалов:

1. ПЦ 400 ДО и ПЦ 400 Д20. Применяется для производства асбестоцементных

изделий, строительства жилья, промышленных зданий и сооружений.

2. ПЦ 500 ДО. Применяется для строительства мостов, путепроводов,

железобетонных труб, пролетных строений и блоков.

3. ПЦ 600 ДО. Применяется для строительства мостов, туннелей,

высокопрочных сооружений на объектах Министерства Обороны.

В настоящие время в практике мирового строительства п.ц. является

основным вяжущим материалом для производства бетона, железобетона и

строительных растворов.

По составу ( ГОСТ 10178-76 с изм. ) различают п.ц. без добавок, с

минеральными добавками, шлакопортландцемент. В нашем проекте присутствует

п.ц. с минеральными добавками, разрешается вводить гранулированные доменные

шлаки в количестве до 20% от массы вяжущего. Добавление минеральных добавок

позволяет уменьшить стоимость цемента.

В 1980 г. Гигантские темпы в строительстве обусловили резкий рост

производства цемента, а так же к расширению ассортимента видов цемента для

различных областей строительства. В настоящие время вновь увеличивается

потребность в п.ц. и других строительных материалов и скорее всего эта

зависимость будет расти. Обусловлено это нехваткой и старением жилья.

Путь ускорения технического прогресса зависит от продаваемого товара в

нашем случае п.ц. Продажи принесут увеличение капитала заводу, после

потребуется обновление, модернизация и автоматизация процесса при этом

можно нарастить объем выпускаемого п.ц., сократить электропотребление,

улучшить и гарантировать качество товара.

Охрана окружающей среды. Промышленное предприятие загрязняет не только

наружную, но и внутреннюю воздушную среду производственных цехов.

Существует ряд мероприятий, направленных одновременно на уменьшение

загрязнения наружной и воздушной внутренней среды. К этим мероприятиям

относят совершенствование производства, герметизация аппаратуры и

коммуникаций, устройство в местах выделения вредных веществ встроенных

вентиляционных укрытий и отсосов. При помоле и сушке выделяется огромное

количество пыли, поэтому на этих этапах технологического процесса

необходимо предусматривать аспирацию. Для улавливания пыли применяются

циклоны и рукавные фильтры.

При сжигании органического топлива в топке сушильного барабана с

уходящими в атмосферу газами, выделяется большое количество вредных

веществ. С целью уменьшения выделения вредных веществ необходимо

предусматривать следующие мероприятия: вести производственные процессы по

рациональному режиму с точки зрения экономии тепловой и электроэнергии,

повышать эксплуатационный КПД сушильного барабана, уменьшить потери в

трубопроводах, проводящих теплоноситель, переходить на экологический вид

топлива (природный газ).

Для уменьшения концентрации вредных веществ и пыли в воздухе,

устраивают санитарно-защитные зоны. Они предназначены для защиты семтебных

категорий от запахов сильно пахнущих веществ, повышенных уровней шума,

вибрации, ультразвука, статистического электричества. Территорию санитарно-

защитной зоны озеленяют и благоустраивают, на ней могут быть размещены

отдельные сооружения, предприятия меньшего класса вредности, а также

вспомогательные здания (пожарные депо, бани, прачечные).

Уменьшение шума в источниках его образования является наиболее

эффективной мерой борьбы с ним, поэтому при выборе станков, машин,

установок (вентиляторов, компрессоров и др.) необходимо учитывать режим их

работы и акустические характеристики. Так, значительно уменьшить шум можно

использованием вентилятора с небольшой частотой вращения

Увеличение шума часто происходит от дефектов, возникающих при

эксплуатации механического оборудования, нарушение балансировки вращающихся

элементов, недопустимого износа деталей, плохой смазки и т.д. Для

уменьшения вибрации механическое оборудование устанавливают на фундаменты с

амортизирующими прокладками. Так вентиляторы устанавливают на пружинные

виброизоляторы. Фундамент для стационарно установленного оборудования нужно

располагать на грунте, изолированном от строительных конструкций;

оборудование заключают в кожухи, покрытые изнутри звукопоглащающим

материалом (пенополиуретаном). Кожух устанавливают на резиновых прокладках,

не допуская соприкосновения с оборудованием. Чтобы уменьшить вибрацию от

привода оборудования, стенки кожуха покрывают демпфицирующих материалом.

Для уменьшения интенсивности отраженных звуковых волн с целью снижения

шума производят акустическую обработку помещений. Чтобы предотвратить

отражение звука, потолок, стены и перекрытия покрывают звукопоглащающей

облицовкой.

Удаление промышленных отходов осуществляется самим предприятием в

специальные места захоронения (отвалы) или на общие свалки.

В соответствии с нормами цементная пыль в воздухе не должна превышать

0,04 мг/м. Содержание СО не допускается более 0,03 г/м, сероводорода более

0,02 мг/м. В воздухе, выбрасываемым в атмосферу конденсация пыли не должна

быть более 0,06 г/м. Помещения должны вентилироваться.

Отсасываемый воздух ( м/ч ) из :

Шнековых и молотковых дробилок …………… 4000 – 8000

Элеваторов……………………………………….. 1200 – 2700

Бункеров………………………………………….. 500 – 1000

Место погрузки материала……………………… 300 – 3500

Упаковочных машин…………………………….. 5000

Воздух, отбираемый из цементных мельниц, очищают с помощью рукавных

или элекрофильтров. Перед ними с начало ставятся циклоны. Не допускается

просасывания через 1 м ткани фильтров более 60 – 70 м воздуха в 1 ч.

Отходящие газы цементных печей необходимо очищать, для этого

устанавливаются электрофильтра.

1.2 Ассортимент продукции.

Портландцемент с минеральными добавками. Добавка: шлак доменный

гранулированный 14 % . Также добавляем гипс 5 %.

Шлакопортландцемент ( ш.п.ц. ) это гидравлическое вяжущие, получаемое

путем тонкого измельчения портландцементного клинкера совместно с

гранулированным доменным шлаком, а также с двух водном гипсом.

Гипс вводят в шлакопортландцемент для регулировки сроков схватывания,

а также в качестве активизатора твердения шлака. По свойствам

шлакопортландцемент близок к обычному п.ц., но выгодно отличается от него

более низкой стоимостью примерно на 15 – 20 % .

Процессы твердения ш.п.ц. более сложны, чем у обычного п.ц., поскольку

в реакции с водой участвуют оба его компонента: клинкер и гранулированный

доменный шлак. При твердении ш.п.ц. при повышенных температурах 80 – 90 С

состав новообразований остается таким же, как и при твердении при обычных

температурах 10 – 25 С. Ш.П.Ц. при твердении обычно отличается равномерным

изменением объема. Тепловыделение при твердении меньше чем у п.ц. причем

тем меньше, чем больше в нем шлака.

Жаростойкость ш.п.ц. значительно превосходит жаростойкость п.ц. Он

способен без снижения прочности выдерживать длительное воздействие высоких

температур 600 – 800 С. Это объясняется, главным образом, пониженным

содержанием свободного Са(ОН). Также стойкость при воздействии мягких и

сульфатных вод у ш.п.ц. выше, чем у п.ц.

Физико-технические характеристики для Шлакопортландцемента: Истинная

плотность 2,8 – 3 г/см. Водопотребность 28% Сроки схватывания не

ранее 45 мин. и конец не позднее 10 ч. Активность 50 МПа. Морозостойкость

50 – 100 циклов.

Сульфатостойкий портландцемент ( с.п.ц. ) с минеральными добавками.

Добавка : шлак доменный гранулированный 15%, а также гипс 5%.

По ГОСТ 22266-76 ( с изм. ) к группе цементов относится: с.п.ц. с

минеральными добавками, его получают путем измельчения портландцементного

клинкера нормированного минерального состава с добавлением добавки.

В с.п.ц. допускается вводить шлак доменный гранулированный (

содержащие оксид алюминия не более 8 % ) в количестве 10 – 20 % .

Гранулированные доменные шлаки по своим свойствам должны удовлетворять

требованием ГОСТ 3476 – 74. Высокая стойкость этих цементов в сульфатных

водах обусловлена тем, что в затвердевшем состоянии они содержат пониженное

количество высокоосновных гидроалюминатов кальция. Этим устраняется

возможность образования значительного количества гидросульфоалюмината

кальция трех сульфатной формы, вызывающего коррозию п.ц. камня. Развитие

коррозионных процессов замедляется также вследствие ограниченного

содержания в клинкере алита. Для улучшения свойств этого цемента

допускается вводить пластифицирующие или гидрофобизирующие добавки в

количестве не более 0,3 % по массе цемента.

С.П.Ц. следует использовать в бетонных и ж.б. конструкциях, для зон

гидротехнических сооружений, где они подвергаются действию сульфатных вод в

условиях попеременного замораживания и оттаивания или увлажнения и

высыхания.

Физико-технические характеристики сульфтостойкого портландцемента

Плотность 3,1 г/см Водопотребность 28 % Срок схватывания: начало не

ранние 45 мин., а конец не позднее 10 ч. Прочность 40 МПа.

1.3 Технологическая схема проектируемого цеха

При заданной мощности завода, которая равняется 1.2 млн. т. в год по

выпуску двух видов цементов. Количество первого составляет от 100 % 20 %,

а второго соответственно 80 %.

Исходный материал хранится в силосах количеством 8 штук, каждый с

полезным объемом 3000 м , высотой 33 м, и диаметром 12 м. Количество

силосов: для клинкера 4, для гипса 2, для добавки 2. Для производства

цемента обходимо знать процентное количество всех составляющих: у

Портландцемента с минеральными добавками содержание: клинкера 81 % ,

добавки 14 % , гипса 5 %.

Сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками содержание:

клинкера 80 % , добавки 15 % , гипса 5 %. При дозировании добавки ее

необходимо высушить (удалить лишнею влагу). Сушильное отделение работает

3647 часов в году. Для сушки добавки используем сушильные барабаны типа

Прогресс размеры 2.2 х 20 производительностью по испаренной влаге 5100 кг/ч

количеством 2 шт.

Материал из силосов подается на ленточный конвейер при помощи

дозаторов и питателей (вспомогательное оборудование). С конвейера от

дозируемый материал попадает в барабанную мельницу. Количество конвейеров 4

каждый длинною 37.2 м. ширина ленты 500 мм. Размеры мельницы 3.2 х 8.5 м.

количеством 4 шт. каждая производительностью 60 т/ч. Мельницы работают в

замкнутом цикле и поэтому на каждую мельницу устанавливают два сепаратора,

для наших мельниц выбраны сепараторы, производительность 40 т/ч ,

количество 8 шт. Сепараторы предназначены для разделения частиц по

фракциям. Более крупные частицы снова попадают в мельницу, а более мелкие

идут прямиком через камерный насос в цементные силоса. Для того что бы

частицы попали в сепараторы применяют элеваторы. Его производительность

должна быть выше на 20 % , чем у мельнице. На два сепаратора ставится один

элеватор. После мельнице идет аспирационная шахта в которой, путем

разрежения воздуха происходит осаждения частичек которые попадают в

элеватор. Разрежение воздуха создает компрессор. Производительностью 30

м/мин. количеством 4 шт. Проходящий через компрессор воздух попадает в

циклоны, предназначенные для очистки воздуха, путем центробежных сил,

происходит осаждение и перенос частиц по аэрожелобам в камерный насос и в

цементные силосы. После очистки воздуха в циклонах он очищается при помощи

рукавного фильтра, для лучшего прохождения воздуха через фильтр на конце

вентиляционной трубы устанавливают вентилятор.

Подбор оборудования ведется по специально созданным и проверенным

решениям. Для того, что бы максимально сократить электропотребление и

потери продукции при производстве, увеличить производительность завода.

Обеспечить качество продукции, а также содержать чистоту окружающей среды.

Более прогрессивные решения для повышение производительности – это

автоматизация предприятия. Как показал опыт в 80х при автоматизации

помольного оборудования. Была обеспечена не прерывная работа с заданной

степенью измельчения, без участия человека. При этом сократился расход

электроэнергии на 10 %, увеличилась производительность и качество

цемента.

При изготовлении цемента важна правильная работа каждого оборудования.

При малейших отклонениях работы оборудования бутит теряться качество

цемента, расход энергии и др.

1.4 Охрана труда и контроль производства.

При большой насыщенности предприятий цементной промышленности сложными

механизмами и установками по добыче и переработке сырья, обжигу сырьевых

смесей и измельчению клинкера, перемешиванию, складированию и отгрузке

огромных масс материалов, наличию большого количества электродвигателей,

особое внимание при проектировании заводов и их эксплуатации должно

уделяться созданию благоприятных условий для безопасной работы трудящихся.

Организацию охраны труда следует осуществлять в полном соответствии с

«Правилами по технике безопасности и производственной санитарии на

предприятиях цементной промышленности».

Поступающие на предприятие рабочие должны допускаться к работе только

после их обучения безопасным приемам работы и инструктажа по технике

безопасности. Ежеквартально необходимо проводить дополнительный инструктаж

и ежегодное повторное обучение по техники безопасности непосредственно на

рабочем месте. На действующих предприятиях необходимо оградить движущиеся

части всех механизмов и двигателей, а также электроустановки, площадки и

т.д. Должны быть заземлены электродвигатели и

электрическая аппаратура. Обслуживание дробилок, мельниц, печей, шлаков,

транспортирующих и погрузочно-разгрузочных механизмов должно осуществляться

в соответствии с правилами безопасности работы у каждой установки. Шум,

возникающий при работе многих механизмов, характеризуется высокой

интенсивностью, превышающей допустимую норму (90 Дб). К числу мероприятий

по снижению шума у рабочих мест относят применение демпфицирующих прокладок

между внутренней стеной мельниц и броне футерованными плитами, замену в

паровых мельницах стальных плит на резиновые. При этом звуковое давление

снижается в 5-12 раз. Укрытие мельниц и дробилок шумоизолирующими кожухами,

облицовка источников шума звукопоглощающими материалами также дает хороший

результат. В том числе большая задымленность на заводах ликвидируется при

накладке аспирационных систем, установки очистных систем (их

герметичность). В задымленных местах рабочие должны применять средства

защиты от пыли.

Контроль производства. Контроль за продукцией, в нашем случае цементе

осуществляется с помощью цеховых лабораториях. Они работают для

систематического наблюдения за установленными нормами технологического

процесса в целях выпуска качественной продукции. Химический состав клинкера

колеблется в сравнительно широких пределах. Главный оксид цементного

клинкера – СаО, SiO , Al O , Fe O , суммарное содержание которых 95 – 97 %.

Кроме них также могут входить в не больших соединениях оксид магния,

сернистый ангидрид, двуокись титана, оксид хрома, оксид марганца и др.

Химический анализ клинкера проводят по методике, регламентированной ГОСТ

5382 – 73. При этом определяют процентное соотношение оксидов. Повышенное

содержание оксида кальция обуславливает быстрое твердение. По ГОСТ 10178 –

76 оксида магния должно быть не больше 5%. Прокаливание проб цементов при

1000 – 1200 С в процессе химического анализа определяют п.п.п. Они имеют

большое практическое значение для характеристики готового п.ц.

Для определения качества конечного продукта используют правильно

Страницы: 1, 2